CN2898030Y - 水冷壁式水煤浆气化炉 - Google Patents

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曾纪龙
刘斌
王时川
周芳
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Abstract

本实用新型涉及一种用于生成合成气的水冷壁式水煤浆气化炉。该气化炉采用在承压壳体内炉膛区内壁设置螺旋管式或垂直管式或两者相结合的水冷壁，该水冷壁内壁温＜300℃；水冷壁内壁涂一层很薄的耐热耐磨硬质涂层。本实用新型气化炉用水冷壁替代炉膛内壁原衬的耐火砖，使承压壳体的壁温低，因而水冷壁寿命长达10年以上，从而使气化炉连续运转周期长；大大减少维修工作，并节约维修费用；该气化炉壳体直径小，同样日处理煤的气化炉承压壳体内径可从原来的内径φ2800mm，缩小到内径φ2100mm，节省了设备费用。

Description

水冷壁式水煤浆气化炉
一、技术领域
本实用新型涉及一种煤制合成气的设备，更具体地说，是涉及一种可用于生成合成氨、甲醇和合成油等合成气的水冷壁式水煤浆气化炉。
二、背景技术
用煤加氧在大于1300℃的高温下制备H2、CO、CO2等合成气时，水煤浆气化技术属先进的气流床技术，该技术是将煤与水混合磨成含水35～45％的煤浆即水煤浆。目前，生产合成气使用的水煤浆气化炉设备有美国GE的水煤浆气化炉，国内的DOW化学双喷嘴水煤浆气化炉和华东理工大学的四喷嘴水煤浆气化炉。这些气化炉的炉膛结构均是在承压壳体内壁衬一层厚的耐火砖。又如专利号为03218866.8的半水冷壁多元料浆气化炉，其炉膛也是在承压壳体内壁衬一层与上面所述气化炉一样的耐火砖结构。不同处是仅在耐火砖与承压壳内的耐热保温层之间加了一层水冷盘管，目的是用来冷却炉膛内壁的耐火砖。但这种结构内衬的耐火砖的内壁仍然是承受1300℃以上的高温和炉渣的腐蚀。总之，以上所述气化炉的炉膛采用耐火砖材料的主要缺点是：1、耐火砖在高温下，易受炉渣的侵蚀，故炉膛寿命很短；2、炉膛下锥部分耐火砖仅能使用3～5个月，炉壁也只能使用11～14个月，炉膛顶部最长寿命也只有24个月左右；3、修换工作频繁，且极不方便，每修换耐火砖必须停车，费时费力，效率低费用大；4、耐火砖材料价格昂贵，一炉耐火砖需500～700万元，因此气化炉设备投资大。
三、发明内容
本实用新型的目的是为了克服以上所述水煤浆气化炉所存在的缺陷，提出一种承压壳体内炉膛壁温低、壳体直径小、连续运转周期长、且大大减少修换工作、节省维修及设备费用的水冷壁式水煤浆气化炉。
本实用新型的目的由以下措施构成的技术方案来实现的。
本实用新型水冷壁式水煤浆气化炉，主要包括承压壳体和承压壳体内的炉膛区、激冷管。按照本实用新型，还包括承压壳体内炉膛区设置的水冷壁，来替代承压壳体内衬的耐火砖。因水冷壁内是通过流动的水，水温度较耐火砖低得多，尽管炉膛内壁温度很高，而水冷壁管的壁温也不会太高，因此水冷壁的使用寿命长，从而保证了气化炉的长周期连续运转。
上述方案中，所设置的水冷壁为螺旋管式结构。
上述方案中，所设置的水冷壁为垂直管式结构。
上述方案中，所设置的水冷壁为螺旋管式和垂直管式相结合的结构。
上述方案中，激冷管内设置有水冷壁。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点：
1、本实用新型气化炉采用水冷壁来替代承压壳内衬的耐火砖，水冷壁管内是流动的水，水温约200～250℃，确保管壁温度＜300℃，这样使承压壳体内的壁温低，因此，水冷壁寿命长达10年以上，从而使气化炉连续运转周期长。
2、本实用新型气化炉由于连续运转周期长，因此大大减少修换工作，节约维修费用，且提高工作效率。
3、本实用新型气化炉炉膛内壁采用水冷壁，因此承压壳体直径小，同样日处理煤的气化炉承压壳体内径可从内衬耐火砖的内径φ2800mm，缩小到采用水冷壁的内径φ2100mm，节省了材料及设备费用。
四、附图说明
图1本实用新型水冷壁式水煤浆气化炉剖面结构示意图。
图2本实用新型水冷壁式水煤浆气化炉水冷壁为螺旋管式剖面结构示意图。
图3本实用新型水冷壁式水煤浆气化炉水冷壁为垂直管式剖面结构示意图。
图中各代号的含义：1气化喷嘴安装口，2承压壳体，3水冷壁水出口，4水冷壁，5第一热电偶孔，6水冷壁水进口，7工艺气出口，8第一激冷水入口，9黑水出口，10排渣口，11循环灰水入口，12人孔，13激冷管，14激冷室，15第二激冷水入口，16第二热电偶孔，17耐热耐磨涂层，18炉膛区。
