一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐的製作方法

2023-06-04 17:15:16

本實用新型涉及一種含碳固體物質的氣化制氣裝置，更具體地說，本實用新型涉及一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，屬於氣化制氣裝置技術領域。

背景技術：

現有固定床氣化爐多採用固態排渣方式，以固定床純氧氣化爐為例，其工藝流程為採用固定床煤氣爐，以小粒焦或塊煤為原料，經煤倉下的自動加煤機，自動定時、定量加入氣化爐中，以純氧（＞99.6％）和水蒸汽作氣化劑經計量和比例調節進入混合罐中混合，混合後通過煤氣發生爐內與熾熱的炭反應（吸熱反應與放熱反應達到平衡），在爐內約900℃高溫條件下，經過床層內各個層區（核心反應區溫度1200-1300℃）與原料煤逆流接觸進行連續氣化生產水煤氣。未反應的固態渣經過底部轉動爐蓖排出氣化爐。

其主要化學反應式如下：

C＋O2=CO2＋Q

2C＋O2=2CO＋Q

C＋CO2=2CO－Q

C＋2H2O（汽）=CO2+2H2－Q

C＋H2O（汽）=CO+H2－Q

然而這種固定床固態排渣氣化爐存在氣化溫度低、燃料轉化率低和合成氣焦油含量大等缺點。

液態排渣氣化爐是傳統固態排渣氣化爐的進一步發展。其特點是氣化溫度高、氣化後灰渣呈熔融態流出、因而使氣化爐的熱效率與單爐的生產能力提高。目前國內外成熟可行的固定床液態排渣氣化技術為BGL碎煤加壓氣化技術，該氣化工藝氣化壓力為2.0-4.0MPa，氣化爐上部設有布煤攪拌器，氣化劑（水蒸汽和氧氣）由氣化爐底部噴嘴噴入氣化室，灰渣在高於煤灰熔點溫度下成熔融態排出，熔渣快速通過氣化爐底部出渣口，流入激冷室，在此被水激冷而形成固態熔渣，然後通過灰鎖排出。它結合了熔渣氣化技術高氣化率、高氣化強度的優點與固定床加壓/常壓氣化技術氧耗低、爐體結構廉價的優點。

BGL熔渣氣化爐爐膛氣化燃燒產生的液態熔渣儲存在氣化爐底部熔渣池內，通過環形燃燒器裡面燃燒產生的大量氣體託住下渣口裡面的液態渣，隨著熔渣增多，當液位到一定液位1.5米左右時，氣化爐壓力和短接壓差大概48KPa，激發程序自動排渣，每次開始下渣時洩壓過程要快，2s內完成洩壓，壓差從49kPa降到18kPa。熔渣經過激冷、冷卻後最終從壓力系統中排出。

上述技術如國家知識產權局於2015.02.04公開的公開號為CN104327881A，名稱為「一種液態連續排渣固定床氣化爐及其氣化方法」的發明，該發明涉及的一種液態連續排渣固定床氣化爐及其氣化方法，其特徵在於：它由上至下依次包括一原料倉、一原料鎖鬥、一爐體、若干氣化劑噴嘴、一排渣器、一熔渣激冷室和一渣鎖；原料倉呈漏鬥狀，其下端與原料鎖鬥上端緊固連接；原料鎖鬥與爐體上埠緊固連接；爐體上部設置有一粗煤氣出口，在位於粗煤氣出口下方的爐體內壁上設置有一層爐襯；若干個氣化劑噴嘴緊固連接在爐體的中下部並沿爐體周向均勻布置，且各氣化劑噴嘴的出口貫穿爐體爐壁和爐襯後伸入爐體內部；排渣器安裝於爐襯下方的爐體內，爐體下端與熔渣激冷室上端緊固連接，熔渣激冷室下端與渣鎖上端緊固連接。本發明的氣化劑噴嘴採用了僅輸送氣化劑的單通道結構，提高了氣化劑噴嘴的使用壽命。溢流式排渣池有效保證順利排渣，提高了固定床熔渣氣化爐的運行效率。

然而，BGL熔渣氣化爐最難控制的就是下渣口液態熔渣液位和排渣，如果控制不好，就會堵塞下渣口，液位升高，就會堵塞噴嘴出現黑管現象，導致停車。如果下渣洩壓和排渣時間太長，則鐵的沉澱和冷卻極易堵住渣口。如果下渣頻率過高，會影響壓差，並且時間間隔過短渣池中可能有部分灰渣沒有完全熔化，在下渣過程中極易黏在下渣通道上。

