专利名称：一种高温气体与液渣颗粒的混合物排出口的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种混合物排出口，特别是用于以煤粉为燃料，排出生 成产物的高温合成气和液态渣颗粒的混合物排出口 。
技术背景现有的煤气化技术中，以Texaco与Shell的工艺比较成熟，在国内很 多厂家得到应用，两者在出料口设计方面各有特色。其中Texaco气化炉合 成气与法都从气化室底部出料口排出，气化室与出料口均以耐火砖为衬里， 来承受气化室内的高温。这种结构为Texaco气化炉带来局限耐火砖在高 温条件下很容易被参与气化反应的多相物质流冲蚀，每隔两年需花40天左 右时间更换一套价值数十万美元的耐火砖，并烘炉20天左右，代价很大。 为了延长耐火砖使用寿命，必须控制Texaco气化炉内温度较低，从而造成 C转化率相对较低，冷煤气效率较低；必须选用灰熔点低和灰粘度适宜的煤 种，原料煤选择范围相对较窄。Shell气化炉合成气从炉体上部排出到输气管，进而排入合成气冷却器。 淹以液渣的形式从炉体下部出料口排出，经激冷水喷淋后落入渣池。出料口 结构非常复杂，其上半部分为列管式倒锥形水冷壁，下半部分为盘管式热裙。 气渣分离排出方式是由Shell气化炉特殊的炉体结构决定的，其气化过程是 由布置在炉体中下部的4-8个烧嘴在炉内形成对冲火焰完成的，产物合成气 利用自身浮力从上部排出，液渣利用重力从下部排出，这种方式并不适合一 切炉型，尤其不适合烧嘴顶置，合成气与液渣混合排出的炉型。 实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种耐高温， 使用寿命长，堵塞几率低，结构简单紧凑，适用范围广泛的高温气体和液态
渣颗粒混合物排出口 。本实用新型的技术方案 一种高温气体和液态渣颗粒混合物排出口，其 特征在于排出口最外层为螺旋盘管水冷壁，螺旋盘管内通冷却介质，冷却 介质从盘管的一端进入，另一端流出；水冷壁内侧均匀涂抹一层耐火浇注料； 工作状态下部分液渣颗粒在耐火浇注料内层形成固态渣层和液态渣层，排出 口中心通过高温气体和其余液渣颗粒。本实用新型的原理以烧嘴顶置，合成气与液渣颗粒混合排出的气化炉 为例。当气化炉启动后，煤粉颗粒与氧气发生剧烈气化反应，当温度约 1500°C的气化产物一合成气与液渣颗粒的混合物通过排出口时，部分液渣沉 降在收口处，碰到由内通冷却介质的水冷壁保护的，温度较低的耐火浇注料 层，固化形成固态渣层，不断增加的固态渣层增大了热阻，导致固态渣层表 面温度上升，最终超过渣的相变温度，进而形成了液态渣层，达到平衡后， 形成固液两层渣，其余液渣随高温合成气从排出口中心排出。收口壁面的液 渣层均匀稳定的流过排出口的喉口后，部分继续贴壁面布满扩口内壁，部分 从喉口脱落。本实用新型充分发挥了"以渣抗渣"的功能，利用布满排出口内 壁的固渣层和液渣层来抵抗高温气体和熔渣对耐火材料的腐蚀，大大延长了 排出口的使用寿命。水冷壁是形成固、液两层渣的关键，同时也保护外围炉 壳不超温。本实用新型与现有技术相比的优点在于(1) "以渣抗渣"，利用炉子自身产生的渣形成渣层，抵抗高温气体和 熔渣对耐火材料的腐蚀；(2) 设置有剖面为"X"型的水冷壁结构，保证渣颗粒落在排出口处能形 成渣层并顺利排出，保证外围炉壳不超温，大大延长了排出口的使用寿命；(3) 水冷壁内側均匀涂抹一层耐火材料，耐火浇注料要耐冲刷，相变 温度要高于渣的相变温度，保证渣能在浇注料层内倒形成固渣层和液渣层， 从而保护水冷壁不直接承受高温气体和液渣颗粒冲刷产生的应力和腐蚀，緩
