一种高效能水煤浆制气的气化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高效能水煤浆制气的气化装置及方法，该气化装置包括水煤浆制备机构、气化机构、废热回收机构和洗涤机构；气化机构包括气化炉，气化炉的顶部和底部分别设置有主烧嘴和下渣管；废热回收机构包括通过下渣管与气化炉连通的辐射废锅，以及通过热煤气管与辐射废锅连通的对流废锅；辐射废锅内设置有水冷壁，水冷壁下部径向地设置有若干激冷喷头，辐射废锅的底部安装有破渣机和锁斗；对流废锅内设置有换热管；洗涤机构包括通过洗涤器与对流废锅连通的洗涤塔，洗涤塔的出水口通过洗涤泵分别连通洗涤器和辐射废锅。本实用新型解决了现有技术中制浆浓度低、烧蚀拱顶砖、煤浆雾化效果不好、系统消耗水量大、废热得不到回收和辐射废锅工程造价高及堵渣等问题。
【专利说明】一种高效能水煤浆制气的气化装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水煤浆气化装置，具体涉及一种具有废热回收功能的高效能水煤浆制气的气化装置。
【背景技术】
[0002]目前，煤炭气化技术按照气化炉的形式来划分，主要有三大类:固定床、流化床和气流床。固定床气化存在对原料要求高，生产压力低，环境污染大的问题；流化床气化虽然存在数量较多，但是工程上也存在一定问题，且环境污染较大；气流床气化目前主要应用于煤化工板块，气流床主要特点是原料易得，采用烟煤末，原料价格低廉，最重要的是其生产压力较大，生产强度高，一台炉子可以相当于几十台常压炉，加之纯氧气化，气化效率较高，气流床反应温度高，环保性强，属于煤炭清洁利用技术。
[0003]气流床气化按照进料分为水煤浆气流床气化和粉煤气流床气化。目前，水煤浆气化存在的问题是制浆浓度低，煤浆中含水量高，消耗系统部分热量致使有效气产出不高；其次，水煤浆气化绝大部分采用激冷流程，炙热煤气直接用水冷却到250度左右，导致部分的热量没有回收，直接产生低规格的含有酸性气体的无用蒸汽，而蒸汽最终都放入大气中导致环境污染；另外，即使采用传统的废锅流程进行回收也存在严重的工程问题，设备造价高和废锅堵渣问题十分严重，系统不能长周期稳定运行；还有，在水煤浆气流床气化过程中进料方式有单喷嘴和四喷嘴区分，单喷嘴存在煤浆雾化效果不好的问题，而四喷嘴虽然解决了雾化效果问题，但是由于采用水平碰撞，气化炉顶部受到高温辐射存在拱顶砖烧蚀的问题；最后，现有的气化装置都存在系统消耗水量大，外排废水多的问题。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种高效能水煤浆制气的气化装置及方法，以解决现有技术中制浆浓度低、烧蚀拱顶砖、煤浆雾化效果不好、系统消耗水量大、废热得不到回收和辐射废锅工程造价高及堵渣等问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，该气化装置包括:一水煤浆制备机构，一与所述水煤浆制备机构的出浆口连通的气化机构，一与所述气化机构的出料口连通的废热回收机构，以及一与所述废热回收机构的排气口连通的洗涤机构；其中，所述气化机构包括一气化炉，一轴向地设置在所述气化炉顶部的主烧嘴，以及一轴向地设置在所述气化炉底部的下渣管，且所述主烧嘴与所述水煤浆制备机构连通；所述废热回收机构包括一辐射废锅和一对流废锅，所述辐射废锅的顶部与所述下渣管连通；所述辐射废锅内设置有一水冷壁，所述水冷壁由所述辐射废锅的顶部延伸至所述辐射废锅的中下部；所述辐射废锅的水冷壁下部径向地设置有若干激冷喷头；所述辐射废锅的底部为碎渣池，所述碎渣池的底部依次安装有一破渣机和一锁斗；所述对流废锅的顶部通过热煤气管与所述辐射废锅的下部连通，所述对流废锅内设置有一换热管；所述洗涤机构包括一洗涤器、一洗涤塔和一洗涤泵；所述洗涤器的进口与所述对流废锅的底部连通，所述洗涤器的出口与所述洗涤塔连通；所述洗涤塔的出水口分成两路，一路为外排水，另一路与所述洗涤泵的进口连通；所述洗涤泵的出口分成两路，一路与所述洗涤器连通，另一路与所述辐射废锅的碎渣池连通。
[0006]在一个优选的实例中，所述水煤浆制备机构包括一粗磨机、一细磨机和一煤浆泵；所述粗磨机的出料口分成两路，一路与所述细磨机的进料口连通，另一路与所述煤浆泵连通，所述细磨机的出料口与所述粗磨机的进料口连通；所述水煤浆制备机构采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法制取高浓度水煤浆。
