一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉制造技术

本发明专利技术涉及一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，属于气化制气装置技术领域。包括上部炉体、中部炉体和下部炉体，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体的顶部设置有进料口，侧面设置有合成气出口，所述下部炉体的侧面设置有排渣口。本发明专利技术一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉采用顶部进料、侧部排气、底部排渣结构，使含碳物质热解气化后产生的灰渣与未反应完物质经气化熔融室与氧气喷嘴喷入的氧气燃烧反应生成高温熔融渣，提高了热解气化反应温度和燃料转化率低，解决了碎煤加压液态排渣技术气化炉熔渣液位控制及排渣困难的问题。

Water cooling wall atmospheric pressure fixed bed liquid slag discharging graded gasification reaction furnace

The invention relates to a water cooling wall atmospheric pressure fixed bed liquid slag grading gasification reaction furnace, which belongs to the technical field of gasification gas production equipment. Including the upper part of the furnace body, the middle part of the furnace body and the lower part of the furnace body, the formation of three section type furnace configuration; the top of the upper part of the furnace body is provided with a feed inlet is arranged on the side surface of the synthetic gas outlet, wherein the side of the lower part of the furnace body is provided with a discharging port. The invention relates to a water cooling wall of atmospheric fixed bed gasification reaction furnace slagging grading by top feeding, side exhaust and bottom structure, the carbon containing material after pyrolysis and gasification ash and unreacted material gasified melting chamber and oxygen spray nozzle into the oxygen combustion reaction of molten slag, improve the low conversion rate of pyrolysis and gasification reaction temperature and fuel, solve the coal gasification furnace slag slag technology of pressurized liquid level control and difficult problems.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含碳固体物质的气化制气装置，更具体地说，本专利技术涉及一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，属于气化制气装置

