废锅激冷一体式水冷壁气化炉制造技术

本实用新型专利技术提供了一种废锅激冷一体式水冷壁气化炉，该气化炉包括金属承压壳体及其内部设置的气化室、排渣管、废锅和洗涤冷却室。该气化炉可有效分离熔渣与高温合成气，避免高温熔渣进入废锅，极大地提升了废锅的可靠性。本实用新型专利技术工作时采用废锅和激冷联合流程，即出气化炉的高温合成气经废锅冷却到600℃左右，然后用水激冷到所需要的温度，回收了高温煤气中的大部分显热。相比单纯激冷型气化炉，本实用新型专利技术提供的气化炉及气化方法提升了约10％的能源利用效率，使气化工艺的节能降耗优势更加明显。

Waste pot chilled integrated water wall gasifier

【技术实现步骤摘要】
废锅激冷一体式水冷壁气化炉
本技术涉及煤气化
，具体涉及一种废锅激冷一体式水冷壁气化炉。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，我国面临的利用煤炭等化石能源所带来的能源利用率问题和环境问题日益严峻，急需研究开发高效、清洁的煤炭利用技术。开发高效、清洁的气流床煤气化技术，对推进煤炭高效清洁利用具有重要意义。煤气化过程是在高温下进行的，合理回收合成气高温显热是提高煤气化整体效率的重要环节。基于气化后续不同产品的需求，以及回收高温煤气显热工艺方案的差异，目前的气化工艺主要包括：激冷流程和废锅流程。前者特别适合于煤基化学品的生产，后者更适合于IGCC发电。在目前的现有技术中，激冷流程和废锅流程往往都是单独使用的，激冷工艺最为常用，可以将气化室出来的高温煤气从1200～1600℃左右激冷至200℃左右，设备简单，投资省，但能量回收效率低。废热锅炉可以将出气化室高温煤气由1200～1600℃左右冷却至300℃左右，其中的热量得以回收，且回收效率高，但缺陷在于，设备庞大，投资高，而且出废热锅炉的合成气中的水气比偏低，较难达到直接进入变换工序的工艺要求。因此，开发新的热量回收技术，是本领域技术人员急需解决的难题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种同时具备激冷流程和废锅流程二者的优点，且克服二者的缺点的水冷壁气化炉及气化方法。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是提供一种废锅激冷一体式水冷壁气化炉，其特征在于：包括金属承压壳体及其内部同轴设置的气化室、排渣管、废锅和洗涤冷却室；气化室设于废锅上方，且气化室的底部与废锅外部设置的废锅外部水冷壁的顶部连接；排渣管设于废锅内部，排渣管的内径大于气化室的第一排渣口外径且排渣管上部最高点高于等于气化室的第一排渣口的最低点，排渣管的中上部设置渣激冷环且所述渣激冷环低于等于气化室的第一排渣口的最低点；洗涤冷却室设于废锅下方，排渣管向下延伸至洗涤冷却室底部；洗涤冷却室上部设有合成气激冷环，洗涤冷却室内部设有下降管，所述下降管顶部与所述合成气激冷环连接，且所述下降管的最低点高于所述排渣管的最低点；洗涤冷却室上部设有合成气出口、底部设有第二排渣口。优选地，所述气化室为水冷壁结构，所述气化室的顶部设置一个顶部烧嘴和/或所述气化室的筒体侧壁上同一水平面设置多个侧面烧嘴，所述气化室的高径比h0/D0为2.5～4.5。优选地，所述废锅外部水冷壁为列管式水冷壁；所述废锅为盘管式水冷壁结构，多圈盘管水冷壁同轴布置。优选地，所述排渣管为水冷壁结构，且水冷壁外表面附属隔热材料；所述的隔热材料为碳化硅或陶瓷纤维；所述的水冷壁结构为列管式水冷壁，并且所有列管上部向内部弯曲，弯曲半径大于等于单根列管的直径，所述渣激冷环与列管上部末端连通。