CN211946927U - 降低气化炉炉膛温度的气化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种降低气化炉炉膛温度的气化系统，包括气化炉、高温空预器、燃烧器；气化炉排出的高温煤气通入高温空预器中，富氧气体获取流经高温空预器的高温煤气热量，使富氧气体温度上升进入燃烧器内与燃气混合燃烧，燃烧产生的高温烟气排入气化炉内，燃烧器内燃气燃烧产生的热量将流经燃烧器的水气化为水蒸汽，水蒸汽排入气化炉内；通过燃烧器燃烧所产生的热量将水气化为水蒸汽及燃烧器内燃烧所产生的高温烟气，排入气化炉内作为气化剂，使气化炉内产生吸热反应，此吸热反应能够抵消气化炉内碳和氧的放热反应所产生的热量，以此达到降低气化炉炉膛内的温度，解决气化炉内结焦以及增加夹套带来制造成本过高的问题，同时也不增加气化炉的占用空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种降低气化炉炉膛温度的气化系统。
背景技术
煤气化炉是指煤气化的主要设备，气化炉内碳和氧气反应产生煤气，由于碳和氧气反应是放热过程，所产生的热量全部集中在气化炉内，长时间的高温对气化炉造成损伤，同时也会在气化炉内形成结焦，降低气化炉内碳和氧气的反应率，为了抵消碳和氧气反应所放出的热量，常用的方法是在气化炉内增加耐高温层，提升气化炉的耐高温性能，或者气化炉外增加夹套，夹套内通入冷介质，对气化炉及气化炉内进行降温，虽然能够克服上述问题，但是增加了气化炉的体积及制造成本。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够克服气化炉内放热反应且无需增加制造气化炉成本的降低气化炉炉膛温度的气化系统。
实现本实用新型的技术方案如下
降低气化炉炉膛温度的气化系统，包括气化炉，气化炉内碳和氧气产生放热反应，还包括高温空预器、燃烧器。
气化炉排出的高温煤气通入高温空预器中，高温空预器连通有供富氧气体通入的空气管道，流经高温空预器的富氧气体获取流经高温空预器的高温煤气热量，使富氧气体温度上升，高温煤气失去热量变为中温煤气。
燃烧器内燃气与经过高温空预器排出的富氧气体混合燃烧，燃烧产生的高温烟气排入气化炉内，燃烧器内燃气燃烧产生的热量将流经燃烧器的水气化为水蒸汽，水蒸汽排入气化炉内。
气化炉内碳和二氧化碳，碳和水蒸汽产生吸热反应。
该气化系统还包括软水预热器、软水站，从高温空预器排出的中温煤气通入软水预热器中，软水站向软水预热器中通入获取中温煤气热量的软水。
软水经过软水预热器温度上升，接入燃烧器中获取燃气燃烧的热量，变为水蒸汽排入气化炉内。
该气化系统还包括布袋除尘、煤气柜、配气站、天然气站。
所述布袋除尘对经过软水预热器排出的低温煤气进行除尘。
通过布袋除尘排出的煤气进入煤气柜中，成干煤气送入配气站中。
所述天然气站为燃烧器、配气站提供燃气。
所述气化炉排出550-650℃高温煤气进入高温空预器中，高温空预器排出300-400℃中温煤气进入软水预热器中，软水预热器排出100-200℃低温煤气。
富氧气体经过高温空预器提升到200-300℃进入燃烧器内与燃气混合。
所述燃烧器内设置有燃烧区域和蓄热区域，燃烧区域内燃气与富氧气体混合燃烧，燃烧形成高温热源进入蓄热区域，对蓄热区域内进行加热升温，燃烧所产生的高温烟气排入所述气化炉内。
蓄热区域内布置有蓄热体，蓄热体内布置有介质管道，以供进入燃烧器内获取燃气燃烧热量气化成水蒸汽的水通过。
所述蓄热体为310S不锈钢蜂窝状蓄热体或者陶瓷蜂窝状蓄热体，介质管道从蜂窝状蓄热体内穿过。
所述燃烧区域设置有将富氧气体分配到燃烧区域内的配风系统，配风系统包括送风管、配风腔室、配风管。
