氣化爐及其激冷室的製作方法

2023-05-13 23:09:26

專利名稱：氣化爐及其激冷室的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣流化煤氣化領域，尤其涉及一種氣化爐及其激冷室。
背景技術：
煤炭是一種重要的能源，長期以來，煤炭在使用過程中伴隨著嚴重的環境汙染。近年來，以減少汙染排放和提高利用效率為目的的潔淨煤技術日益為人們所重視；煤氣化技術作為其中的一種煤炭加工和轉化技術，被認為是最為高效清潔的潔淨煤技術之一。現代煤氣化技術，尤其是高壓、大容量氣流床氣化技術在工業上獲得廣泛應用。在我國已經有多家廠家引進並利用現代氣流床氣化技術，現代氣流床氣化技術主要分為水煤漿氣化和粉煤氣化，現代氣流床氣化技術具有環境汙染小、自動化程度高等優點，但該技術工藝帶有一些普遍存在的問題，這些問題不同程度上影響著氣化裝置的正常運行。水煤漿或煤粉在氣化爐燃燒室內不完全燃燒生成1350°C左右的高溫合成氣與熔渣進入氣化爐下部的激冷室。現有技術中激冷室主要有激冷環、下降管、上升管和分離擋板。激冷環位於渣口下側下降管上部，激冷環的作用是將激冷水均勻的分布在下降管內壁上，形成液膜，這層液膜將下降管和高溫合成氣與熔融渣有效隔離開來，從而保護下降管不被高溫合成氣與熔洛燒壞，同時高溫合成氣在一定程度上激冷降溫。上升管與下降管為同心同軸套筒結構，下降管套在上升管內，高溫合成氣從下降管與激冷水併流而下，完成降溫過程，而後通過上升管與下降管之間的環隙出氣化爐激冷室。高溫合成氣與下降管液膜進行換熱傳質時，與液膜接觸的那部分合成氣的煤灰進入液相獲得清除，而下降管中央的合成氣中的大部分煤灰沒有水洗便隨合成氣進入水浴，快速地穿過下降管下沿後，合成氣以氣團的形式立即向上鼓泡離開水浴，在此過程中，也只有氣團外表面的煤灰與水接觸獲得水洗，氣團中央的大部分煤灰依然沒有獲得水洗機會就離開水浴。合成氣中的大部分煤灰在洗滌塔被水洗清除，洗滌塔水浴上部的洗滌水作為激冷水反過來供給激冷環使用，雖然激冷水取自洗滌塔水浴上部，但是由於大量的煤灰被水洗到水浴中，水浴上部的洗滌水依然含有很多煤灰尤其是大量的微小固體顆粒，這樣即使激冷水過濾器過濾掉堵塞激冷環出口的大顆粒,但是這些微小固體顆粒也會在激冷環內流動微弱的死區沉澱，逐漸積累，最終將影響到激冷環激冷水的出口流量以及整個出口環隙出水流量的均勻性，進而造成下降管液膜不均甚至斷流，從而導致下降管變形、燒穿等損壞。激冷水中微小固體顆粒的濃度越高，這種在激冷環內死區沉澱積累的速率也越快，這樣下降管的使用壽命也越短，在每次德士古氣化爐運行一段時間停車檢修時都會發現激冷環環管中淤積著大量的淤泥，這就是這些微小固體顆粒沉積的結果。另外，當生產負荷比較高時，由於上升管與下降管之間的環隙比較窄，導致合成氣離開水浴後流速快，易造成合成氣帶液的現象，即使在激冷室的合成氣離開通道中設置有分離擋板，高速流動的氣體還是把擋板上的小液滴掃走而再次帶液，激冷室帶液容易造成激冷室液位快速下降導致氣化爐跳車，生產中不能不加大激冷水供應流量以保證液位，這樣不但增加了能耗和水資源的浪費還一下子加大了後系統的負荷，影響了穩定操作；在氣化爐操作溫度較高時，致使熱負荷高，使得飽和蒸汽壓增大，這也會造成合成氣帶水進入後系統。對於現有技術的氣化爐，在超高負荷時，部分合成氣會繞過上升管下沿形成大氣泡鼓泡離開水浴，這樣會造成激冷室液面波動以及波動導致的液位報警，甚至跳車。中國專利申請號200720103616. 7提供了一種霧化-浸沒式氣化爐激冷室，其實並不適用於煤粉/水煤漿氣化爐，尤其不適合加壓煤氣化爐，因為其結構上的缺陷容易造成其霧化器和霧化噴頭受到高溫熔渣和煤灰的強烈衝刷而快速磨損，使得激冷室內部快速損 壞，從而無法保證氣化爐的長時間運行。如何減少供應的激冷水中微小固體顆粒的含量，減輕這些顆粒在激冷環中的淤積、以及如何減輕合成氣帶水成為一個重要的課題，對煤氣化的長滿優運行有著重要的意義。

發明內容
