CN212335131U - 煤气化炉的炉体冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种煤气化炉的炉体冷却装置，炉体顶部设置原料煤入口管段，炉体中部设置气化反应炉膛；锥管形布煤段上设置布煤段冷却水套装置，布煤段冷却水套装置一侧设置第一供水管接头，另一侧设置布煤段蒸汽出口管；炉体外壁上设置炉体冷却水套装置，炉体冷却水套装置一侧设置第二供水管接头，炉体冷却水套装置另一侧设置炉体蒸汽出口管；供汽管道与炉体底部的气化剂管输入口连通，蒸汽汇集器底部设置冷却水出口管接头、补充水管接头，冷却水出口管接头通过冷却水分配管道分别与第一供水管接头和第二供水管接头连通。

Description

煤气化炉的炉体冷却装置

技术领域

本实用新型涉及煤气化技术领域，特别是一种煤气化炉的炉体冷却装置。

背景技术

现有统计数据显示，煤炭储量远大于石油和天然气，据测算，以目前的开采速度，全球原油可以开采40.5年，天然气可以开采66.7年，而煤炭可以开采164年。因此，煤炭是我国最主要的化石能源。目前，环保的加压气流床气化技术在我国得到了普遍应用。其中冷却水套式的气化炉占相当大份额，气化冷却水套式的气化炉是未来气化技术的主流。

中国专利201810091390.6公开了一种固定床气化炉，包括水冷壁外壳、气液分离器、洗涤冷却器、炉箅系统、煤锁、灰锁、分级供氧装置。水冷壁外壳包括多个水冷管和多个密封片。水冷壁的内表面设置一层隔热耐磨材料，这种气化炉运行中，进入气化炉的循环水量是确定的，在气化炉负荷发生大变动情况下，尤其是煤种变动情况下或煤质不稳定时，反应室(燃烧室)温度升高很快，水套内饱和水蒸发量加大，尤其是大量蒸发汽泡在水套内壁处形成，如果蒸发气泡不能立刻被带走，内壁将形成汽膜。而汽膜为热的不良导体，汽膜形成后，燃烧区水套温度会急剧升高，超过板材熔融温度，最后导致气化炉水套局部烧穿。当负荷增大时，炉内表面温度高，在热运动时有偏炉现象，难以提高气化强度，同时炉顶炉壁积渣严重，煤气出口处易被堵塞，且清理工作量大，影响了正常的煤气化生产。因此，需要提供一种新的煤气化炉的炉体冷却装置用来克服上述缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种煤气化炉的炉体冷却装置，该装置的炉体顶部设置原料煤入口管段，炉体底部设置灰渣出口，炉体中部设置气化反应炉膛；原料煤入口管段底端连接锥管形布煤段，该锥管形布煤段上设置布煤段冷却水套装置，炉体外壁上设置炉体冷却水套装置，布煤段蒸汽出口管和炉体蒸汽出口管与炉体顶部集汽室连通。本实用新型能实现加厚煤层、强化生产的效果，气化强度能在现有技术的基础上提高30-50％。本实用新型的炉体内无耐火砖，因而点炉时间短，本实用新型的炉体冷却装置结构简单，运行可靠。

本实用新型的目的是由下述技术方案实现的：一种煤气化炉的炉体冷却装置，包括将原料煤进行气化的炉体，所述的炉体顶部设置原料煤入口管段，所述的炉体底部设置灰渣出口，所述的炉体中部设置气化反应炉膛；所述的原料煤入口管段底端连接锥管形布煤段，该锥管形布煤段上设置布煤段冷却水套装置，所述的布煤段冷却水套装置一侧设置第一供水管接头，另一侧设置布煤段蒸汽出口管；所述的炉体外壁上设置炉体冷却水套装置，所述的炉体冷却水套装置一侧设置第二供水管接头，所述的炉体冷却水套装置另一侧设置炉体蒸汽出口管；所述布煤段蒸汽出口管和所述炉体蒸汽出口管与炉体顶部集汽室连通，该炉体顶部集汽室通过蒸汽上升管道与一台蒸汽汇集器连通；所述蒸汽汇集器上设置蒸汽输出管接头，该蒸汽输出管接头通过供汽管道与所述炉体底部的气化剂管输入口连通，该气化剂管的另一端延伸到所述的气化反应炉膛内；所述蒸汽汇集器底部设置冷却水出口管接头、补充水管接头，所述冷却水出口管接头通过冷却水分配管道分别与所述的第一供水管接头和第二供水管接头连通。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、由于本实用新型的冷却水套受热面积整体增加，每小时蒸汽发生量大幅提高，能达到饱和用蒸汽自给，大大减少了外来蒸汽的供给。

