CN213060758U - 一种无灰分碳物质气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种无灰分碳物质气化炉，包括水冷壁、水冷筒、外壳、烧嘴、渣口盘管、耐火砖隔热层以及隔板，在外壳内自上而下依次设置有水冷壁、渣口盘管以及水冷筒，水冷壁内设置有耐火砖隔热层，耐火砖隔热层所限定的容纳腔为燃烧室，水冷筒的上部外侧设置有隔板，隔板外缘与外壳的内侧壁相连接，位于隔板以下的外壳限定的容纳腔为激冷室。效果为：在水冷壁内设置耐火砖隔热层，有效的阻隔了燃烧室内的反应热直接传导至水冷壁壁面，不至于大部分热量被水冷壁产生的蒸汽带走，使得燃烧室气化反应温度可以维持在1200℃以上，解决了无灰分物质气化不能在水冷壁气化炉内形成渣层而难以维持燃烧室反应温度的瓶颈。

Description

一种无灰分碳物质气化炉

技术领域

本实用新型涉及化工技术领域，具体涉及一种无灰分碳物质气化炉。

背景技术

无灰分碳物质，如渣油、焦沫等，以无灰分碳物质为原料的气化炉，由于在燃烧室内不能形成渣层以产生足够的热阻，使用水冷壁气化炉难以维持 1200℃以上的反应温度，一般都使用耐火砖气化炉。但是传统耐火砖气化炉的向火面砖和拱顶砖每8000h小时需要更换一次，锥底砖更换较为频繁，通常寿命不足3000h，制约了气化炉的长周期运行，并且换砖时间长。而且，耐火砖气化炉存在局部超温的风险，存有安全隐患。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种无灰分碳物质气化炉，以解决现有技术中的上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型的第一方面，一种无灰分碳物质气化炉，包括水冷壁、水冷筒、外壳、烧嘴、渣口盘管、耐火砖隔热层以及隔板，在所述外壳内自上而下依次设置有所述水冷壁、所述渣口盘管以及所述水冷筒，所述水冷壁内设置有所述耐火砖隔热层，所述耐火砖隔热层所限定的容纳腔为燃烧室，所述水冷筒的上部外侧设置有所述隔板，所述隔板外缘与所述外壳的内侧壁相连接，位于所述隔板以下的所述外壳限定的容纳腔为激冷室。

进一步地，所述激冷室的外侧设置有合成气出口、渣出口、黑水出口以及补充水入口。

进一步地，所述烧嘴的数量为至少为个，所述烧嘴从外至内依次穿过所述外壳、所述水冷壁、所述耐火砖隔热层后伸入至所述燃烧室内。

进一步地，还包括支撑环，所述水冷壁的下部内侧设置有所述支撑环，所述支撑环内侧与所述渣口盘管密封焊，所述支撑环外侧与所述水冷壁密封焊。

进一步地，还包括上集箱和下集箱，所述水冷筒是由竖直鳍片管合围而成的筒状体，所述水冷筒的上端与所述上集箱相连接，所述水冷筒的下端与所述下集箱相连接。

进一步地，所述渣口盘管的上端高于所述支撑环。

进一步地，所述渣口盘管的下端伸入所述上集箱。

进一步地，还包括雾化喷头，所述水冷筒的内部设置有所述雾化喷头，所述补充水入口与所述雾化喷头相连接。

进一步地，所述渣口盘管的内壁捣打有浇注料隔热层。

进一步地，所述渣出口设置在所述激冷室的下端，所述激冷室与所述渣出口的连接处设置有自上而下逐渐缩口的锥形段。

本实用新型具有如下优点：

1、在水冷壁内设置耐火砖隔热层，有效的阻隔了燃烧室内的反应热直接传导至水冷壁壁面，不至于大部分热量被水冷壁产生的蒸汽带走，使得燃烧室气化反应温度可以维持在1200℃以上，解决了无灰分物质气化不能在水冷壁气化炉内形成渣层而难以维持燃烧室反应温度的瓶颈；

2、相较转筒耐火砖气化炉而言，水冷壁以蒸汽的形式将耐火砖承受的一部分热量带走，降低了耐火砖的工作温度，从而延长了耐火砖的使用寿命，保证了气化炉的长周期安全稳定运行；

