气流床气化炉及其渣口砖的制作方法

专利名称：气流床气化炉及其渣口砖的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤气化领域，尤其涉及一种气流床气化炉及其渣ロ砖。
背景技术：
煤炭是ー种重要的能源，长期以来，煤炭在使用过程中伴随着严重的环境污染。近年来，以减少污染排放和提高利用效率为目的的洁净煤技术日益为人们所重视。煤气化技术作为其中的一种煤炭加工和转化技术，被认为是最为高效清洁的洁净煤技术之一。现代煤气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术在エ业上获得广泛应用。在我国已经有多家厂家引进并利用现代气流床气化技木，现代气流床气化技术主要分为水煤浆气化和粉煤气化，现代气流床气化技术具有环境污染小、自动化程度高等优点，但该技术エ艺带有ー些普遍存在的问题，这些问题不同程度上影响着气化装置的正常运行。水煤浆或煤粉在气化炉燃烧室内不完全燃烧生成1350°C左右的高温合成气与熔渣通过燃烧室下部的渣ロ砖进入气化炉的激冷室。激冷环是激冷室的关键部件，现有技术中激冷环位于渣口下侧下降管上部，激冷环的作用是将激冷液如水均匀的分布在下降管内壁上，形成液膜，这层液膜将下降管与高温合成气和熔渣有效隔离开来，从而保护下降管不被高温合成气和熔洛烧坏，同时高温合成气在一定程度上被激冷降温。在现有技术中，例如中国专利申请第200920025468. 0号中描述的，气化炉渣ロ砖仅用于设置通过合成气和熔渣的渣ロ，对气化炉激冷环不起任何保护作用。气化炉激冷环的结构包括外环、内环、激冷水进ロ、激冷水出口，激冷水沿下降管壁形成液膜流下，高温合成气携带着大量的煤灰和熔渣穿过下降管，与下降管液膜进行换热传质，接着进入水浴，进ー步水洗降温除去熔渣和部分煤灰后由合成气出口去洗涤塔进ー步水洗除灰。现有技术中激冷环的位置和结构存在缺陷，激冷环的内环外侧直接与高温合成气、熔渣接触,致使激冷环工作温度过高,加上熔渣对激冷环直接冲刷造成的磨损,致使激冷环使用寿命大为缩短；长期高负荷运行，激冷环内环半年内就变形，一年左右就出现磨损穿孔，下降管液膜断流，使下降管直接暴露在高温合成气和熔渣之下，导致其变形、烧穿等损坏。而且，高温合成气与下降管液膜进行换热传质吋，与液膜接触的那部分合成气的煤灰进入液相获得清除，而下降管中央的合成气中的大部分煤灰没有水洗便随合成气进入水浴，快速地穿过下降管下沿后，合成气以气团的形式立即向上鼓泡离开水浴，在此过程中，也只有气团外表面的煤灰与水接触获得水洗，气团中央的大部分煤灰依然没有获得水洗机会就离开水浴；合成气中的大部分煤灰在洗涤塔被水洗清除，洗涤塔水浴上部的洗涤水作为激冷水反过来供给激冷环使用。虽然激冷水取自洗涤塔水浴上部，但是由于大量的煤灰被水洗到水浴中，水浴上部的洗涤水依然含有很多煤灰尤其是大量的微小固体颗粒，这样即使激冷水过滤器过滤掉堵塞激冷环出口的大颗粒，但是这些微小固体颗粒也会在激冷环内流动微弱的死区沉淀，逐渐积累，最終将影响到激冷环激冷水的出ロ流量以及整个出ロ环隙出水流量的均匀性，进而造成下降管液膜不均甚至断流，从而导致下降管变形、烧穿等损坏。激冷水中微小固体颗粒的浓度越高，这种在激冷环内死区沉淀积累的速率也越快，这样下降管的使用寿命也越短，在每次德士古气化炉运行一段时间停车检修时都会发现激冷环环管中淤积着大量的淤泥，这就是这些微小固体颗粒沉积的结果。这样，激冷环这些缺陷就影响着气化装置的稳定长周期满负荷运行。如何减轻或避免激冷环的热蚀和磨损 、延长激冷环的使用寿命，以及进一步保护下降管成为ー个重要的课题，对煤气化乃至煤化工的长周期运行有着重要的意义。

