带辐射废锅的气化炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种气化炉，具体的说是一种带辐射废锅的气化炉。
【背景技术】
[0002]目前，国内外干煤粉气化技术比较多，应用较多的有Shell、GSP、航天炉等技术。Shell为废锅流程，其激冷方法为通过循环气压缩机将洗涤冷却的部分合成气返回气化炉将1300?1600°C高温粗合成气冷却到900°C以下，进入对流废热锅炉回收热量，该设备结构复杂，制造周期长，没有高效利用高位能，投资高。GSP、航天炉均为渣气并流相向而行，采用全水激冷，将1300?1600°C高温合成气直接降低到200°C左右，损失大量高位能，只产生低压蒸汽，且出气化炉的合成气带灰带水严重，严重影响下游工序的操作，湿洗和澄清系统投资加大。另外，GSP和航天炉均为单喷嘴，煤粉、氧气和蒸汽通过强旋流雾化在反应室内部燃烧，喷嘴磨损严重，喷嘴区热负荷大，易产生高温腐蚀，烧嘴头部易产生高温疲劳腐蚀裂纹，喷嘴寿命短，装置不能长周期运行，粗合成气中灰含量大，碳转化率较低。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、节能环保、可提高碳转化率，增强煤种适应性，能有效回收部分高位能副产一定量的高压或中压蒸汽、设备使用寿命长的带辐射废锅的气化炉。
[0004]技术方案包括外壳，所述外壳的上部设煤粉烧嘴作为原料进口，底部设熔渣出口，侧壁设合成气出口，所述外壳上段设气化反应室、下段设激冷组件，所述外壳的中段设辐射废锅，所述气化反应室经渣气出口依次与辐射废锅、激冷组件连通；所述辐射废锅包括周向膜式水冷壁以及位于周向膜式水冷壁内的齿刀形膜式水冷壁。
[0005]所述齿刀形膜式水冷壁由多组沿径向对称均匀设置的径向膜式水冷壁组成，相邻两组径向膜式水冷壁前后交错布置。
[0006]所述辐射锅炉顶部布置有吹灰器。
[0007]所述气化反应室从上至下由顶锥、中间圆筒和底锥组成。
[0008]所述气化反应室中上部同一水平高度均匀设有4-6个喷粉烧嘴；所述喷粉烧嘴的设置高度将气化反应室上下区域沿高度方向分成的比例为3:7?4:6。
[0009]所述煤粉烧嘴沿气化反应室轴线跨中均布，其喷口中心线水平径向偏角为4?
8° ο
[0010]所述激冷组件包括下降管和上升管，所述下降管的上端与辐射锅炉连接，下端位于上升管内。
[0011]所述下降管的上段内壁设有激冷环，上段外壁缠绕有冷却半管。
[0012]所述上升管上方的下降管外壁上设有帽罩。
[0013]通过在气化炉中部设置废热锅炉用于回收渣气中的热能，产生饱和蒸汽，周向膜式水冷壁可回收气化反应室来的高温渣气中的热量，并形成周向屏蔽壁面，强制气流流向，?；ね饪?；所述齿刀形膜式水冷壁由多组沿径向对称均匀设置的径向水冷壁组成，相邻两组径向水冷壁前后交错布置，这种布置方式能充分利用有效的空间回收渣气中的热能，使传热元件布置紧凑，热回收效率高，还可以有效防止渣气下降时，渣挂在水冷壁上不断增长，堵塞辐射废锅。在辐射锅炉顶部布置有吹灰器定期向下吹出高速气体，进一步保证辐射废锅的水冷壁上不沾灰。
[0014]所述气化反应室除设有开工点火烧嘴和4-6个煤粉烧嘴，多个煤粉烧嘴在同一水平高度均匀设置，将气化反应室上下区域沿高度方向分成比例为3:7?4:6，这有利于气化反应室形成合理的温度场，以促进气化反应并有利于气化反应室的膜式水冷壁上结渣，使液态的熔渣在形成的固态渣的表面流动，起到以渣抗渣的作用，也达到减少煤粉烧嘴的磨蚀，提高使用寿命的目的，保证气化炉的长期稳定运行。