本發明的目的在於一種氣化爐及其激冷室，以提高合成氣的水浴增溼除塵除灰降溫效果，同時減輕合成氣帶水的問題。為此，根據本發明的一個方面，提供了一種氣化爐激冷室，包括下降管，該下降管包括降氣筒和布氣筒，其中，降氣筒的下端伸入布氣筒中，布氣筒和降氣筒之間的環形空間內設置有散氣網，降氣筒的下沿低於散氣網所在的平面，散氣網所在的平面低於激冷室液面。進一步地，上述降氣筒的下比散氣網所在的平面低500 1000mm。進一步地，上述散氣網平面低於激冷室液面1500 4000mm。進一步地，上述降氣筒下沿為鋸齒形。進一步地，上述布氣筒的下沿為鋸齒形。進一步地，上述散氣網設置在布氣筒的頂部。進一步地，上述散氣網的網口截面為多邊形或圓形，各網口截面積為2.25 25cm2。進一步地，上述散氣網由直徑為O. 5 I. 2cm的鋼筋交錯焊接而成。進一步地，上述降氣筒和布氣筒通過支撐架與激冷室內壁固定連接。進一步地，上述氣化爐激冷室還包括在液面上方設置的噴水環管，噴水環管具有環繞在降氣筒的外周朝下噴水的多個噴水口。進一步地，上述激冷室液面的上方設置有多個環形擋板，多個環形擋板沿激冷室的高度方向交錯布置。根據本發明的另一方面，提供了一種氣化爐，包括燃燒室和位於燃燒室下方的激冷室，其中，該激冷室為根據上面所描述的氣化爐激冷室。與現有技術相比，本發明去除上升管，進一步抑制了激冷室合成氣的帶水現象，由於散氣網的存在，大股合成氣被散氣網切成許多細長的氣泡，這樣就增加了合成氣的水洗面積，大大提高了合成氣的水浴增溼除塵除灰降溫效果，從而避免了合成氣夾帶過多的煤灰進入洗滌塔，即減輕了洗滌塔的負荷，又可使洗滌塔水浴中的細微固體顆粒含量大大降低。除了上面所描述的目的、特徵、和優點之外，本發明具有的其它目的、特徵、和優點，將結合附圖作進一步詳細的說明。


構成本說明書的一部分、用於進一步理解本發明的附圖示出了本發明的優選實施例，並與說明書一起用來說明本發明的原理。圖中圖I是根據本發明第一實施例的氣流化氣化爐的結構示意圖，其中示出了氣化爐激冷室的結構；圖2是圖I所示氣流化氣化爐的B-B截面示意圖；圖3是根據本發明第二實施例的氣流化氣化爐的結構示意圖；圖4是圖3所示的氣流化氣化爐的C-C截面示意圖；以及圖5是圖3所示氣流化氣化爐的多個環形擋板的平面布局示意圖。附圖標記說明10激冷室20燃燒室12激冷環11下降管13激冷水管線 14支架111降氣筒Illa降氣筒下沿112布氣筒112a布氣筒下沿113散氣網113a內環113b 外環113c 網體114噴水環管 114a噴水口114b支架115/116環狀擋板21 渣口。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。圖I和圖2示出了根據本發明第一實施例的氣流化氣化爐的示意性結構。如圖I和圖2所示，氣流化氣化爐包括燃燒室20和位於燃燒室下方的激冷室10，燃燒室20中的高溫合成氣與熔渣經過其底部的渣口 21進入到下降管11中。在本實施例中，沒有採用現有技術的同心同軸的上升管下降管雙套筒結構，只保留下降管，該下降管11包括降氣筒111和布氣筒112兩部分，二者同心同軸上下相連部分套筒結構，且都由固定在其外壁的支撐架14與激冷室內壁固定連接，支撐架14起到一個穩固下降管11位置和結構的作用，降氣筒111下部與布氣筒112頂部的散氣網113的內環固定連接。降氣筒111下沿Illa為鋸齒形開口且伸入布氣筒112，低於散氣網平面500 1000mm，布氣筒112內徑比降氣筒111大而又比激冷室內徑稍小，布氣筒112頂部為散氣網113，正常生產時，液面應高於散氣網平面1500 4000mm。網口不宜太小，網口截面優選為2. 25 25cm2，以防煤灰或渣塊堵塞，網口截面呈圓形或多邊形，散氣網113可由直徑為O. 5 I. 2cm左右的鋼筋交錯焊接而成。