五、具体实施方式
下面结合附图、工作过程及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
图1中，在承压壳体2内的炉膛区18设置水冷壁4，来替代承压壳体内原衬的耐火砖，水冷壁内壁涂有一层很薄的硬质耐热耐磨涂层17。由于水冷壁管内是通过流动的水，这样可确保管内壁温＜300℃，管内壁水温只约为200～250℃，因此尽管炉膛内壁温度高达1300～1500℃，而水冷壁的壁温也不会超过300℃，由于管壁内温度小于300℃，向炉膛内侧的水冷管外壁的气化炉渣冷却，并附着在水冷壁管的内壁，附着的薄层炉渣起着保护水冷壁管子的作用，因此水冷壁的使用寿命可在10年以上，这样既保证了气化炉的长周期连续运转，又大大减少了维修工作，且节约费用。在炉膛内壁设置水冷壁，还可使气化炉长周期连续运转，又大大减少了维修工作，且节约费用。在炉膛内壁设置水冷壁，还可使气化炉承压壳体直径做得较小，同样日处理煤的气化炉承压壳体内径可从炉膛内壁衬厚的耐火砖的内径φ2800mm，缩小到炉膛内壁设置水冷壁的内径φ2100mm，节省了材料及设备费用。
图2中，气化炉炉膛内壁的水冷壁4设置为螺旋管式的。
图3中，气化炉炉膛内壁的水冷壁4设置为垂直管式的。
本实用新型的工作过程是：将磨制好的水煤浆，含煤约为55～65％，其压力大于4.0MPa，喷入气化炉顶部的气化喷嘴安装口1，然后进入水煤浆通道，由空气分离制得的压力为6.0～8.0MPa的氧气也被送入喷嘴安装口1，再进入氧气通道，氧和水煤浆同时进入炉膛区18，在炉膛区内燃烧并进行部分氧化反应，生成合成气；煤中的炉渣熔融后与合成气同时向下流入激冷室14，合成气由激冷水淬冷到220～250℃，从工艺气出口7排出气化炉；炉渣也被激冷水淬冷后，由排渣口10排出；水冷壁4的水由水进口6进入，在水冷壁内被加热，部分生成蒸汽，蒸汽由水出口3排出，同时经激冷后的黑水由黑水出口9排出气化炉。
实施例：
以一台投煤500t/d的水冷壁式水煤浆气化炉为例，操作压力为P＝4.0MPa，炉膛温度为1300～1450℃，水冷壁4为螺旋管式的，其内径为φ1700mm，高14500mm，炉膛区18容积为12.74m3，外承压钢壳体的内径为φ2100mm。
本实施例水冷壁式水煤浆气化炉顶部为单个氧气和水煤浆的气化喷嘴，将磨制好的水煤浆，该水煤浆含煤约为60％，水煤浆和氧气分别喷入气化炉顶部的气化喷嘴，然后分别进入水煤浆通道和氧气通道，再进入炉膛区18内壁的水冷壁4，在水冷壁的气化室发生燃烧和部分氧化反应，并生成H2、CO和CO2合成气；煤中的炉渣熔融后与合成气同时向下流入激冷室14，合成气由激冷水淬冷到220～250℃，从工艺气出口7排出气化炉；煤气经水激冷到200～230℃排出气化炉，煤渣经水激冷成小粒和水一同从排渣口10排出。水冷壁4的水由水进口6进入，在水冷壁内被加热，部分生成蒸汽，蒸汽由水出口3排出，同时经激冷后的黑水由黑水出口9排出气化炉。
本水冷壁式水煤浆气化炉炉膛内壁设置的水冷壁其使用寿命在10年以上，这样既保证了气化炉的长周期连续运转；也大大减少了维修工作，节约费用；并克服了炉膛内壁原衬耐火砖时，每修换耐火砖必须停车的繁锁工作，且提高了工作效率。

Claims (5)

1.一种水冷壁式水煤浆气化炉，包括承压壳体(2)、承压壳体内的炉膛区(18)和激冷管(13)，其特征在于还包括在承压壳体内的炉膛区设置的水冷壁(4)。
2.按照权利要求1所述的水冷壁式水煤浆气化炉，其特征在于所设置的水冷壁(4)为螺旋管式结构。
3.按照权利要求1所述的水冷壁式水煤浆气化炉，其特征在于所设置的水冷壁(4)为垂直管式结构。
4.按照权利要求1所述的水冷壁式水煤浆气化炉，其特征在于所设置的水冷壁(4)为螺旋管式和垂直管式相结合的结构。
5.按照权利要求1所述的水冷壁式水煤浆气化炉，其特征在于激冷管(13)内设置有水冷壁(4)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102433167A (zh) * 2011-10-20 2012-05-02 清华大学 水冷壁组件和耐火砖气化炉的改造方法
CN101570699B (zh) * 2008-12-29 2013-02-13 航天长征化学工程股份有限公司 固体燃料的气化装置及生产合成气体的方法

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