专利名称：水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水煤浆加压气化装置，特别是涉及一种对现有水煤浆加压气化装置改进后的高效节能的水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置。
背景技术：
目前，国内外气流床水煤浆加压气化技术比较多，在煤化工应用较多的是德士古、多元料浆、多喷嘴等技术，这些技术共同特点是首先制取煤浆，水煤浆经过加压后和气化剂氧气一起输送到气化炉内，在高温下煤浆进行不完全燃烧的气化反应，产生以一氧化碳和氢气为主的工业煤气；煤在气化炉内进行缺氧燃烧并和水蒸气进行反应，煤中的碳由固态转化为气态化合物，煤中的灰由于无法气化燃烧就以熔融态形式从气化炉燃烧室出口流出，进入到气化炉的激冷室进行冷却；现有技术中，几种气化技术的气化炉都采用耐火砖结构以抵抗高温辐射来保护筒体。煤在气化炉内会发生很多反应，其主要反应方程式为:①C+02 = C02+39 5.2KJ/mol ；②C+0.502 = C0+110.5KJ/mol ；③C0+0.502 = C02+284.lKJ/mol ；④C0+H20 = C02+H2+41.2KJ/mol ；⑤C+2H2 = CH4+75.2KJ/mol ；⑥C02+C = 2C0-173.0KJ/mol ；⑦C+H20 = C0+H2-131.9KJ/mol ；⑧ C+2H20 = C02+2H2-90.3KJ/mol。气化炉的热量主要来自煤的燃烧，完全燃烧就会生成二氧化碳，不完全燃烧产生一氧化碳，每摩尔碳完全燃烧放出的热量比不完全燃烧要多284.7KJ，在保证气化炉需求热量的前提下，为了得到更多的一氧化碳就必须节省热量多产生一氧化碳，减少二氧化碳产生。但是，现有技术中顶置单个烧嘴气化炉结构由于单个顶置烧嘴原因造成气化炉燃烧室存在回流区，气化炉燃烧室空间没有充分利用，加之有回流区存在致使反应不完全，煤气有效气成分(CCHH2)偏低。还有，由于顶置单个烧嘴气化炉结构投煤量过大时雾化效果较差，反应不完全不彻底，煤气有效气成分(CCHH2)偏低，所以投煤量受到一定限制。四喷嘴水煤浆加压气化技术虽然解决了回流区和投煤量小问题，但是由于其是水平喷射，气化炉炉顶经常受到熔融飞灰和高温侵蚀，顶部炉砖无法长周期运行。还有，气化炉采用耐火砖结构只适合低灰熔点煤种的气化，适应范围较小。再者，现有水煤浆气化工艺采用激冷流程，从气化炉燃烧室出口进入激冷室，热煤气大约1300度直接用水激冷降温至250度左右，热煤气显热浪费掉了，这部分热量大约占冷煤气效率15 20%。为了克服现有技术投煤量小、雾化效果差、煤种适应范围小和热煤气余热未回收弊端需要开发一种新型的高效节能的水煤浆加压气化技术，以弥补现有技术中存在的不足。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型主要是提供一种水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，通过本技术方案，对现有几种水煤浆加压气化装置的改进和提高，应用本技术方案不仅解决了单炉投煤量小问题，同时几股进料发生碰撞，进一步提高了雾化效果，加之采用了废热回收锅炉系统致使冷煤气效率更高。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:一种水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，包括有煤浆制备输送机构和加压气化机构组成，所述煤浆制备输送机构由磨煤水槽、磨煤机、煤浆缓冲槽、煤浆泵和煤浆输送管线构成，所述加压气化机构由气化炉燃烧室、气化炉烧嘴、辐射废热回收锅炉和对流废热回收锅炉构成，所述气化炉烧嘴分别设置在气化炉燃烧室顶部，气化炉烧嘴与气化炉燃烧室内部相通，所述煤浆输送管线与气化炉烧嘴相连，所述气化炉燃烧室下方直接与辐射废热回收锅炉相连，所述辐射废热回收锅炉上部设置有气体出口，所述对流废热回收锅炉与气体出口相连通。所述气化炉烧嘴与高压氧气管线相连。一个气化炉烧嘴设置在所述气化炉燃烧室的顶部顶端，另外两个或四个气化炉烧嘴成对相对设置在气化炉燃烧室顶部侧壁，位于顶部侧壁的气化炉烧嘴，采用相对设置使几股进料在垂直面发生互相碰撞，不伤及气化炉燃烧室内壁，气化炉燃烧室内煤浆雾化更好。