CN106281470A - 一种激冷分体式的干煤粉气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤化工、焦炭气化领域并涉及化工设备技术，尤其涉及一种激冷分体式的干煤粉气化炉。它括气化炉炉膛、烧嘴、激冷室；所述的气化炉炉膛包括壳体、炉膛进口、炉膛出口、燃烧室和水冷壁；所述的炉膛进口与烧嘴相连；所述的炉膛出口与激冷室进口大法兰相连；所述的烧嘴包括中心氧、干煤粉通道、气化剂通道、燃气通道、吹扫通道、水夹套进水口、水夹套出水口、烧嘴大法兰；所述的烧嘴大法兰与炉膛进口相连；烧嘴采用四流道设计，烧嘴四流道由内到外依次为燃气、中心氧、干煤粉、气化剂通道。本发明能将高温水煤气急冷降温，同时将气化产生的炉渣与水煤气有效分离，洗涤分离和换热效果好，设备紧凑可靠、造价低廉，能转变为相对清洁的水煤气。

Description

一种激冷分体式的干煤粉气化炉

技术领域

本发明属于煤化工、焦炭气化领域并涉及化工设备技术，尤其涉及一种激冷分体式的干煤粉气化炉。

背景技术

传统激冷流程的干煤粉气化炉气化燃烧室和激冷室为一体化设置，激冷室与气化燃烧室高度比例通常大于1：1，因此气化装置主体厂房较高，一般大于56米，设备和土建费用较高，造成粉煤气化投资较大，给投资者带来较大的资金压力，影响项目的经济性。此外传统激冷室设置的激冷环材质要求高、加工难度大且需要定期更换，更换的工程量较大，消耗加大的人力和物力。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种激冷分体式的干煤粉气化炉，能将气化燃烧室与激冷室实现分体，同时大幅缩短激冷室的高度，采用激冷后的裂化气与激冷水一起带出至后***分离，满足粉煤气化工艺的裂化气冷却和灰渣顺利排除的要求，气化炉主体装置高度大幅降低，工程投资有较大的缩减，而且检维修便捷，具有极高的工程应用和项目经济运行价值。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

a. 燃烧室和激冷室采用分体式结构；b.激冷采用成熟的激冷环加下降管水浴激冷结构；c.喷嘴采用四通道结构；

一种激冷分体式的干煤粉气化炉，它括气化炉炉膛、烧嘴、激冷室；

所述的气化炉炉膛包括壳体、炉膛进口、炉膛出口、燃烧室和水冷壁；所述的炉膛进口与烧嘴相连；所述的炉膛出口与激冷室进口大法兰相连；

所述的烧嘴包括中心管、干煤粉通道、气化剂通道、水夹套、水夹套进水口、水夹套出水口、烧嘴大法兰、燃气、吹除气管；所述的烧嘴大法兰与炉膛进口相连；

烧嘴采用四流道设计，烧嘴四流道由内到外依次为燃烧气、中心氧、干煤粉通道、气化剂通道；

所述的激冷室包括激冷反应室、激冷水箱、激冷水环腔、激冷水挡板、激冷水入口、水煤气出口、激冷室进口大法兰、激冷室出口大法兰、水冷保护壁、气相管、平衡管；所述的激冷室出口大法兰与出渣的锁斗相连，水煤气出口与后***的气液分离器相连；

燃气和中心氧管采用法兰相连；中心氧管与干煤粉通道采用法兰连接；

干煤粉通道在烧嘴的中部，与阻燃剂外环管采用法兰相连；

阻燃剂外环在烧嘴的外部，与烧嘴大法兰采用上下焊接，水夹套在烧嘴大法兰下部最外侧，与烧嘴大法兰采用焊接方式连接，同时水夹套进口管与水夹套出口管在烧嘴大法兰上部开孔并采用焊接方式连接，水夹套进口管深入到水夹套底部，确保烧嘴冷却水有效流动，保护烧嘴。

