CN201459076U - 冷壁式气流床气化装置 - Google Patents

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苏智彬
彭伟民
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Abstract

本实用新型涉及一种冷壁式气流床气化装置，包括壳体，在壳体内设有相互连接的气化室与还原室，还原室连接置于壳体外的激冷室，在气化室及还原室上设有管集箱，其特征在于，气化室的炉衬为复合结构炉衬，还原室的炉衬为膜式水冷壁，在气化室的中下部设有四个切向分布的第一喷嘴，在还原室的侧边设有一个或两个第二喷嘴。本实用新型的优点是：结构简单，便于制造、安装和维修，同时投资也较小；气化室采用膜式水冷壁、Y型渣钉和耐火材料组成的复合炉衬形式，能更好的确保水冷壁的稳定运行；具有较高的碳转化效率、冷煤气效率及总的热效率。

Description

冷壁式气流床气化装置
技术领域
本实用新型涉及一种冷壁式气流床气化装置，属于煤气化设备技术领域。
背景技术
目前，气流床气化炉分为热壁型、冷壁型两类。热壁型气化炉采用耐火砖作为炉衬，其代表炉型为德士古气化炉和华东理工大学的多喷嘴气化炉，由于高压(2.6～6.5MPa)、高温、高热负荷及还原气氛并受酸性熔渣的冲蚀，同时还伴有开停车时温度和压力冲击，向火面耐火砖的寿命极为有限，每一年左右需要更换一次耐火砖，维护费用高，对工业化连续生产极为不利；冷壁型气化炉采用水冷壁为炉衬，操作时壁内形成一层渣，用“以渣抗渣”的方式来保护衬里不受侵蚀，气化炉运行周期长。现今主要冷壁式气化炉荷兰的Shell气化炉、德国Prenflo气化炉、GSP气化炉和专利号为200720031839.7中的气化炉。
荷兰的Shell气化炉、德国Prenflo气化炉都采用四喷嘴布置的进料方式，产生的合成气和熔渣反行(气流上行，而熔渣下行)，其合成气中煤渣要经较长管道，且改变流动方向，才能进入下游设备进行余热回收或气固分离，管道及下游设备容易堵塞。同时该炉型设备复杂，对于制造、安装和维修都存在问题；GSP气化炉采用单喷嘴顶喷的进料方式，合成气和液态渣同行经过激冷室进行激冷的工艺，虽然该炉型结构简单，但单喷嘴顶喷，容易造成物料在气化炉停留时间不够，使碳的转化率不高，由于合成气在经过水冷壁的吸热冷却后，使排渣口温度为整个气化室温度的最低点，为保证顺利液态排渣，必须提高气化温度，造成冷煤气效率的降低和比氧耗的增加，同时又采取激冷工艺，造成大量的煤气显热损失；专利号为200720031839.7中的气化炉也由于在第一反应室采取单喷嘴顶喷的进料方式，因此在第一反应室内的碳转换率和冷煤气效率都不高。
上述几种冷壁式气化炉中的气化室都是采用膜式水冷壁或盘管水冷壁、圆柱型渣钉和耐火材料组成的复合炉衬，由于圆柱型渣钉的传热面积较小，往往不能对耐火材料层进行足够的冷却而造成耐火材料层的烧坏。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种运行更稳定且气化室段排渣顺利的冷壁式气流床气化装置。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种冷壁式气流床气化装置，包括壳体，在壳体内设有相互连接的气化室与还原室，还原室连接置于壳体外的激冷室，在气化室及还原室上设有管集箱，其特征在于，气化室的炉衬为复合结构炉衬，还原室的炉衬为膜式水冷壁，在气化室的中下部设有四个切向分布的第一喷嘴，在还原室的侧边设有一个或两个第二喷嘴。
所述复合结构炉衬包括耐火材料层，在耐火材料层内设有Y型渣钉，膜式水冷壁的向火面部分置于耐火材料层内且与Y型渣钉相连，膜式水冷壁的非向火面部分置于耐火材料层外.
本实用新型的气化室采用膜式水冷壁、Y型渣钉和耐火材料组成的复合炉衬形式，主要是Y型渣钉相对于圆柱型渣钉具有更大的传热面积，使其对耐火材料层有更好的冷却效果，因此能更好的稳定耐火材料，从而使整个水冷壁能稳定运行；同时，本实用新型采用气化室中下部设置四个切向布置的第一喷嘴和还原室设置一个或两个第二喷嘴的进料方式，可以有效提高碳的转换率和冷煤气效率，并确保气化室段的顺利排渣。
本实用新型的优点是：
1)结构简单，便于制造、安装和维修，同时投资也较小；
2)气化室采用膜式水冷壁、Y型渣钉和耐火材料组成的复合炉衬形式，能更好的确保水冷壁的稳定运行；
3)具有较高的碳转化效率、冷煤气效率及总的热效率。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种冷壁式气流床气化装置的结构示意图；
图2为图1的A-A向视图；
图3为第一喷嘴的俯视布置图；
图4为复合结构炉衬的局部放大图。
具体实施方式
以下结合实施例来具体说明本实用新型。
实施例
如图1及图2所示，为本实用新型提供的一种冷壁式气流床气化装置的结构示意图，由壳体1、气化室2、第一喷嘴3、双锥段盘管4、还原室5、第二喷嘴6、单锥段盘管7、激冷室8、管集箱12及复合结构炉衬C组成。
气化室2和还原室5之间采取双锥段盘管4过渡连接，并置于壳体1内，还原室5和置于壳体1外的激冷室8采用单锥段盘管7过渡连接，在气化室2及还原室5上设有管集箱12，管集箱12用于引入和引出各个直管和盘管，气化室2的炉衬为复合结构炉衬C，还原室5的炉衬为膜式水冷壁，在气化室2的中下部设有四个切向分布的第一喷嘴3，如图3所示给出了第一喷嘴3的俯视布置图，由该图可以清楚地看出第一喷嘴3轴线与气化室轴线呈4～6°，在气化室2的外圆周面上切向分布，在还原室5的侧边设有一个或两个第二喷嘴6。
如图3所示，为复合结构炉衬C的局部放大图，包括耐火材料层11，在耐火材料层11内设有Y型渣钉10，膜式水冷壁9的向火面部分置于耐火材料层11内且与Y型渣钉10相连，膜式水冷壁9的非向火面部分置于耐火材料层11外。
本实用新型的工作原理为：干煤粉或水煤浆与气化剂经四个第一喷嘴3喷入气化室2炉膛，发生高温燃烧和气化反应，气化温度为1400℃～1600℃，压力为2.0～4.0Mpa.气化后产生的合成气与液态熔渣并行向下进入还原室5，在还原室5中，从第二喷嘴6中喷入少量煤粉或水煤浆与高温合成气发生还原反应，高温合成气温度因进行吸热反应和还原室5的膜式水冷壁的吸热而降低，充分利用了和回收了高温合成气的部分显热，并使后续激冷环中的热应力得到降低，对激冷环起到了保护作用.降温后的合成气经激冷室8后，将熔渣和飞灰分离，捕渣率可到90％以上，减少了后续的除尘负担.