[0007]在一个优选的实例中，所述主喷嘴、气化炉、下渣管、辐射废锅、水冷壁、碎渣池、破渣机和锁斗所处位置为同一条轴线，且呈由高到低垂直布置.[0008]在一个优选的实例中，所述气化炉的中上部径向地设置有若干辅助烧嘴，并沿所述气化炉的周向呈偶数对称分布，所述辅助烧嘴分别与所述水煤浆制备机构连通。
[0009]在一个优选的实例中，所述辐射废锅内壁与所述水冷壁之间设置有一能充入惰性气体的保护夹套。
[0010]在一个优选的实例中，所述气化炉内设置有一层绝热层或水冷壁结构。
[0011 ] 在一个优选的实例中，所述对流废锅内安装有一吹灰机构。
[0012]在一个优选的实例中，所述热煤气管采用内衬绝热材料或水夹套进行保护。
[0013]在一个优选的实例中，所述洗涤器内设置有一文丘里管。
[0014]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本实用新型采用由粗磨机、细磨机和煤浆泵组成的水煤浆制备机构，并采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法制取高浓度水煤浆，可在现有的制浆基础上再提高水煤浆浓度3?5%，从而减少了系统无用水的加入，系统更加节能，有效气出产率提高2?3%。2、本实用新型在气化炉的不同方位上设置若干烧嘴，不同方位的烧嘴以立体进料的方式对水煤浆进行雾化后发生立面碰撞，从而使得水煤浆雾化效果更加均匀，不仅可以提高缺氧燃烧反应效率，系统残炭率更低，而且还解决了拱顶烧蚀问题，同时单台投煤量可以大幅度提高。3、本实用新型在气化机构之后设置了由辐射废锅和对流废锅组成的废热回收机构，并在辐射废锅底部安装了碎渣机。由于辐射废锅采用了单通道废锅加部分水激冷流程，辐射废锅设备造价大幅度降低，且废热得到回收，冷煤气效率提高10%以上，同时还解决了双通道辐射废锅堵塞的问题。4、本实用新型在辐射废锅内壁与水冷壁之间设置有保护夹套，在工作时可以向保护夹套内不停加入一定量的惰性气体，泄露的惰性气体进入辐射废锅内部与煤气混合，通过惰性气体隔绝水冷壁和辐射废锅筒体之间传热，从而使辐射废锅筒体免受高温辐射。5、本实用新型在辐射废锅的水冷壁下部分多层次地沿辐射废锅的周向均匀布置若干激冷喷头，用于对炙热煤气和熔渣进行激冷，以保证熔渣在煤气出辐射废锅前温度到达安全凝结温度以下。6、本实用新型在洗涤器内安装有一个文丘里管，洗涤水和煤气在文丘里管内充分混合洗涤，以初步除去大颗粒灰渣。7、本实用新型的洗涤塔内安装有多层塔盘，煤气由下而上，穿过塔盘空隙，与自上而下的加入水进行充分的热量和质量交换，并且能够将较细的灰分彻底洗涤干净。8、本实用新型将洗涤塔排出的废水分成三部分，第一部分经洗涤泵去洗涤器作为洗涤水洗涤煤气，第二部分经洗涤泵去碎渣池作为补水保持碎渣池水位稳定，第三部分作为外排水保持洗涤塔水位稳定，系统废水排放仅是传统工艺的20?30%，处理废水的费用达到大幅度降低，实现了节能减排。【专利附图】
【附图说明】
[0015]以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。
[0016]图1为本实用新型的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0018]如图1所示，本实用新型包括水煤浆制备机构100、气化机构200、废热回收机构300和洗涤机构400。
[0019]水煤浆制备机构100包括一粗磨机1、一细磨机2和一煤浆泵3。粗磨机I的出料口分为两路，一路与细磨机2的进料口连通，另一路与煤浆泵3连通，而细磨机2的出料口则与粗磨机I的进料口连通。在本实施例中，水煤浆制备机构100采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法可以制取得到煤粒质量占水煤浆总质量55%以上的高浓度水煤浆，即通过粗磨机I和细磨机2分别研磨不同粒径的煤粒，形成一定的级配关系，从而达到更高的填充率，制取的高浓度水煤浆最终由煤浆泵3加压输送到气化机构200。需要说明的是，上述利用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法已经在专利号为:ZL200710188396.7的发明专利中公开，故不再赘述。