进一步的，

激冷水箱位于激冷室上部，采用焊接方式将激冷水挡板与激冷室外壳、气相管相连，形成激冷水箱，激冷水环腔是激冷室进口大法兰与气相管形成的一个环状腔体，激冷水入口位于激冷水挡板上部，激冷水从激冷水入口进入激冷水箱，再通过激冷水环腔出沿气相管内壁溢流至激冷反应室，水煤气出口位于激冷水挡板下部，气化炉来裂化气通过激冷室进口大法兰进入激冷室与激冷水环腔出来的激冷水相遇冷却，在激冷反应室进一步冷却形成水煤气，并分离出炉渣从激冷室出口大法兰排至锁斗，水煤气与激冷水从水煤气出口送至后续工序分离、洗涤。水冷保护壁与气化炉水冷壁盘管相连，深入至激冷室上部的激冷水环腔外侧，用以保护激冷水环腔。

进一步的，燃烧室与激冷室为分体式结构，两者可拆卸分离。

进一步的，所述的炉壳内部设置环形盘管膜式水冷壁，水冷壁内采用除盐水强制循环冷却保护炉壳，同时配以汽包副产低压蒸汽。

进一步的，激冷水环腔和出水口至于水冷保护壁的后方，所述激冷水环腔和出水口邻近所述激冷室的上沿。

进一步的，气化炉炉壳采用钢材制成，设计耐压为1.0——4.0MPa。

激冷室结构简单、设计小巧、造价低廉，同时短小的激冷室设计使整个气化炉高度大幅下降，工程投资费用大幅缩减，项目建设周期缩短，项目经济效益客观。

气化产生的裂化气经过激冷降温后与激冷水一起由激冷室水煤气出口一起进入后***进行气液分离，激冷室中部不出水。

激冷室不设置渣水循环泵，利用渣的重力作用自行进入锁斗。

所述的烧嘴采用四流道结构，包括燃气管、中心氧管、干煤粉环管、气化剂环管和烧嘴大法兰，燃气、中心氧实现燃气和助燃剂共用设计，实行升温和投料开车一体化，中间不更换烧嘴，冷却采用创新式的水夹套设计，且外壁加厚，其目的在于可以耐冲刷腐蚀；耐高温辐射强，冷却效果好。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明将气化燃烧室与激冷室分体设计，并实现两者有效的

组合。气化剂通过中心氧气、气化剂环管与进入干煤粉通道的煤粉充分混合，并喷入气化炉炉膛；气化燃烧室采用水冷壁设计，利用水冷壁的低温将灰渣迅速凝结，在水冷壁上形成较厚的挂渣，达到以渣抗渣，防止炉渣对水冷壁的冲刷和侵蚀；燃烧后产生裂化气出气化炉炉膛进入激冷室，与激冷水直接接触并瞬间冷却降温，激冷后的灰渣进入锁斗排放至自动捞渣机，激冷降温后的水煤气与激冷水一起进入后***进行气液分离；激冷水腔采用环隙式直流法，水量大，中心管水膜效果好，更换方便，且由于激冷室体积小，激冷室不排水，气液接触时间长，降温和沉渣效果更好，不需要采用传统的锁斗循环泵，降低了能耗，能转变为相对清洁的水煤气，具有极高的实际应用价值。

发明设计的激冷室短小实用，其高度与气化炉气化室的比

例为1：2，直径与气化炉炉壳的比例为1：2，这样气化主体高度大幅降低，设备和土建费用有效缩减；而且激冷室中心管的长度设计合理，气流的作用力加速灰渣的沉降，利于集渣排渣，因而可取消锁斗循环泵，缩短流程，降低投资和运行费用。

本发明在烧嘴设计上采用四流道结构，燃气、中心氧实现燃气和助燃剂共用的设计，初始升温燃气、中心氧共同进行炉内升温，实现升温开车一体化，中间不需更换烧嘴。烧嘴外部设置水夹套，水夹套上设有水夹套进水口和水夹套出水口，水夹套的外壁加厚，可以耐冲刷、腐蚀，而且冷却水从水夹套进水口排入，并从水夹套出水口排出，能吸收喷嘴产生的热量，具有冷却效果好，耐高温辐射强。