散氣網113可由內環113a、外環113b和網體113c組成，外環113a與布氣筒1112連接，內環113b與降氣筒111連接，實現散氣網的固定。外環直接固定連接至激冷室內壁上的支架進行固定。布氣筒112的下沿112a也為鋸齒形開口，激冷環12下部與降氣筒111上部固定連接。氣化爐運行過程中，來自洗滌塔的激冷水進入激冷環12後，從激冷環12下端與降氣筒111之間形成激冷水出口環隙流出或從激冷環下端噴孔噴向降氣筒內壁，激冷水均勻的分布在降氣筒111內壁上，形成液膜，這層液膜將降氣筒111和高溫合成氣與熔融渣有效隔離開來，從而保護下降管不被高溫合成氣與熔渣燒壞，同時高溫合成氣在一定程度上激冷降溫。合成氣穿過可抑制產生超大型氣泡的降氣筒鋸齒形下沿Illa後進入布氣筒112，由於散氣網113的存在，大股合成氣被散氣網113切成許多細長的氣泡，這樣就增加了合成氣的水洗面積，大大提高了合成氣的水浴增溼除塵除灰降溫效果，從而避免了合成氣夾帶過多的煤灰進入洗滌塔，即減輕了洗滌塔的負荷，又可使洗滌塔水浴中的細微固體顆粒含量大大降低。這樣，供給激冷環的激冷水中的細微固體顆粒含量也會降低，也就減輕了這些細微顆粒在激冷環中的淤積，從而可以延緩激冷水中微小固體顆粒在激冷環中的沉澱淤積，進而能夠更長時間地穩定激冷環激冷水的出口流量以及整個出口環隙出水流量的均勻性，從而有效地延長氣化爐的運行周期。同時，大股合成氣被散氣網切成許多細長的氣泡，也避免了大型的合成氣氣泡鼓泡造成激冷室液面波動以及波動導致的液位報警，同時由於合成氣溫度下降幅度更大，從而降低了其飽和蒸汽壓和熱負荷，進而抑制了激冷室合成氣的帶水現象，因為沒有上升管，合成氣的氣流截面大大增加，使得合成氣流速下降，進一步抑制了合成氣的帶水。當氣化爐超高負荷時，部分合成氣也可穿過可抑制產生超大型氣泡的布氣筒鋸齒形下沿112a後離開水浴，有利於防止超大氣泡鼓泡造成激冷室液面波動以及波動導致的液位報警。經過水浴的合成氣經過激冷室10上部的出口 15離開激冷室10，進入下一處理工序。本實施例的優點如下(I)降氣筒和布氣筒同心同軸上下相連部分套筒結構，及其雙鋸齒形設計，氣化爐超高負荷時，部分合成氣也可穿過可抑制產生超大型氣泡的布氣筒鋸齒形下沿後離開水浴，有利於防止超大氣泡鼓泡產生的激冷室液面波動以及波動造成液位報警導致氣化爐跳車；(2)布氣筒頂部散氣網的獨特設計，大大提高了合成氣的水浴增溼除塵除灰降溫效果，從而避免了合成氣夾帶過多的煤灰進入洗滌塔，從而可以延緩激冷水中微小固體顆粒在激冷環中的沉澱淤積，進而 能夠更長時間地穩定激冷環激冷水的出口流量以及整個出口環隙出水流量的均勻性，從而有效地保護了下降管，從而有效地延長氣化爐的運行周期，同時抑制了激冷室合成氣的帶水現象；(3)去除上升管，進一步抑制了激冷室合成氣的帶水現象。圖3至圖5示出了根據本發明第二實施例的氣流化氣化爐的示意性結構。如圖3至圖5所示，與第一實施方式不同之處在於，在激冷室的液面的上面設置了噴水環管114，噴水環管114與激冷水管線13相連，激冷水進入噴水環管114通過噴水口 114a朝下噴水，可進一步除去水浴後合成氣中殘留的部分煤灰。這樣，能夠進一步對合成氣進行增溼除塵除灰降溫，從而避免了合成氣夾帶過多的煤灰進入洗滌塔，即減輕了洗滌塔的負荷，又可使洗滌塔水浴中的細微固體顆粒含量大大降低，這樣供給激冷環的激冷水中的細微固體顆粒含量也會降低，也就減輕了這些細微顆粒在激冷環中的淤積，從而可以延緩激冷水中微小固體顆粒在激冷環中的沉澱淤積，進而能夠更長時間地穩定激冷環激冷水的出口流量以及整個出口環隙出水流量的均勻性，從而有效地延長氣化爐的運行周期；同時由於合成氣溫度下降幅度更大，從而降低了其飽和蒸汽壓和熱負荷。噴水環管114可通過支撐架114b安裝在激冷室內腔中。另外，在噴水環管114上面設置了 2 4層的交錯環形擋板115/116，環形擋板115/116分別與降氣筒111外壁、激冷室10內壁固定連接。通過設置錯層的環形擋板115/116，擋住合成氣夾帶的液沫，進而有效地抑制了激冷室合成氣的帶水現象。本實施例的優點如下(I)降氣筒和布氣筒同心同軸上下相連部分套筒結構，及其雙鋸齒形設計，氣化爐超高負荷時，部分合成氣也可穿過可抑制產生超大型氣泡的布氣筒鋸齒形下沿後離開水浴，有利於避免超大氣泡鼓泡產生的激冷室液面波動以及波動造成液位報警導致氣化爐跳車；(2)布氣筒頂部散氣網、噴水環管和錯層擋板的獨特設計，大大提高了合成氣的水浴增溼除塵除灰降溫效果，可進一步除去水浴後合成氣中殘留的部分煤灰。