一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐的制作方法
【專利摘要】一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，它涉及一種熔渣氣化爐。現有技術中氣化爐的下渣口容易堵渣，造成氣化爐排渣不暢，存在因氣流床氣化爐下渣口激冷環和下降管易被燒損而影響氣化爐正常運行的問題。本發明中熔渣氣化爐本體內部從上至下依次分割為燃燒室和激冷室，水冷盤管設置在熔渣氣化爐本體的內部，水冷盤管為由一根水冷管從上到下盤旋形成的圓錐形筒體，水冷盤管的頂端設在燃燒室內，水冷盤管的底端設在激冷室內，燃燒室和激冷室通過水冷盤管相連通，水冷盤管頂端的外壁上有豁口，水冷盤管外壁與燃燒室底部內壁之間形成有環形熔渣貯存槽，下降管位于激冷室內且上端與水冷盤管相通，下降管的下端插入激冷室的冷卻水中。本發明用于煤氣化領域。
【專利說明】
一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種熔渣氣化爐，屬于煤氣化技術領域。
【背景技術】
[0002]我國煤炭資源豐富，占能源消費結構的主體，但是現階段煤炭的利用存在污染大，效率低的嚴重缺點。近年來煤炭的清潔高效利用是我國發展的重要方向，而煤氣化技術是實現煤炭清潔高效利用的重要手段。當前的煤氣化技術，尤其是氣流床煤氣化技術，因具有氣化強度高，生產能力強，碳轉化率高等優點在工業上被廣泛應用，已成為煤氣化技術的主要發展方向。
[0003]氣流床氣化爐燃燒室內產生的高溫煙氣與熔渣通過燃燒室底部的下渣口進入氣化爐激冷室的下降管。現有技術中，普遍利用下降管內壁上的激冷環噴出的均勻激冷水，能對高溫煙氣和熔渣進行一定程度的激冷降溫。但是由于激冷環的設計存在缺陷，容易受到各種因素的影響，不能夠長期穩定的運行。激冷環被安裝于渣口下側下降管上側，使得激冷環的內環外側直接接觸高溫煙氣和熔渣，導致激冷環工作溫度過高，使用壽命短，熔渣的直接沖刷也會造成嚴重的磨損，出現變形穿孔等故障，致使下降管內液膜斷流，下降管被高溫煙氣和熔渣燒穿損壞。另外，激冷環的激冷液取自洗滌塔上部的水浴，含有許多合成氣水洗后洗入并難以被過濾器過濾掉的微小固體顆粒，使激冷環流動微弱的區域被微小顆粒沉淀、堵住，影響激冷水的流量和均勻性，會導致下降管內液膜不均甚至斷流，引發下降管燒穿等嚴重后果。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，以解決有技術中氣化爐的下渣口容易堵渣，造成氣化爐排渣不暢，存在因氣流床氣化爐下渣口激冷環和下降管易被燒損而影響氣化爐正常運行的問題。
[0005]本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是:
[0006]—種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，它包括熔渣氣化爐本體、水冷盤管和下降管，熔渣氣化爐本體的內部從上至下依次分割為燃燒室和激冷室，所述水冷盤管設置在熔渣氣化爐本體的內部，所述水冷盤管為由一根水冷管從上到下盤旋形成的圓錐形筒體，水冷盤管的頂端為小口端且該端設置在燃燒室內，水冷盤管底端為大口端且該端設置在激冷室內，所述燃燒室和激冷室通過水冷盤管相連通，所述水冷盤管頂端的外壁上加工有豁口，所述水冷盤管的外壁與燃燒室底部的內壁之間形成有環形熔渣貯存槽，所述下降管位于激冷室內且其上端與水冷盤管相連通，所述下降管的下端插入激冷室的激冷水中。
[0007]所述熔渣氣化爐本體、水冷盤管和下降管同軸設置。
[0008]所述水冷盤管的高度為h，所述水冷盤管的頂端到燃燒室底部之間的豎直距離為H，所述H為0.4?0.9h。
[0009]所述豁口為朝向水冷盤管中心軸線方向設置的豁口，所述豁口的形狀為內置壺口形，所述豁口的尖端至水冷盤管中心軸線之間的距離為L，所述水冷盤管小口端的內徑為R，所述L為O?0.9R。
[0010]所述水冷盤管的側壁與大口端所在的水平面之間夾角為底角a，所述底角a為45?