附图说明

图1为本发明一种激冷分体式的干煤粉气化炉的结构示意图；

图2为本发明中喷嘴的结构示意图；

图3为本发明中激冷室的结构示意图。

具体实施方式：

下面参考附图对本发明进行详细描述：

如图1 所示，根据本发明实施的一种激冷分体式的气化炉，它括气化炉炉膛8、烧嘴1、激冷室6；

所述的气化炉炉膛8包括壳体3、炉膛进口9、炉膛出口5、燃烧室7和水冷壁 2，所述的炉膛进口9与烧嘴1相连，所述的炉膛出口5与激冷室进口大法兰20相连；

气化剂与干煤粉通过喷嘴1混合进入气化炉炉膛8充分燃烧气化产生水煤气，水煤气出气化炉炉膛4进入激冷室6，与激冷水直接混合冷却水煤气，同时沉降分离出灰渣进入锁斗，降温后的水煤气与激冷水一起进入洗涤分离***进行气液分离及除尘。激冷室6采用独创的外挂可卸式激冷室，由于激冷室的法兰连接结构，激冷室内部中心管、激冷室环套等易损件易拆卸检修其检修更安全。

2、如图2 所示，烧嘴采用四流道设计，根据气化炉炉膛8内气化室高度合理设计火焰喷射角度。所述的烧嘴1包括燃气通道11、吹扫通道10、中心氧通道12、干煤粉通道13、气化剂通道14、水夹套进水口15、水夹套出水口17、烧嘴大法兰16；所述的烧嘴大法兰16与炉膛进口相连；

烧嘴采用四流道设计，烧嘴四流道由内到外依次为燃气通道11、中心氧通道12、干煤粉通道13、气化剂通道14；

氧气通过中心氧通道12，气化剂通道14与进入干煤粉通道13的干煤粉充分混合喷入气化炉炉膛8。烧嘴冷却采用水夹套设计，且外壁加厚，其目的在于可以耐冲刷腐蚀；耐高温辐射强，冷却效果好。燃气管通道11在炉内进行升温时使用，升温结束投料后燃气停止，实现升温开成一体化，中间不需更换烧嘴。

3、如图3所示，所述的激冷室包括激冷反应室24、激冷水箱27、激冷水环腔21、激冷水挡板26、激冷水入口22、水煤气出口23、激冷室进口大法兰20、激冷室出口大法兰25、水冷保护壁18、气相管19、平衡管19；所述的激冷室出口大法兰25与出渣的锁斗相连，水煤气出口与后***的气液分离器相连；

激冷水箱27位于激冷室上部，采用焊接方式将激冷水挡板26与激冷室外壳、气相管28相连，形成激冷水箱27，激冷水环腔21是激冷室进口大法兰20与气相管28形成的一个环状腔体，激冷水入口22位于激冷水挡板26上部；激冷水从激冷水入口22进入激冷水箱27，再通过激冷水环腔21出沿气相管28内壁溢流至激冷反应室24，水煤气出口23位于激冷水挡板26下部，气化炉来裂化气通过激冷室进口大法兰20进入激冷室与激冷水环腔21出来的激冷水相遇冷却，在激冷反应室24进一步冷却形成水煤气，并分离出炉渣从激冷室出口大法兰25排至锁斗，水煤气与激冷水从水煤气出口23送至后续工序分离、洗涤。水冷保护壁18与气化炉水冷壁2 的盘管相连，深入至激冷室上部的激冷水环腔21外侧，用以保护激冷水箱27；