技术介绍
现有固定床气化炉多采用固态排渣方式，以固定床纯氧气化炉为例，其工艺流程为采用固定床煤气炉，以小粒焦或块煤为原料，经煤仓下的自动加煤机，自动定时、定量加入气化炉中，以纯氧（＞99.6％）和水蒸汽作气化剂经计量和比例调节进入混合罐中混合，混合后通过煤气发生炉内与炽热的炭反应（吸热反应与放热反应达到平衡），在炉内约900℃高温条件下，经过床层内各个层区（核心反应区温度1200-1300℃）与原料煤逆流接触进行连续气化生产水煤气。未反应的固态渣经过底部转动炉蓖排出气化炉。其主要化学反应式如下：C＋O2=CO2＋Q2C＋O2=2CO＋QC＋CO2=2CO－QC＋2H2O（汽）=CO2+2H2－QC＋H2O（汽）=CO+H2－Q然而这种固定床固态排渣气化炉存在气化温度低、燃料转化率低和合成气焦油含量大等缺点。液态排渣气化炉是传统固态排渣气化炉的进一步发展。其特点是气化温度高、气化后灰渣呈熔融态流出、因而使气化炉的热效率与单炉的生产能力提高。目前国内外成熟可行的固定床液态排渣气化技术为BGL碎煤加压气化技术，该气化工艺气化压力为2.0-4.0MPa，气化炉上部设有布煤搅拌器，气化剂（水蒸汽和氧气）由气化炉底部喷嘴喷入气化室，灰渣在高于煤灰熔点温度下成熔融态排出，熔渣快速通过气化炉底部出渣口，流入激冷室，在此被水激冷而形成固态熔渣，然后通过灰锁排出。它结合了熔渣气化技术高气化率、高气化强度的优点与固定床加压/常压气化技术氧耗低、炉体结构廉价的优点。BGL熔渣气化炉炉膛气化燃烧产生的液态熔渣储存在气化炉底部熔渣池内，通过环形燃烧器里面燃烧产生的大量气体托住下渣口里面的液态渣，随着熔渣增多，当液位到一定液位1.5米左右时，气化炉压力和短接压差大概48KPa，激发程序自动排渣，每次开始下渣时泄压过程要快，2s内完成泄压，压差从49kPa降到18kPa。熔渣经过激冷、冷却后最终从压力系统中排出。上述技术如国家知识产权局于2015.02.04公开的公开号为CN104327881A，名称为“一种液态连续排渣固定床气化炉及其气化方法”的专利技术，该专利技术涉及的一种液态连续排渣固定床气化炉及其气化方法，其特征在于：它由上至下依次包括一原料仓、一原料锁斗、一炉体、若干气化剂喷嘴、一排渣器、一熔渣激冷室和一渣锁；原料仓呈漏斗状，其下端与原料锁斗上端紧固连接；原料锁斗与炉体上端口紧固连接；炉体上部设置有一粗煤气出口，在位于粗煤气出口下方的炉体内壁上设置有一层炉衬；若干个气化剂喷嘴紧固连接在炉体的中下部并沿炉体周向均匀布置，且各气化剂喷嘴的出口贯穿炉体炉壁和炉衬后伸入炉体内部；排渣器安装于炉衬下方的炉体内，炉体下端与熔渣激冷室上端紧固连接，熔渣激冷室下端与渣锁上端紧固连接。本专利技术的气化剂喷嘴采用了仅输送气化剂的单通道结构，提高了气化剂喷嘴的使用寿命。溢流式排渣池有效保证顺利排渣，提高了固定床熔渣气化炉的运行效率。然而，BGL熔渣气化炉最难控制的就是下渣口液态熔渣液位和排渣，如果控制不好，就会堵塞下渣口，液位升高，就会堵塞喷嘴出现黑管现象，导致停车。如果下渣泄压和排渣时间太长，则铁的沉淀和冷却极易堵住渣口。如果下渣频率过高，会影响压差，并且时间间隔过短渣池中可能有部分灰渣没有完全熔化，在下渣过程中极易黏在下渣通道上。其次BGL气化技术是近几年引进国内，工业化运行经验较固定床少，同时存在技术转让费，其专有核心部件（如渣池、喷嘴、铜冷却壁等）也均需要国外进口，也导致其投资成本较高、建设周期较长。相比固态排渣气化炉，BGL气化炉的液态排渣工艺设置、操作流程和控制系统均相对复杂。国家知识产权局于2011.5.4公开了一件公开号为CN102041098A，名称为“一种固定床熔渣气化炉”的专利技术，该专利技术涉及一种固定床熔渣气化炉，炉体(4)内壁设有复合炉衬(10)，炉体(4)内分为下部区域及渣池区域(11)、中上部区域(12)、以及顶部区域(13)，下部区域及渣池区域(11)安装有喷嘴(49)，顶部区域(13)内的复合炉衬(10)为二层结构，中上部区域(12)的复合炉衬(10)为三层结构，下部区域及渣池区域(11)的复合炉衬(10)为四层结构。本专利技术设计结构合理，安全性能好，气化效果佳，能够有效解决现有技术中存在的炉衬烧损严重，气化炉使用寿命短，气化效果不佳等问题。上述对比文件依然存在气化炉空间利用率和能量利用率不高，使用寿命短，熔渣液位不易控制以及排渣困难的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有固定床气化制气中的固态排渣和液态排渣技术存在的缺陷和不足，提供一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，能够提高热解气化反应温度和燃料转化率，解决了碎煤加压液态排渣技术气化炉熔渣液位控制及排渣困难的问题。为了实现上述专利技术目的，其具体的技术方案如下：一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：包括上部炉体、中部炉体和下部炉体，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体的顶部设置有进料口，侧面设置有合成气出口，所述下部炉体的侧面设置有排渣口；所述上部炉体的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层、上部炉体保温层和上部炉体钢板壳体，所述中部炉体的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层、中部炉体耐火材料层、中部炉体保温层和中部炉体钢板壳体，所述下部炉体的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层、下部炉体水冷壁层、下部炉体耐火材料层、下部炉体保温层和下部炉体钢板壳体。上述基本技术方案中，所有耐火材料层和保温材料层的材料都为本领域常规材料。上述基本技术方案中，耐火保护衬里层中采用的材料为本领域常规材料，可以采用导热系数大于8W/m.k的耐高温材料，如碳化硅或石墨烯。本专利技术所述上部炉体、中部炉体和下部炉体通过法兰连接。本专利技术所述上部炉体内为干燥热解室，所述中部炉体内为气化反应室，所述下部炉体内为灰渣熔融室。本专利技术所述上部炉体的顶部为上部封头。本专利技术所述上部炉体的侧面设置有温度侧口和压力侧口。本专利技术所述上部炉体的侧面设置有耳式支座。本专利技术所述中部炉体水冷壁层的上端连通有中部炉体水冷壁上集箱，下端连通有中部炉体水冷壁下集箱。上述中部炉体水冷壁上集箱和中部炉体水冷壁下集箱用来分配和收集水冷壁进出水。本专利技术所述的中部炉体水冷壁上集箱连通有中部炉体水冷壁引出管，所述中部炉体水冷壁下集箱连通有中部炉体水冷壁进水管。本专利技术所述中部炉体外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气和水蒸气喷嘴安装口，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口中心线与所述中部炉体的垂直中心线呈α角，α角为80-85°，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口中心线均都指向所述中部炉体横截面所在圆的圆心。本专利技术所述下部炉体的底部为下部封头。本专利技术开在下部炉体侧面的所述排渣口包括溢流排渣口和残渣排放口，所述溢流排渣口高于所述残渣排放口。本专利技术所述溢流排渣口中心线与所述下部炉体的垂直中心线呈δ角，δ角为75-85°。本专利技术所述残渣排放口中心线与所述下部炉体的垂直中心线呈ε角，ε角为92-100°。本专利技术所述下部炉体内的底部与所述残渣排放口连通，并向残渣排放口的方向倾斜。本专利技术所述下部炉体水冷壁层的上端连通有下部炉体水冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：包括上部炉体（1）、中部炉体（2）和下部炉体（3），形成三段式炉膛结构；所述上部炉体（1）的顶部设置有进料口（4），侧面设置有合成气出口（5），所述下部炉体（3）的侧面设置有排渣口；所述上部炉体（1）的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层（6）、上部炉体保温层（7）和上部炉体钢板壳体（8），所述中部炉体（2）的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层（9）、中部炉体耐火材料层（10）、中部炉体保温层（11）和中部炉体钢板壳体（12），所述下部炉体（3）的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层（13）、下部炉体水冷壁层（14）、下部炉体耐火材料层（15）、下部炉体保温层（16）和下部炉体钢板壳体（17）。