90度ο
[0011]它還包括上升管，所述上升管設置在激冷室的激冷水中，所述下降管的下端套裝在上升管內。
[0012]它還包括渣池，所述渣池位于熔渣氣化爐本體內且其設置在激冷室的底部。
[0013]本發明具有以下有益效果:
[0014]1、本發明簡化了現有熔渣氣化爐內部的結構，降低了熔渣氣化爐的制造成本，通過熔渣氣化爐本體、水冷盤管和下降管之間相互配合能夠實現持久的排渣效果，有效延長熔渣氣化爐的使用壽命。
[0015]2、本發明中水冷盤管和下降管的結構設置及布置位置避免了下降管與高溫的液態熔渣流直接接觸，防止下降管被液態熔渣流燒毀，有效保護下降管的完整性。
[0016]3、本發明省去了激冷環的設置，不但簡化了本發明的結構，還簡化了激冷工藝，避免了因激冷環缺陷對氣化爐穩定長周期運行造成的不利因素的影響。
[0017]4、本發明在水冷盤管的外壁與燃燒室底部的內壁之間形成有環形熔渣貯存槽，該環形熔渣貯存槽用于容納高溫的液態熔融流。環形熔渣貯存槽起到蓄熱的作用，當生產負荷波動引起熔渣氣化爐本體中燃燒室的爐溫波動時，能有效地保持燃燒室渣口處于較高的溫度狀態，避免因灰渣流動緩慢，液態熔渣流在氣化爐燃燒室出口收縮段凝固使渣口減小，導致下渣口發生堵渣的問題。本發明使熔渣氣化爐本體在生產負荷波動時，也能夠實現順利排渣，提高氣化爐的穩定運行能力。
[0018]5、本發明中水冷盤管頂端的豁口以及環形熔渣貯存槽的設置有效實現了液態熔渣流先進行緩沖式存貯，再依次通過水冷盤管、下降管流入激冷水中，液態熔渣流的流入效果有序且均勻。
[0019]6、本發明的破渣能力強，無需破渣機的二次破渣，本發明能夠增強液態熔渣流與激冷水接觸后的激冷效果，在熱應力作用下炸碎效果強烈，生成的固態渣顆粒小，故取消破渣機，減少了設備投資。本發明中由高溫的液態熔渣流形成的液態熔渣流沿著水冷盤管頂端的豁口流入后，在下降管內形成較細的高溫熔渣液柱，溫度高達1200 °C以上，液態熔渣流直接落入激冷水內，溫度急劇降低，在熱應力的作用下，液態渣柱直接炸碎，形成米粒大小的顆粒渣，顆粒大小均勻，無需破渣機二次破碎，粒渣的后續處理也較為方便。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的主視結構剖面圖；
[0021]圖2為圖1中A-A處的剖面圖；
[0022]圖3為水冷盤管2的主視結構剖面圖；
[0023]圖4為當液態熔渣流8通過水冷盤管2的豁口2-1流入激冷水5時的俯視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式包括熔渣氣化爐本體1、水冷盤管2和下降管3，熔渣氣化爐本體I的內部從上至下依次分割為燃燒室1-1和激冷室1-2，所述水冷盤管2設置在熔渣氣化爐本體I的內部，所述水冷盤管2為由一根水冷管從上到下盤旋形成的圓錐形筒體，水冷盤管2的頂端為小口端且該端設置在燃燒室
1-1內，水冷盤管2的底端為大口端且該端設置在激冷室1-2內，所述燃燒室1-1和激冷室1-2通過水冷盤管2相連通，所述水冷盤管2頂端的外壁上加工有豁口 2-1，所述水冷盤管2的外壁與燃燒室1-1底部的內壁之間形成有環形熔渣貯存槽4，所述下降管3位于激冷室1-2內且其上端與水冷盤管2相連通，所述下降管3的下端插入激冷室1-2的激冷水5中。
[0025]本發明中水冷盤管2的外壁涂有耐火材料，如此設置是為了能夠長期與液態熔渣流8接觸，延長水冷盤管2的使用壽命長，減少更換水冷盤管2的次數，從而降低生產成本。此外水冷盤管2為由一根水冷管從上到下盤旋形成的圓錐形筒體，該圓錐形筒體中沿其中心軸向方向形成的孔為液態熔渣流8的穿過孔，同時水冷盤管2中的水冷管內通入有激冷水，用于給液態熔渣流8降溫使用，該激冷水由儲水罐供給，通過單獨的水路循環使用，操作簡單，運行穩定，故障率低。從而使本發明能夠有效減少設備投資，簡化了操作工藝，運行穩定可靠。
[0026]本發明中下降管3的外形為圓錐形或帶有偏心的異形管。
[0027]本發明中水冷盤管2的外壁與燃燒室1-1底部的內壁之間為密封連接，防止液態熔渣流8漏出。