所述加压气化机构中 气化炉燃烧室的内壁采用水冷壁结构。所述对流废热回收锅炉内设置有换热管，所述换热管呈S型盘放设置。所述辐射废热回收锅炉的底部设置有渣池，在渣池的下方设置有锁斗，捞渣机设置在锁斗下部。本实用新型在工作时，①原煤和水共同进入水煤浆磨机经研磨制取水煤浆，水煤浆进入水煤浆储槽存储，之后经过水煤浆泵加压后由高压水煤浆管道送入气化炉烧嘴，最后通过气化炉烧嘴进入气化炉燃烧室发生缺氧燃烧反应；②所述气化炉烧嘴相连接的高压氧气管线向气化炉输入氧气，同时将水煤浆雾化；③所述水煤浆和高压氧气在高温下发生剧烈的化学反应，生成一氧化碳及氢气为主的工业煤气；④所述工业热煤气通过气化炉燃烧室出口先后进入辐射废热回收锅炉和对流废热回收锅炉进行热煤气显热回收，回收余热后的煤气从对流废热回收锅炉出口离开进入下一工段。采用上述技术方案后的有益效果是:一种水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，通过本技术方案，①由于采用了多个烧嘴进料，在保证单个烧嘴的雾化效果同时较大幅度提高了单台炉子的投煤量；另外，由于烧嘴采用垂直面进料方式，不仅保证了炉子拱顶绝热层的周期，同时因为几股进料在垂直面发生互相碰撞，煤浆雾化更好，反应更加完全，仅此一项有效气就可以增加I 2% ;②气化炉燃烧室绝热方式采用水冷壁结构，相对耐火砖结构的热壁炉可以更好适应不同灰熔点的煤种，另外由于水冷壁结构相对于耐火砖结构气化炉燃烧室空间更大，反应停留时间更长，有利于提高有效气含量水煤浆在缺氧环境下燃烧反应后形成的工业热煤气通过气化炉燃烧室出口先后进入辐射废热回收锅炉和对流废热回收锅炉进行热煤气显热回收，回收的热量相当于冷煤气效率提高了 15-20%。
图1为本实用新型的整体结构示意图。图中，I磨煤水槽、2原料煤、3磨煤机、4煤浆缓冲槽、5煤浆泵、6煤浆输送管线、7高压氧气管线、8气化炉烧嘴、9气化炉燃烧室、10辐射废热回收锅炉、11上行通道、12水冷壁结构、13渣池、14对流废热回收锅炉、15锁斗、16捞渣机、17换热管、18气体出口、19下行通道。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型中具体实施例作进一步详细说明。如图1所示，实用新型涉及的水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，包括有煤浆制备输送机构和加压气化机构组成，所述煤浆制备输送机构由磨煤水槽1、磨煤机3、煤浆缓冲槽4、煤浆泵5和煤浆输送管线6构成，所述加压气化机构由气化炉燃烧室9、气化炉烧嘴8、辐射废热回收锅炉10和对流废热回收锅炉14构成，所述气化炉烧嘴8分别设置在气化炉燃烧室9顶部，气化炉烧嘴8与气化炉燃烧室9内部相通，所述煤浆输送管线6与气化炉烧嘴8相连，所述气化炉燃烧室9下方直接与辐射废热回收锅炉10相连，所述辐射废热回收锅炉10上部设置有气体出口 18，所述对流废热回收锅炉14与气体出口 18相连通。所述气化炉烧嘴8与高压氧气管线7相连。一个气化炉烧嘴8设置在气化炉燃烧室9的顶部顶端，另外两个气化炉烧嘴8成对相对设置在气化炉燃烧室9顶部侧壁，位于顶部侧壁的气化炉烧嘴8，采用相对设置使几股进料在垂直面发生互相碰撞，不伤及气化炉燃烧室9内壁，气化炉燃烧室9内煤浆雾化更好。所述加压气化机构中气化炉燃烧室9的内壁采用水冷壁结构12。所述对流废热回收锅炉14内设置有换热管17，所述换热管17呈S型盘放设置。所述辐射废热回收锅炉10的底部设置有渣池13，在渣池13的下方设置有锁斗15，捞渣机16设置在锁斗15下部。本实用新型的实施例按以下步骤进行工作。1.破碎后的原料煤2和磨煤水槽I的水送往磨煤机3，共同研磨制成一定浓度水煤浆，然后经煤浆缓冲槽4、煤浆泵5沿煤浆输送管线6通过气化炉烧嘴8进入水冷壁结构12的气化炉燃烧室9 ；2.与气化炉烧嘴8相连接的高压氧气管线7输入氧气进入气化炉燃烧室9 ；3.