本实用新型专利技术公开了一种带部分余热回收装置的气化反应器，其特征在于，包括气化炉本体和对流废锅，所述的气化炉本体的内从上而下依次设有气化反应室、激冷变换室和冷却除渣室。所述气化炉本体气化反应室、激冷变换室和洗涤除渣室为同轴设置，所述的气化炉本体内设有顶部烧嘴室和侧面烧嘴室，冷却除渣室侧面与对流废锅采用导管段联通，对流废锅内从上而下依次设有返向室、过热器、对流废锅和合成气出口。本实用新型专利技术具有运行稳定可靠、易于大型化放大、环保节能等特点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种带部分余热回收装置的气化反应器，属于能源清洁利用
技术介绍
气化过程是固体化石燃料转化为气态可燃物的必经之路。气化过程根据不同的气化温度可划分为高温气化、中高温气化以及中低温热解气化等过程。高温气化因其反应速度快、效率高以及环境友好等特征被广泛应用。高温气化的主流技术为气流床气化技术。在近20年里，气流床气化技术得到了大规模推广应用，随着各种气流床气化技术的不断升级和工业示范应用，技术成熟度已经被市场所认可。但是，随着全球范围的节能降耗和环保大趋势下，高水耗、高能耗的化工过程备受诟病，包括碳排放、水污染、大气污染等问题日渐显现。现有气流床气化技术主要有干法进料和湿法进料两种，干法进料的主要特点是相比于湿法进料能量利用效率高，合成气中有效气含量高，合成气中一氧化碳体积浓度约为氢气的3倍。湿法进料的主要特点是系统投资低于干法进料，系统效率低于干法进料约10个百分点，合成气中氢气体积浓度提高。由于气流床气化过程操作温度达到1300℃以上，气化产物含有大量的高位显热，具有较高的回收价值，该部分显热的回收可使系统效率提高4-5个百分点。但是由于气化产物中含有液态熔渣和熔融态飞灰，显热回收过程存在大规模结渣的技术风险，因此气化产物的显热回收很少在气流床气化过程中得到推广应用。尤其是针对下行式气流床气化炉，所有气化后炉渣伴随合成气并流进入下游冷却系统，熔融态灰渣具有较强的粘结性，很容易直接在水冷壁上形成沾污粘结，甚至结渣堵渣，现有技术还未对下行式气流床气化过程的余热回收系统实现有效突破，国内已运行装置也发生过严重的结渣堵渣事故。且干法气化后的H2与CO体积比仅为0.3左右，远远低于湿法进料0.8左右的比值，因此干法进料气化技术虽然能源利用效率高、系统维护成本低，但是在技术上还无法完全替代相对高能耗的湿法进料气化技术。
技术实现思路
本技术的目的是解决下行式干法进料气化反应器气化产物的H2/CO调整和高温显热回收问题。为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供了一种带部分余热回收装置的气化反应器，其特征在于，包括相连通的气化炉和对流废锅，其中：气化炉包括承压壳体一，承压壳体一内由上至下依次设置有同轴布置的气化反应室、激冷变换室和冷却除渣室；气化反应室包括炉内胆水冷壁，炉内胆水冷壁的顶部设有同轴的顶部烧嘴室，在炉内胆水冷壁的中上部沿轴向设有至少一层侧面烧嘴室，每层侧面烧嘴室包括沿周向布置的至少两个侧面烧嘴室，炉内胆水冷壁底部为与激冷变换室相通的下渣口；带有激冷装置的激冷变换室的出口与冷却除渣室相通，冷却除渣室的出口与对流废锅的进口相通。优选地，所述激冷变换室包括与所述下渣口相通的导引管，在导引管的外侧设有至少一圈激冷环，每圈激冷环上设有沿周向布置的激冷喷头，激冷环的下方设有沿轴向设有至少一层二次激冷喷枪，每层二次激冷喷枪包括至少两个沿周向布置的二次激冷喷枪，二次激冷喷枪下方设有锥形底部，锥形底部与所述冷却除渣室相通。优选地，每圈所述激冷环上的所述激冷喷头的数量为16～200个优选地，所述冷却除渣室包括与所述锥形底部相通的圆筒形水冷壁，圆筒形水冷壁与所述承压壳体一的内壁之间形成环形通道，环形通道下方设有渣池，渣池底部设有排渣口，环形通道的出口与所述对流废锅的进口相通。优选地，所述内壁采用隔热耐火材料。优选地，所述气化炉经由导管段与所述对流废锅相通，所述对流废锅包括承压壳体二，在承压壳体二内由上至下依次设置有返向室、过热器、对流换热器和合成气出口。优选地，所述导管段内侧采用隔热耐火材料设计，所述导管段与所述承压壳体一间形成角度为30°～60°的夹角。优选地，所述过热器、所述对流换热器采用火管式设计或采用水管式设计。优选地，所述侧面烧嘴室的中心轴线与所述气化炉径向形成的0～30°夹角。相比现有技术，本技术置具有如下有益效果：(1)采用激冷变换室、冷却除渣室和对流废锅组合形式进行，大大提高了气化产物显热利用和回收效率，并可使设备运行稳定性和可靠性大大提高，既解决了合成气出口带灰问题，也解决了辐射废锅结渣堵渣等问题，还可极大程度上调整合成气中H2/CO比率；(2)采用π型结构气化炉布置，结构紧凑，相比塔式布置可有效降低框架高度节省投资，另外，气化室水冷壁、圆筒形水冷壁和对流换热段产生的饱和水蒸汽在内部过热，系统效率大大提高；(3)气化室出口激冷至900℃以下可有效避免圆筒形水冷壁内的结渣，并通过对流传热和辐射传热可在圆筒形水冷壁内进行一步降温至750℃以下，可大大降低灰颗粒的粘结性，避免在对流废锅内形成积灰。