[0020]气化机构200包括一气化炉5、一轴向地设置在气化炉5顶部的主烧嘴4和一轴向地设置在气化炉5底部的下渣管7，且主烧嘴4与水煤浆制备机构100的煤浆泵3连通。在本实施例中，还可以在气化炉5的中上部径向地对称设置两辅助烧嘴41，两辅助烧嘴41亦分别与水煤浆制备机构100的煤浆泵3连通。
[0021]在一个优选的实施例中，辅助烧嘴41的数量也可以为四个以上，并沿气化炉5的周向呈偶数对称分布。
[0022]在一个优选的实施例中，可以在气化炉5的内壁上覆盖一层绝热层6，绝热层6由耐高温的材料构成，按照气化炉5的形状砌成，用于阻绝热量传递，保护气化炉5筒体免受高温辐射。此外，绝热层6还可以用其他方式代替，比如水冷壁结构，也可以起到很好的绝热效果。
[0023]在工作时，由水煤浆制备机构100制备的高浓度水煤浆通过煤浆泵3加压后分别送入主烧嘴4和辅助烧嘴41，在气化炉5内由不同方向的烧嘴对水煤浆进行雾化后发生立面碰撞，并与氧气混合在气化炉5内进行缺氧燃烧反应,生成炎热的煤气；同时通过给氧量控制反应温度在煤的灰熔点之上，保证水煤浆中灰分熔化并沿绝热层6 (或水冷壁)内壁流下，最终炙热煤气和熔渣沿下渣管7流出气化炉5进入废热回收机构300。
[0024]废热回收机构300包括一辐射废锅8和一对流废锅16。其中，辐射废锅8的顶部与下渣管7连通，辐射废锅8内设置有一水冷壁9，水冷壁9由辐射废锅8的顶部延伸至辐射废锅8的中下部。辐射废锅8内壁与水冷壁9之间形成的封闭套腔为保护夹套10，在工作时向保护夹套10内不停加入一定量的惰性气体，泄露的惰性气体进入辐射废锅8内部与炙热煤气混合，通过惰性气体隔绝水冷壁9和辐射废锅8筒体之间传热，从而使辐射废锅8筒体免受高温辐射。在辐射废锅8的水冷壁9下部径向地设置有若干激冷喷头11，且激冷喷头11分多层次沿辐射废锅8的周向均匀分布，用于对炙热煤气和熔渣进行激冷，保证熔渣在煤气出辐射废锅8前温度到达安全凝结温度以下。辐射废锅8的底部为碎渣池12，碎渣池12的底部依次安装有一破渣机13和一锁斗14。对流废锅16的顶部通过热煤气管15与辐射废锅8的下部连通，对流废锅16内设置有一用来与热煤气进行换热的蛇形换热管17。
[0025]在一个优选的实施例中，主喷嘴4、气化炉5、下渣管7、辐射废锅8、水冷壁9、碎渣池12、破渣机13和锁斗14所处位置为同一条轴线，且呈由高到低垂直布置。
[0026]在一个优选的实施例中，还可以在对流废锅16内安装一吹灰机构(图中未示出)，以保持蛇形换热管17表面不存在积灰。
[0027]在一个优选的实施例中，可以采用内衬绝热材料或水夹套保护热煤气管15。
[0028]在工作时，由气化机构200产出的炙热煤气和熔渣经下渣管7进入废热回收机构300的辐射废锅8中，在辐射废锅8内与水冷壁9进行第一次换热(辐射换热)，水冷壁9管中的冷介质将热量移出。炙热煤气和熔渣在水冷壁9末端与激冷喷头11喷出的激冷水进行第二次换热(直接换热)，炙热煤气和熔渣温度得到大幅度降低，熔渣得到彻底凝固。凝固的熔渣掉入辐射废锅8底部的碎渣池12的水中得到冷却，经过两次换热降温的炙热煤气从热煤气管15离开辐射废锅8进入对流废锅16，在对流废锅16中热煤气继续与对流废锅16中的蛇形换热管17进行第三次换热，通过蛇形换热管17中的冷介质将热量移出。换完热的冷煤气从对流废锅16底部侧面流出进入洗涤机构400，在对流废锅16中产生的积灰从对流废锅16底部排出。落入碎渣池12的熔渣经过破渣机13粉碎流入锁斗14中，然后不定期排出。
[0029]洗涤机构400包括一洗涤器18、一洗涤塔19和一洗涤泵20。其中，洗涤器18的进口与对流废锅16的底部连通，洗涤器18的出口与洗涤塔19连通。洗涤塔19的顶部侧面设置有加入水的进水口，顶部设置有输出产品气的排气口，底部设置有排出废水的出水口。洗涤塔19的出水口分成两路，一路为外排水，另一路与洗涤泵20的进口连通。洗涤泵20的出口分成两路，一路与洗涤器18连通，另一路与辐射废锅8的碎渣池12连通。
[0030]在一个优选的实施例中，可以在洗涤器18内设置一文丘里管(图中未示出)，以使洗涤水和冷煤气在文丘里管充分混合洗涤，初步除去大颗粒灰渣。
