一种包含合成气激冷装置的气化炉及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种包含合成气激冷装置的气化炉及其使用方法，减少合成气带水带灰及装置内部积灰问题；为达到上述目的，本发明专利技术的解决方法是提供一种包含合成气激冷装置的气化炉，包括：内置于气化炉内的激冷装置；所述气化炉装置包括炉壳和内置于炉壳内的气化室，所述气化室下端的出口处连接有导气管；所述激冷装置位于所述气化室的下方，所述激冷装置包括惯性分离区、液体捕灰区和除液区，所述惯性分离区、液体捕灰区和除液区由下至上依次设置于所述导气管两侧，所述导气管垂直向下延伸进入所述激冷装置中，并伸入设置于所述激冷装置下部的水浴中。

【技术实现步骤摘要】
一种包含合成气激冷装置的气化炉及其使用方法
本专利技术涉及气化炉领域，尤其涉及一种应用于气化炉的合成气激冷装置。
技术介绍
以煤、石油焦等矿物燃料、植物秸秆等生物质燃料或生活垃圾等含碳物质为原料的气化技术，主要目的是将含碳原料制成以CO和H2为主要成分的合成气，使含碳原料中的化学能部分地转化为合成气的化学能，合成气作为燃料或后续工艺的原料加以利用。如，使含碳燃料与气化剂在高温下发生不完全燃烧反应，燃料中碳、氢元素大部分转化为CO、H2。气化燃料尤其是煤气化产生的合成气温度高、含灰渣量大，因此合成气进一步利用的必要前提就是对其进行降温和除灰。合成气激冷即为一种最为常见且简单易行的合成气降温除灰方法。CN101935552公开了一种用于气化器的激冷室组件，具体而言，一种气化器包括燃烧室，在其中燃烧可燃烧燃料以产生合成气和颗粒状固体残留物。具有液体冷却剂的激冷室设置在该燃烧室的下游。浸渍管设置成将燃烧室联接到激冷室上。合成气从燃烧室经由浸渍管引向激冷室以接触液体冷却剂并产生冷却的合成气。吸出管环绕浸渍管设置，使得在吸出管和浸渍管之间形成环形通道。非对称或对称的挡板设置成靠近激冷室的出口路径。但是上升管形式激冷装置的容易产生合成气带水、带灰问题，即合成气携带较多的液沫和灰渣，导致下游装置运行失常、合成气管道积灰等。CN103627440公开了一种旋流干煤粉气化炉，包括旋流煤粉烧嘴、反应室、排渣口、激冷室、外壳和保护环。旋流煤粉烧嘴的冷却循环水通道在向火端螺旋盘绕，冷却效果出色，排渣口的上部与下部分别与反应室的下部和保护环的上部连通，保护环的下部与激冷室的下降管上部连通，排渣口的直径与反应室的直径的比例为1:3～1:4。激冷室包括激冷环、下降管和破泡板，破泡板设置在下降管与外壳之间，反应室及排渣口的外部设有冷却水盘管。但是破泡板形式激冷装置容易产生内部积灰问题，破泡板积灰严重，导致激冷除灰效果下降，甚至引起系统停车。因此，有针对性的对气化炉领域提供一种包含合成气激冷装置的气化炉及其使用方法，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有效的包含合成气激冷装置的气化炉及其使用方法，减少合成气带水带灰及装置内部积灰问题。为达到上述目的，本专利技术的解决方法是提供一种包含合成气激冷装置的气化炉，包括：内置于气化炉内的激冷装置；所述气化炉装置包括炉壳和内置于炉壳内的气化室，所述气化室下端的出口处连接有导气管；所述激冷装置位于所述气化室的下方，所述激冷装置包括惯性分离区、液体捕灰区和除液区，所述惯性分离区、液体捕灰区和除液区由下至上依次设置于所述导气管两侧，所述导气管垂直向下延伸进入所述激冷装置中，并伸入设置于所述激冷装置下部的水浴中。进一步地，所述惯性分离区包括导气喷口和限流筒，所述导气喷口位于所述导气管的末端，导气喷口的入口端与导气管相连，导气喷口的出口为开口形式，所述导气喷口的出口端位于水浴初始液位以下，所述限流筒由一个或多个两端开口的筒形结构组成，筒形结构的等效直径大于导气喷口的等效直径，由支撑结构固定于导气喷口的外围，所述限流筒的下部位于所述水浴初始液位以下，上部位于初始液位以上。进一步地，导气喷口的出口端采用多边形、花瓣形、圆环结构或多出口结构，导气喷口的出口处气流速度为3～30m/s，优选10～20m/s。