其次BGL氣化技術是近幾年引進國內，工業化運行經驗較固定床少，同時存在技術轉讓費，其專有核心部件（如渣池、噴嘴、銅冷卻壁等）也均需要國外進口，也導致其投資成本較高、建設周期較長。相比固態排渣氣化爐，BGL氣化爐的液態排渣工藝設置、操作流程和控制系統均相對複雜。

國家知識產權局於2011.5.4公開了一件公開號為CN102041098A，名稱為「一種固定床熔渣氣化爐」的發明，該發明涉及一種固定床熔渣氣化爐，爐體(4)內壁設有複合爐襯(10)，爐體(4)內分為下部區域及渣池區域(11)、中上部區域(12)、以及頂部區域(13)，下部區域及渣池區域(11)安裝有噴嘴(49)，頂部區域(13)內的複合爐襯(10)為二層結構，中上部區域(12)的複合爐襯(10)為三層結構，下部區域及渣池區域(11)的複合爐襯(10)為四層結構。本發明設計結構合理，安全性能好，氣化效果佳，能夠有效解決現有技術中存在的爐襯燒損嚴重，氣化爐使用壽命短，氣化效果不佳等問題。

上述對比文件依然存在氣化爐空間利用率和能量利用率不高，使用壽命短，熔渣液位不易控制以及排渣困難的問題。

技術實現要素：

本實用新型針對現有固定床氣化制氣中的固態排渣和液態排渣技術存在的缺陷和不足，提供一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，能夠提高熱解氣化反應溫度和燃料轉化率，解決了碎煤加壓液態排渣技術氣化爐熔渣液位控制及排渣困難的問題。

為了實現上述實用新型目的，其具體的技術方案如下：

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，其特徵在於：包括上部爐體、中部爐體和下部爐體，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體的頂部設置有進料口，側面設置有合成氣出口，所述下部爐體的側面設置有排渣口；所述上部爐體的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層、上部爐體保溫層和上部爐體鋼板殼體，所述中部爐體的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層、中部爐體耐火材料層、中部爐體保溫層和中部爐體鋼板殼體，所述下部爐體的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層、下部爐體水冷壁層、下部爐體耐火材料層、下部爐體保溫層和下部爐體鋼板殼體。

上述基本技術方案中，所有耐火材料層和保溫材料層的材料都為本領域常規材料。

上述基本技術方案中，耐火保護襯裡層中採用的材料為本領域常規材料，可以採用導熱係數大於8W/m.k的耐高溫材料，如碳化矽或石墨烯。

本實用新型所述上部爐體、中部爐體和下部爐體通過法蘭連接。

本實用新型所述上部爐體內為乾燥熱解室，所述中部爐體內為氣化反應室，所述下部爐體內為灰渣熔融室。

本實用新型所述上部爐體的頂部為上部封頭。

本實用新型所述上部爐體的側面設置有溫度側口和壓力側口。

本實用新型所述上部爐體的側面設置有耳式支座。

本實用新型所述中部爐體水冷壁層的上端連通有中部爐體水冷壁上集箱，下端連通有中部爐體水冷壁下集箱。

上述中部爐體水冷壁上集箱和中部爐體水冷壁下集箱用來分配和收集水冷壁進出水。

本實用新型所述的中部爐體水冷壁上集箱連通有中部爐體水冷壁引出管，所述中部爐體水冷壁下集箱連通有中部爐體水冷壁進水管。

本實用新型所述中部爐體外圍同一水平面上均勻布置有偶數個氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口中心線與所述中部爐體的垂直中心線呈α角，α角為80-85°，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口中心線均都指向所述中部爐體橫截面所在圓的圓心。

本實用新型所述下部爐體的底部為下部封頭。

本實用新型開在下部爐體側面的所述排渣口包括溢流排渣口和殘渣排放口，所述溢流排渣口高於所述殘渣排放口。

本實用新型所述溢流排渣口中心線與所述下部爐體的垂直中心線呈δ角，δ角為75-85°。

本實用新型所述殘渣排放口中心線與所述下部爐體的垂直中心線呈ε角，ε角為92-100°。

本實用新型所述下部爐體內的底部與所述殘渣排放口連通，並向殘渣排放口的方向傾斜。

本實用新型所述下部爐體水冷壁層的上端連通有下部爐體水冷壁上集箱，下端連通有下部爐體水冷壁下集箱。

上述下部爐體水冷壁上集箱和下部爐體水冷壁下集箱用來分配和收集水冷壁進出水。

本實用新型所述的下部爐體水冷壁上集箱連通有下部爐體水冷壁引出管，所述下部爐體水冷壁下集箱連通有下部爐體水冷壁進水管。

本實用新型所述下部爐體外圍同一水平面上均勻布置有偶數個氧氣噴嘴安裝口，所述氧氣噴嘴安裝口中心線與所述下部爐體的垂直中心線呈β角，β角為70-80°，所述氧氣噴嘴安裝口中心線與所述下部爐體水平中心線呈γ角，γ角為40-60°。

