CN220078982U - 制备高纯一氧化碳的发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了制备高纯一氧化碳的发生装置，属于煤化工生产技术领域，包括：加料装置、气化装置、渣口、燃烧短节、激冷装置、集渣罐；所述加料装置的下方设有气化装置；所述气化装置包括进口、炉盖、炉体、熔渣池、气化剂喷嘴、冷却水进口和水夹套，所述炉体的顶部设有炉盖，所述炉盖上设有进口，所述炉体的底部设有水夹套，所述气化装置的内腔自上而下划分为气化腔和熔渣池，所述气化腔的下部设有气化剂喷嘴，所述气化剂喷嘴环向设置；所述炉体的底部设有水夹套，所述水夹套的底部设有冷却水进口；采用兰炭作为主要原料，液态排渣，有效提高生成一氧化碳的制备纯度，生产成本低，操作简单，达到了安全、环保、节能的要求。

Description

制备高纯一氧化碳的发生装置

技术领域

本实用新型涉及煤化工生产技术领域，具体涉及制备高纯一氧化碳的发生装置。

背景技术

我国是世界上的能源消耗大国，每年工业生产、汽车等都消耗了大量的煤炭，同时也排放出了大量的污染气体，也是如此产生了大量的连锁反应，比如温室效应越来越严重等，因此各国政府也在积极寻求其他的清洁能源以减少污染气体的排放。

现有的一氧化碳制备技术中，采用固定窗纯氧化炉，采用焦炭和二氧化碳和氧气混合气发生氧化还原反应，制备的一氧化碳纯度最高为69％的粗一氧化碳原料气，造成能源的浪费。例如，专利号为ZL202120127223.X的中国专利文件中公开了一种新型一氧化碳发生器，包括木材干馏炉、二氧化碳发生炉和一氧化碳发生炉，利用布气管道使二氧化碳能充分且均匀的与焦炭发生反应成为一氧化碳，但是和第二加焦箱相连接，所述二氧化碳发生炉的内壁设有高温加热层。采用排料口直接排渣的方法，易造成环境污染。且生成的一氧化碳纯度不高。

因此，需要设计一种节能环保的制备高纯度一氧化碳的发生装置以克服上述技术中存在的缺陷，以提高整体的装置实用性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供制备高纯一氧化碳的发生装置，从而解决现有技术中存在的上述技术问题。

本实用新型为了实现上述目的采用如下技术方案：制备高纯一氧化碳的发生装置，包括：加料装置、气化装置、渣口、燃烧短节、激冷装置、集渣罐；所述加料装置的下方设有气化装置；

所述气化装置包括进口、炉盖、炉体、熔渣池、气化剂喷嘴、冷却水进口和水夹套，所述炉体的顶部设有炉盖，所述炉盖上设有进口，所述炉体的底部设有水夹套，所述气化装置的内腔自上而下划分为气化腔和熔渣池，所述气化腔的下部设有气化剂喷嘴，所述气化剂喷嘴环向设置；所述炉体的底部设有水夹套，所述水夹套的底部设有冷却水进口；

所述熔渣池的底部设有渣口；所述渣口法兰连接燃烧短节；

所述燃烧短节包括烧嘴进气口、钟罩、视镜观察口、自动调节器和冷却水夹套，所述钟罩上设有烧嘴口和滴渣口，所述烧嘴口沿所述钟罩的侧壁周向设置，所述滴渣口设置于所述钟罩的顶部；

所述燃烧短节的下方设有激冷装置；

所述激冷装置包括容纳腔、抑制喷淋喷头、激冷水出口、液位计口、人孔和应急排水孔，所述激冷装置的容纳腔自上而下依次划分为上腔室和下腔室，所述上腔室内设有所述抑制喷淋喷头；

所述激冷装置的下端法兰连接所述集渣罐。

进一步的，所述冷却水进口与水平面的夹角为a，a为45°。

进一步的，所述烧嘴口成呈圆环状分布，分设两层。

进一步的，所述滴渣口的直径为55mm。

进一步的，所述燃烧短节上开设有抑制喷淋进水口。

进一步的，所述抑制喷淋喷头在上腔室内环向设置，且与水平面的夹角为β，β为65°。

进一步的，所述加料装置，包括料仓和布料器，所述料仓上设有密封阀，所述料仓的下料口通过连接法兰连接布料器。

进一步的，所述集渣罐的顶部设有锁渣阀，所述集渣罐的底部设有排渣阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：