进一步地，所述限流筒设置为单级或多级，当所述限流筒为单级时，所述限流筒仅包括一个筒形结构；当所述限流筒为多级时，所述限流筒包括两个以上的筒形结构，筒形结构按等效直径由小到大，编号依次为一级、二级、三级或以上级别，筒形结构上沿距离所述水浴初始液位的距离以及筒形结构下沿距离所述水浴初始液位的距离均随编号增大而增大。优选地，导气喷口出口距离水浴初始液位的高度为导气喷口等效直径的0.5～2倍；最高一级筒形结构在水浴初始液位以上的高度为所述导气管与所述导气喷口总高度的30～50％，在水浴初始液位以下的高度为所述导气喷口等效直径的-2-4倍；最低一级筒形结构在水浴初始液位以上的高度为所述导气管与所述导气喷口总高度的10～30％，在水浴初始液位以下的高度为导气喷口等效直径的1～3倍。进一步地，所述液体捕灰区的主要装置包括飞液挡板，所述飞液挡板为一级或多级，当所述飞液挡板设置为多级时，多级飞液挡板交错设置于导气管和炉壳内壁上，形成曲折的气流行程，提高飞液拦截效果。进一步地，飞液挡板上设置有液体喷口，向合成气中喷射液体，增加气相空间的液量，提升液体捕灰的效果。进一步地，所述除液区由布置于所述导气管和所述炉壳内壁之间环形空间的除液器构成，除液器由除液叶片组成，除液叶片在环形通道中呈辐射状排布，所述除液叶片为多折折板形式，折板夹角60°～180°。优选地，除液叶片为三至六折折板，折板的夹角为90°～120°。进一步地，所述炉壳在位于所述水浴液面下部设有黑水出口，所述炉壳在位于所述除液区上方设有激冷装置出口、飞液挡板液体入口和激冷水入口，所述黑水出口、飞液挡板液体入口和激冷水入口分别设有阀门。进一步地，所述炉壳外还设有合成气激冷装置监控系统，包括信号采集层和数据中心，信号采集层含有压力、液位、温度等传感器，数据中心包括历史数据库、实时数据库和运算模块。信号采集层将实时采集数据传送给实时数据库，进行数据预处理后传送至运算模块，同时运算模块也从其它传感器和历史数据库调取数据，运算模块完成数据计算与分析，将计算分析结果传输给DCS系统或根据计算分析结果调节阀门，将分析结果显示于显示器，将实时数据及计算数据存入历史数据库。优选地，所述其它传感器包括合成气流量传感器、合成气温度传感器和合成气压力传感器。本专利技术还提供一种采用前述气化炉进行的合成气激冷方法，包括：101：气化室产生的合成气从导气喷口喷入水浴；102：惯性分离过程：合成气通过水浴后进入惯性分离区，当气化室运行时，合成气从导气喷口的出口喷出，在出口下缘及外侧形成气流通道，大颗粒由于惯性作用与气流分离落入水浴中，同时一部分液体被气流带入气相空间；除去颗粒物的合成气继续通过所述限流筒，当气化室运行气量较低时，气流通道主要在一级筒形结构以内，当运行气量增大到一级筒形结构气量上限即设计气量的40～80％以上后，则一部分气体进入一级筒形结构和二级筒形结构中间的环形通道，甚至是更高级别限流筒的中间环形通道内；103：液体捕灰过程：合成气进入液体捕灰区，合成气与气相空间的液体在飞液挡板所限定的空间中继续作用，合成气携带的小颗粒灰被液体捕集；104：除液过程：合成气经过除液器，大幅去除合成气中的液滴，减少合成气带水；105：合成气从激冷装置出口排出，合成气激冷装置监控系统实时采集压差、液位与温度信号，计算合成气带水量，分析激冷室工作状态，并将优化的操作数据传输给DCS系统或根据数据调节阀门。本专利技术优点：1)传统技术上升管结构中上升管出口与激冷装置出口距离近，且上升管与导气管之间的环缝宽度固定，高气量时容易产生合成气带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含合成气激冷装置的气化炉，其特征在于，包括：内置于气化炉内的激冷装置(3)；/n所述气化炉装置包括炉壳(1)和内置于炉壳(1)内的气化室(2)，所述气化室(2)下端的出口处连接有导气管(4)；/n所述激冷装置(3)位于所述气化室(2)的下方，所述激冷装置(3)包括惯性分离区(16)、液体捕灰区(17)和除液区(18)，所述惯性分离区(16)、液体捕灰区(17)和除液区(18)由下至上依次设置于所述导气管(4)两侧，所述导气管(4)垂直向下延伸进入所述激冷装置(3)中，并伸入设置于所述激冷装置(3)下部的水浴(12)中。/n