【技术特征摘要】
1.一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：包括上部炉体（1）、中部炉体（2）和下部炉体（3），形成三段式炉膛结构；所述上部炉体（1）的顶部设置有进料口（4），侧面设置有合成气出口（5），所述下部炉体（3）的侧面设置有排渣口；所述上部炉体（1）的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层（6）、上部炉体保温层（7）和上部炉体钢板壳体（8），所述中部炉体（2）的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层（9）、中部炉体耐火材料层（10）、中部炉体保温层（11）和中部炉体钢板壳体（12），所述下部炉体（3）的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层（13）、下部炉体水冷壁层（14）、下部炉体耐火材料层（15）、下部炉体保温层（16）和下部炉体钢板壳体（17）。2.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述上部炉体内（1）为干燥热解室（18），所述中部炉体（2）内为气化反应室（19），所述下部炉体内（3）为灰渣熔融室（20）。3.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述中部炉体水冷壁层（9）的上端连通有中部炉体水冷壁上集箱（21），下端连通有中部炉体水冷壁下集箱（22）。4.根据权利要求3所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述的中部炉体水冷壁上集箱（21）连通有中部炉体水冷壁引出管（23），所述中部炉体水冷壁下集箱（22）连通有中部炉体水冷壁进水管（24）。5.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述中部炉体（2）外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气和水蒸气喷嘴安装口（25），所述氧气和水蒸气喷嘴安装口（...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春飞，郑西欧，王希，楚灼夫，刘四威，徐莹璐，万志伟，谢斐，吴家桦，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，杭州昱普能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51