(1)本实用新型采用兰炭作为主要原料，制备的一氧化碳气体纯度可达93％，操作简单，生产成本低，达到了安全、环保、节能的要求。

(2)本实用新型通过调整水夹套的冷却水进口与水平面的夹角，增加水夹套底部的水流扰动，防止钙离子、镁离子的聚集，保证冷却水有效循环流动，保证气化安全。

(3)本实用新型的激冷装置通过抑制喷淋达到熔渣迅速冷却成渣粒，同时采用抑制喷淋最大限度的减少水蒸气的产生，减少水煤气反应，从而减少生产的氢气的生成量，提高生成一氧化碳的纯度，且具有冷却效果好，且喷淋水主要来自捞渣池内水处理后循环利用。

附图说明

图1：为本实用新型的整体结构图；

图2：为本实用新型的气化装置的结构图；

图3：为本实用新型的A-A处放大图；

图4：为本实用新型的渣口的结构图；

图5：为本实用新型的钟罩的仰视图；

图6：为本实用新型的激冷装置的结构图；

图中：1-料仓；2-密封阀；3-连接法兰；4-布料器；5-气化装置；51-进口；52-炉盖；53-炉体；54-气化腔；55-熔渣池；56-气化剂喷嘴；57-冷却水进口；58-水夹套；6-渣口；61-渣口上段；62-渣口中段；63-渣口下段；64-渣口冷却水入口；7-燃烧短节；71-烧嘴进气口；72-钟罩；721-烧嘴口；722-滴渣口；73-视镜观察口；74-自动调节器；75-冷却水夹套；8-激冷装置；81-上腔室；82-下腔室；83-抑制喷淋喷头；84-激冷水出口；85-液位计口；86-人孔；87-应急排水孔；9-锁渣阀；10-集渣罐；11-排渣阀；12-捞渣装置；13-抑制喷淋进水口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，制备高纯一氧化碳的发生装置，包括：加料装置、气化装置5、渣口6、燃烧短节7、激冷装置8、集渣装置和捞渣装置12，所述加料装置包括料仓1和布料器4，所述料仓1上设有密封阀2，所述料仓1的下料口通过连接法兰3连接布料器4，利用所述布料器4实现自动加煤。

如图2所示，所述加料装置的下方设有气化装置5，所述气化装置5包括进口51、炉盖52、炉体53、熔渣池55、气化剂喷嘴56、冷却水进口57和水夹套58，所述炉体53的顶部设有炉盖52，所述炉盖52上设有进口51，所述进口51与所述布料器4相连接；所述气化装置5的内腔自上而下划分为气化腔54和熔渣池55两部分，所述气化腔54的下部设有气化剂喷嘴56，所述气化剂喷嘴56环向设置，用于向所述气化腔54内喷放二氧化碳和氧气的混合气。所述炉体53的底部设有水夹套58，所述水夹套58为环形盘管式水冷壁，水冷壁内采用除氧水循环冷却，保护壳体。所述水夹套58的底部设有冷却水进口57，所述冷却水进口57与水平面的夹角为a，a优选为45°。所述冷却水进口57通入冷却水的同时增加水夹套58底部的水流扰动，防止钙离子、镁离子的聚集，保证冷却水有效循环流动，保证气化安全。

所述熔渣池55的底部设有渣口6，如图4所示，所述渣口6包括渣口上段61、渣口中段62、渣口下段63，所述渣口上段61、渣口中段62、渣口下段63为一体化结构，所述渣口上段61的直径大于渣口中段62的直径，所述渣口中段62和渣口下段63的连接处设有渣口冷却水入口64，冷却水通过所述渣口冷却水入口64进入，为渣口6冷却降温，防止温度过高，造成损伤。