從而避免了合成氣夾帶過多的煤灰進入洗滌塔，從而可以延緩激冷水中微小固體顆粒在激冷環中的沉澱淤積，進而能夠更長時間地穩定激冷環激冷水的出口流量以及整個出口環隙出水流量的均勻性，從而有效地保護了下降管，從而有效地延長氣化爐的運行周期，同時抑制了激冷室合成氣的帶水現象。(3)去除上升管，進一步抑制了激冷室合成氣的帶水現象。需要指出的是，在其他實施例中，上述錯層的環形擋板115/116也可單獨結合至第一實施例的激冷室中，布置在液面的上方。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種氣化爐激冷室，包括下降管，其特徵在於， 所述下降管(11)包括降氣筒(111)和布氣筒(112)，其中，所述降氣筒(111)的下端伸入所述布氣筒(112)中，所述布氣筒(112)和降氣筒(111)之間的環形空間內設置有散氣網(113)，所述降氣筒(111)的下沿低於所述散氣網(113)所在的平面，所述散氣網(113)所在的平面低於激冷室液面。
2.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述降氣筒(111)的下沿比所述散氣網(113)所在的平面低500 IOOOmm0
3.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述散氣網(113)所在的平面比激冷室液面低1500 4000mm。
4.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述降氣筒(111)下沿為鋸齒形。
5.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述布氣筒(112)的下沿為鋸齒形。
6.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述散氣網(113)設置在所述布氣筒(112)的頂部。
7.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述散氣網(113)的網口截面為多邊形或圓形，各網口截面積為2. 25 25cm2。
8.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述散氣網(113)由直徑為O.5 I. 2cm的鋼筋交錯焊接而成。
9.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述降氣筒(112)和布氣筒(113)通過支架(14)與激冷室內壁固定連接。
10.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，還包括在激冷室液面上方設置的噴水環管(114)，所述噴水環管(114)具有環繞在所述降氣筒(111)的外周朝下噴水的多個噴水(114a) ο
11.根據權利要求I所述的氣化爐激冷室，其特徵在於，所述激冷室液面的上方設置有多個環形擋板(115/116)，所述多個環形擋板(115/116)沿激冷室的高度方向交錯布置。
12.—種氣化爐，包括燃燒室(20)和位於燃燒室(20)下方的激冷室(10)，其特徵在於，所述激冷室(10)為根據權利要求I至11中任一項所述的氣化爐激冷室。
全文摘要
本發明公開了一種氣化爐及其激冷室，該氣化爐激冷室包括下降管，該下降管包括降氣筒和布氣筒，其中，降氣筒的下端伸入布氣筒中，布氣筒和降氣筒之間的環形空間內設置有散氣網，降氣筒的下沿低於散氣網所在的平面，散氣網所在的平面低於激冷室液面。與現有技術相比，本發明去除上升管，有效地抑制了激冷室合成氣的帶水現象，由於散氣網的存在，提高了合成氣的水浴增溼除塵除灰降溫效果。
文檔編號C10J3/84GK102634378SQ20121012577
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者餘建良, 唐煜, 王進, 胡先君 申請人:中國神華煤制油化工有限公司, 中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司, 神華集團有限責任公司