实用新型内容本实用新型目的在于提供一种气流床气化炉及其渣ロ砖，以减轻或避免高温合成气和熔渣对激冷环造成严重的热蚀和磨损而造成的损坏或变形。为此，根据本实用新型的一方面，提供了一种气流床气化炉的渣ロ砖，用于气化炉中，气化炉包括燃烧室和位于燃烧室下方的激冷室，燃烧室的底部设有渣ロ，激冷室中设有位于渣ロ下方的激冷环和在激冷环下方的下降管，该渣ロ砖包括支撑在气流床气化炉的锥底板上的环状渣ロ部、以及与锥底板下方的激冷环的内侧相匹配的筒状渣ロ部，环状渣ロ部从筒状渣ロ部的上端沿径向向外延伸。进ー步地，上述筒状渣ロ部嵌套固定在环状渣ロ部中。进ー步地，上述环状渣ロ部和筒状渣ロ部一体成型。进ー步地，上述环状渣ロ部的外径为2000 2025_，内径为810 850_ ;筒状渣ロ部的外径为1030 1066. 9mm,内径为810 850_。根据本实用新型的另一方面，提供了一种气流床气化炉，包括燃烧室和位于燃烧室下方的激冷室，燃烧室下方具有与激冷室相通的渣ロ，激冷室中设有位于渣口下方的激冷环和在激冷环下方的下降管，该渣口上设有根据上面所描述的气化炉渣ロ砖。进ー步地，上述激冷环包括形成环形外腔室的外环、形成环形内腔室的内环、以及固定连接于外环上的激冷水管线，其中，内环上设有第一出水环隙，外腔室和内腔室由环状隔环和位于环状隔环上方的进水环隙分隔开来，激冷水管线的激冷水进ロ水平切向与所述外腔室相连接，激冷水从第一出水环隙旋流而出并在下降管的内壁上形成螺旋流下的水膜。进ー步地，上述内环的下端具有环形的导向斜面，导向斜面径向向外同时向下方延伸。进ー步地，上述导向斜面上设有面对下降管内腔的第二出口环隙，该第二出口环隙内设置有旋流切片。进ー步地，上述内环固定在渣ロ的锥底板的底面上。进ー步地，上述外环上设有与进水环隙相对应的疏通孔，疏通孔上设有丝堵。本实用新型提供的气化炉渣ロ砖，在形成渣ロ的同时，对激冷环进行保护，能够延长激冷环以及下降管的使用寿命，延长气化炉的运行周期和提高气化炉的长期运行效益。除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本实用新型具有的其它目的、特征、和优点，将结合附图作进ー步详细的说明。
构成本说明书的一部分、用于进一歩理解本实用新型的附图示出了本实用新型的优选实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。图中图I是根据本实用新型一实施例的气流化气化炉的结构示意图；图2是图I所示的气流化气化炉渣ロ部位的局部放大示意图；图3是根据本实用新型一实施例的渣ロ砖的横截面示意图；图4是根据本实用新型一实施例的气流化气化炉的局部示意图，其中示出了激冷环的示意性结构；以及图5是图4中所示激冷环的平面布局示意图。附图标记说明10燃烧室20激冷室11 渣ロ12 渣ロ砖13锥底板121环形渣ロ部122筒状渣ロ部21激冷环211外环211a外腔室212内环212a内腔室213激冷水管线214进水环隙212b第一出水环隙 215环状隔环216疏通孔217疏通丝堵218旋流切片212c导向斜面212d第二出口环隙 22下降管
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。图I和图2示出了根据本实用新型的气流化气化炉及其渣ロ砖的结构示意图。如图I所示，气化炉包括燃烧室10和位于燃烧室10下方的激冷室20，燃烧室10的顶部设有复合烧嘴(图中未示出)、底部设有渣ロ 11，激冷室20中设有位于渣ロ 11下方的激冷环21和在激冷环21下方的下降管22，渣ロ 11上设有渣ロ砖12，该渣ロ砖12包括支撑在渣ロ 11的锥底板13的环状渣ロ部121、以及与锥底板13下方的激冷环的内侧相匹配的筒状渣ロ部122并且在激冷环21的内侧遮挡激冷环21，该环状渣ロ部121从筒状渣ロ部的上端沿径向向外延伸。在实用新型中，气化炉燃烧室下部的渣口上设有砌筑在锥底板(优选为钢构件)上独特的渣ロ砖结构，将高温合成气、熔渣与激冷环隔离开来，可有效地减轻高温合成气和熔渣对激冷环的热蚀、避免高温合成气和熔渣对激冷环的冲刷，这样极大的延长了激冷环的使用寿命。图3是根据本实用新型一实施例的渣ロ砖的横截面示意图。如图3所示，在本实施例中，气化炉燃烧室下部砌筑在锥底板上的渣ロ砖12设计成两同心同轴同内径不同外径两空心圆柱嵌套形式，外径较大的圆柱部分(即环状渣ロ部121)为渣ロ砖的支撑砌筑部分，外径大于渣ロ，渣ロ砖可砌筑固定在锥底板上，外径较小的圆柱部分(即筒状渣ロ部122)为渣ロ砖保护部分，外径和渣ロ相当，该部分伸入激冷室上部，位于激冷环的内侧，正好挡住激冷环，这样可有效地避免高温合成气和熔渣对激冷环的冲刷，也可减轻高温合成气和熔渣对激冷环的热蚀。环状渣ロ部的外径D3为2000 2025mm;筒状渣ロ部的外径D2为1030 1066. 