如图3所示，所述渣口6法兰连接燃烧短节7，所述燃烧短节7包括烧嘴进气口71、钟罩72、视镜观察口73、自动调节器74和冷却水夹套75，所述钟罩72位于所述渣口6下方，如图5所示，所述钟罩72为钟状结构，即顶部直径小于底部直径，中间为圆弧形结构；所述钟罩72上设有烧嘴口721和滴渣口722，所述烧嘴口721沿钟罩72的侧壁周向设置，成呈圆环状分布，分设两层，所述滴渣口722设置于钟罩72的顶部，所述滴渣口722的直径优选为55mm，保证熔渣顺利排渣，防止熔渣流速过快，无凝渣。所述烧嘴口721与所述滴渣口722中心轴线呈一定夹角，使气体都以不同的角度，一定压力射出，且保证气体有起伏的流动，达到稳定燃烧，避免脱火和熄火的目的。

所述冷却水夹套75为所述燃烧短节7外壁，所述燃烧短节7上自上而下依次开设有烧嘴进气口71、视镜观察口73和自动调节器74，所述烧嘴进气口71为所述烧嘴口721供气，采用水平开孔方式，环形设置，并设置于渣口冷却水入口64的下方。所述烧嘴进气口71内通入气体为乙酸生产过程中产生的废气替代了天然气，其成分主要为一氧化碳和氧气的混合物，节能环保，同时减少杂质氢气的产生，提高生成一氧化碳的纯度，降低了生产成本。所述燃烧短节7上还开设有抑制喷淋进水口13。

具体的，废气以一定的压力通过烧嘴口721，点燃后，燃烧产生高温烟气，用以维持渣口6和熔渣池55的热量，在燃烧短节7和气化装置5间产生差压，均衡气膜用以托举熔渣池55中的熔融液渣，利用压差和液位来限制炉渣向下排放量，使炉渣匀速排放。

所述燃烧短节7的下方设有激冷装置8，如图6所示，所述激冷装置8包括容纳腔、抑制喷淋喷头83、激冷水出口84、液位计口85、人孔86和应急排水孔87，所述激冷装置8的容纳腔自上而下依次划分为上腔室81和下腔室82，所述上腔室81内设有抑制喷淋喷头83，所述抑制喷淋喷头83在上腔室81内环向设置，且与水平面的夹角为β，β优选为65°，所述抑制喷淋喷头83的喷淋水从抑制喷淋进水口13进入，并且喷淋水来自捞渣池内的水经过水处理后循环利用。通过抑制喷淋系统达到熔渣迅速冷却成渣粒，同时采用抑制喷淋系统最大限度的减少水蒸气的产生，减少水煤气反应，从而减少生产的氢气的生成量，提高生成一氧化碳的纯度，且具有冷却效果好。

所述激冷装置8的下端采用法兰连接集渣罐10；所述集渣罐10的顶部设有锁渣阀9，所述集渣罐10的底部设有排渣阀11。所述集渣罐10的下方设有捞渣池，所述捞渣池内设有捞渣装置12。具体的，从渣口6下来的液渣，经所述激冷装置8的抑制喷淋急冷，形成细小渣粒，通过锁渣阀9到集渣罐10，经过沉淀达一定渣量时，关闭锁渣阀9，排渣阀11打开，排出的渣水去捞渣池，捞渣池内经过捞渣装置12处理的清水回收利用。

利用高纯一氧化碳发生装置制备高纯度一氧化碳的工艺，具体包括：

(1)原料包括兰炭和石灰石，所述原料中兰炭为97％，石灰石为3％，石灰石作为助熔剂；所述原料由料仓1进入，经过布料器2进入气化装置5。

(2)将二氧化碳气体与氧气以质量比为1:1的比例进行混合，然后经气化剂喷嘴56高速喷入所述气化装置底部。

(3)所述原料与气化装置5底部产生的高温煤气进行逆流接触，产生粗煤气从进口51处出去，所述进口51为双层结构，中心为原料的进口，外围为气体出口。

(4)所述气化装置5的气化腔54自上而下依次划分为干燥层、还原层、反应层，熔渣池55处为熔渣层；

所述原料进入干燥层，所述干燥层的温度为400-600℃，所述干燥层内原料被加热干燥，脱除水份，干燥后原料的继续下移进入还原层；所述还原层的温度为800-1100℃，混合气中二氧化碳气体与所述原料中受热分解释放的碳单质反应生成一氧化碳气体；所述原料的温度升高进入反应层，反应层的温度为1300-1400℃，混合气中的氧气与所述原料中的碳单质发生反应；所述熔渣层的温度为1800-2000℃，所述原料中的灰份融化与石灰石混合后形成自由流动的液态熔渣。