本實用新型帶來的有益技術效果：

1、本實用新型一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐採用頂部進料、側部排氣、底部排渣結構，使含碳物質熱解氣化後產生的灰渣與未反應完物質經氣化熔融室與氧氣噴嘴噴入的氧氣燃燒反應生成高溫熔融渣，提高了熱解氣化反應溫度和燃料轉化率低，解決了碎煤加壓液態排渣技術氣化爐熔渣液位控制及排渣困難的問題。

2、本實用新型一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐採用三段式爐膛結構，上部爐體、中部爐體和下部爐體的爐膛內壁都採用不同的特定結構形式，水冷壁層和其他層結合，協同作用，有效回收能量。此舉可有效解決整體澆注導致的爐膛受熱不均，易破裂，提高氣化爐空間利用率和能量利用效率，並對灰渣熔融室的內壁進行有效保護，提高氣化爐使用壽命。

3、本實用新型一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐利用含碳物質自身的熱值進行純氧和水蒸汽氣化，之後對其產生的爐渣和未反應殘碳進行純氧燃燒，分級氣化與熔融燃燒技術和水冷壁回收高溫區能量大大降低了能量耗損，並在灰渣熔融室產生的氧化性環境可以避免鐵析現象、氧氣切向噴入攪動渣池可進一步提高氣化反應碳轉化效率。

4、本實用新型優選的，氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口的特定排布和角度，產生對衝，能夠免高速氣流直接衝刷氣化爐內壁，且使氣流在爐膛內分布更均勻。

5、本實用新型優選的，開在下部爐體側面的所述排渣口包括溢流排渣口和殘渣排放口，所述溢流排渣口高於所述殘渣排放口。溢流排渣口是正常工作時候排渣口，殘渣排放口是在事故或停車時採用的排放口，通過在灰渣熔融室建立液位，解決碎煤加壓液態排渣技術氣化爐熔渣液位控制及排渣困難的問題。

6、本實用新型優選的，所述溢流排渣口中心線與所述下部爐體的垂直中心線呈δ角，δ角為75-85°。所述殘渣排放口中心線與所述下部爐體的垂直中心線呈ε角，ε角為92-100°。所述下部爐體內的底部與所述殘渣排放口連通，並向殘渣排放口的方向傾斜。上述角度和結構的設定，可以有效避免含碳物質堵塞溢流排渣口，還可以充分排盡液態殘渣。

附圖說明

圖1為本實用新型一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐結構示意圖；

圖2為本實用新型一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐A-A截面剖視示意圖；

圖3為本實用新型一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐B-B截面剖視示意圖。

附圖標記：

1為上部爐體、2為中部爐體、3為下部爐體、4為進料口、5為合成氣出口、6為上部爐體耐火材料層、7為上部爐體保溫層、8為上部爐體鋼板殼體、9為中部爐體水冷壁層、10為中部爐體耐火材料層、11為中部爐體保溫層、12為中部爐體鋼板殼體、13為耐火保護襯裡層、14為下部爐體水冷壁層、15為下部爐體耐火材料層、16為下部爐體保溫層、17為下部爐體鋼板殼體、18為乾燥熱解室、19為氣化反應室、20為灰渣熔融室、21為中部爐體水冷壁上集箱、22為中部爐體水冷壁下集箱、23為中部爐體水冷壁引出管、24為中部爐體水冷壁進水管、25為氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口、26為溢流排渣口、27為殘渣排放口、28為下部爐體水冷壁上集箱、29為下部爐體水冷壁下集箱、30為下部爐體水冷壁引出管、31為下部爐體水冷壁進水管、32為氧氣噴嘴安裝口、33為上部封頭、34為溫度測口、35為壓力測口、36為法蘭、37為下部封頭、38為耳式支座。

具體實施方式

實施例1

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

實施例2

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述上部爐體1內為乾燥熱解室18，所述中部爐體2內為氣化反應室19，所述下部爐體3內為灰渣熔融室20。

實施例3

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述中部爐體水冷壁層9的上端連通有中部爐體水冷壁上集箱21，下端連通有中部爐體水冷壁下集箱22。