【技术特征摘要】
1.一种包含合成气激冷装置的气化炉，其特征在于，包括：内置于气化炉内的激冷装置(3)；
所述气化炉装置包括炉壳(1)和内置于炉壳(1)内的气化室(2)，所述气化室(2)下端的出口处连接有导气管(4)；
所述激冷装置(3)位于所述气化室(2)的下方，所述激冷装置(3)包括惯性分离区(16)、液体捕灰区(17)和除液区(18)，所述惯性分离区(16)、液体捕灰区(17)和除液区(18)由下至上依次设置于所述导气管(4)两侧，所述导气管(4)垂直向下延伸进入所述激冷装置(3)中，并伸入设置于所述激冷装置(3)下部的水浴(12)中。


2.根据权利要求1所述的一种包含合成气激冷装置的气化炉，其特征在于，所述惯性分离区(16)包括导气喷口(5)和限流筒(6)，所述导气喷口(5)位于所述导气管(4)的末端，导气喷口(5)的入口端与导气管(4)相连，导气喷口(5)的出口为开口形式，所述导气喷口(5)的出口端位于水浴初始液位(13)以下，所述限流筒(6)由一个或多个两端开口的筒形结构组成，筒形结构的等效直径大于导气喷口(5)的等效直径，由支撑结构固定于导气喷口(5)的外围，所述限流筒(6)的下部位于所述水浴初始液位(13)以下，上部位于水浴初始液位(13)以上。


3.根据权利要求2所述的一种包含合成气激冷装置的气化炉，其特征在于，导气喷口(5)的出口端采用多边形、花瓣形、圆环结构或多出口结构，导气喷口(5)的出口处气流速度为3～30m/s。


4.根据权利要求2所述的一种包含合成气激冷装置的气化炉，其特征在于，所述限流筒(6)设置为单级或多级，当所述限流筒(6)为单级时，所述限流筒(6)仅包括一个筒形结构；当所述限流筒(6)为多级时，所述限流筒(6)包括两个以上的筒形结构，筒形结构按等效直径由小到大，编号依次为一级、二级、三级或以上级别，筒形结构上沿距离所述水浴初始液位(13)的距离以及筒形结构下沿距离所述水浴初始液位(13)的距离均随编号增大而增大。


5.根据权利要求1所述的一种包含合成气激冷装置的气化炉，其特征在于，所述液体捕灰区(17)的主要装置包括飞液挡板(7)，所述飞液挡板(7)为一级或多级，当所述飞液挡板(7)设置为多级时，多级飞液挡板(7)交错设置于导气管(4)和炉壳(1)内壁上，形成曲折的气流行程，提高飞液拦截效果。


6.根据权利要求5所述的一种包含合成气激冷装置的气化炉，其特征在于，飞液挡板(7)上设置有液体喷口(29)，向合成气中喷射液体，增加气相空间的液量，提升液体捕灰的效果。


7.根据权利要求1所述的一种包含合成气激冷装置的气化炉，其特征在于，所述除液区(18)由布置于所述导气...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕，张礼，魏佳，刘健，李岩岩，
申请(专利权)人：北京航天迈未科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11