一种恒定液位激冷式气化炉的制作方法

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体而言涉及一种恒定液位激冷式气化炉。

背景技术：

本实用新型的气化炉是指煤气化炉，又称煤气发生炉(gas producer)，是将煤作为气化燃料进行可燃气体制造的炉子。其中激冷式气化炉带有激冷室，气化炉产生的热粗煤气和熔融渣进入激冷室的激冷水中进行直接接触激冷，激冷的目的是将高温气体直接冷却到该压力下的饱和蒸汽温度，将熔融渣冷却后沉积，实现气渣分离。

相关技术中的以膜式水冷壁作为壳体保护装置的气化炉，已经在煤气化领域广泛应用。其可以烧高灰熔点廉价煤的特性使得很多用户厂家得到了丰厚效益，但是为满足液态排渣的要求，就需要把炉温提高到煤灰熔点以上，而煤的灰熔点一般在1200℃～1650℃，气化室产生的粗煤气的温度也就更高。传统的激冷室结构，气化室的高温煤气和液态渣通过耐热通道直接进入激冷室，为了保护耐热通道不被烧坏，在耐热通道上部必须加入大量的激冷水，高温煤气、液态炉渣和激冷水在耐热通道完成初步换热，然后进入激冷室水浴进行进一步的换热。为了保证激冷室液位的稳定，往往需要增加激冷水量和加大排水量来保持激冷室的液位，以便带走气化室高温煤气带入激冷室的大量热量。这种激冷室结构，一方面使激冷室外排水量过大，造成能量的浪费；另一方面，由于高温煤气和激冷水在激冷室的换热过于激烈，造成激冷室液位难以控制，存有一定的安全隐患。

申请公布号为CN104232171A的中国专利文献公开了一种气化炉激冷室液位防堵塞装置，该技术方案所要解决的技术问题是保证气化炉激冷室液位测量仪表运行的可靠性，减少脏堵对于测量气化炉激冷室液位的法兰式压力变送器的测量膜盒和管路的影响。通过将高压冲洗水导向靠近激冷室一侧，可防止脏污介质沉降，可延长液位计使用寿命，提高气化炉运行的安全性能。

授权公告号为CN204007783U的中国专利文献公开了一种液位监测装置及气化系统，所述液位监测装置包括取压管、差压变送器以及两个隔膜法兰，所述的两个隔膜法兰的一侧分别通过充满流体的毛细管连接至所述差压变送器两端，所述的两个隔膜法兰的另一侧分别通过取压管连接至待取压点，其中，所述取压管上均设有冲洗装置，用于向所述取压管内引入冲洗所述取压管的冲洗液体，避免了由于堵塞引起气化炉液位测量值忽高忽低、甚至导致气化炉跳车的问题，给气化炉稳定运行提供了保障。

可以看出，上述技术方案所针对的目标均是液位监测装置，实质上是对现有液位监测装置的改进，这样不能从根本上保证气化炉液位安全，并使得气化炉结构复杂化，增加成本，且仍然需要人工操作。因此，本领域中需要结构简单、安装维护方便，不需人工操作且能从根本上保证气化炉液位安全的气化炉产品。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种恒定液位激冷式气化炉，该气化炉可以将高灰熔点的煤用于生产粗煤气，并保证气化炉激冷室在外排激冷水时不再控制液位，通过气化炉结构使气化炉设备保持液位基本恒定，不需人工干预，从而能够降低成本，提高设备的本质安全。

为实现上述目的，本实用新型提出一种恒定液位激冷式气化炉，所述气化炉包括：外壳和内部组件；外壳内有横置的隔板，在隔板的中央开有孔，孔可以是圆形、多边形或者其他规则或不规则的形状；隔板将外壳内部空间分隔为上下两部分，上部定义为气化段，下部定义为激冷段。

气化段包括烧嘴、膜式水冷壁和耐热通道。其中，膜式水冷壁所限定的内部区域为气化室；

激冷段包括激冷水入口、激冷水膜发生器、水膜通道、粗煤气出口和渣出口。其中，激冷段所限定的区域为激冷室。

进一步地，烧嘴在外壳的顶部，烧嘴穿过外壳和膜式水冷壁进入气化室内部。气化室的底部有耐热通道。

进一步地，耐热通道穿过隔板的孔进入水膜通道。在一个实施方案中，耐热通道的横截面形状与隔板的孔的形状相匹配，以至少部分阻挡气化室和激冷室之间的热量和物质交换。

进一步地，在激冷室的顶部有激冷水膜发生器，激冷水入口与激冷水膜发生器连接，激冷水膜发生器与水膜通道顶端连接，粗煤气出口设在激冷段外壳上。水膜通道向下伸入至激冷室液位以下。

