一种多炉头水冷壁水煤浆气化炉的制作方法与工艺

本发明涉及煤化工领域，尤其涉及一种多炉头水冷壁水煤浆气化炉。

背景技术：
煤气化是洁净煤技术的重要组成部分，它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气，既可用于生产化工产品，如合成氨、合成甲醇、合成天然气、合成二甲醚、合成乙二醇等，还可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电（IGCC）和以煤气化为基础的多联产等领域。煤气化工艺主要包括固定床气化、流化床气化、气流床气化。气流床气化是一种并流式气化，它是以水煤浆或者干煤粉作为原料，将其送入气化炉，使水煤浆或者干煤粉在气化炉中燃烧气化，从而完成反应。其中，水煤浆是由煤、水和化学添加剂按一定的要求配制成的混合物，具有较好的流动性和稳定性，易于储存，可雾化燃烧，是一种燃烧效率较高、低污染、较廉价洁净的燃料，具有燃烧稳定、污染排放少等优点。目前，以水煤浆作为原料的气化炉一般都采用耐火砖作为内衬，但是由于耐火砖作为内衬的气化炉具有很多的缺点，比如耐火砖在高温下易受侵蚀，寿命短；对于耐火砖的更换，一方面，耐火砖价格昂贵，频繁更换使得成本提高；另一方面，其更换周期长，而且更换时需要停车、造成生产效率低、成本增加的问题。为了克服这些缺点，人们开始研制水冷壁结构的水煤浆气化炉。中国专利文献CN2898030Y公开了一种水冷壁式水煤浆气化炉，该水冷壁式水煤浆气化炉包括承压壳体、承压壳体内的炉膛区和激冷管，还包括在承压壳体内的炉膛区设置的水冷壁，该现有技术采用水冷壁结构来代替承压壳体内衬的耐火砖，因为水冷壁内通过流动的水，水温度比耐火砖低得多，尽管炉膛内温度很高，而水冷壁的壁温不会太高，从而使水冷壁的使用寿命较长，保证了气化炉长周期的连续运转，大大较少了维修工作，节省了费用。但是由于水煤浆中含有大量的水分，其本身不易点燃，再加上水冷壁散热较快，炉内无法储存使炉内维持一定温度的热量，从而使得水冷壁结构的气化炉在启动时水煤浆的瞬间点燃比较困难，甚至出现过氧爆炸的危险。