水煤浆和高压氧气通过气化炉烧嘴8进入水冷壁结构12的气化炉燃烧室9，在高温高压的环境下，水煤浆和氧气发生剧烈的气化反应，生成以一氧化碳和氢气为主的工业煤气，热煤气再通过气化炉燃烧室9的下方进入辐射废热回收锅炉10，经下行通道19回收部分热量；辐射废热回收锅炉10通过热辐射形式回收部分热煤气显热，熔融的灰份由于温度降低凝固成固体在重力作用下落入辐射废热回收锅炉10的渣池13中，最后经过锁斗15和捞渣机16排出；回收了部分热量的煤气到达渣池13表面时掉头沿辐射废热回收锅炉10的上行通 道11，通过第二次辐射回收热量后，经气体出口 18进入对流废热回收锅炉14顶部；然后沿对流废热回收锅炉14的换热管17绕成“S”型换热通道下行，经过热对流形式热量再次得到回收，回收完的煤气从对流废热回收锅炉14下部而出，进入下一段工序。综上所述，本实用新型的技术方案，经过立体进料立体碰撞，水煤浆雾化效果更好，反应更加充分，回避了常规煤气化炉回流区的问题；在保证雾化效果情况下，由于多股进料可以实现单台气化炉投煤量增加，生产强度更大.[0041]本实用新型由于采用了气化炉燃烧室水冷壁结构，相对于耐火砖结构反应空间更大，反应停留时间加长，碳转化率更高，并且由于采用了水冷壁结构12，气化炉更加适应高灰熔点煤种；由于热煤气大部分显热通过辐射废热回收锅炉10和对流废热回收锅炉14的回收，冷煤气效率提高15 20%。以上所述，仅为本实用新型的较佳实例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围 。
权利要求1.一种水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，其特征在于，包括有煤浆制备输送机构和加压气化机构组成，所述煤浆制备输送机构由磨煤水槽、磨煤机、煤浆缓冲槽、煤浆泵和煤浆输送管线构成，所述加压气化机构由气化炉燃烧室、气化炉烧嘴、辐射废热回收锅炉和对流废热回收锅炉构成，所述气化炉烧嘴分别设置在气化炉燃烧室顶部，气化炉烧嘴与气化炉燃烧室内部相通，所述煤浆输送管线与气化炉烧嘴相连，所述气化炉燃烧室下方直接与辐射废热回收锅炉相连，所述辐射废热回收锅炉上部设置有气体出口，所述对流废热回收锅炉与气体出口相连通。
2.根据权利要求1所述的水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，其特征在于，所述气化炉烧嘴与高压氧气管线相连。
3.根据权利要求1或2所述的水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，其特征在于，一个气化炉烧嘴设置在所述气化炉燃烧室的顶部顶端，另外两个或四个气化炉烧嘴成对相对设置在气化炉燃烧室顶部侧壁。
4.根据权利要求1所述的水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，其特征在于，所述加压气化机构中气化炉燃烧室的内壁采用水冷壁结构。
5.根据权利要求1所述的水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，其特征在于，所述对流废热回收锅炉内设置有换热管，所述换热管呈S型盘放设置。
6.根据权利要求1所述的水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，其特征在于，所述辐射废热回收锅炉的底部 设置有渣池，在渣池的下方设置有锁斗，捞渣机设置在锁斗下部。
专利摘要本实用新型涉及的水冷壁废锅流程的水煤浆加压气化装置，包括有煤浆制备输送机构和加压气化机构组成，煤浆制备输送机构由磨煤水槽、磨煤机、煤浆缓冲槽、煤浆泵和煤浆输送管线构成，加压气化机构由气化炉燃烧室、气化炉烧嘴、辐射废热回收锅炉和对流废热回收锅炉构成，气化炉烧嘴分别设置在气化炉燃烧室顶部，气化炉烧嘴与气化炉燃烧室内部相通，煤浆输送管线与气化炉烧嘴相连，气化炉燃烧室下方直接与辐射废热回收锅炉相连，辐射废热回收锅炉上部设置有气体出口，对流废热回收锅炉与气体出口相连通；通过本技术方案，水煤浆立体对撞方式进料以及煤气余热回收，使气化系统更节能，冷煤气效率更高，更好适应于各种煤种的气化工艺。
文档编号C10J3/50GK203079923SQ201320042710
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者李发林, 陈峰华 申请人:李发林