进一步地，在外壳轴向高度上，水膜通道的底端低于粗煤气出口的下缘，使得洗涤后的灰水通过溢流的方式溢流至粗煤气出口，与洗涤后的粗煤气一起被送至后工段。

在一个实施方案中，在外壳轴向高度上，水膜通道的底端低于粗煤气出口的下缘50-200cm，优选50-100cm，更优选80-100cm。

在一个实施方案中，隔板中央的孔是圆形的；在另一个实施方案中，隔板中央的孔是六边形或十二边形的。

本实用新型技术方案的特点包括：

本设备结构合理，安装维护方便，通过气化炉结构设计使气化炉设备能够保持液位基本恒定，不需人工干预，从而从根本上保证了气化炉运行的安全。膜式水冷壁作为气化段壳体保护装置可以保证气化段壳体温度稳定不超温，不受气化室内部反应温度的影响，完全可以接受高灰熔点煤的考验。激冷室可以不设置灰水出口，不控制激冷室液位，以溢流的方式和激冷后的粗煤气一起排出气化炉，激冷室液位高度保持恒定。从源头断绝了激冷段壳体超温的危险，该结构形式可以使气化炉设备本身从真正意义上做到安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型实施例的恒定液位激冷式气化炉的剖面示意图；

图2是图1中隔板的顶视示意图；

图3是图1中气化段的剖面示意图；

图4是图1中激冷段的剖面示意图；

附图标记：

恒定液位激冷式气化炉(0)、外壳(1)、隔板(2)、气化段(3)、激冷段(4)、气化室(31)、激冷室(41)、烧嘴(311)、膜式水冷壁(312)、耐热通道(313)、激冷水入口(411)、激冷水膜发生器(412)，水膜通道(413)，粗煤气出口(414)，渣出口(415)。

具体实施方式

下面通过实施例和附图来对本实用新型技术方案作进一步说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应理解，下面通过参考附图描述的实施例仅是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如附图1、3、4所示，显示了本实用新型一个实施例中恒定液位激冷式气化炉的整体结构剖面示意图以及气化段和激冷段的结构剖面示意图，其中：

恒定液位激冷式气化炉0包括：外壳1和内部组件；外壳1内有横置的隔板2，在隔板2的中央开有孔，如图2所示，该孔为正十二边形；隔板2将外壳1内部空间分隔为上下两部分，上部定义为气化段3，下部定义为激冷段4。

气化段3包括烧嘴311、膜式水冷壁312和耐热通道313。其中，膜式水冷壁312所限定的内部区域为气化室31；激冷段4包括激冷水入口411、激冷水膜发生器412、水膜通道413、粗煤气出口414和渣出口415。其中，激冷段4所限定的区域为激冷室41。

烧嘴311在外壳1的顶部，烧嘴311穿过外壳1和膜式水冷壁312进入气化室31内部。气化室31的底部有耐热通道313。耐热通道313穿过隔板2的孔进入水膜通道413。在一个实施方案中，耐热通道313的横截面形状为正十二边形，能够与隔板2的孔的形状相匹配，以至少部分阻挡气化室31和激冷室41之间的热量和物质交换。

在激冷室41的顶部有激冷水膜发生器412，激冷水入口411与激冷水膜发生器412连接，激冷水膜发生器412与水膜通道413顶端连接，粗煤气出口414设在激冷段4外壳上。水膜通道412向下伸入至激冷室41液位以下。在外壳1轴向高度上，水膜通道413的底端低于粗煤气出口414的下缘，使得洗涤后的灰水通过溢流的方式溢流至粗煤气出口，与洗涤后的粗煤气一起被送至后工段。

在一个实施方案中，在外壳轴向高度上，水膜通道的底端低于粗煤气出口的下缘80cm。

下面参考附图1-4描述根据本实用新型的恒定液位激冷式气化炉的工作过程。

作为煤气化反应原料的水煤浆和氧气通过烧嘴311进行混合并喷入气化室31，在气化室31发生气化反应生成粗煤气和渣。膜式水冷壁312作为气化段3壳体保护装置可以保证气化段壳体温度稳定，不受气化室内部反应温度的影响，完全可以接受高灰熔点煤的考验。

反应生成的粗煤气和渣从气化室31底部的耐热通道313进入激冷室41。再经水膜通道413直接进入激冷室41液面以下，粗煤气和渣在水浴中充分鼓泡，完成洗涤降温。渣在液位下沉积经渣出口414排出。激冷水通过激冷水入口411进入激冷水膜发生器412形成水膜，水膜在水膜通道413内壁均布自流进入液面，有效地解决了水膜通道413因局部超温而导致的变形。激冷水主要用于粗煤气的洗涤和降温，激冷水和粗煤气经过传质和传热后变成灰水，粗煤气中的细灰进入灰水，灰水通过溢流的方式溢流至粗煤气出口414，与洗涤后的粗煤气一起被送至后工段。

上述实施例中，激冷室不设置灰水出口，不控制激冷室液位，洗涤后的灰水以溢流的方式和激冷后的粗煤气一起排出气化炉，激冷室液位高度保持基本恒定。这样的结构设置从源头断绝了激冷段壳体超温的危险，使带废锅气化炉设备本身从真正意义上做到本质安全，排除了人工操作以及仪表监控可能产生的失误和误差。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。