帶輻射廢鍋的氣化爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種氣化爐，具體的說是一種帶輻射廢鍋的氣化爐。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外干煤粉氣化技術(shù)比較多，應用較多的有Shell、GSP、航天爐等技術(shù)。Shell為廢鍋流程，其激冷方法為通過循環(huán)氣壓縮機將洗滌冷卻的部分合成氣返回氣化爐將1300?1600°C高溫粗合成氣冷卻到900°C以下，進入對流廢熱鍋爐回收熱量，該設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜，制造周期長，沒有高效利用高位能，投資高。GSP、航天爐均為渣氣并流相向而行，采用全水激冷，將1300?1600°C高溫合成氣直接降低到200°C左右，損失大量高位能，只產(chǎn)生低壓蒸汽，且出氣化爐的合成氣帶灰?guī)畤乐?，嚴重影響下游工序的操作，濕洗和澄清系統(tǒng)投資加大。另外，GSP和航天爐均為單噴嘴，煤粉、氧氣和蒸汽通過強旋流霧化在反應室內(nèi)部燃燒，噴嘴磨損嚴重，噴嘴區(qū)熱負荷大，易產(chǎn)生高溫腐蝕，燒嘴頭部易產(chǎn)生高溫疲勞腐蝕裂紋，噴嘴壽命短，裝置不能長周期運行，粗合成氣中灰含量大，碳轉(zhuǎn)化率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保、可提高碳轉(zhuǎn)化率，增強煤種適應性，能有效回收部分高位能副產(chǎn)一定量的高壓或中壓蒸汽、設(shè)備使用壽命長的帶輻射廢鍋的氣化爐。
[0004]技術(shù)方案包括外殼，所述外殼的上部設(shè)煤粉燒嘴作為原料進口，底部設(shè)熔渣出口，側(cè)壁設(shè)合成氣出口，所述外殼上段設(shè)氣化反應室、下段設(shè)激冷組件，所述外殼的中段設(shè)輻射廢鍋，所述氣化反應室經(jīng)渣氣出口依次與輻射廢鍋、激冷組件連通；所述輻射廢鍋包括周向膜式水冷壁以及位于周向膜式水冷壁內(nèi)的齒刀形膜式水冷壁。
[0005]所述齒刀形膜式水冷壁由多組沿徑向?qū)ΨQ均勻設(shè)置的徑向膜式水冷壁組成，相鄰兩組徑向膜式水冷壁前后交錯布置。
[0006]所述輻射鍋爐頂部布置有吹灰器。
[0007]所述氣化反應室從上至下由頂錐、中間圓筒和底錐組成。
[0008]所述氣化反應室中上部同一水平高度均勻設(shè)有4-6個噴粉燒嘴；所述噴粉燒嘴的設(shè)置高度將氣化反應室上下區(qū)域沿高度方向分成的比例為3:7?4:6。
[0009]所述煤粉燒嘴沿氣化反應室軸線跨中均布，其噴口中心線水平徑向偏角為4?
8° ο
[0010]所述激冷組件包括下降管和上升管，所述下降管的上端與輻射鍋爐連接，下端位于上升管內(nèi)。
[0011]所述下降管的上段內(nèi)壁設(shè)有激冷環(huán)，上段外壁纏繞有冷卻半管。
[0012]所述上升管上方的下降管外壁上設(shè)有帽罩。
[0013]通過在氣化爐中部設(shè)置廢熱鍋爐用于回收渣氣中的熱能，產(chǎn)生飽和蒸汽，周向膜式水冷壁可回收氣化反應室來的高溫渣氣中的熱量，并形成周向屏蔽壁面，強制氣流流向，保護外殼；所述齒刀形膜式水冷壁由多組沿徑向?qū)ΨQ均勻設(shè)置的徑向水冷壁組成，相鄰兩組徑向水冷壁前后交錯布置，這種布置方式能充分利用有效的空間回收渣氣中的熱能，使傳熱元件布置緊湊，熱回收效率高，還可以有效防止渣氣下降時，渣掛在水冷壁上不斷增長，堵塞輻射廢鍋。在輻射鍋爐頂部布置有吹灰器定期向下吹出高速氣體，進一步保證輻射廢鍋的水冷壁上不沾灰。
[0014]所述氣化反應室除設(shè)有開工點火燒嘴和4-6個煤粉燒嘴，多個煤粉燒嘴在同一水平高度均勻設(shè)置，將氣化反應室上下區(qū)域沿高度方向分成比例為3:7?4:6，這有利于氣化反應室形成合理的溫度場，以促進氣化反應并有利于氣化反應室的膜式水冷壁上結(jié)渣，使液態(tài)的熔渣在形成的固態(tài)渣的表面流動，起到以渣抗渣的作用，也達到減少煤粉燒嘴的磨蝕，提高使用壽命的目的，保證氣化爐的長期穩(wěn)定運行。