送风管供富氧气体进入，配风腔室为环绕设置在燃烧区域外周的环形配风腔室，送风管与配风腔室内形成连通，配风管设置有若干个呈环形分布在燃烧区域内周，配风管内部与配风腔室形成连通，配风管上分布有若干供配风腔室内富氧气体经过配风管进入燃烧区域内的配风孔。
所述燃烧区域内布置的配风管与进入燃烧区域内的燃气流动方向呈45°夹角布置。
进入蓄热区域内的高温热源包括燃气燃烧的高温火焰和形成的高温烟气，高温热源将蓄热区域内加热升温到1300℃—1500℃。
采用了上述技术方案，气化炉内碳和氧气产生放热反应，从气化炉排出的高温煤气对经过高温空预器中的富氧气体进行加热升温，富氧气体获得高温煤气中的热量后，进入燃烧器中与燃烧器内的燃气进行混合燃烧，通过将富氧气体的温度提升，使进入燃烧器内具有温度，降低燃气燃烧升温的损耗，燃烧器所产生的热量将经过其的水气化成水蒸汽，水蒸汽排入气化炉内作为气化剂与碳形成吸热反应；燃烧器内天然气的燃烧产生的高温烟气也排入气化炉内作为气化剂，即二氧化碳与碳形成吸热反应。本实用新型通过将气化炉排出高温煤气的热量进行使用，提升燃烧器内的燃烧温度，同时通过燃烧器燃烧所产生的热量将水气化为水蒸汽及燃烧器内燃烧所产生的高温烟气，排入气化炉内作为气化剂，使气化炉内产生吸热反应，此吸热反应能够抵消气化炉内碳和氧的放热反应所产生的热量，以此达到降低气化炉炉膛内的温度，解决气化炉内结焦以及增加夹套带来制造成本过高的问题，同时也不增加气化炉的占用空间。
附图说明
图1为本实用新型的示意图；
图2为本实用新型中燃烧器的结构示意图；
图3为本实用新型中蓄热体的布置方式示意图；
图4为本实用新型中蓄热体的另一种布置方式示意图；
附图中，1为气化炉，2为高温空预器，3为燃烧器，4为空气管道，5为风机，6为软水站，7为软水预热器，8为布袋除尘，9为煤气柜，10为配气站，11为天然气站，12为燃烧区域，13为蓄热区域，14为蓄热体，15为介质管道，16为送风管，17为配风腔室，18为配风管，19为流动间隙，20为空气分子筛。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1所示，降低气化炉炉膛温度的气化系统，包括气化炉1，气化炉内碳和氧气产生放热反应，还包括高温空预器2、燃烧器3；高温空预器为空气预热器，主要为提升通过的空气温度，即将通过的低温空气温度上提为高温空气。
气化炉排出的高温煤气通入高温空预器中，高温空预器连通有供富氧气体通入的空气管道4，流经高温空预器的富氧气体获取流经高温空预器的高温煤气热量，使富氧气体温度上升，高温煤气失去热量变为中温煤气；为了获得富氧气体，采用空气分子筛20获取氧气含量高的气体，并配备风机5，使获得的气体与空气进行空气混合，以得到氧含量大于21％的富氧气体，以便后续进入燃烧器内富氧气体与天然气的充分燃烧。
燃烧器内燃气与经过高温空预器排出的富氧气体混合燃烧，燃烧产生的高温烟气排入气化炉内，燃烧器内燃气燃烧产生的热量将流经燃烧器的水气化为水蒸汽，水蒸汽排入气化炉内；燃烧器内所产生的高温烟气和经过燃烧器气化成的水蒸汽一并排入气化炉内作为气化剂，这样在气化炉内碳和二氧化碳，碳和水蒸汽产生吸热反应，吸热反应能够抵消气化炉内碳和氧的放热反应所产生的热量，以此达到降低气化炉炉膛内的温度，解决气化炉内结焦以及增加夹套带来制造成本过高的问题，同时也不增加气化炉的占用空间。
为了减少水中其他的干扰含量，使产生的水蒸汽进入气化炉内产生高效的反应及不产生其他结焦产物，通过燃烧器内的水使用软水；软水主要由软水站6提供，而为了进一步节省能源，利用高温空预器排出的中温煤气的热量，使高温空预器排出的中温煤气通过软水预热器7，软水站排出的软水也经过软水预热器获取中温煤气的温度使温度上升，温度上升后的软水通入燃烧器内，也能够降低燃烧器内为了使软水上升而产生的能耗。而软水经过软水预热器温度上升，接入燃烧器中获取燃气燃烧的热量，变为水蒸汽排入气化炉内，作为吸热反应的气化剂。