2、本实用新型中的炉体冷却装置的炉体内壁基本不积熔渣及灰渣。减轻了清渣工作量，同时煤气出口处减轻了堵塞情况，因而延长了炉龄，对于气化炉的长期稳定运行有积极意义。

3、本实用新型中的炉体冷却装置能实现加厚煤层、强化生产的效果，气化强度能在现有技术的基础上提高30-50％。

4、由于本实用新型的炉体内无耐火砖，因而煤气化炉的启动时间缩短，且点火容易掌握。

5、本实用新型中的炉体冷却装置结构简单，运行可靠，造价低。

附图说明

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的布煤段冷却水套装置结构示意图；

图3是本实用新型的炉体冷却水套装置结构示意图；

图4是本实用新型的冷却水套装置中导流板结构示意图；

图5是本实用新型的冷却水套装置中球型浮体链结构示意图；

图6是本实用新型的冷却水套装置中圆柱型浮体链结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1，本实用新型的煤气化炉的炉体冷却装置，包括将原料煤进行气化的炉体1，该炉体顶部设置原料煤入口管段2，所述的炉体底部设置灰渣出口105，所述的炉体中部设置气化反应炉膛4；所述的原料煤入口管段底端连接锥管形布煤段3，该锥管形布煤段上设置布煤段冷却水套装置，所述的布煤段冷却水套装置一侧设置第一供水管接头302，另一侧设置布煤段蒸汽出口管；所述的炉体外壁上设置炉体冷却水套装置，所述的炉体冷却水套装置一侧设置第二供水管接头102，所述的炉体冷却水套装置另一侧设置炉体蒸汽出口管；所述布煤段蒸汽出口管和所述炉体蒸汽出口管与炉体顶部集汽室5连通，该炉体顶部集汽室通过蒸汽上升管道6与一台蒸汽汇集器7连通；所述蒸汽汇集器上设置蒸汽输出管接头13，该蒸汽输出管接头通过供汽管道8与所述炉体底部的气化剂管输入口801连通，该气化剂管的另一端延伸到所述的气化反应炉膛内；所述蒸汽汇集器底部设置冷却水出口管接头14、补充水管接头12，所述冷却水出口管接头通过冷却水分配管道9分别与所述的第一供水管接头和第二供水管接头连通。

本实施例中，炉体顶部设置原料煤入口管段，所述的炉体底部设置灰渣出口，炉体中部设置气化反应炉膛；原料煤入口管段采用钢质圆管，其上设置与输煤设备的衔接机构，灰渣出口设置卸灰阀(图中没有示出)。输煤设备、与输煤设备的衔接机构、卸灰阀、炉膛结构属于现有技术，不详细描述。

参见图1和图2(图2是剖面图)，本实施例中，原料煤入口管段底端连接锥管形布煤段3，该锥管形布煤段上设置布煤段冷却水套装置。锥管形布煤段包括上口307、下口305和冷却水套303，该布煤段整体呈上口小下口大的圆锥管形状，其顶部设置连接法兰盘301,用于连接原料煤入口管段；冷却水套设置在锥管形布煤段内壁304上，布煤段冷却水套装置一侧设置第一供水管接头302，另一侧(对面一侧)设置布煤段蒸汽出口管306；第一供水管接头302与冷却水分配管道9连接，用于向冷却水套内补充冷却水(冷却水属于工业用软水)，蒸汽出口管306用于将冷却水套内形成的蒸汽排出到炉体顶部集汽室5中；蒸汽出口管属于常开管口，蒸汽随时排出。冷却水的补充由控制系统调配。