[0028]本發明中激冷室1-2內設置有水池，水池內有激冷水5。
[0029]【具體實施方式】二:結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述熔渣氣化爐本體1、水冷盤管2和下降管3同軸設置。如此設置能夠實現更加穩定地排渣效果。其他未提及的結構與連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0030]【具體實施方式】三:結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述水冷盤管2的高度為h，所述水冷盤管2的頂端到燃燒室1-1底部之間的豎直距離為H，所述H為
0.4?0.9h。本實施方式中H與h的設置關系是經過多次樣品試驗得出的，當H為0.4?0.9h時，水冷盤管2的和燃燒室1-1之間能夠形成具有足夠容積的環形熔渣貯存槽4。其他未提及的結構與連接關系與【具體實施方式】一或二相同。
[0031]【具體實施方式】四:結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述豁口2-1為朝向水冷盤管2中心軸線方向設置的豁口，所述豁口2-1的形狀為內置壺口形，所述豁口 2-1的尖端至水冷盤管2中心軸線之間的距離為L，所述水冷盤管2小口端的內徑為R，所述L為O?0.9R。
[0032]本實施方式中豁口 2-1的形狀為內置壺口形，豁口 2-1為流渣壺口。所述L為O?
0.9R，以此使下流的液態熔渣流8能夠盡量集中于下降管3的中心軸線的周圍，有效避免與下降管3的內壁接觸，防止下降管3的內壁被燒壞，保證下降管3的完整性。其他未提及的結構與連接關系與【具體實施方式】三相同。
[0033]【具體實施方式】五:結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式中所述水冷盤管2的側壁與大口端所在的水平面之間夾角為底角a，所述a為45?90度。以此使液態熔渣流8下流時不與下降管3的內壁接觸，避免下降管3的內壁被燒壞。其他未提及的結構與連接關系與【具體實施方式】一、二或四相同。
[0034]【具體實施方式】六:結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式還包括上升管6，所述上升管6位于激冷室1-2的激冷水5中，所述下降管3的下端套裝在上升管6內。
[0035]本實施方式中上升管6設置的目的是為了對氣化爐產生的氣體起到強制轉向的作用。本實施方式中下降管3的下端插入激冷水5的液面以下。其他未提及的結構與連接關系與【具體實施方式】五相同。
[0036]【具體實施方式】七:結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式還包括渣池7，所述渣池7位于熔渣氣化爐本體I內且其設置在激冷室1-2的底部。
[0037]本發明中渣池7的設置是為了集中存貯固態熔渣，便于下一步對固態熔渣的處理。其他未提及的結構與連接關系與【具體實施方式】一或六相同。
[0038]工作過程:
[0039]熔渣氣化爐本體I正常運行時，送入爐內的煤粉與氣化劑接觸經過劇烈的燃燒氣化反應后形成液態熔渣流8，在熔渣氣化爐本體I內氣流場的作用下向壁面擴散，最終沉積在燃燒室1-1的壁面處形成液態熔渣流8。液態熔渣流8緩慢向下流動，流動至燃燒室1-1底部后，由于水冷盤管2的頂端加工的豁口2-1的高度高于燃燒室1-1的底部，液態熔渣流8在水冷盤管2的豁口2-1以下位置自然形成能夠存貯液態熔渣流8的環形熔渣貯存槽4。由于沉積在熔渣氣化爐本體I的壁面處的液態熔渣流8不斷下流，環形熔渣貯存槽4內熔渣量不斷沉積，熔渣的液面不斷上升，最終當熔渣的液面超過豁口 2-1位置后時液態熔渣流8經豁口
2-1進入水冷盤管2的筒內，再穿過下降管3，以較細的高溫液柱方式落入激冷室1-2的激冷水5中激冷。熔渣氣化爐本體I生成的合成氣通過水冷盤管2的穿過孔經下降管3進入激冷水中激冷。
[0040]結合有益效果說明以下實施例:
[0041]實施例一:根據樣品實驗得出，一臺應用本發明的80000Nm3/h造氣量的氣化爐，預計運行4年不發生下渣口堵渣事故，減少停爐事故3?4次，減少更換激冷環4?8只，減少更換破渣機2?4臺。現有技術中每停爐一次企業經濟損失高達4000千萬元，因此應用本發明后，減少經濟損失1.6億元。
[0042]實施例二:不同規格的熔渣氣化爐本體I對應有不同的規格的水冷盤管2ο當熔渣氣化爐本體I的規格為造氣量40000Nm3/h時，其對應的水冷盤管2的尺寸為上部小口端直徑為800mm，其下部大口端直徑為1300mm，豁口 2-1的尖端至水冷盤管2的中心軸線之間的距離為300mm。
【主權項】
1.一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，其特征在于:它包括熔渣氣化爐本體(I)、水冷盤管(2)和下降管(3)，熔渣氣化爐本體(I)的內部從上至下依次分割為燃燒室(1-1)和激冷室(1-2)，所述水冷盤管(2)設置在熔渣氣化爐本體(I)的內部，所述水冷盤管(2)為由一根水冷管從上到下盤旋形成的圓錐形筒體，水冷盤管(2)的頂端為小口端且該端設置在燃燒室(1-1)內，水冷盤管(2)的底端為大口端且該端設置在激冷室(1-2)內，所述燃燒室(1-1)和激冷室(1-2)通過水冷盤管(2)相連通，所述水冷盤管(2)頂端的外壁上加工有豁口(2-1)，所述水冷盤管(2)的外壁與燃燒室(1-1)底部的內壁之間形成有環形熔渣貯存槽(4)，所述下降管(3)位于激冷室(1-2)內且其上端與水冷盤管(2)相連通，所述下降管(3)的下端插入激冷室(1-2)的激冷水(5)中。2.根據權利要求1所述的一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，其特征在于:所述熔渣氣化爐本體(1)、水冷盤管(2)和下降管(3)同軸設置。3.根據權利要求1或2所述的一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，其特征在于:所述水冷盤管(2)的高度為h，所述水冷盤管(2)的頂端到燃燒室(1-1)底部之間的豎直距離為H，所述H為0.4?0.9h。4.根據權利要求3所述的一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，其特征在于:所述豁口(2-1)為朝向水冷盤管(2)中心軸線方向設置的豁口，所述豁口(2-1)的形狀為內置壺口形，所述豁口(2-1)的尖端至水冷盤管(2)中心軸線之間的距離為L，所述水冷盤管(2)小口端的內徑為R，所述L為O?0.9R。5.根據權利要求1、2或4所述的一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，其特征在于:所述水冷盤管(2)的側壁與大口端所在的水平面之間夾角為底角α，所述底角α為45?90度。6.根據權利要求5所述的一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，其特征在于:它還包括上升管(6)，所述上升管(6)設置在激冷室(1-2)的激冷水(5)中，所述下降管(3)的下端套裝在上升管(6)內。7.根據權利要求1或6所述的一種帶有排渣裝置的熔渣氣化爐，其特征在于:它還包括渣池(7)，所述渣池(7)位于熔渣氣化爐本體(I)內且其設置在激冷室(1-2)的底部。
【文檔編號】C10J3/34GK106085507SQ201610388719
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月2日 公開號201610388719.6, CN 106085507 A, CN 106085507A, CN 201610388719, CN-A-106085507, CN106085507 A, CN106085507A, CN201610388719, CN201610388719.6
【發明人】陳智超, 王浩鵬, 何額爾敦木圖, 喬大成, 曾令艷, 李爭起
【申請人】哈爾濱工業大學