[0015]所述煤粉烧嘴沿气化反应室轴线跨中均布，其喷口中心线水平径向偏角为4?8°，这有利于气化反应室膜式水冷壁挂渣均匀，增大煤粉在反应室的停留时间，从而提高碳的转化率。
[0016]激冷组件中通过激冷环均匀分布激冷水，在下降管内壁形成均匀液膜，液膜蒸发后吸收渣气中的热量，降低渣气温度。下降管下段和上升管中段及下段浸在水中，渣气通过水浴后，气固分离，除渣除灰，温度进一步降低。冷却半管设置在下降管上段的外壁，改善了下降管上段的操作环境，延长了使用寿命。帽罩起到改变水汽流向和气液分离的作用，降低合成气中的液体和飞灰含量。
[0017]本实用新型结构简单、可提高气化炉碳转化率，增强煤种适应性，结合热辐射和水激冷对合成气进行降温，能有效回收部分高位能，副产高压或中压蒸汽，供后续工序使用，降低了激冷水消耗量，减少黑水处理量，节能环保，具有广阔的市场应用前景。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型气化炉结构示意图。
[0019]图2为图1的A-A示意图。
[0020]图3为图1的B-B示意图。
[0021]其中，1-煤粉烧嘴、2-气化反应室、3-渣气出口、4-辐射废锅、5-激冷组件、6_外壳、7-顶锥、8-中间圆筒、9-底锥、10-吹灰器、11-周向膜式水冷壁、12-径向膜式水冷壁、13-激冷环、14-冷却半管、15-下降管、16-帽罩、17-上升管、18-渣池、19-熔渣出口、20-合成气出口。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明:
[0023]参见图1，所述外壳6的上部设煤粉烧嘴1，底部为渣池18并设熔渣出口 20，侧壁设合成气出口 21，所述外壳6上段设气化反应室2、中段设辐射废锅4、下段设激冷组件5，所述气化反应室2经渣气出口 3依次与辐射废锅4、激冷组件5连通。所述气化反应室2从上至下依次由顶锥7、中间圆筒8和底锥9组成，顶锥7、中间圆筒8、底锥9和渣气出口 3均采用膜式水冷壁结构。
[0024]参见图2，所述气化反应室2中上部同一水平高度沿气化反应室2轴线跨中均布有4-6个煤粉烧嘴1，其喷口中心线水平径向偏角a为4?8°，参见图1，所述煤粉烧嘴I的设置高度将气化反应室2上下区域沿高度方向分成的比例为3:7?4:6。
[0025]参见图3，所述辐射废锅4包括周向膜式水冷壁11以及位于周向膜式水冷壁内的齿刀形膜式水冷壁，所述齿刀形膜式水冷壁由多组沿径向对称均匀设置的径向膜式水冷壁12组成，相邻两组径向膜式水冷壁前后交错布置，这种布置方式能够最大的提高换热效率，有效防止渣气下降时，渣挂在膜式水冷壁上不断增长堵塞辐射废锅4问题的发生。所述辐射锅炉4顶部布置有吹灰器10，用于定期向下吹灰。
[0026]参见图1，所述激冷组件5包括下降管15和上升管17，所述下降管15的上端与辐射锅炉4连接，下端位于上升管17内。所述下降管15的上段内壁设有激冷环13，上段外壁缠绕有冷却半管14。在所述上升管17上方的下降管15外壁上设有帽罩16。
[0027]工作过程:
[0028]煤粉、氧气、水蒸汽的混合物由4-6个煤粉喷嘴I喷出进入气化反应室2内在高温作用下反应生成温度为1400-1600°C的含渣合成气(又称渣气)，所述含渣合成气经渣气出口 3进入辐射废锅4，含渣气体被周向膜式水冷壁11以及齿刀形膜式水冷壁冷却降温至600-700°C，由于齿刀形膜式水冷壁为多组沿径向对称均匀设置的径向膜式水冷壁12，利于含渣气体换热同时顺序下行，减少堵塞问题的发生。辐射锅炉4顶部布置的吹灰器10定期向下吹出高速气体，进一步保证辐射废锅4的膜式水冷壁上不沾灰。降温后的含渣气体进入激冷组件5包括下降管15，下降管15上段的激冷环13向下降管内壁均匀分布激冷水，在下降管内壁形成均匀液膜，液膜蒸发后吸收渣气中的热量，降低渣气温度。下降管15下段和上升管17中段及下段浸在渣池18中，含渣合成气下行通过下降管15落入水中后，气固分离并进一步降温，渣落入渣池18中，气体沿着上升管17内壁上行，破水继续上升遇到帽罩16后折向侧行，实现气液分离，液体并携带部分飞灰下落到渣池18中，除渣水后的合成气(温度为210°C )上行至合成气出口 21出气化炉。
[0029]以投煤量2200吨气化炉为例，采用本实用新型气化炉碳转化炉可达99%，激冷水消耗量可降低100吨/小时，可副产95吨/小时的蒸汽(压力为10.5MPa)。
【主权项】
1.一种带辐射废锅的气化炉，包括外壳，所述外壳的上部设煤粉烧嘴作为原料进口，底部设熔渣出口，侧壁设合成气出口，所述外壳上段设气化反应室、下段设激冷组件，其特征在于，所述外壳的中段设辐射废锅，所述气化反应室经渣气出口依次与辐射废锅、激冷组件连通；所述辐射废锅包括周向膜式水冷壁以及位于周向膜式水冷壁内的齿刀形膜式水冷壁。
2.如权利要求1所述的带辐射废锅的气化炉，其特征在于，所述齿刀形膜式水冷壁由多组沿径向对称均匀设置的径向膜式水冷壁组成，相邻两组径向膜式水冷壁前后交错布置。
3.如权利要求1所述的带辐射废锅的气化炉，其特征在于，所述辐射锅炉顶部布置有吹灰器。
4.如权利要求1所述的带辐射废锅的气化炉，其特征在于，所述气化反应室从上至下由顶锥、中间圆筒和底锥组成。
5.如权利要求1或4所述的带辐射废锅的气化炉，其特征在于，所述气化反应室中上部同一水平高度均匀设有4-6个喷粉烧嘴；所述喷粉烧嘴的设置高度将气化反应室上下区域沿高度方向分成的比例为3:7?4:6。
6.如权利要求5所述的带辐射废锅的气化炉，其特征在于，所述煤粉烧嘴沿气化反应室轴线跨中均布，其喷口中心线水平径向偏角为4?8°。
7.如权利要求1-4任一项所述的带辐射废锅的气化炉，其特征在于，所述激冷组件包括下降管和上升管，所述下降管的上端与辐射锅炉连接，下端位于上升管内。
8.如权利要求7所述的带辐射废锅的气化炉，其特征在于，所述下降管的上段内壁设有激冷环，上段外壁缠绕有冷却半管。
9.如权利要求7所述的带辐射废锅的气化炉，其特征在于，所述上升管上方的下降管外壁上设有帽罩。
【专利摘要】本实用新型涉及一种带辐射废锅的气化炉，解决了现有气化炉存在的只产生低压蒸汽，采用全水激冷、带灰带水严重、制造周期长、使用寿命短的问题。技术方案包括外壳，所述外壳的上部设煤粉烧嘴作为原料进口，底部设熔渣出口，侧壁设合成气出口,所述外壳上段设气化反应室、下段设激冷组件，所述外壳的中段设辐射废锅，所述气化反应室经渣气出口依次与辐射废锅、激冷组件连通；所述辐射废锅包括周向膜式水冷壁以及位于周向膜式水冷壁内的齿刀形膜式水冷壁。本实用新型结构简单、节能环保、可提高碳转化率，增强煤种适应性，能有效回收部分高位能副产一定量的高压或中压蒸汽、设备使用寿命长。
【IPC分类】C10J3-86, C10J3-48
【公开号】CN204434565
【申请号】CN201520077861
【发明人】徐才福, 赵琦, 姜逢章, 谢国雄, 杨巍巍, 赵晋鹏, 王向举, 杨小林
【申请人】中国五环工程有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年2月4日