一种旋流液渣固化的气流床气化炉制造技术

本实用新型专利技术提供一种旋流液渣固化的气流床气化炉，气化炉分为耐压外套和气化炉内胆；气化室、旋流冷却室和固渣冷却室组成气化炉内胆，中间通过分段锥形封头隔开；气化室壳体从外向内依次是隔热材料层、冷却夹套和耐磨材料层；气化室底部设置冷却水进口，顶部侧面设置饱和蒸汽出口；气化室顶部中心设置顶喷嘴，上部沿圆周均匀设置3个以上的侧喷嘴；气化室底部的分段锥形封头中心设置气化产物排出口；在旋流冷却室内的气化产物排出口外侧设置雾化水冷却套，旋流冷却室上部设置煤气出口；冷却室底部的分段锥形封头中心设置固化排渣口与固渣冷却室相连并通入到中部，固渣冷却室底部的分段锥形封头中心设置水冷渣排渣口，充分利用余热，消除黑水难题。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种旋流液渣固化的气流床气化炉，气化炉分为耐压外套和气化炉内胆；气化室、旋流冷却室和固渣冷却室组成气化炉内胆，中间通过分段锥形封头隔开；气化室壳体从外向内依次是隔热材料层、冷却夹套和耐磨材料层；气化室底部设置冷却水进口，顶部侧面设置饱和蒸汽出口；气化室顶部中心设置顶喷嘴，上部沿圆周均匀设置3个以上的侧喷嘴；气化室底部的分段锥形封头中心设置气化产物排出口；在旋流冷却室内的气化产物排出口外侧设置雾化水冷却套，旋流冷却室上部设置煤气出口；冷却室底部的分段锥形封头中心设置固化排渣口与固渣冷却室相连并通入到中部，固渣冷却室底部的分段锥形封头中心设置水冷渣排渣口，充分利用余热，消除黑水难题。【专利说明】一种旋流液渣固化的气流床气化炉一、
本专利技术涉及煤化工领域，特别地，涉及煤气流床气化。二、
技术介绍
煤气化是煤的洁净与高效利用的龙头和关键技术。气流床气化是最近几十年发展起来的新型煤并流式气化技术，气化剂与煤粉或煤浆经喷嘴进入气化室，煤的热解、燃烧以及气化反应几乎同时进行，高温保证了煤高效气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。与其他气化技术相比，加压气流床气化温度高、处理能力大、气体有效成分高、气化效率高，是未来煤合成型气化技术的发展方向。目前气流床煤气化工艺按喷嘴数量和布置不同，可分为单喷嘴直喷和多喷嘴对喷两类。如Texaco水煤浆气化和GSP粉煤气化均采用单喷嘴直喷方式，其优点在于结构和控制简单、造价低，但由于加压气化过程涉及高温、高压、非均相条件下的流体流动及与之相关的传递过程和复杂的化学反应过程，单喷嘴直喷雾化效果不理想，气化效率相对较低；另外处理量调节幅度小、容量小，无法满足大型化的需求。Shell和多喷嘴水煤浆工艺采用了多喷嘴对喷结构，改善了气化炉传质传热效果，碳转化率、能耗等指标有所提高，但是，Shell多喷嘴结构增加了设备的复杂性，特别是需要独立的连锁控制系统，从而增加了设备造价、操作难度和维修率；水煤浆多喷嘴对置气化工艺由于火焰场的分布易造成炉顶部耐火材料的烧蚀，炉顶耐火砖寿命仅有几个月，大大提高了投资。气化炉出来的粗煤气具有很高的温度(1200?1700°C)，为了让夹带的熔融灰渣凝固，回收余能，需要对其冷却。目前，工业上采用的移热方式有两种:一种是煤气上行废锅流程，产生高压蒸汽；另一种是煤气下行水激冷流程，产生饱和水粗煤气。煤气上行废锅流程热效率高，避免了激冷水的黑水难题，但是上行废锅流程仅是回收了气体的部分热量，对熔渣的热量并未回收，且采用冷煤气加压循环激冷、废锅回收余热的方式设备复杂、能耗高。激冷流程气化炉结构简单，但水激冷流程大量余热浪费，而且激冷流程黑水量大，后续处理管线结堵严重。煤气下行采用废锅流程尽管可以同时回收合成气和熔渣的余热量，但由于粘灰结垢堵塞废锅通道，很少工业化应用。专利CN102994160A提到一种固相排渣的气流床气化炉，利用顶喷咀和侧喷嘴组合形成Y型撞击区，延长水煤浆在高温反应区停留时间、强化了热质传递与混合过程、避免高温冲击炉顶部耐火材料，提高碳转化率和扩大适用煤种的范围以及处理量调节幅度，同时消除单一顶喷嘴气化炉开工爆震造成的安全隐患和降低炉膛保护层寿命的缺陷；利用隔热材料层、冷却管和耐磨材料层从外向内组合的水冷壁结构实现以渣抗渣、保护冷却管、提高气化炉寿命；利用旋流冷却套旋转喷出的循环冷却煤气强化熔渣冷却固化、离心旋转实现灰渣分离，解决了水激冷流程的黑水难题，同时回收灰、渣和合成气的余热，简化了冷却室结构、降低了隔热耐磨材料的苛刻度和成本。