[0015]所述煤粉燒嘴沿氣化反應室軸線跨中均布，其噴口中心線水平徑向偏角為4?8°，這有利于氣化反應室膜式水冷壁掛渣均勻，增大煤粉在反應室的停留時間，從而提高碳的轉(zhuǎn)化率。
[0016]激冷組件中通過激冷環(huán)均勻分布激冷水，在下降管內(nèi)壁形成均勻液膜，液膜蒸發(fā)后吸收渣氣中的熱量，降低渣氣溫度。下降管下段和上升管中段及下段浸在水中，渣氣通過水浴后，氣固分離，除渣除灰，溫度進一步降低。冷卻半管設(shè)置在下降管上段的外壁，改善了下降管上段的操作環(huán)境，延長了使用壽命。帽罩起到改變水汽流向和氣液分離的作用，降低合成氣中的液體和飛灰含量。
[0017]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、可提高氣化爐碳轉(zhuǎn)化率，增強煤種適應性，結(jié)合熱輻射和水激冷對合成氣進行降溫，能有效回收部分高位能，副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，供后續(xù)工序使用，降低了激冷水消耗量，減少黑水處理量，節(jié)能環(huán)保，具有廣闊的市場應用前景。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型氣化爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為圖1的A-A示意圖。
[0020]圖3為圖1的B-B示意圖。
[0021]其中，1-煤粉燒嘴、2-氣化反應室、3-渣氣出口、4-輻射廢鍋、5-激冷組件、6_外殼、7-頂錐、8-中間圓筒、9-底錐、10-吹灰器、11-周向膜式水冷壁、12-徑向膜式水冷壁、13-激冷環(huán)、14-冷卻半管、15-下降管、16-帽罩、17-上升管、18-渣池、19-熔渣出口、20-合成氣出口。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步解釋說明:
[0023]參見圖1，所述外殼6的上部設(shè)煤粉燒嘴1，底部為渣池18并設(shè)熔渣出口 20，側(cè)壁設(shè)合成氣出口 21，所述外殼6上段設(shè)氣化反應室2、中段設(shè)輻射廢鍋4、下段設(shè)激冷組件5，所述氣化反應室2經(jīng)渣氣出口 3依次與輻射廢鍋4、激冷組件5連通。所述氣化反應室2從上至下依次由頂錐7、中間圓筒8和底錐9組成，頂錐7、中間圓筒8、底錐9和渣氣出口 3均采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)。
[0024]參見圖2，所述氣化反應室2中上部同一水平高度沿氣化反應室2軸線跨中均布有4-6個煤粉燒嘴1，其噴口中心線水平徑向偏角a為4?8°，參見圖1，所述煤粉燒嘴I的設(shè)置高度將氣化反應室2上下區(qū)域沿高度方向分成的比例為3:7?4:6。
[0025]參見圖3，所述輻射廢鍋4包括周向膜式水冷壁11以及位于周向膜式水冷壁內(nèi)的齒刀形膜式水冷壁，所述齒刀形膜式水冷壁由多組沿徑向?qū)ΨQ均勻設(shè)置的徑向膜式水冷壁12組成，相鄰兩組徑向膜式水冷壁前后交錯布置，這種布置方式能夠最大的提高換熱效率，有效防止渣氣下降時，渣掛在膜式水冷壁上不斷增長堵塞輻射廢鍋4問題的發(fā)生。所述輻射鍋爐4頂部布置有吹灰器10，用于定期向下吹灰。
[0026]參見圖1，所述激冷組件5包括下降管15和上升管17，所述下降管15的上端與輻射鍋爐4連接，下端位于上升管17內(nèi)。所述下降管15的上段內(nèi)壁設(shè)有激冷環(huán)13，上段外壁纏繞有冷卻半管14。在所述上升管17上方的下降管15外壁上設(shè)有帽罩16。
[0027]工作過程:
[0028]煤粉、氧氣、水蒸汽的混合物由4-6個煤粉噴嘴I噴出進入氣化反應室2內(nèi)在高溫作用下反應生成溫度為1400-1600°C的含渣合成氣(又稱渣氣)，所述含渣合成氣經(jīng)渣氣出口 3進入輻射廢鍋4，含渣氣體被周向膜式水冷壁11以及齒刀形膜式水冷壁冷卻降溫至600-700°C，由于齒刀形膜式水冷壁為多組沿徑向?qū)ΨQ均勻設(shè)置的徑向膜式水冷壁12，利于含渣氣體換熱同時順序下行，減少堵塞問題的發(fā)生。輻射鍋爐4頂部布置的吹灰器10定期向下吹出高速氣體，進一步保證輻射廢鍋4的膜式水冷壁上不沾灰。降溫后的含渣氣體進入激冷組件5包括下降管15，下降管15上段的激冷環(huán)13向下降管內(nèi)壁均勻分布激冷水，在下降管內(nèi)壁形成均勻液膜，液膜蒸發(fā)后吸收渣氣中的熱量，降低渣氣溫度。下降管15下段和上升管17中段及下段浸在渣池18中，含渣合成氣下行通過下降管15落入水中后，氣固分離并進一步降溫，渣落入渣池18中，氣體沿著上升管17內(nèi)壁上行，破水繼續(xù)上升遇到帽罩16后折向側(cè)行，實現(xiàn)氣液分離，液體并攜帶部分飛灰下落到渣池18中，除渣水后的合成氣(溫度為210°C )上行至合成氣出口 21出氣化爐。
[0029]以投煤量2200噸氣化爐為例，采用本實用新型氣化爐碳轉(zhuǎn)化爐可達99%，激冷水消耗量可降低100噸/小時，可副產(chǎn)95噸/小時的蒸汽(壓力為10.5MPa)。
【主權(quán)項】
1.一種帶輻射廢鍋的氣化爐，包括外殼，所述外殼的上部設(shè)煤粉燒嘴作為原料進口，底部設(shè)熔渣出口，側(cè)壁設(shè)合成氣出口，所述外殼上段設(shè)氣化反應室、下段設(shè)激冷組件，其特征在于，所述外殼的中段設(shè)輻射廢鍋，所述氣化反應室經(jīng)渣氣出口依次與輻射廢鍋、激冷組件連通；所述輻射廢鍋包括周向膜式水冷壁以及位于周向膜式水冷壁內(nèi)的齒刀形膜式水冷壁。
2.如權(quán)利要求1所述的帶輻射廢鍋的氣化爐，其特征在于，所述齒刀形膜式水冷壁由多組沿徑向?qū)ΨQ均勻設(shè)置的徑向膜式水冷壁組成，相鄰兩組徑向膜式水冷壁前后交錯布置。
3.如權(quán)利要求1所述的帶輻射廢鍋的氣化爐，其特征在于，所述輻射鍋爐頂部布置有吹灰器。
4.如權(quán)利要求1所述的帶輻射廢鍋的氣化爐，其特征在于，所述氣化反應室從上至下由頂錐、中間圓筒和底錐組成。
5.如權(quán)利要求1或4所述的帶輻射廢鍋的氣化爐，其特征在于，所述氣化反應室中上部同一水平高度均勻設(shè)有4-6個噴粉燒嘴；所述噴粉燒嘴的設(shè)置高度將氣化反應室上下區(qū)域沿高度方向分成的比例為3:7?4:6。
6.如權(quán)利要求5所述的帶輻射廢鍋的氣化爐，其特征在于，所述煤粉燒嘴沿氣化反應室軸線跨中均布，其噴口中心線水平徑向偏角為4?8°。
7.如權(quán)利要求1-4任一項所述的帶輻射廢鍋的氣化爐，其特征在于，所述激冷組件包括下降管和上升管，所述下降管的上端與輻射鍋爐連接，下端位于上升管內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的帶輻射廢鍋的氣化爐，其特征在于，所述下降管的上段內(nèi)壁設(shè)有激冷環(huán)，上段外壁纏繞有冷卻半管。
9.如權(quán)利要求7所述的帶輻射廢鍋的氣化爐，其特征在于，所述上升管上方的下降管外壁上設(shè)有帽罩。
【專利摘要】本實用新型涉及一種帶輻射廢鍋的氣化爐，解決了現(xiàn)有氣化爐存在的只產(chǎn)生低壓蒸汽，采用全水激冷、帶灰?guī)畤乐?、制造周期長、使用壽命短的問題。技術(shù)方案包括外殼，所述外殼的上部設(shè)煤粉燒嘴作為原料進口，底部設(shè)熔渣出口，側(cè)壁設(shè)合成氣出口,所述外殼上段設(shè)氣化反應室、下段設(shè)激冷組件，所述外殼的中段設(shè)輻射廢鍋，所述氣化反應室經(jīng)渣氣出口依次與輻射廢鍋、激冷組件連通；所述輻射廢鍋包括周向膜式水冷壁以及位于周向膜式水冷壁內(nèi)的齒刀形膜式水冷壁。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保、可提高碳轉(zhuǎn)化率，增強煤種適應性，能有效回收部分高位能副產(chǎn)一定量的高壓或中壓蒸汽、設(shè)備使用壽命長。
【IPC分類】C10J3-86, C10J3-48
【公開號】CN204434565
【申請?zhí)枴緾N201520077861
【發(fā)明人】徐才福, 趙琦, 姜逢章, 謝國雄, 楊巍巍, 趙晉鵬, 王向舉, 楊小林
【申請人】中國五環(huán)工程有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年2月4日