3、相较转筒耐火砖气化炉而言，水冷壁的设置可以完全隔离燃烧室和外壳，不会出现耐火砖气化炉外壳局部超温的风险，同时，降低了外壳操作温度约150℃，减薄了外壳的厚度，减少耐火砖的厚度，降低气化炉设备造价。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型一些实施例提供的一种无灰分碳物质气化炉的剖面图。

图中：1，水冷壁，2、水冷筒，3、外壳，4、烧嘴，5、渣口盘管，6、耐火砖隔热层，7、隔板，10、燃烧室，20、激冷室，21、上集箱，22、下集箱， 23、雾化喷头，31、合成气出口，32、渣出口，33、黑水出口，34、补充水入口，51、支撑环。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

如图1所示，本实用新型第一方面实施例中的一种无灰分碳物质气化炉，包括水冷壁1、水冷筒2、外壳3、烧嘴4、渣口盘管5、耐火砖隔热层6以及隔板7，在外壳3内自上而下依次设置有水冷壁1、渣口盘管5以及水冷筒2，水冷壁1内设置有耐火砖隔热层6，耐火砖隔热层6所限定的容纳腔为燃烧室 10，水冷筒2的上部外侧设置有隔板7，隔板7外缘与外壳3的内侧壁相连接，位于隔板7以下的外壳3限定的容纳腔为激冷室20。

上述实施例达到的技术效果为：在水冷壁1内设置耐火砖隔热层6，有效的阻隔了燃烧室10内的反应热直接传导至水冷壁1壁面，不至于大部分热量被水冷壁1产生的蒸汽带走，使得燃烧室10气化反应温度可以维持在1200℃以上，解决了无灰分物质气化不能在水冷壁气化炉内形成渣层而难以维持燃烧室反应温度的瓶颈；相较转筒耐火砖气化炉而言，水冷壁1以蒸汽的形式将耐火砖承受的一部分热量带走，降低了耐火砖的工作温度，从而延长了耐火砖的使用寿命，保证了气化炉的长周期安全稳定运行；相较转筒耐火砖气化炉而言，水冷壁1的设置可以完全隔离燃烧室10和外壳3，不会出现耐火砖气化炉外壳局部超温的风险，同时，降低了外壳3操作温度约150℃，减薄了外壳3的厚度，减少耐火砖的厚度，降低气化炉设备造价。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，激冷室20的外侧设置有合成气出口31、渣出口32、黑水出口33以及补充水入口34。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，合成气出口31、黑水出口33以及补充水入口34均设置在激冷室20外部的外壳3的外侧壁上且与激冷室20 连通。

上述可选的实施例的有益效果为：通过设置补充水入口34，实现了对雾化喷头32的补充水的供给。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，烧嘴4的数量为至少为1个，烧嘴4从外至内依次穿过外壳3、水冷壁1、耐火砖隔热层6后伸入至燃烧室10 内。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，烧嘴4的数量可以根据碳物质的量及碳物质的种类合理设置。

上述可选的实施例的有益效果为：烧嘴4用于实现无灰分碳物质、水蒸气或水煤浆和氧气作为气化反应的原料的进入。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括支撑环51，水冷壁1的下部内侧设置有支撑环51，支撑环51内侧与渣口盘管5密封焊，支撑环51 外侧与水冷壁1密封焊。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，支撑环51为圆环形结构。

上述可选的实施例的有益效果为：通过设置支撑环51，实现了渣口盘管5 与水冷壁1连接处的密封可靠，防止了高温合成气窜出，引起外壳3超温。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括上集箱21和下集箱22，水冷筒2是由竖直鳍片管合围而成的筒状体，水冷筒2的上端与上集箱21相连接，水冷筒2的下端与下集箱22相连接。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，此外，水冷筒2还可是其他类型的筒状结构。

上述可选的实施例的有益效果为：采用竖直鳍片管可以减少水冷筒2内锅炉水的流动阻力，在停电或其他事故状态下，水冷筒2实现自然循环，保证设备本质安全。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，渣口盘管5的上端高于支撑环 51。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，渣口盘管5的下端伸入上集箱21。

上述可选的实施例的有益效果为：通过将渣口盘管5的上端设置为高于支撑环51，渣口盘管5外壁和支撑环51上表面形成≤90度夹角，形成水冷壁1 内耐火砖稳固的着力点。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，还包括雾化喷头23，水冷筒2 的内部设置有雾化喷头23，补充水入口34与雾化喷头23相连接。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，雾化喷头23设置有若干均匀分布的喷头孔。