在实际应用中性能远优于其他合成型的气流床气化炉，但是还存在水冷壁挂渣难度大、不均匀、易产生大块掉渣，影响长周期安全运行，煤气循环冷却效果差、能耗高、投资大，旋流冷却气带动合成气旋转的离心作用弱、气量大造成了废热锅炉负荷大幅度的增加，冷却螺旋管结构不利于侧喷嘴布置、结构复杂，承压外壳材质要求高等重大缺陷和不足，影响了固相排渣的气流床气化炉的推广和应用。因此开发大容量、高效率、高调节、高热量回收、低投资、长周期的大型气流床气化炉是目前煤化工亟待解决难题之一。三、
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有固相排渣的气流床气化炉技术存在的上述重大缺陷和不足而提供一种旋流液渣固化的气流床气化炉，具有结构简单、承压外壳材质要求低、使用寿命长、煤种适应性广、碳的转化率高、水冷壁挂渣容易、处理量调节幅度大、热量回收率高、冷却效果好、能耗和投资低、二次污染少等优点，可满足产业部门对高效大型化合成型气化炉的要求。本专利技术的技术方案:本专利技术提供一种旋流液渣固化的气流床气化炉，由气化炉耐压外套、高压惰性气体充气孔、隔热材料层、冷却夹套、耐磨材料层、顶喷嘴、侧喷嘴、气化室、冷却水进口、饱和蒸汽出口、分段锥形封头、气化产物排出口、旋流冷却室、雾化水冷却套、雾化水进口、煤气出口、固化渣排渣口、固渣冷却室、防冲板、水冷渣排渣口组成，其特征在于气化炉分为耐压外套和气化炉内胆，耐压外套和气化炉内胆中间保持50-500_的间隙，中间设置隔热材料层，耐压外套顶部设置高压惰性气体充气孔，气化室、旋流冷却室和固渣冷却室组成气化炉内胆；气化室、旋流冷却室和固渣冷却室分别通过分段锥形封头隔开；气化室壳体由外部冷却夹套和内部耐磨材料层组成，气化室的冷却夹套底部设置冷却水进口、顶部侧面设置饱和蒸汽出口 ；气化室顶部中心设置顶喷嘴，上部沿圆周均匀设置3个以上的侧喷嘴、侧喷嘴与水平方向夹角为0°?15°，与径向方向夹角为5°?90° ;气化室底部的分段锥形封头中心设置气化产物排出口通入旋流冷却室；在旋流冷却室内的气化产物排出口外侧设置雾化水冷却套并与雾化水进口相连，旋流冷却室上部设置煤气出口，旋流冷却室底部的分段锥形封头中心设置固化排渣口并通入到固渣冷却室中部；固渣冷却室中的固化排渣口下方设置有防冲板，间隙为30-500mm，固渣冷却室底部的分段锥形封头中心设置水冷渣排渣□。顶喷嘴与侧喷嘴的原料处理量之比为I?4:1。气化室的高径比为2?5:1，侧喷嘴喷口距气化室顶部高度为400-3000mm。气化室的耐磨材料层为碳化硅或镁铝尖晶石材料浇注。旋流冷却室使用普通隔热耐磨材料浇注，高径比为4?8:1，煤气出口距旋流冷却室顶部高度为IOO-1OOOmm.四、【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的新型水煤浆气化炉结构示意图。附图的图面设明如下:1.气化炉耐压外套、2.冷却夹套、3.隔热材料层、4.顶喷嘴、5.侧喷嘴、6.高压惰性气体充气孔、7.耐磨材料层、8.气化室、9.冷却水进口、10.饱和蒸汽出口、11.分段锥形封头、12.气化产物排出口、13.旋流冷却室、14.雾化水冷却套、15.雾化水进口、16.煤气出口、17.固化渣排渣口、18.固渣冷却室、19.防冲板、20.水冷渣排渣口五、【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作详细的介绍:图1所示，本专利技术所述的一种旋流液渣固化的气流床气化炉由气化炉耐压外套(I )、高压惰性气体充气孔(6)、隔热材料层(3)、冷却夹套(2)、耐磨材料层(7)、顶喷嘴(4)、侧喷嘴(5)、气化室(8)、冷却水进口(9)、饱和蒸汽出口(10)、分段锥形封头(11)、气化产物排出口(12)、旋流冷却室(13)、雾化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田原宇，乔英云，田斌，安晓熙，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：实用新型
国别省市：