附图说明图1为一种带部分余热回收装置的气化反应器示意图；附图标记说明1-气化室；2-激冷变换室；3-圆筒形水冷壁；4-渣池；5-导管段；6-返向室；7-过热器；8a，8b-对流换热器；9a，9b-合成气出口；10-承压壳体二；11-环形通道；12-激冷环；13-激冷喷头；14-激冷变换室壁面；15-内壁；16-侧面工艺烧嘴室；17-顶部工艺烧嘴室；18-下渣口；19-导引管，20-锥形底部，21-炉内胆水冷壁，22-二次激冷喷枪，23-承压壳体一，24-冷却除渣室，25-排渣口。具体实施方式为使本技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。结合图1，本技术提供了一种带部分余热回收装置的气化反应器，包括相连通的气化炉和对流废锅。气化炉包括承压壳体一23，在承压壳体一23内由上至下依次同轴设置有气化室1、激冷变换室2、冷却除渣室24。合成气从侧面流出冷却除渣室24后进入对流废锅。气化室1包括炉内胆水冷壁21、位于顶部的顶部烧嘴室17和位于侧面的侧面烧嘴室16以及下渣口18等。炉内胆水冷壁21安装在承压壳体一23内的上部。炉内胆水冷壁21的顶部安装有顶部烧嘴室17，顶部烧嘴室17贯穿承压壳体一23的顶部且与炉内胆水冷壁21同轴设置。顶部烧嘴室17可安装工艺烧嘴、点火烧嘴和烘炉烧嘴，或作为人孔。炉内胆水冷壁21的中上部安装有侧面烧嘴室16，侧面烧嘴室16至少沿轴向设置一层，每层至少沿周向设置两个侧面烧嘴室16。同一层的侧面烧嘴室16之间可形成切圆布置或对撞式布置。炉内胆水冷壁21的内部为气化炉炉膛，气化炉炉膛的底部为下渣口18，经由导引管19进入激冷变换室2，导引管19的锥形角度为5～45°。激冷变换室2包括与下渣口18相连的导引管19、环形的激冷环12、沿环形布置安装在激冷环12上的激冷喷头13、侧下方沿圆周均匀布置的二次激冷喷枪22和锥形底部20等。在激冷变换室2的入口处安装有激冷环12和导引管19。导引管19外侧安装有至少一圈激冷环12，每圈激冷环12上均安装有16～200个沿激冷环12圆周布置的激冷喷头13。激冷喷头13的喷头与气化炉轴向形成角度为0～60°的夹角，且每一圈激冷环12上的激冷喷头13的喷头轴向喷射角度可不一致。激冷喷头13的喷头与气化炉径向形成角度为-60～60°的夹角，且与侧面烧嘴室16所形成切向角度的方向相反，形成逆向消旋。激冷环12的下方设有二次激冷喷枪22，沿激冷变换室壁面14圆周均匀布置，与气化炉轴向形成角度为0～30°的夹角。二次激冷喷枪22下方为锥形底部20，锥形底部20的锥形角度为15～75°，锥形设计可确保喷淋雾化水本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带部分余热回收装置的气化反应器，其特征在于，包括相连通的气化炉和对流废锅，其中：气化炉包括承压壳体一(23)，承压壳体一(23)内由上至下依次设置有同轴布置的气化反应室(1)、激冷变换室(2)和冷却除渣室(24)；气化反应室(1)包括炉内胆水冷壁(21)，炉内胆水冷壁(21)的顶部设有同轴的顶部烧嘴室(17)，在炉内胆水冷壁(21)的中上部沿轴向设有至少一层侧面烧嘴室(16)，每层侧面烧嘴室(16)包括沿周向布置的至少两个侧面烧嘴室(16)，炉内胆水冷壁(21)底部为与激冷变换室(2)相通的下渣口(18)；带有激冷装置的激冷变换室(2)的出口与冷却除渣室(24)相通，冷却除渣室(24)的出口与对流废锅的进口相通。
【技术特征摘要】
1.一种带部分余热回收装置的气化反应器，其特征在于，包括相连通的气化炉和对流废锅，其中：气化炉包括承压壳体一(23)，承压壳体一(23)内由上至下依次设置有同轴布置的气化反应室(1)、激冷变换室(2)和冷却除渣室(24)；气化反应室(1)包括炉内胆水冷壁(21)，炉内胆水冷壁(21)的顶部设有同轴的顶部烧嘴室(17)，在炉内胆水冷壁(21)的中上部沿轴向设有至少一层侧面烧嘴室(16)，每层侧面烧嘴室(16)包括沿周向布置的至少两个侧面烧嘴室(16)，炉内胆水冷壁(21)底部为与激冷变换室(2)相通的下渣口(18)；带有激冷装置的激冷变换室(2)的出口与冷却除渣室(24)相通，冷却除渣室(24)的出口与对流废锅的进口相通。2.如权利要求1所述的一种带部分余热回收装置的气化反应器，其特征在于，所述激冷变换室(2)包括与所述下渣口(18)相通的导引管(19)，在导引管(19)的外侧设有至少一圈激冷环(12)，每圈激冷环(12)上设有沿周向布置的激冷喷头(13)，激冷环(12)的下方设有沿轴向设有至少一层二次激冷喷枪(22)，每层二次激冷喷枪(22)包括至少两个沿周向布置的二次激冷喷枪(22)，二次激冷喷枪(22)下方设有锥形底部(20)，锥形底部(20)与所述冷却除渣室(24)相通。3.如权利要求2所述的一种带部分余热回收装置的气化反应器，其特征在于，每圈所述激冷环(12)上的所述激冷喷头(13)的数...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪建军，池国镇，江晶亮，杨震，亓安芳，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31
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