Claims (4)

1.一种冷壁式气流床气化装置，包括壳体(1)，在壳体(1)内设有相互连接的气化室(2)与还原室(5)，还原室(5)连接置于壳体(1)外的激冷室(8)，在气化室(2)及还原室(5)上设有管集箱(12)，其特征在于，气化室(2)的炉衬为复合结构炉衬(C)，还原室(5)的炉衬为膜式水冷壁，在气化室(2)的中下部设有四个切向分布的第一喷嘴(3)，在还原室(5)的侧边设有一个或两个第二喷嘴(6)。
2.如权利要求1所述的一种冷壁式气流床气化装置，其特征在于，所述复合结构炉衬(C)包括耐火材料层(11)，在耐火材料层(11)内设有Y型渣钉(10)，膜式水冷壁(9)的向火面部分置于耐火材料层(11)内且与Y型渣钉(10)相连，膜式水冷壁(9)的非向火面部分置于耐火材料层(11)外。
3.如权利要求1或2所述的一种冷壁式气流床气化装置，其特征在于，所述气化室(2)和所述还原室(5)之间采取双锥段盘管(4)过渡连接。
4.如权利要求1或2所述的一种冷壁式气流床气化装置，其特征在于，所述还原室(5)和所述激冷室(8)采用单锥段盘管(7)过渡连接。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104357087A (zh) * 2014-10-16 2015-02-18 煤炭科学技术研究院有限公司 一种具有防脱落功能的炉衬
CN104789272A (zh) * 2015-05-08 2015-07-22 德艾柯工程技术（上海）有限公司 一种用于煤气化炉的新型水冷壁
CN105670702A (zh) * 2016-03-22 2016-06-15 胡志阳 一种高捕渣率的生产合成气的反应器及方法

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