参见图1和图3(图3是图1中A部放大图)，本实施例中，为了防止炉体内壁过热、积熔渣，炉体外壁上设置炉体冷却水套装置，本实施例中的炉体呈圆筒空腔结构，冷却水套101覆盖在炉体外壁1上，该冷却水套顶部与锥管形布煤段下口平齐，该冷却水套底部与炉箅位置平齐(图中没有显示炉箅)炉体冷却水套装置一侧设置第二供水管接头102，炉体冷却水套装置另一侧(转过180°的对面一侧)设置炉体蒸汽出口管104；第二供水管接头和炉体蒸汽出口管都设置在冷却水套上部，第二供水管接头102与冷却水分配管道9连接，用于向冷却水套内补充冷却水(冷却水属于工业用软水或者净水)，冷却水的补充由控制系统调配。炉体蒸汽出口管104从炉体冷却水套上引出然后与炉体顶部集汽室5连通，用于将冷却水套内形成的蒸汽即时排出到炉体顶部集汽室中；炉体顶部集汽室是一个独立的密闭腔室；该炉体顶部集汽室通过蒸汽上升管道6与一台蒸汽汇集器7连通。将收集的蒸汽统一输送到蒸汽汇集器。

本实施例中，蒸汽汇集器7是一个压力容器，设置蒸汽输出管接头13、安全阀接口11、冷却水出口管接头14、补充水管接头12、水位控制器接口10、温度传感器，安全阀、水位控制器、温度传感器属于现有技术，不详细描述。通过蒸汽上升管道6进入蒸汽汇集器的蒸汽分离成饱和水和饱和汽，饱和汽由蒸汽输出管接头输出，通过供汽管道8、气化剂管输入口801输入到气化反应炉膛内；冷却水通过冷却水分配管道9经过的第一供水管接头输入布煤段冷却水套装置，经过第二供水管接头输入炉体冷却水套装置，经过第三供水管接头103输入炉箅传动冷却管路，对炉箅传动装置进行降温。该炉篦传动冷却管路中的冷却水转化成蒸汽后直接进入气化反应炉膛内。炉箅传动冷却管路属于现有技术范畴，不详细描述。水位控制器、温度传感器用于控制调节布煤段冷却水套装置和炉体冷却水套装置中的水温和水位从而达到控制气化炉内反应温度的目的。补充水管接头12用于向蒸汽汇集器内补充工业用软水(也称工业用净水)。

本实施例中,炉箅的结构和位置、水位控制器、温度传感器、冷却水的补充控制系统属于现有技术范畴，不详细描述。

本实用新型采用煤气化炉整体冷却方式，通过加大循环水量，从而达到提高气化强度、保护炉壁不被烧穿的效果。

本实施例中公开的技术内容不仅仅限于本实施例，也应当属于本实用新型的技术内容。

实施例二：

本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，本实施例中与实施例一相同的部分，请参照实施例一中公开的内容进行理解，此处不作重复描述；实施例一中公开的内容也应当作为本实施例公开的内容。

参见图4、图5(图4、图5是水套外筒壁按圆周展开示意图)，本实施例中，所述炉体冷却水套装置包括水套外筒壁、水套内筒壁、供水管接头(第二供水管接头102)、蒸汽出口管(炉体蒸汽出口管104)；所述水套内筒壁是所述炉体外壁的一部分；所述水套外筒壁与所述水套内筒壁之间设置多片导流板107，所述相邻两片导流板之间设置摆动汽泡扫除器106。

在本实施例中，水套内筒壁是所述炉体外壁的一部分，即水套外筒壁覆盖住的炉体外壁的哪些部分，换言之，水套内筒壁与所述炉体壁共用一个筒壁。多片导流板107呈竖直向设置(与筒壁的素线平行)其间隔的距离相同，导流板一边与水套外筒壁固定，导流板另一边与水套内筒壁留有均压缝隙。导流板的顶部和底部分别与水套的顶部和底部留有水流通道108，水流通道高度通常设置为100毫米。摆动汽泡扫除器106采用细金属丝制作的索链结构(或称为圆环索链结构)，悬挂在相邻的两片导流板之间，随着导流板之间的热水流摆动，消除水套内筒壁上形成的汽泡或者汽膜。防止气化炉的炉体汽膜形成，避免气化炉下部炉体壁局部烧穿的现象发生。