技术实现要素：
本发明解决的技术问题现有的水冷壁式水煤浆气化炉在启动时点燃困难的问题，进而提供一种多炉头水冷壁水煤浆气化炉。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种多炉头水冷壁水煤浆气化炉，包括炉体，设置在所述炉体内的气化室，所述气化室内壁为水冷壁；设置在所述炉体上的粗煤气出口和排渣口；还包括至少一个点火炉头，所述点火炉头设置在所述炉体的侧壁上，所述点火炉头的内腔和所述气化室相连通，所述点火炉头上设置有用于安装进料喷嘴、插入点火喷头喷嘴安装口，所述内腔为耐火砖砌筑而成。所述点火炉头为两个，其以所述气化室的轴线为中心，呈对称设置。还包括设置在所述炉体的顶部的点火炉头，所述点火炉头的内腔和所述气化室相连通，所述点火炉头上设置有用于安装进料喷嘴、插入点火喷头的喷嘴安装口，所述内腔为耐火砖砌筑而成。所述点火炉头通过法兰和所述炉体连接。所述点火炉头的内腔包括燃烧室和与所述燃烧室相连通的喷气通道，所述喷气通道与所述气化室相连通。所述燃烧室的炉壁采用三层耐火材料复合结构。所述燃烧室和所述喷气通道之间的连接处为缩口，所述缩口自所述燃烧室至所述喷气通道上口逐渐收缩，所述喷气通道内径与所述燃烧室内径比为0.2-1.0，优选为0.5-0.7。所述水冷壁内侧敷设有一层耐火材料，所述水冷壁为盘管或者列管。在所述气化室和所述炉体的外壳之间设有隔热室，所述隔热室为空腔或在所述隔热室内填充有保温材料。在所述气化室和排渣口之间还设置有激冷室和激冷装置。本发明相对于现有技术的有益效果在于：本发明所述多炉头水冷壁水煤浆气化炉，通过在气化炉的炉体侧壁上设置带耐火材料内衬的点火炉头，启动时，可以先对点火炉头部分进行烘炉，使点火炉头内达到一定的温度再投料，从而使得水煤浆在瞬间被点燃，被点燃后的水煤浆再喷入到气化炉的炉体内，从而克服了水冷壁结构的气化炉启动时投料不易点燃的问题，使得气化炉在正常启动点燃时间缩短，同时因为点火炉头为多个时，在系统启动后，点火炉头即可降温操作，从而使得点火炉头内的耐火砖使用寿命延长。附图说明图1为本发明所述多炉头水冷壁水煤浆气化炉一个实施例的结构示意图；图2为本发明所述多炉头水冷壁水煤浆气化炉另一个实施例的结构示意图；图3为图2中炉体顶部点火炉头部分的放大图；图中的附图标记表示如下：1-点火炉头、11-燃烧室、12-喷气通道、13-耐火砖、2-炉体、3-隔热室、4-气化室、5-水冷壁、6-耐火材料层、7-激冷环。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案和有益效果进一步进行说明。参见附图1，本发明所述多炉头水冷壁水煤浆气化炉包括炉体2，设置在炉体2内的气化室4，气化室4内壁为水冷壁5；设置在炉体2上的粗煤气出口和排渣口，还包括点火炉头1，点火炉头1设置在炉体2的侧壁上，点火炉头1的内腔和气化室4相连通，点火炉头1上设置有进料喷嘴和点火喷头的喷嘴安装口，点火炉头1的内腔为耐火砖13砌筑而成。该实施例中侧壁上的点火炉头1为两个，其以所述气化室的轴线为中心，呈对称设置，可以防止从点火炉头喷进来的高温物料对侧壁的冲击。作为可以变换的实施方式，还可以在炉体顶部设置点火炉头，参见附图2、附图3，顶部的点火炉头1与侧壁上的点火炉头1结构相同。这种结构，一方面，可以提供可选择的多种点火方式，当侧壁上的点火炉头发生故障时，可以采用顶部的点火炉头点火，另一发明，可以增加炉体的进料量，保证气化炉高效运行。本发明所述多炉头水冷壁水煤浆气化炉的点火炉头通过法兰连接在炉体的上部，方便拆卸和维修。点火炉头1为包括燃烧室11和与燃烧室11相连通的喷气通道12，喷气通道12与气化室4相连通，且喷气通道12的端部深入到炉体2顶部内，点火炉头1的这种设计可以为水煤浆的点燃提供足够的空间，同时使得点火炉头1与炉体的连接更加可靠，不易泄露。点火炉头1的燃烧室11的炉壁采用三层耐火材料复合结构，即由三层耐火度不同的耐火材料砌筑而成，靠近燃烧室一侧的耐火材料的耐火度最高，靠近炉头壳体一侧的耐火材料的耐火度最低，三层复合结构可以提供更强的抗火焰侵蚀的能力，提高点火炉头1的使用寿命，同时可降低造价。顶部的点火炉头1的燃烧室11和喷气通道12之间的连接处为缩口，所述缩口自所述燃烧室11至所述喷气通道12逐渐收缩，所述喷气通道12直径与燃烧室内径比为0.2-1.0，优选为0.5-0.7，侧壁上的点火炉头1为了方便排渣可不设缩口，当然如果有其他的排渣方式，也可以设置缩口。为了使水冷壁5能够更好的挂渣已形成保护膜从而延长寿命，在水冷壁5内侧敷设有一层耐火材料层6。为了进一步降低炉体2的外表温度，在炉体2和气化室4之间设有隔热室3，隔热室3一般为空腔，或在隔热室3中填入保温材料隔热。为了实现产物气的快速冷却，本发明所述多炉头水冷壁水煤浆气化炉还包括设置在气化室4和排渣口之间的激冷室和激冷装置，该激冷装置可以是任何合适的结构，比如德士古气化炉的激冷装置，图1所述的实施例中的极冷装置采用激冷环7。本发明所述多炉头水冷壁水煤浆气化炉停炉后再启动需要先进行烘炉预热，然后再投入使用。水冷壁气化炉在烘炉预热结束到正式投入使用有一定的时间间隔，由于水冷壁5散热较快，在这短时间内气化室4内的温度会下降，在进行水煤浆气化投料时，由于温度过低，使水煤浆不宜点燃，增加在气化炉过氧爆炸的危险，本发明的一种多炉头水冷壁水煤浆气化炉可以保证在烘炉预热结束到正式投入使用的时间间隔内，燃烧室温度下降不大，从而减少停炉后的启动预热时间，避免水煤浆投料时出现气化室内过氧爆炸的危险。本发明所述多炉头水冷壁水煤浆气化炉的工作过程如下：首先在点火炉头1的喷头安装口插入点火喷头，对点火炉头1进行烘炉，使其分别达到预定烘炉温度，其中点火炉头内的温度需要达到800~1550℃之间，最好是1000~1100℃；然后，抽出点火喷嘴，在点火炉头1的喷头安装口装入进料喷嘴，从进料喷嘴将水煤浆和气化剂喷入点火炉头1，将水煤浆点燃；被点燃的水煤浆沿喷气通道12喷入气化室4，并在气化室4中燃烧气化，气化炉启动；水煤浆和氧气被从点火喷头1中喷入气化室4，控制气化室的温度为1100~1500℃进行气化。在上述实施方式中，所述气化剂可以选择氧气或者空气等任何适宜于气化反应的气体。所述水煤浆是一种流态气化原料，气化原料也适用于干煤粉、重油等含碳燃料。虽然本发明已经通过具体实施方式对其进行了详细阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。