而为了对软水预热器排出的低温煤气进一步处理，设置了布袋除尘8、煤气柜9、配气站10，布袋除尘对经过软水预热器排出的低温煤气进行除尘，使排入煤气柜中煤气不含颗粒，煤气得到净化。通过煤气柜再得到干煤气送入配气站中，由配气站根据需要进行配气，如配为二类煤气进行增压运输使用。天然气站11为燃烧器提供天然气，同时也可以为配气站提供天然气。
本气化系统中，气化炉排出550-650℃区间内的550℃或600℃或650℃的高温煤气进入高温空预器中，高温空预器排出300-400℃区间内的300℃或350℃或400℃中温煤气进入软水预热器中，软水预热器排出100-200℃区间内的100℃或150℃或200℃低温煤气；富氧气体经过高温空预器提升到200-300℃区间内的200℃或250℃或300℃进入燃烧器内与天然气进行混合。如上的温度根据不同的使用工况在各自温度区间内进行匹配。
其中，如图2示出，燃烧器内设置有燃烧区域12和蓄热区域13，燃烧区域内具有点火装置，点火后，通入燃烧区域内天然气与富氧气体混合燃烧，燃烧形成高温热源进入蓄热区域，对蓄热区域内进行加热升温，燃烧所产生的高温烟气排入气化炉内；进入蓄热区域内的高温热源的高温热源包括燃气燃烧的高温火焰和高温烟气，高温热源将蓄热区域内加热升温到1300℃或1350℃或1400℃或1450℃或1500℃，燃烧后的高温热源从蓄热区域的尾部排出，并排入气化炉内作为气化剂。
燃烧区域与蓄热区域可以集成在一个筒状载体中，也可以采用分体式筒状载体固定装配在一起，但是为了减少天然气燃烧所产生的高温热源更少损耗的进入蓄热区域中，燃烧区域与蓄热区域之间使用直通式连通，即燃烧区域的出口直接连通蓄热区域的进口。
蓄热区域内布置有蓄热体14，蓄热体内布置有介质管道15，通过蓄热体的介质管道可以分设为多个支管，以提升气化效率；介质管道供进入燃烧器内获取燃气燃烧热量气化成水蒸汽的软水通过。为了获得更好的蓄热能力，使高温更长时间的停留在蓄热区域，蓄热体为310S不锈钢蜂窝状蓄热体或者陶瓷蜂窝状蓄热体，介质管道从蜂窝状蓄热体内穿过。
为了在燃烧区域内天然气得到充分的燃烧，在燃烧区域设置将富氧气体分配到燃烧区域内的配风系统，配风系统包括送风管16、配风腔室17、配风管18；送风管供富氧气体进入，配风腔室为环绕设置在燃烧区域外周的环形配风腔室，送风管与配风腔室内形成连通，配风管设置有若干个呈环形分布在燃烧区域内周，配风管内部与配风腔室形成连通，配风管上分布有若干供配风腔室内富氧气体经过配风管进入燃烧区域内的配风孔。外部富氧气体通过送风管进入配风腔室中，然后进入配风管中，由于配风管的环形分布，燃烧区域内的四周，均有富氧气体，使其与燃烧区域内的天然气得到充分混合燃烧。为了进一步提升配风能力，设置多组环形分布的配风管，相邻组中的配风管朝向不同侧呈倾斜45°布置，即每根配风管与进入燃烧区域内的燃气流动方向呈45°夹角布置，使配风更加均匀、充足。
本申请中的蓄热体可以采用如下的布置方式：
第一种方式：如图2中示出，蓄热体为具有蜂窝孔的填料式蓄热体，软水的介质管道从蓄热体内直接穿过，即蓄热体为整体式，燃烧所得的高温热源从蓄热体内的蜂窝孔通过并从蓄热区域尾部排出，此种结构高温热源能够对介质管道进行直接加热升温，也可以通过蓄热体的热传递进行加热升温，获得的水蒸汽效率最高。