激冷水通过激冷水入口22进入激冷水箱27，溢流入激冷水环腔21环隙，由于激冷水环腔21环隙小，水量大，激冷水在气相管上形成了均匀的水膜，有效的保护了气相管与高温水煤气接触超温变形以及烧穿，激冷水沿着气相管进入激冷反应室24。水煤气通过气相管进入激冷反应室24与激冷水充分接触洗涤换热，洗涤下来的灰渣进入排渣***的锁斗，经过冷却洗涤的水煤气与激冷水一起通过水煤气出口23送入到后***。激冷室不排水，气液接触时间长，洗涤和换热效果更好。该激冷室体积小，不需要采用传统的锁斗水循环泵，降低了能耗。激冷水环腔21位于水冷保护壁18的后上部，阻隔高温裂化气的辐射，使用寿命可达7000小时以上，比传统激冷环寿命延长一倍，具有较高的稳定性。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种激冷分体式的水煤浆气化炉，其特征在于：它包括气化炉炉膛（8）、烧嘴（1）、激冷室（6）；

所述的气化炉炉膛（8）包括壳体（3）、炉膛进口（9）、炉膛出口（4）、燃烧室（7）和水冷壁（2）；

所述的炉膛进口（8）与烧嘴（1）相连；所述的炉膛出口（4）与激冷室进口大法兰（5）相连；

所述的烧嘴（1）包括燃气通道（11）、吹扫通道（10）、中心氧通道（12）、干煤粉通道（13）、气化剂通道（14）、水夹套进水口（15）、水夹套出水口（17）、烧嘴大法兰（16）；所述的烧嘴大法兰（16）与炉膛进口相连；

烧嘴采用四流道设计，烧嘴四流道由内到外依次为吹扫通道（10）、燃气通道（11）、中心氧通道（12）、干煤粉通道（13）、气化剂通道（14）；

所述的激冷室（6）包括激冷反应室（24）、激冷水箱（27）、激冷水环腔（21）、激冷水挡板（26）、激冷水入口（22）、水煤气出口（23）、激冷室进口大法兰（20）、激冷室出口大法兰（25）、水冷保护壁（18）、气相管（28）、平衡管（19）；

所述的激冷室出口大法兰（25）与出渣的锁斗相连，水煤气出口与后***的气液分离器相连；

燃气通道（11）和中心氧通道（12）管采用法兰连接；

中心氧通道（12）在烧嘴（1）最内部，与干煤粉通道（13）采用法兰连接；

干煤粉通道（13）在烧嘴（1）的中部，与气化剂通道（14）采用法兰相连；

气化剂通道（14）在烧嘴（1）的外部，与烧嘴大法兰（16）采用上下焊接，水夹套在烧嘴大法兰（16）下部最外侧，与烧嘴大法兰（16）采用焊接方式连接，同时水夹套进口管（15）与水夹套出口管（17）在烧嘴大法兰（16）上部开孔并采用焊接方式连接，水夹套进口管（15）深入到水夹套底部。

2.根据权利要求1所述的激冷分体式的干煤粉气化炉，其特征在于：

激冷水箱（27）位于激冷室上部，采用焊接方式将激冷水挡板（26）与激冷室外壳、气相管（28）相连，形成激冷水箱（27），激冷水环腔（21）是激冷室进口大法兰（20）与气相管（28）形成的一个环状腔体，激冷水入口（22）位于激冷水挡板（26）上部；

水煤气出口（23）位于激冷水挡板（26）下部；

水冷保护壁（18）与气化炉的水冷壁（2）相连，深入至激冷室上部的激冷水环腔（21）外侧，用以保护激冷水箱（27）。

3.根据权利要求1所述的激冷分体式的干煤粉气化炉，其特征在于：燃烧室与激冷室为分体式结构，两者可拆卸分离。

4.根据权利要求1所述的激冷分体式的干煤粉气化炉，其特征在于：所述的炉壳内部设置环形盘管膜式水冷壁，水冷壁内采用除盐水强制循环冷却保护炉壳，同时配以汽包副产低压蒸汽。

5.根据权利要求1所述的激冷分体式的干煤粉气化炉，其特征在于：激冷水环腔（21）和出水口至于水冷保护壁（18）的后方，所述激冷水环腔（21）和出水口邻近所述激冷室的上沿。

6.根据权利要求1所述的激冷分体式的干煤粉气化炉，其特征在于气化炉炉壳采用钢材制成，设计耐压为1.0——4.0MPa。