[0031]在工作时，热煤气经过对流废锅16换热后进入洗涤机构400，首先在洗涤器18中进行初步粗洗，在洗涤器18中从洗涤泵20来的洗涤水与冷煤气在洗涤器18中混合洗涤后进入洗涤塔19。从洗涤器18出来的汽水混合物在洗涤塔19中分离，大颗粒的积灰和水滴落入洗涤塔19底部，冷煤气分离后从下而上穿过洗涤塔19的塔盘，在洗涤塔19中冷煤气和从洗涤塔19顶部而下的加入水进行更精细的洗涤，以去除冷煤气中的细灰。最后洗涤干净的冷煤气从洗涤塔19顶部的排气口排出进入下游工序。从洗涤塔19底部排出的废水有三个作用:第一部分经洗涤泵20去洗涤器18作为洗涤水洗涤冷煤气，第二部分经洗涤泵20去碎渣池12作为补水保持碎渣池12水位稳定，第三部分作为外排水保持洗涤塔19水位稳定。
[0032]上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，该气化装置包括: 一水煤浆制备机构， 一与所述水煤浆制备机构的出浆口连通的气化机构， 一与所述气化机构的出料口连通的废热回收机构，以及 一与所述废热回收机构的排气口连通的洗涤机构； 其中，所述气化机构包括一气化炉，一轴向地设置在所述气化炉顶部的主烧嘴，以及一轴向地设置在所述气化炉底部的下渣管，且所述主烧嘴与所述水煤浆制备机构连通； 所述废热回收机构包括一辐射废锅和一对流废锅，所述辐射废锅的顶部与所述下渣管连通；所述辐射废锅内设置有一水冷壁，所述水冷壁由所述辐射废锅的顶部延伸至所述辐射废锅的中下部；所述辐射废锅的水冷壁下部径向地设置有若干激冷喷头；所述辐射废锅的底部为碎渣池，所述碎渣池的底部依次安装有一破渣机和一锁斗；所述对流废锅的顶部通过热煤气管与所述辐射废锅的下部连通，所述对流废锅内设置有一换热管； 所述洗涤机构包括一洗涤器、一洗涤塔和一洗涤泵；所述洗涤器的进口与所述对流废锅的底部连通，所述洗涤器的出口与所述洗涤塔连通；所述洗涤塔的出水口分成两路，一路为外排水，另一路与所述洗涤泵的进口连通；所述洗涤泵的出口分成两路，一路与所述洗涤器连通，另一路与所述辐射废锅的碎渣池连通。
2.如权利要求1所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述水煤浆制备机构包括一粗磨机、一细磨机和一煤浆泵；所述粗磨机的出料口分成两路，一路与所述细磨机的进料口连通，另一路与所述煤浆泵连通，所述细磨机的出料口与所述粗磨机的进料口连通。
3.如权利要求1所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述主喷嘴、气化炉、下渣管、辐射废锅、水冷壁、碎渣池、破渣机和锁斗所处位置为同一条轴线，且呈由高到低垂直布置。
4.如权利要求2所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述主喷嘴、气化炉、下渣管、辐射废锅、水冷壁、碎渣池、破渣机和锁斗所处位置为同一条轴线，且呈由高到低垂直布置。
5.如权利要求1到4任一项所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述气化炉的中上部径向地设置有若干辅助烧嘴，并沿所述气化炉的周向呈偶数对称分布，所述辅助烧嘴分别与所述水煤浆制备机构连通。
6.如权利要求1到4任一项所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述辐射废锅内壁与所述水冷壁之间设置有一能充入惰性气体的保护夹套。
7.如权利要求1到4任一项所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述气化炉内设置有一层绝热层或水冷壁结构。
8.如权利要求1到4任一项所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述对流废锅内安装有一吹灰机构。
9.如权利要求1到4任一项所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述热煤气管采用内衬绝热材料或水夹套进行保护。
10.如权利要求1到4任一项所述的一种高效能水煤浆制气的气化装置，其特征在于，所述洗涤器内设置有一文丘里管。
【文档编号】C10J3/86GK203440322SQ201320388960
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年7月2日 优先权日:2013年7月2日
【发明者】何国锋, 李发林, 尚庆雨, 王乃继, 段清兵, 莫日根, 郭志新, 王国房, 赵立明, 梁兴 申请人:煤炭科学研究总院