第二种方式：如图3示出，图中箭头方向为高温热源的走向，蓄热体也采用蜂窝材料，蓄热体竖直方向排列有多个，相邻蓄热体之间供软水介质管道的穿过，高温热源通过蜂窝孔流到介质管道处，高温热源由于撞击介质管道而改变流动方向，以延长高温热源的停留此处的时间，获得更好的加热升温。
第三种方式：如图4示出，图中箭头方向为高温热源的走向，蓄热体也采用蜂窝材料，蓄热体水平方向排列有多个，蓄热体之间为高温热源的流动间隙19，介质管道从蓄热体的蜂窝孔中穿过，此种结构通过高温蓄热体将热量传递给介质管道进行加热升温，高温热源不与介质管道形成直接接触，对介质管道起到一定的防护作用。
Claims (9)
1.降低气化炉炉膛温度的气化系统，包括气化炉，气化炉内碳和氧气产生放热反应，其特征在于，还包括高温空预器、燃烧器；
气化炉排出的高温煤气通入高温空预器中，高温空预器连通有供富氧气体通入的空气管道，流经高温空预器的富氧气体获取流经高温空预器的高温煤气热量，使富氧气体温度上升，高温煤气失去热量变为中温煤气；
燃烧器内燃气与经过高温空预器排出的富氧气体混合燃烧，燃烧产生的高温烟气排入气化炉内，燃烧器内燃气燃烧产生的热量将流经燃烧器的水气化为水蒸汽，水蒸汽排入气化炉内；
气化炉内碳和二氧化碳，碳和水蒸汽产生吸热反应。
2.如权利要求1所述的降低气化炉炉膛温度的气化系统，其特征在于，该气化系统还包括软水预热器、软水站，从高温空预器排出的中温煤气通入软水预热器中，软水站向软水预热器中通入获取中温煤气热量的软水；
软水经过软水预热器温度上升，接入燃烧器中获取燃气燃烧的热量，变为水蒸汽排入气化炉内。
3.如权利要求2所述的降低气化炉炉膛温度的气化系统，其特征在于，该气化系统还包括布袋除尘、煤气柜、配气站、天然气站，
所述布袋除尘对经过软水预热器排出的低温煤气进行除尘，
通过布袋除尘排出的煤气进入煤气柜中，成干煤气送入配气站中；
所述天然气站为燃烧器、配气站提供燃气。
4.如权利要求3所述的降低气化炉炉膛温度的气化系统，其特征在于，所述气化炉排出550-650℃高温煤气进入高温空预器中，高温空预器排出300-400℃中温煤气进入软水预热器中，软水预热器排出100-200℃低温煤气；
富氧气体经过高温空预器提升到200-300℃进入燃烧器内与燃气混合。
5.如权利要求1-4中任一项所述的降低气化炉炉膛温度的气化系统，其特征在于，所述燃烧器内设置有燃烧区域和蓄热区域，燃烧区域内燃气与富氧气体混合燃烧，燃烧形成高温热源进入蓄热区域，对蓄热区域内进行加热升温，燃烧所产生的高温烟气排入所述气化炉内；
蓄热区域内布置有蓄热体，蓄热体内布置有介质管道，以供进入燃烧器内获取燃气燃烧热量气化成水蒸汽的水通过。
6.如权利要求5所述的降低气化炉炉膛温度的气化系统，其特征在于，所述蓄热体为310S不锈钢蜂窝状蓄热体或者陶瓷蜂窝状蓄热体，介质管道从蜂窝状蓄热体内穿过。
7.如权利要求5所述的降低气化炉炉膛温度的气化系统，其特征在于，所述燃烧区域设置有将富氧气体分配到燃烧区域内的配风系统，配风系统包括送风管、配风腔室、配风管；
送风管供富氧气体进入，配风腔室为环绕设置在燃烧区域外周的环形配风腔室，送风管与配风腔室内形成连通，配风管设置有若干个呈环形分布在燃烧区域内周，配风管内部与配风腔室形成连通，配风管上分布有若干供配风腔室内富氧气体经过配风管进入燃烧区域内的配风孔。
8.如权利要求7所述的降低气化炉炉膛温度的气化系统，其特征在于，所述燃烧区域内布置的配风管与进入燃烧区域内的燃气流动方向呈45°夹角布置。
9.如权利要求5所述的降低气化炉炉膛温度的气化系统，其特征在于，进入蓄热区域内的高温热源包括燃气燃烧的高温火焰和形成的高温烟气，高温热源将蓄热区域内加热升温到1300℃—1500℃。
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