上述可选的实施例的有益效果为：雾化喷头23可以将补充水雾化为微小液滴，以强化补充水的换热比表面积，雾化水可以对高温合成气急剧降温，使其体积收缩，形成向下抽引力。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，渣口盘管5的内壁捣打有浇注料隔热层。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，通过设置隔热层，增强了渣口盘管5的隔热效果。

上述可选的实施例的有益效果为：减少渣口盘管5内锅炉水蒸发量，避免渣口盘管5内锅炉水压差过大，造成供水不足而被烧坏。

可选的，如图1所示，在一些实施例中，渣出口32设置在激冷室20的下端，激冷室20与渣出口32的连接处设置有自上而下逐渐缩口的锥形段。

在上述可选的实施例中，需要说明的是，上述实施例的锥形段为倒置的圆台形壳体接口。

上述可选的实施例的有益效果为：通过设置锥形段，提高了沉积物料的快速排出。

上述实施例的一种无灰分碳物质气化炉的工作过程：以无灰分碳物质、水蒸气或水煤浆和氧气作为气化反应的原料通过烧嘴4喷入燃烧室10，在1200℃以上的温度下，发生耦合的气化反应生成CO和H²为主的粗合成气。水冷壁1 作为外壳3的保护层，有效避免了外壳3的局部超温，耐火砖隔热层6避免了燃烧室10内大部分反应热被水冷壁1以蒸汽形式带走，使得燃烧室10温度可以维持在1200℃以上。燃烧室10生成的高温粗合成气通过渣口盘管5导入水冷筒2，由补充水入口34进入的补充水经雾化喷头23雾化后喷出可以对其增湿加重，在抽引力的作用下进入激冷室20的液面以下，高温粗合成气和凝结渣经水浴鼓泡分离，合成气向上经合成气出口送至后工段使用，凝结渣在重力的作用下沉积经渣出口32排出激冷室20，在液位上层的高含固量黑水经黑水出口33排出激冷室20，以维持水域的低含固量，保证合成气的洗涤效果。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，包括水冷壁(1)、水冷筒(2)、外壳(3)、烧嘴(4)、渣口盘管(5)、耐火砖隔热层(6)以及隔板(7)，在所述外壳(3)内自上而下依次设置有所述水冷壁(1)、所述渣口盘管(5)以及所述水冷筒(2)，所述水冷壁(1)内设置有所述耐火砖隔热层(6)，所述耐火砖隔热层(6)所限定的容纳腔为燃烧室(10)，所述水冷筒(2)的上部外侧设置有所述隔板(7)，所述隔板(7)外缘与所述外壳(3)的内侧壁相连接，位于所述隔板(7)以下的所述外壳(3)限定的容纳腔为激冷室(20)。

2.根据权利要求1所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，所述激冷室(20)的外侧设置有合成气出口(31)、渣出口(32)、黑水出口(33)以及补充水入口(34)。

3.根据权利要求2所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，所述烧嘴(4)的数量为至少为1个，所述烧嘴(4)从外至内依次穿过所述外壳(3)、所述水冷壁(1)、所述耐火砖隔热层(6)后伸入至所述燃烧室(10)内。

4.根据权利要求3所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，还包括支撑环(51)，所述水冷壁(1)的下部内侧设置有所述支撑环(51)，所述支撑环(51)内侧与所述渣口盘管(5)密封焊，所述支撑环(51)外侧与所述水冷壁(1)密封焊。

5.根据权利要求4所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，还包括上集箱(21)和下集箱(22)，所述水冷筒(2)是由竖直鳍片管合围而成的筒状体，所述水冷筒(2)的上端与所述上集箱(21)相连接，所述水冷筒(2)的下端与所述下集箱(22)相连接。

6.根据权利要求5所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，所述渣口盘管(5)的上端高于所述支撑环(51)。

7.根据权利要求6所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，所述渣口盘管(5)的下端伸入所述上集箱(21)。

8.根据权利要求7所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，还包括雾化喷头(23)，所述水冷筒(2)的内部设置有所述雾化喷头(23)，所述补充水入口(34)与所述雾化喷头(23)相连接。

9.根据权利要求8所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，所述渣口盘管(5)的内壁捣打有浇注料隔热层。

10.根据权利要求9所述的一种无灰分碳物质气化炉，其特征在于，所述渣出口(32)设置在所述激冷室(20)的下端，所述激冷室(20)与所述渣出口(32)的连接处设置有自上而下逐渐缩口的锥形段。

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