优选地，所述排渣管的内径D1为所述气化室的第一排渣口外径d的1.2～2.8倍；所述排渣管与气化室的第一排渣口高度差h1为0～2m；所述渣激冷环与气化室的第一排渣口高度差h2为0～3m；所述下降管与排渣管的高度差h3为1～5m，所述下降管内径为排渣管外径的1.1～1.5倍。优选地，所述气化室、废锅外部水冷壁与金属承压壳体之间形成腔体，所述腔体的金属承压壳体内侧敷设有绝热材料，气化炉操作时在所述腔体内充满与气化室操作压力相当的惰性气体；所述废锅外部水冷壁与气化室连接处设有用于平衡气化室与所述腔体之间的压力的平衡孔。优选地，所述气化室操作压力为0～15MPaG。上述的废锅激冷一体式水冷壁气化炉使用时，步骤为：将含碳燃料和气化剂进料至气化室内，气化生成的合成气和熔渣并流向下进入排渣管，大部分合成气通过气化室的第一排渣口与排渣管之间的环隙进入废锅，融渣与少部分合成气进入排渣管后被渣激冷环激冷，激冷后的融渣在重力作用下落入洗涤冷却室底部，激冷后的少部分合成气沿排渣管往下到达洗涤冷却室的液面后向上折返，与未激冷的大部分合成气混合使合成气初步降温后进入废锅，所有合成气经过废锅继续降温回收热量后进一步被合成气激冷环冷却，然后由下降管进入洗涤冷却室，合成气经初步洗涤后由洗涤冷却室上部的合成气出口排出，激冷后的固体灰渣经洗涤冷却室底部的水浴后由洗涤冷却室底部的第二排渣口排出。优选地，所述含碳燃料为固体粉末状或液体浆态状，所述气化剂为氧气或富氧空气或氧气与富氧空气中的任一种与过热蒸汽的混合物。优选地，从气化室导出的合成气的温度为1200～1600℃；所述合成气进入废锅前的温度为900～1100℃，所述合成气经过废锅冷却后的温度为500～700℃；从洗涤冷却室的合成气出口排出的合成气的温度为150～250℃。相比现有技术，本技术具有如下有益效果：(1)本技术提供的废锅激冷一体式水冷壁气化炉适用于以含碳燃料为原料的合成气制备工艺，水冷壁及废锅可以副产高压蒸汽，经激冷后的合成气水气比接近CO变换对水气比的要求。该气化炉回收了高温合成气大部分热能、能源利用率高，适用于现代煤化工工艺和IGCC发电系统。(2)本技术提供的废锅激冷一体式水冷壁气化炉，其排渣管可以实现合成气与融渣的分离，避免废锅结渣，同时一定程度上降低入废锅的合成气温度，大幅度地提升了废锅的可靠性。附图说明图1为实施例1提供的废锅激冷一体式水冷壁气化炉结构示意图；图2为废锅俯视图；附图标记说明：1-金属承压壳体，2-气化室，3-废锅外部水冷壁，4-排渣管，5-废锅，6-洗涤冷却室，21-顶部烧嘴，22-侧面烧嘴，23-气化室水冷壁进水口，24-气化室水冷壁下部联箱，25-气化室水冷壁上部联箱，26-气化室水冷壁出水口，31-废锅外部水冷壁进水口，32-废锅外部水冷壁联箱，33-废锅外部水冷壁出水口，41-排渣管激冷水进口，42-排渣管激冷水联箱，43-排渣管水冷壁弯头，44-渣激冷环，51-废锅进水口，52-废锅下部联箱，53-废锅上部联箱，54-废锅出水口，61-下降管，62-合成气激冷水进口，63-合成气激冷环，64-合成气出口，65-黑水出口，66-渣出口，67-限位条。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。实施例1图1为本实施例提供的废锅激冷一体式水冷壁气化炉结构示意图，所述的废锅激冷一体式水冷壁气化炉包括金属承压壳体1及其内部设置的气化室2、排渣管4、废锅5和洗涤冷却室6，金属承压壳体1、气化室2、排渣管4、废锅5及洗涤冷却室6同轴设置。气化室2为水冷壁结构，水冷壁单独设置，通过其进水管及气化室水冷壁下部联箱24固定在金属承压壳体1内部，气化室2高温操作时可向上自由膨胀。