水煤漿高壓氣化爐的製作方法

2023-06-12 20:15:51 1

專利名稱：水煤漿高壓氣化爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤氣化技術領域中的可以使水煤漿氣化的設備，具體涉及一種水煤漿高壓氣化爐。
背景技術：
水煤漿氣化技術是涉及煤炭、化工、電力、建材四大主要行業的一項新技術。西方發達國家自70年代開始就從事潔淨煤技術的研究開發工作。水煤漿氣化是在重油氣化基礎上發展起來的第二代煤氣化技術，屬於加壓氣流床氣化工藝，火焰型部分氧化反應，液態排渣。水煤漿氣化是一個很複雜的物理一化學反應過程，水煤漿和氧氣噴入氣化爐後經歷煤漿預熱、水蒸發、煤熱解、揮發物燃燒和氣化、殘C氣化和水煤氣平衡等化學反府，最終生成以CO和H2為主要組分的合成氣，基本不含烴類和凝聚物。氣化爐是水煤漿加壓氣化技術的關鍵設備，是進行氣化反應的反應器。氣化爐在設計上既要有足夠的反應時間和適宜的高徑比，使得反應物有足夠的停留時問和良好的流體力學條件，又要具有對進料負荷變化的適應能力，同時殼體還要適應溫度與壓力的變化。氣化反應決定了所需的反應容積，向反應容積是根據氣體在爐內的停留時間來確定的，最終根據試驗結果來確定一個適宜的高徑比。由於水煤漿氣化反應的黑區較長，氣化爐一股採用細長型結構，但是氣化爐的爐身又不能太高，否則爐身過高將導致排渣口溫度降低，容易造成渣口堵塞影響氣化爐的運行，因此氣化爐的高徑比受到一定的限制。另外，氣化爐的高徑比還與氣化壓力有關，當氣化壓力提高後，氣化反應的火焰縮短，高溫區上移，渣口溫度降低，為了保證渣口溫度而順利排渣，必須降低高徑比。由於水煤漿氣化過程是在高溫、高壓下進行的，在高達1300°C的氣化反應溫度條件下，氣化反應速率已完全受傳遞速率控制，也就是說，氣化爐內的流場結構、霧化與混合效果的好壞都將直接影響氣化反應的最終結果。目前，氣化爐礦在向大犁化、高壓方向發展，單臺氣化爐容量不斷提高，為了保證設備初期投資，氣化爐要求結構緊湊，負荷調節靈活方便，因此對氣化爐的結構利進料方式提出了新的要求。實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是現有水煤漿氣化爐成本高、不能批量用於工業生產，提供一種成本低、可以用於工業生產的水煤漿高壓氣化爐。本實用新型的技術方案一種水煤漿高壓氣化爐，包括位於所述氣化爐上部的用於氣化水煤漿的氣化室，和位於所述氣化爐下部的冷卻室，氣化室上側設置有水煤漿進口下側設置混合出口與冷卻室連通，所述氣化爐中還包括與所述氣化室相隔絕、可供氣態介質流動的氣冷空間，所述氣冷空間與所述氣化室進行熱交換；同時在所述混合出口上套子有管狀濾芯，該管狀濾芯的底部封堵並設置有孔，該管狀濾芯的側壁設置有孔。用於輸入水煤漿的進口上安裝有噴嘴，設置在所述氣化室的頂部。同時還包括多個水煤漿側進口，均勻設置在所述氣化室的側壁，每個側進口上安 裝有噴嘴。所述氣冷空間是介於所述氣化爐外殼與所述氣化室之間的夾層，位於所述夾層與氣化室之間的隔層為氣冷壁。所述氣冷空間是由一個盤管的內腔所限定，所述盤管是環繞所述氣化爐外殼的內壁並對應於所述氣化室而設置，以便實現與所述氣化室之間的熱交換。所述管狀濾芯上側設置有翻邊，該翻邊套固在氣化室與冷卻室之間隔板上。該管狀濾芯的外側套子有至少一層濾網；二層以上濾網時，自內向外網孔逐漸變小。氣化爐側壁設置的側進口的軸線與水平面之間的夾角大於0度、小於90度，各側
進口位於同一高度。所述爐側進口的軸線與水平面之間的夾角是15 75度。設置有用於調整各側進口傾斜角度的調整機構。本實用新型在氣化爐中設置氣冷空間(環繞盤管)可以減少耐火磚層的厚度，甚至省去耐火磚層，從而增大氣化爐反應空間。另外，採用爐頂單噴嘴和多個側噴嘴同時噴射入爐的進料形式，爐頂噴嘴布置於氣化爐軸線上，爐側對稱布置四個小型噴嘴，在氣化爐一定高度處以一定角度噴射入爐，五股射流在氣化爐內相碰撞，形成強烈的湍流攪混。爐側四股斜向上的射流在射流下方氣化爐軸線四周形成較大的低壓回流區，對氣化爐下部的高溫氣體具有強烈的湍流卷吸作用，大大增強了爐側噴嘴射流的著火性能，縮短了著火時間，改善了著火穩定性。爐側噴嘴射流對爐頊噴嘴射流具有一定的衝擊阻擋作用，使得其形成的高速射流不能直接到達爐底出口，大大抑制了堵塞現象的發生，爐側四噴嘴射流在撞擊區下方形成了較大的負壓回流區，不會形成向下的撞擊流股，這更出口抑制了撞擊流股直接衝向爐底出口的可能性，整個氣化爐內顆粒停留時間長，湍流攪混劇烈，混合程度好，流場分布合理，為燃燒和氣化反應的進行提供了優良的條件。


圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1，氣化爐包括上部氣化室I和下部的冷卻室2，外殼11整體地封閉氣化室I和冷卻室2。氣化室I的內壁設置有較薄的隔熱層12，隔熱層內壁是由螺旋管(盤管)13圍成，其中螺旋管13可以部分或全部潛入隔熱層12內，由此形成的氣化室的壁即為氣冷壁14。螺旋管13內腔形成氣冷空間，以允許流體介質在其中流動。工藝燒嘴設置在氣化爐的頂端進口 15處，用於將加壓的水煤漿和氧氣噴入氣化室I。同時，在氣化室I側壁上設置多個水煤漿進口，每個進口上分別安裝有噴嘴，採用多噴嘴的布置其技術經濟性能會更優，例如側壁上設置四個在同一高度上的進氣口並分別安裝有噴嘴。各側進口的軸線與水平面之間的夾角大於0度、小於90度，優選的夾角在15 75度。氣化室I通過其下端的混合出口 3將合成氣和熔渣排入冷卻室。在冷卻室靠近氣化室出口 3處安裝有管狀濾芯31。所述管狀濾芯31上側設置有翻邊32，該翻邊32套固在氣化室與冷卻室之間隔板35上。管狀濾芯31的外側套子有兩層濾網32和33，自內向外網孔逐漸變小。煤炭等燃料經過處理後形成一定濃度的水煤漿(煤漿濃度一般在60. 80%之間)。煤漿經泵送到氣化燒嘴，同時送入的還有來自空氣分離單元的氧氣。氧氣和煤漿在氣化室I內發生不完全燃燒反應，生產氫氣和一氧化碳。氣化溫度在1200— 1600°C之間，生成的爐渣在高溫下熔化並順著氣冷壁14往下流入渣池，同 時部分熱量被氣冷壁中的飽和水蒸氣帶走。生成的高溫合成氣(溫度約1000°C )進入冷卻室被冷卻。激冷後的合成氣由合成氣出口 21導出，進入後續淨化和工藝流程。灰渣被冷卻後落入灰渣池。
權利要求1.一種水煤漿高壓氣化爐，包括位於所述氣化爐上部的用於氣化水煤漿的氣化室，和位於所述氣化爐下部的冷卻室，氣化室上側設置有水煤漿進口下側設置混合出口與冷卻室連通，其特徵在於，所述氣化爐中還包括與所述氣化室相隔絕、可供氣態介質流動的氣冷空間，所述氣冷空間與所述氣化室進行熱交換；同時在所述混合出口上套子有管狀濾芯，該管狀濾芯的底部封堵並設置有孔，該管狀濾芯的側壁設置有孔。
2.根據權利要求I所述的氣化爐，其特徵在於，用於輸入水煤漿的進口上安裝有噴嘴，設置在所述氣化室的頂部。
3.根據權利要求2所述的氣化爐，其特徵在於，同時還包括多個水煤漿側進口，均勻設置在所述氣化室的側壁，每個側進口上安裝有噴嘴。
4.根據權利要求I所述的氣化爐，其特徵在於，所述氣冷空間是介於所述氣化爐外殼與所述氣化室之間的夾層，位於所述夾層與氣化室之間的隔層為氣冷壁。
5.根據權利要求I所述的氣化爐，其特徵在於，所述氣冷空間是由一個盤管的內腔所限定，所述盤管是環繞所述氣化爐外殼的內壁並對應於所述氣化室而設置，以便實現與所述氣化室之間的熱交換。
6.根據權利要求I所述的氣化爐，其特徵在於，所述管狀濾芯上側設置有翻邊，該翻邊套固在氣化室與冷卻室之間隔板上。
7.根據權利要求6所述的氣化爐，其特徵在於，該管狀濾芯的外側套子有至少一層濾網；二層以上濾網時，自內向外網孔逐漸變小。
8.根據權利要求3所述的氣化爐，其特徵在於，氣化爐側壁設置的側進口的軸線與水平面之間的夾角大於O度、小於90度，各側進口位於同一高度。
9.根據權利要求8所述的氣化爐，其特徵在於，所述爐側進口的軸線與水平面之間的夾角是15 75度。
10.根據權利要求8或9所述的氣化爐，其特徵在於，設置有用於調整各側進口傾斜角度的調整機構。
專利摘要本實用新型涉及一種水煤漿高壓氣化爐，包括氣化室和冷卻室，兩者相連通，所述氣化爐中還包括與所述氣化室相隔絕、可供氣態介質流動的氣冷空間，所述氣冷空間與所述氣化室進行熱交換；同時在所述混合出口上套子有管狀濾芯，該管狀濾芯的底部封堵並設置有孔，該管狀濾芯的側壁設置有孔。本實用新型在氣化爐中設置氣冷空間(環繞盤管)可以減少耐火磚層的厚度，甚至省去耐火磚層，從而增大氣化爐反應空間。另外，採用爐頂單噴嘴和多個側噴嘴同時噴射入爐的進料形式，整個氣化爐內顆粒停留時間長，湍流攪混劇烈，混合程度好，流場分布合理，為燃燒和氣化反應的進行提供了優良的條件。
文檔編號C10J3/50GK202390390SQ201120545220
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者丁亞昭, 喬國強, 吳得治, 張發旺, 李魯予 申請人:河南金土地煤氣工程有限公司