9mm,内径Dl为810 850mm。筒状渣ロ部的外径D2略小于激冷环内径d4，激冷环紧贴筒状渣ロ部，有助于固定激冷环并减轻其在生产过程中的振动，以免振动造成激冷环的磨损和松动。在本实用新型的另ー实施例中，环状渣ロ部和筒状渣ロ部一起成型。同样可有效地避免高温合成气和熔渣对激冷环的冲刷，也可减轻高温合成气和熔渣对激冷环的热蚀。 图4和图5示出了根据本实用新型一实施例的气流化气化炉的激冷环的示意性结构。如图4和图5所示，该激冷环21包括形成环形的外腔室211a的外环211、形成环形内腔室212a的内环212、以及固定连接在外环211上的激冷水管线213，其中，内环212上设有第一出水环隙212b，外腔室211a和内腔室212a由环状隔环215和环状隔环215上方的进水环隙214分隔开来，激冷水管线213的激冷水进ロ水平切向与外腔室211a相连接，激冷水从第一出水环隙212b旋流而出在下降管22的内壁上形成螺旋流下的水膜。外环211与内环212之间有环状隔环215，进水环隙214位于环状隔环215上。环状隔环215的下部与下降管22固定连接。激冷水由激冷水进ロ水平切向进入外腔室211a，再经过隔环上的进水环隙214进入内腔室212a，接着从内腔室212a的内环下端与下降管之间的第一出水环隙212b流出，由于激冷水切向进入环形外腔室，激冷环在外腔室形成旋流进入内腔室，激冷水以旋流从第一出水环隙流出，由于旋流产生的离心力，激冷水能紧贴下降管内壁呈水膜螺旋流下。在本实用新型中，外环形成的环形外腔室外部切向水平固定连接有激冷水管线的结构使得激冷水由激冷水进ロ水平切入外腔室，使得激冷水在环形外腔室和内腔室做高速环形流动，极大地縮小了激冷环内流动微弱的死区，降低了激冷水中微小固体颗粒在激冷环中的沉淀淤积，有利于保持激冷环激冷水的出ロ流量长期稳定以及整个出ロ环隙出水流量的均匀性。与现有技术的激冷水管线斜向上固定连接激冷环的结构(请參见中国专利申请200920025468. 0)相比，在本实用新型中，外环形成的环形外腔室外部切向水平固定连接有激冷水管线，使得激冷水由激冷水进ロ水平切入外腔室，減少了激冷水在竖直方向上的冲击造成本身动能的损失，激冷水自身更多动能用于维持激冷水沿下降管内壁做螺旋运动(同时也有节能的作用)，这样，激冷水以更快的速度在下降管内壁形成旋流，其离心カ更强，激冷水能更为紧贴下降管内壁呈水膜螺旋流下，更快的速度和更强的离心力，则同样流量的激冷水在相同高度的下降管中将旋转更多的圈数也意味着更为密集的水膜和更长的流程，这样可有效地降低激冷水在下降管内壁分布不均甚至水膜断裂的危害。外环211上设有与环状隔环215上的进水孔位置相对应的疏通孔216，疏通孔用丝堵217封堵。内环由螺栓固定在气化炉锥底板上，内环212下部为斜向设计。具体地，内环212的下端具有环形的导向斜面212c，导向斜面212c径向向外延伸，导向斜面212c的边缘和下降管之间形成第一出水环隙212b。导向斜面212c与水平夹角a在10 80度之间，该夹角的具体角度恰好使得从第二出ロ环隙212d喷入下降管22的激冷水不会被渣ロ砖的筒状渣ロ部遮挡为佳。导向斜面212c上设有面对下降管内腔的第二出ロ环隙212d。在本实用新型中，内环下部独特的斜面结构(即导向斜面212c)使得一部分激冷水能够从第二出ロ环隙212d喷入下降管22而不会被渣ロ砖的筒状渣ロ部遮挡，喷入下降管的激冷水可实现对合成气与熔渣的降温增湿除尘，相对普通的喷孔喷出的激冷水，由第ニ出水环隙212d喷出的激冷水可覆盖下降管内部更大的空间，达到更佳的增湿除尘效果，使更多的煤灰在激冷室水浴中沉淀下来，合成气携带到洗涤塔的煤灰则变少，使得洗涤塔内水浴的煤灰尤其是细微固体颗粒含量減少，这样，来自洗涤塔的激冷水细微固体颗粒浓度随之降低，从而可以延缓激冷水中微小固体颗粒在激冷环中的沉淀淤积，进而能够更长 时间地稳定激冷环激冷水的出ロ流量以及整个出ロ环隙出水流量的均匀性，从而有效地延长气化炉的运行周期。该第二出ロ环隙212d内设置有旋流切片218，该旋流切片218为ー个向着旋流方向倾斜的切片，有一个维持原有旋流(就是不阻碍原有旋流的激冷水)和连接被环隙分开的两部分的作用，后者连接被环隙分开的两部分是主要目的。