气化室2的顶部设置一个顶部烧嘴21和/或气化室2筒体侧壁上同一水平面设置多个侧面烧嘴22，气化室水冷壁进水口23通过水管与气化室水冷壁下部联箱24连接，气化室水冷壁上部联箱25通过水管与气化室水冷壁出水口26连接。气化室2底部与废锅外部水冷壁3顶部连接，该连接体与金属承压壳体1之间形成腔体，腔体的金属承压壳体1内侧敷设有绝热材料，气化炉操作时在该腔体内充满与气化室2操作压力相当的惰性气体。为平衡气化室2与腔体之间的压力，在腔体与气化室2及废锅5内部设置平衡孔，位置在废锅外部水冷壁3与气化室2连接处。废锅5及废锅外部水冷壁3通过废锅上部联箱53固定，废锅5高温操作时可向下自由膨胀。废锅进水口51通过水管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废锅激冷一体式水冷壁气化炉，其特征在于：包括金属承压壳体(1)及其内部同轴设置的气化室(2)、排渣管(4)、废锅(5)和洗涤冷却室(6)；气化室(2)设于废锅(5)上方，且气化室(2)的底部与废锅(5)外部设置的废锅外部水冷壁(3)的顶部连接；排渣管(4)设于废锅(5)内部，排渣管(4)的内径大于气化室(2)的第一排渣口(27)外径且排渣管(4)上部最高点高于等于气化室(2)的第一排渣口(27)的最低点，排渣管(4)的中上部设置渣激冷环(44)且所述渣激冷环(44)低于等于气化室(2)的第一排渣口(27)的最低点；洗涤冷却室(6)设于废锅(5)下方，排渣管(4)向下延伸至洗涤冷却室(6)底部；洗涤冷却室(6)上部设有合成气激冷环(63)，洗涤冷却室(6)内部设有下降管(61)，所述下降管(61)顶部与所述合成气激冷环(63)连接，且所述下降管(61)的最低点高于所述排渣管(4)的最低点；洗涤冷却室(6)上部设有合成气出口(64)、底部设有第二排渣口(66)。

【技术特征摘要】
1.一种废锅激冷一体式水冷壁气化炉，其特征在于：包括金属承压壳体(1)及其内部同轴设置的气化室(2)、排渣管(4)、废锅(5)和洗涤冷却室(6)；气化室(2)设于废锅(5)上方，且气化室(2)的底部与废锅(5)外部设置的废锅外部水冷壁(3)的顶部连接；排渣管(4)设于废锅(5)内部，排渣管(4)的内径大于气化室(2)的第一排渣口(27)外径且排渣管(4)上部最高点高于等于气化室(2)的第一排渣口(27)的最低点，排渣管(4)的中上部设置渣激冷环(44)且所述渣激冷环(44)低于等于气化室(2)的第一排渣口(27)的最低点；洗涤冷却室(6)设于废锅(5)下方，排渣管(4)向下延伸至洗涤冷却室(6)底部；洗涤冷却室(6)上部设有合成气激冷环(63)，洗涤冷却室(6)内部设有下降管(61)，所述下降管(61)顶部与所述合成气激冷环(63)连接，且所述下降管(61)的最低点高于所述排渣管(4)的最低点；洗涤冷却室(6)上部设有合成气出口(64)、底部设有第二排渣口(66)。2.如权利要求1所述的一种废锅激冷一体式水冷壁气化炉，其特征在于：所述气化室(2)为水冷壁结构，所述气化室(2)的顶部设置一个顶部烧嘴(21)和/或所述气化室(2)的筒体侧壁上同一水平面设置多个侧面烧嘴(22)，所述气化室(2)的高径比h0/D0为2.5～4.5。3.如权利要求1所述的一种废锅激冷一体式水冷壁气化炉，其特征在于：所述废锅外部水冷壁(3)为列管式水冷壁。4.如权利要求1所述的一种废锅激冷一体式水冷壁气化炉，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：池国镇，倪建军，苏智彬，张翔，陈子珍，韩晋，李平，张毓姝，朱轩博，
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