(5)工业废气通过喷嘴口721进入燃烧短节7，并燃烧产生高温烟气，平衡所述燃烧短节7和所述气化装置5间差压，托举熔渣池55中的熔融液渣，维持渣口6处熔渣处于流动状态，利用压差托举熔渣实现排渣。

(6)经激冷装置8内抑制喷淋喷头83的喷淋水，使熔渣急冷成细小渣粒，通过锁渣阀9到集渣罐10。

(7)经过沉淀达一定渣量时，关闭锁渣阀9，打开排渣阀11，排出的渣水进入捞渣池，捞渣池内经过捞渣装置12处理的渣水回收利用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用以限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.制备高纯一氧化碳的发生装置，包括：加料装置、气化装置(5)、渣口(6)、燃烧短节(7)、激冷装置(8)、集渣罐(10)；其特征在于，所述加料装置的下方设有气化装置(5)；

所述气化装置(5)包括进口(51)、炉盖(52)、炉体(53)、熔渣池(55)、气化剂喷嘴(56)、冷却水进口(57)和水夹套(58)，所述炉体(53)的顶部设有炉盖(52)，所述炉盖(52)上设有进口(51)，所述气化装置(5)的内腔自上而下划分为气化腔(54)和熔渣池(55)，所述气化腔(54)的下部设有气化剂喷嘴(56)，所述气化剂喷嘴(56)环向设置；所述炉体(53)的底部设有水夹套(58)，所述水夹套(58)的底部设有冷却水进口(57)；

所述熔渣池(55)的底部设有渣口(6)；所述渣口(6)法兰连接燃烧短节(7)；

所述燃烧短节(7)包括烧嘴进气口(71)、钟罩(72)、视镜观察口(73)、自动调节器(74)和冷却水夹套(75)，所述钟罩(72)上设有烧嘴口(721)和滴渣口(722)，所述烧嘴口(721)沿所述钟罩(72)的侧壁周向设置，所述滴渣口(722)设置于所述钟罩(72)的顶部；

所述燃烧短节(7)的下方设有激冷装置(8)；

所述激冷装置(8)包括容纳腔、抑制喷淋喷头(83)、激冷水出口(84)、液位计口(85)、人孔(86)和应急排水孔(87)，所述激冷装置(8)的容纳腔自上而下依次划分为上腔室(81)和下腔室(82)，所述上腔室(81)内设有所述抑制喷淋喷头(83)；

所述激冷装置(8)的下端法兰连接所述集渣罐(10)。

2.根据权利要求1所述的制备高纯一氧化碳的发生装置，其特征在于，所述冷却水进口(57)与水平面的夹角为a，a为45°。

3.根据权利要求1所述的制备高纯一氧化碳的发生装置，其特征在于，所述烧嘴口(721)成呈圆环状分布，分设两层。

4.根据权利要求1所述的制备高纯一氧化碳的发生装置，其特征在于，所述滴渣口(722)的直径为55mm。

5.根据权利要求1所述的制备高纯一氧化碳的发生装置，其特征在于，所述燃烧短节(7)上开设有抑制喷淋进水口(13)。

6.根据权利要求1所述的制备高纯一氧化碳的发生装置，其特征在于，所述抑制喷淋喷头(83)在上腔室(81)内环向设置，且与水平面的夹角为β，β为65°。

7.根据权利要求1所述的制备高纯一氧化碳的发生装置，其特征在于，所述加料装置，包括料仓(1)和布料器(4)，所述料仓(1)上设有密封阀(2)，所述料仓(1)的下料口通过连接法兰(3)连接布料器(4)。

8.根据权利要求1所述的制备高纯一氧化碳的发生装置，其特征在于，所述集渣罐(10)的顶部设有锁渣阀(9)，所述集渣罐(10)的底部设有排渣阀(11)。