参见图5，优选的摆动汽泡扫除器包括多个球型浮体，该球型浮体上设置多枚消泡针，所述每两个球型浮体之间通过索链按上下结构连接构成球型浮体链，该球型浮体链的底端固定在所述的炉体冷却水套装置底部。球型浮体110是不锈钢空心浮球，球体表面呈放射状安装多枚消泡针111，球型浮体之间的索链112是采用细金属丝制成的长圆形索链结构(或称为长环索链结构)；摆动汽泡扫除器设置在相邻的两片导流板之间，固定在炉体冷却水套装置底部，随着导流板之间的热水流摆动，消除水套内筒壁上形成的汽泡或者汽膜。提高炉体壁面的冷却效果，由此，炉体内壁基本不积熔渣、不积灰渣。减轻了清渣工作量，同时煤气出口处减轻了堵塞情况，因而延长了炉龄，对于气化炉的长期稳定运行有积极意义。

本实施例中公开的技术内容不仅仅限于本实施例，也应当属于本实用新型的技术内容。

实施例三：

本实施例是在实施例一和实施例二的基础上进行的改进，本实施例中与实施例一和实施例二相同的部分，请参照前述实施例中公开的内容进行理解，此处不作重复描述；

参见图6，在本实施例中，优选的摆动汽泡扫除器包括多个圆柱型浮体，该圆柱型浮体上设置多枚消泡针，所述每两个圆柱型浮体之间通过索链按上下结构连接构成圆柱型浮体链，该圆柱型浮体链的底端固定在所述的炉体冷却水套装置底部。圆柱型浮体113呈胶囊外形，其柱形表面安装多排呈水平放射状多枚消泡针111，每两个圆柱型浮体之间的索链114采用细金属丝制成的长圆形索链结构(或称为长环索链结构)；本实施例的摆动汽泡扫除器设置在相邻的两片导流板之间，固定在炉体冷却水套装置底部，随着两片导流板之间的热水流摆动。消除水套内筒壁上形成的汽泡或者汽膜。提高炉体壁面的冷却效果。

Claims (4)

1.一种煤气化炉的炉体冷却装置，包括将原料煤进行气化的炉体(1)，其特征在于：所述的炉体顶部设置原料煤入口管段(2)，所述的炉体底部设置灰渣出口，所述的炉体中部设置气化反应炉膛(4)；所述的原料煤入口管段底端连接锥管形布煤段(3)，该锥管形布煤段上设置布煤段冷却水套装置，所述的布煤段冷却水套装置一侧设置第一供水管接头(302)，另一侧设置布煤段蒸汽出口管；所述的炉体外壁上设置炉体冷却水套装置，所述的炉体冷却水套装置一侧设置第二供水管接头(102)，所述的炉体冷却水套装置另一侧设置炉体蒸汽出口管；所述布煤段蒸汽出口管和所述炉体蒸汽出口管与炉体顶部集汽室(5)连通，该炉体顶部集汽室通过蒸汽上升管道(6)与一台蒸汽汇集器(7)连通；所述蒸汽汇集器上设置蒸汽输出管接头，该蒸汽输出管接头通过供汽管道(8)与所述炉体底部的气化剂管输入口(801)连通，该气化剂管的另一端延伸到所述的气化反应炉膛内；所述蒸汽汇集器底部设置冷却水出口管接头、补充水管接头，所述冷却水出口管接头通过冷却水分配管道(9)分别与所述的第一供水管接头和第二供水管接头连通。

2.根据权利要求1所述的煤气化炉的炉体冷却装置，其特征在于：所述炉体冷却水套装置包括水套外筒壁、水套内筒壁、供水管接头、蒸汽出口管；所述水套内筒壁是所述炉体外壁的一部分；所述水套外筒壁与所述水套内筒壁之间设置多片导流板，所述相邻两片导流板之间设置摆动汽泡扫除器。

3.根据权利要求2所述的煤气化炉的炉体冷却装置，其特征在于：所述摆动汽泡扫除器包括多个球型浮体，该球型浮体上设置多枚消泡针，所述每两个球型浮体之间通过索链按上下结构连接构成球型浮体链，该球型浮体链的底端固定在所述的炉体冷却水套装置底部。

4.根据权利要求2所述的煤气化炉的炉体冷却装置，其特征在于：所述摆动汽泡扫除器包括多个圆柱型浮体，该圆柱型浮体上设置多枚消泡针，所述每两个圆柱型浮体之间通过索链按上下结构连接构成圆柱型浮体链，该圆柱型浮体链的底端固定在所述的炉体冷却水套装置底部。

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