所述的中部爐體水冷壁上集箱21連通有中部爐體水冷壁引出管23，所述中部爐體水冷壁下集箱22連通有中部爐體水冷壁進水管24。

實施例4

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述中部爐體2外圍同一水平面上均勻布置有偶數個氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線與所述中部爐體2的垂直中心線呈α角，α角為80°，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線均都指向所述中部爐體2橫截面所在圓的圓心。

實施例5

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述中部爐體2外圍同一水平面上均勻布置有偶數個氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線與所述中部爐體2的垂直中心線呈α角，α角為85°，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線均都指向所述中部爐體2橫截面所在圓的圓心。

實施例6

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述中部爐體2外圍同一水平面上均勻布置有偶數個氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線與所述中部爐體2的垂直中心線呈α角，α角為83°，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線均都指向所述中部爐體2橫截面所在圓的圓心。

實施例7

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

開在下部爐體3側面的所述排渣口包括溢流排渣口26和殘渣排放口27，所述溢流排渣口26高於所述殘渣排放口27。

所述溢流排渣口26中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈δ角，δ角為75°；所述殘渣排放口27中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈ε角，ε角為92°；所述下部爐體3內的底部與所述殘渣排放口27連通，並向殘渣排放口27的方向傾斜。

實施例8

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

開在下部爐體3側面的所述排渣口包括溢流排渣口26和殘渣排放口27，所述溢流排渣口26高於所述殘渣排放口27。

所述溢流排渣口26中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈δ角，δ角為85°；所述殘渣排放口27中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈ε角，ε角為100°；所述下部爐體3內的底部與所述殘渣排放口27連通，並向殘渣排放口27的方向傾斜。

實施例9

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

開在下部爐體3側面的所述排渣口包括溢流排渣口26和殘渣排放口27，所述溢流排渣口26高於所述殘渣排放口27。

所述溢流排渣口26中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈δ角，δ角為80°；所述殘渣排放口27中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈ε角，ε角為96°；所述下部爐體3內的底部與所述殘渣排放口27連通，並向殘渣排放口27的方向傾斜。

實施例10

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述下部爐體水冷壁層14的上端連通有下部爐體水冷壁上集箱28，下端連通有下部爐體水冷壁下集箱29。

所述的下部爐體水冷壁上集箱28連通有下部爐體水冷壁引出管30，所述下部爐體水冷壁下集箱29連通有下部爐體水冷壁進水管31。

實施例11

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述下部爐體3外圍同一水平面上均勻布置有偶數個氧氣噴嘴安裝口32，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈β角，β角為70°，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3水平中心線呈γ角，γ角為40°。

實施例12

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述下部爐體3外圍同一水平面上均勻布置有偶數個氧氣噴嘴安裝口32，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈β角，β角為80°，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3水平中心線呈γ角，γ角為60°。

實施例13

一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結構；所述上部爐體1的頂部設置有進料口4，側面設置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側面設置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內向外依次為耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述下部爐體3外圍同一水平面上均勻布置有偶數個氧氣噴嘴安裝口32，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈β角，β角為75°，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3水平中心線呈γ角，γ角為50°。

實施例14

如圖1所示，本實用新型所述的用於將含碳物質轉化為合成氣和惰性熔渣產物的分級氣化與熔融氣化反應爐，分上、中、下三部分，爐膛呈圓形截面，上部爐體1內側設有上部爐體耐火材料層6和上部爐體保溫層7，最外側為上部爐體鋼板殼體8。中部爐體2內側設有中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11，最外側為中部爐體鋼板殼體12。下部爐體3內側設有耐火保護襯裡層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16，最外側為下部爐體鋼板殼體17。所述耐火保護襯裡層13為耐高溫液態熔渣衝刷的耐火保護襯。

所述的水冷壁固定床液態排渣分級氣化反應爐，還包括進料口4、乾燥熱解室18、氣化反應室19、灰渣熔融室20、排渣口。

所述的水冷壁固定床液態排渣分級氣化反應爐的進料口4為一窄長的喉部通道，內壁為耐火襯裡。

所述上部爐體1包括上部封頭33和中間的筒體。上部封頭33與中間的筒體通過焊接連接。

所述乾燥熱解室18中間的筒體上部開有合成氣出口5，還開有一系列溫度測口34、壓力測口35，溫度測口34、壓力測口35中心線與中間的筒體垂直中心線垂直。

所述中部爐體水冷壁層9的上端與中部爐體水冷壁上集箱21連通，中部爐體水冷壁層9的下端與中部爐體水冷壁下集箱22連通，中部爐體水冷壁進水管24與中部爐體水冷壁下集箱22連通，中部爐體水冷壁引出管23與中部爐體水冷壁上集箱21連通；中部爐體水冷壁進水管24和中部爐體水冷壁引出管23均延伸至中部爐體鋼板殼體12外。