优选地，激冷环21的外环211和内环212为锻钢件结构，其转角处最优方案为圆弧形结构。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种气流床气化炉的渣口砖，用于气化炉中，所述气化炉包括燃烧室(10)和位于所述燃烧室(10)下方的激冷室(20)，所述燃烧室(10)的底部设有渣口(11)，所述激冷室(20)中设有位于所述渣口(11)下方的激冷环(21)和在所述激冷环(21)下方的下降管(22)，其特征在于，所述渣口砖(12)包括支撑在所述气流床气化炉的锥底板(13)上的环状渣口部(121)、以及与所述锥底板(13)下方的激冷环(21)的内侧相匹配的筒状渣口部(122)，所述环状渣口部(121)从所述筒状渣口部(122)的上端沿径向向外延伸。
2.根据权利要求I所述的渣口砖，其特征在于，所述筒状渣口部(122)嵌套固定在所述环状渣口部(121)中。
3.根据权利要求I所述的渣口砖，其特征在于，所述环状渣口部(121)和筒状渣口部(122) —体成型。
4.根据权利要求I所述的渣口砖，其特征在于，所述环状渣口部(121)的外径为2000 2025mm，内径为810 850mm ;所述筒状渣口部(122)的外径为1030 1066. 9mm,内径为810 850mm。
5.一种气流床气化炉，包括燃烧室(10)和位于所述燃烧室(10)下方的激冷室(20)，所述燃烧室(10)下方具有与所述激冷室(20)相通的渣口(11)，所述激冷室(20)中设有位于渣口(11)下方的激冷环(21)和在所述激冷环(21)下方的下降管(22)，其特征在于，所述渣口(11)上设有根据权利要求I至4中任一项所述的气化炉渣口砖。
6.根据权利要求5所述的气流床气化炉，其特征在于，所述激冷环(21)包括形成环形外腔室(211a)的外环(211)、形成环形内腔室(212a)的内环(212)、以及固定连接于所述外环(211)上的激冷水管线(213)，其中，所述内环(212)上设有第一出水环隙(212b)，所述外腔室(211a)和内腔室(212a)由环状隔环(215)和位于所述环状隔环(215)上方的进水环隙(214)分隔开来，所述激冷水管线(213)的激冷水进口沿水平切向与所述外腔室(211a)相连接，所述激冷水从第一出水环隙(212b)旋流而出并在所述下降管(22)的内壁上形成螺旋流下的水膜。
7.根据权利要求6所述的气流床气化炉，其特征在于，所述内环(212)的下端具有环形的导向斜面(212c),所述导向斜面(212c)径向向外同时向下方延伸。
8.根据权利要求6所述的气流床气化炉，其特征在于，所述导向斜面(212c)上设有面对所述下降管(22)内腔的断续延伸的第二出口环隙(212d)，所述第二出口环隙(212d)内设置有旋流切片(218)。
9.根据权利要求6所述的气流床气化炉，其特征在于，所述内环(212)固定在所述渣口(11)的锥底板(13)的底面上。
10.根据权利要求6所述的气流床气化炉，其特征在于，所述外环(211)上设有与所述进水环隙(214)相对应的疏通孔(216)，所述疏通孔(216)上设有丝堵(217)。
专利摘要本实用新型公开了一种气流床气化炉及其渣口砖，用于气化炉中，气化炉包括燃烧室和位于燃烧室下方的激冷室，燃烧室的底部设有渣口，激冷室中设有位于渣口下方的激冷环和在激冷环下方的下降管，该渣口砖包括支撑在气流床气化炉的锥底板上的环状渣口部、以及与锥底板下方的激冷环的内侧相匹配的筒状渣口部，环状渣口部从筒状渣口部的上端沿径向向外延伸。根据本实用新型的气化炉渣口砖，在形成渣口的同时，对激冷环进行保护，能够延长激冷环以及下降管的使用寿命，延长气化炉的运行周期和提高气化炉的长期运行效益。
文档编号C10J3/48GK202509051SQ201220180680
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者余建良, 唐煜, 王进, 胡先君 申请人:中国神华煤制油化工有限公司, 中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司, 神华集团有限责任公司