解了水冷壁的压力，同样延长了排出口的使用寿命；(4)该排出口适宜的炉型广泛，凡生成产物为高温气体和液渣颗粒， 并混合后一起通过排出口的炉型皆可使用该排出口； 附闺说明
图1为本实用新型的结构示意图；图2为
图1中螺旋盘管水冷壁示意图。图中，1.螺旋盘管水冷壁出口， 2.螺旋盘管水冷壁，3.冷却介质，4.耐 火浇注料，5.固态渣层，6.液态渣层，7.液态渣颗粒，8.高温气体，9.螺旋 盘管水冷壁进口， 10.外围炉壳具体实施方式
如
图1所示，本实用新型排出口外面为外围炉壳10，排出口最外层为 螺旋盘管水冷壁2，冷却介质3从螺旋盘管水冷壁进口 9进入，流过螺旋盘 管水冷壁2后从螺旋盘管水冷壁出口 1流出；螺旋盘管水冷壁2内层均匀涂 抹一层耐火浇注料4;工作状态时，部分液渣颗粒7沉降在螺旋盘管水冷壁 2的收口处，遇到温度较低的耐火浇注料层4后固化形成固态渣层5，不断 增加的固态渣层增大了热阻，导致固态渣层表面温度上升，最终超过渣的相 变温度，进而形成液态渣层6，剩余液渣颗粒7随着高温气体8—起从排出 口中心通过。本实用新型排出口的出口通道截面应该与炉壳形状保持一致，气化炉多 为圆形反应炉，因此排出口的通道截面也多为圆形。排出口为保证渣能均匀 的沿水冷壁内侧聚集和流出，将出口剖面设计为"X"型结构，其中收拢角度a 为80°~120°,扩口角度P为30°~60°。收拢段与扩口段的衔接区也可增加 一小段直过渡段。耐火浇注料4由于耐高温和耐冲刷的原因，选择其主要成 分为SiC,其厚度为5 20mm，冷却介质3通常为冷却水。
权利要求1、 一种高温气体与液态渣颗粒混合物排出口，其特征在于排出口最 外层为螺旋盘管水冷壁，螺旋盘管内通冷却介质，冷却介质从螺旋盘管一端 进入，另一端流出；螺旋盘管水冷壁内侧均匀涂抹一层耐火浇注料。
2、 根据权利要求1所述的混合物排出口，其特征在于所述的冷却介 质从螺旋盘管下方进入，上方流出。
3、 根据权利要求1所述的混合物排出口，其特征在于所述的耐火浇 注料主要成分为SiC,其厚度为5-20mm。
4、 根据权利要求1所述的混合物排出口，其特征在于所述的排出口 出口通道截面均为圆形，其剖面为"X"型结构，其中收拢角度a为80° ~ 120°， 扩口角度P为30°~60°。
专利摘要一种高温气体与液渣颗粒的混合物排出口，其排出口最外层为螺旋盘管水冷壁，螺旋盘管内通冷却介质，冷却介质从盘管下方进入，上方流出；水冷壁内侧均匀涂抹一层耐火浇注料；工作状态下部分液渣颗粒在耐火浇注料内侧形成固态渣层和液态渣层，排出口中心通过高温气体和其余液渣颗粒；排出口的出口通道截面均为圆形，排出口剖面为“X”型结构，其中收拢角度α为80°～120°，扩口角度β为30°～60°。本实用新型具有耐高温，使用寿命长，堵塞几率低，结构简单紧凑，适用范围广泛的优点。
文档编号C10J3/82GK201021449SQ20062015822
公开日2008年2月13日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者安兵涛, 宋晓峰, 强 郭, 郭进军, 高瑞恒 申请人:北京航天万源煤化工工程技术有限公司