所述上部爐體1和中部爐體2通過法蘭36連接。

所述中部爐體2外圍同一平面上均勻布置有6-8個氧氣和水蒸汽噴嘴安裝口25，所述氧氣和水蒸汽噴嘴安裝口25中心線與中部爐體2的垂直中心線呈α角，α角為80-85°，氧氣和水蒸汽噴嘴安裝口25的中心線與中部爐體2的水平中心線平行。

所述下部爐體3包括下部封頭37和中間的筒體。

所述下部爐體水冷壁層14的上端與下部爐體水冷壁層上集箱28連通，下部爐體水冷壁層14的下端與下端連通有下部爐體水冷壁下集箱29連通，下部爐體水冷壁進水管31與下部爐體水冷壁下集箱29連通，下部爐體水冷壁引出管30與下部爐體水冷壁上集箱28連通；下部爐體水冷壁進水管31和下部爐體水冷壁引出管30均延伸至下部爐體鋼板殼體17外。

所述中部爐體2和下部爐體3通過法蘭36連接。

所述下部爐體3外圍同一平面上均勻布置有6-8個氧氣噴嘴安裝口32，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與下部爐體3的垂直中心線呈β角，β角為70-80°，氧氣噴嘴安裝口32的中心線與下部爐體3的水平中心線呈γ角，γ角為40-60°。

所述下部爐體3側面下部開有溢流排渣口26，所述溢流排渣口26為一窄長的喉部通道，內壁為耐火襯裡。所述溢流排渣口26中心線與下部爐體3垂直中心線呈δ角，δ角為75-85°。

所述下部爐體3底部開有殘渣排放口27，所述殘渣排放口27為一窄長的喉部通道，內壁為耐火襯裡。所述殘渣排放口27中心線與下部爐體3的垂直中心線呈ε角，ε角為92-100°。

所述下部爐體3的底部朝殘渣排放口27有一定角度傾斜。

所述固定床液態排渣氣化反應爐通過均勻布置在中部爐體2上的三個耳式支座38固定。

本實用新型一種水冷壁常壓固定床液態排渣分級氣化反應爐的工作過程為：

含碳物質自進料口4進入到乾燥熱解室18內，與自灰渣熔融室20內和氣化反應室19反應來的高溫合成氣進行換熱。

含碳物質在乾燥熱解室18內自上而下依次進行乾燥、熱解氣化反應。含碳物質乾燥、熱解反應所需要的熱源由灰渣熔融室20內灰渣及部分含碳物質氣化、燃燒產生的高溫合成氣體提供。

經乾燥熱解後的含碳物質產生的固體殘渣和未完全反應的含碳物質進入到氣化反應室19，在氣化反應室19內固體殘渣和未完全反應的含碳物質與經過氣化劑噴嘴噴入的純氧氣和水蒸氣進行氣化反應，產生有效合成氣。

經氣化反應後剩餘的固體殘渣和未完全反應的含碳物質進入到灰渣熔融室20，在灰渣熔融室20內固體殘渣和未完全反應的含碳物質與氧氣噴嘴噴入的氧氣進行燃燒反應，未反應的殘炭的燃盡所需要的氧氣通過灰渣熔融室20氧氣噴口補充，噴入的氧氣過量保證熔渣區為氧化性氣氛，避免渣池內鐵析現象發生。

氧氣噴口切向斜向下噴入灰渣熔融室20內，可以有效攪動液態熔渣，使得熔渣池內的未反應殘碳完全燃燒，提高碳轉化效率。

燃盡後剩餘的殘渣經灰渣熔融室20氧氣與殘碳燃燒提供的高溫熱量進行熔融，並將高溫爐渣中未反應的有機物再次氣化，最後成為熔融狀態的液態渣通過排渣口排出反應器。

灰渣熔融室20二次氣化及燃盡產生的合成氣與氣化反應室19產生的合成氣經乾燥熱解室18降溫後通過合成氣出口5排出反應爐進入到後續的合成氣利用系統。

在灰渣熔融室20和氣化反應室19設置的水冷壁可以產生高溫水蒸氣，供氣化系統利用並副產蒸汽，達到有效合理利用能量，並對高溫區耐火襯裡進行有效保護。