一种粉煤、煤浆复合型煤气化装置及工艺方法
【专利摘要】本发明具体公开了一种粉煤、煤浆复合型煤气化装置及工艺方法，包括一个炉体，炉体的顶部设有一个烧嘴喷射器，炉体内的上部套装有水冷壁，水冷壁内的空腔形成气化室，所述的水冷壁的底部连接气液折流分离装置，且在两者的连接处设有一个合成气激冷装置；所述的气液折流分离装置连接一个下降管，下降管外面套装有一个夹套式气体导向管，气体导向管与下降管之间形成合成气冷却室，所述的水冷壁与炉体之间形成密封的环形空腔。本发明在满足工艺装置需求的前提下，设备结构新颖、工艺简单、效率高、使用寿命长、工艺冷却气二次利用、系统煤浆沉降回收利用、节约成本，运行安全稳定。
【专利说明】一种粉煤、煤浆复合型煤气化装置及工艺方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种新型节能煤气化生产工艺装置；特别涉及一种粉煤、煤浆复合型煤气化装置及工艺方法。
【背景技术】
[0003]煤气化是煤利用技术的一个重要方向，它是把煤转化为便于燃烧的可燃气体或化工原料，其主要成分为一氧化碳和氢气的混合气。
[0004]目前，高效煤气化装置存在弊端:1.干粉煤气化装置中气化原料为单一的干粉煤单烧嘴或多支烧嘴喷射燃烧、气化生成粗合成气，粗合成气经循环水冷却洗涤形成的黑水中带有大量的碳成分未得到有效利用，造成浪费；2.水煤浆气化装置为煤浆喷射气化生成粗合成气，气化炉为砌砖气化室结构，炉墙使用寿命均为一年左右，更换一次费用较高、周期长；且水煤浆工艺对一次水的需求量较大。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术存在的缺点，本发明具体公开了一种粉煤、煤浆复合型煤气化装置及工艺方法。
[0006]本发明采用以下技术方案:
一种粉煤、煤浆为原料的复合型煤气化装置，包括一个炉体，炉体的顶部设有一个烧嘴喷射器，炉体内的上部套装有水冷壁，水冷壁内的空腔形成气化室，所述的水冷壁的底部连接气液折流分离装置，且在两者的连接处设有一个合成气激冷装置；所述的气液折流分离装置连接一个下降管，下降管外面套装有一个夹套式气体导向管，气体导向管与下降管之间形成合成气冷却室，所述的水冷壁与炉体之间形成密封的环形空腔，在炉体的外壁上设有一个与环形空腔相通的保护气进口，在炉体的顶部设有一个保护气出口并通过管道引入到所述的烧嘴喷射器吹扫管线上；在所述的炉体外壁上还设有与外界相通的合成气出口，炉体的底部设有出渣口。
[0007]所述的水冷壁的内侧呈阶梯型的涂抹有耐火材料，耐火材料通过固定钉固定于水
冷壁盘管上。
[0008]所述的水冷壁与炉体的顶部之间通过柔性膨胀环密封，水冷壁的底部与炉体之间通过密封环密封。
[0009]所述烧嘴喷射器包括由内到外依次套装在一起的第一套筒、第二套筒、第三套筒、第四套筒、第五套筒，且各个套筒之间相互独立，互不相通；且从上到下依次第一套筒高于第二套筒、第二套筒高于第三套筒、第三套筒高于第四套筒、第四套筒高于第五套筒，且彼此之间通过螺栓连接；在所述的第一套筒的顶部设有点火器接口 ；在第二套筒的侧壁设有点火氧气进口，在第三套筒的侧壁设有煤浆氧气/开工氧气进口和驰放气进口；在第四套筒设有煤浆进口、冷却水出口 1、冷却水进口 I;在所述的第五套筒上设有粉煤氧气/蒸汽进口、粉煤进口、冷却水进口 II和冷却水出口 II且在第五套筒内还设有煤粉导料螺旋片。
[0010]粉煤和煤浆供料的复合型烧嘴喷射器结构，烧嘴喷射器粉煤进料与煤浆进料设置为各自独立的通道，两种物料可以单独喷射也可以同时喷射燃烧气化。
[0011]所述气化室的水冷壁为一体式盘管水冷壁，其包括若干支换热管，所述换热管盘绕排布形成一腔体，相邻换热管之间焊接密封，所述腔体内壁根据工作流畅温度不同覆盖不同厚度的耐火材料层，所述耐火材料层以固定钉进行固定，所述固定钉沿腔体内壁均匀交错呈辐射式分布；所述的水冷壁的底部通过若干个支座支撑，所述支座沿圆周均匀对称分布。
[0012]所述的耐火材料中埋设有热电偶丝，所述的热电偶丝穿过对其固定的螺纹孔、固定座、接管、密封法兰与一个温度信号接线盒相连，所述的温度信号接线盒与温度监控系统相连。
[0013]所述保护气系统是将环形空腔冷却保护气引到烧嘴喷射器吹扫管线上，做吹扫保护气用，节约冷却气，同时有效的提高合成气的纯度。
[0014]所述温度监控系统(热电偶丝埋入水冷壁盘管SiC耐火材料保护层中，通过传感系统传送到监控室)可以及时有效的检测气化炉炉膛温度，确保装置的安全稳定运行。
[0015]所述的装置的工艺方法如下:
来自原料煤系统的煤粉和系统 黑水沉降后的煤浆，由输送管线送到气化装置的烧嘴喷射器，烧嘴喷射器中心点火，点火氧气助燃；开工氧气与开工驰放气配比燃烧升温至7500C~850°C、系统压力提高至1.0MPa时，粉煤和煤浆沿着烧嘴喷射器各自通道喷出，与工艺氧气/蒸汽混合高温燃烧；喷射器粉煤进料为单支切向螺旋进料，物料进入指定通道后沿着螺旋片螺旋送到喷射器端部从粉煤通道出口均匀喷射高温燃烧；冷却水采用常温供水，两路冷却，保护烧嘴喷射器。喷射到气化室的煤料在气化室内缺氧燃烧形成熔渣、合成气等，一部分熔渣遇到水冷壁冷却凝固附着到水冷壁上，大部分熔渣随气体下流通过气化室下口进入合成气冷却室，通过合成气激冷装置的激冷后，熔渣形成固渣同时气体得到大幅度降温，固渣沿着下降管进入合成气洗涤水浴中进行净化洗涤、熔渣冷却从下渣口排出，净化洗涤后的合成气沿着导气装置上升并在夹套式气体冷却导向装置的作用下进行冷却和一级气液分离，气体上升到达气液折流分离装置进行二级分离后，寻合成气出口送入下一工序。
[0016]所述的保护气由环形空腔保护气进口送入，保护气进入环形空腔并沿着环形空腔顶部的出口引出通过连接管线引到烧嘴喷射器吹扫管线上，做吹扫保护气用，节约冷却气量，有效的提高合成气的气体纯度。
[0017]温度监测系统装置，热电偶全部为埋入式，热电偶丝埋入耐火材料保护层中，耐火材料由固定钉固定于水冷壁盘管上，耐火材料导热系数较高，能够准确地反映气化炉炉膛的温度，并保护热电偶、提高的使用寿命；热电偶丝与固定座之间为螺纹连接形式，可以通过壳壁连接密封法兰管口对损坏的热电偶丝进行更换。
[0018]本发明的有益效果是:
本发明在满足工艺装置需求的前提下，设备结构新颖、工艺简单、效率高、使用寿命长、工艺冷却气二次利用、系统煤浆沉降回收利用、节约成本，运行安全稳定。【专利附图】
【附图说明】[0019]图1本发明整体结构示意图；
图2冷却壁部分的放大图；
图3烧嘴喷射器的具体结构图；
图4为图A部分的剖视图；
图5热电偶丝连接部分的结构图；
图中:1烧嘴喷射器，2柔性膨胀环，3气化室，4水冷壁，5密封环，6合成气激冷装置，7合成气冷却室，8夹套式气体导向管，9下降管，10气液折流分离装置，11合成气出口，12出渣口，13保护气进口，14耐火材料，15耐火材料固定钉，16保护气出口，17合成气洗涤水浴，18第一套筒，19第二套筒，20第三套筒，21第四套筒，22第五套筒，23点火器接口，24点火氧气进口，25煤浆氧气/开工氧气进口，26煤浆进口，27冷却水出口 I，28粉煤进口，29冷却水进口 I，30冷却水出口 II，31粉煤氧气/蒸汽进口，32冷却水进口 II，33驰放气进口，34驰放气出口，35点火氧气出口，36煤浆出口，37煤浆氧气/开工氧气出口，38粉煤氧气/蒸汽出口，39粉煤出口，40粉煤导料螺旋片，41热电偶丝，42固定座，43接管，44热电偶丝引线，45密封法兰，46密封法兰盖，47温度信号接线盒。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本实用新型，并不对其内容进行限定。
[0021]如图1、2、3、4、5所示，装置包括一个炉体，炉体的顶部设有一个烧嘴喷射器1，炉体内的上部套装有水冷壁4，水冷壁4内的空腔形成气化室3，所述的水冷壁4的底部连接气液折流分离装置10，所述的气液折流分离装置10连接一个下降管9，下降管9外面套装有一个夹套式气体导向管8，气体导向管与下降管9之间形成合成气冷却室7，所述的水冷壁4与炉体之间形成密封的环形空腔，在炉体的外壁上设有一个与环形空腔相通的保护气进口 13，在炉体的顶部设有一个保护气出口 16并通过管道引入到所述的烧嘴喷射器吹扫管线上；在所述的炉体外壁上还设有与外界相通的合成气出口 11，炉体的底部设有出渣口12。
[0022]所述的水冷壁4的内侧呈阶梯型的涂抹有耐火材料14，耐火材料14通过耐火材料固定钉15固定于水冷壁盘管上；
所述的水冷壁与炉体的顶部之间通过柔性膨胀环2密封，水冷壁的底部与炉体之间通过密封环5密封。
[0023]所述烧嘴喷射器包括由内到外依次套装在一起的第一套筒18、第二套筒19、第三套筒20、第四套筒21和第五套筒22，且各个套筒之间相互独立，互不相通；且从上到下依次第一套筒18高于第二套筒19、第二套筒19高于第三套筒20、第三套筒20高于第四套筒21、第四套筒21高于第五套筒22，且彼此之间通过螺栓连接；在所述的第一套筒18的顶部设有点火器接口 23 ;在第二套筒的侧壁设有点火氧气进口 24，在第三套筒的侧壁设有煤浆氧气/开工氧气进口 25和驰放气进口 33 ;在第四套筒设有煤浆进口 26、冷却水出口 127、冷却水进口 129 ;在所述的第五套筒上设有粉煤氧气/蒸汽进口 31、粉煤进口 28、冷却水进口 1132和冷却水出口 1130且在第五套筒内还设有煤粉导料螺旋片40。
[0024]与每个套筒相对应的底部分别设有驰放气出口 34，点火氧气出口 35，煤浆出口36，煤浆氧气/开工氧气出口 37，粉煤氧气/蒸汽出口 38，粉煤出口 39。
[0025]粉煤和煤浆供料的复合型烧嘴喷射器结构，烧嘴喷射器粉煤进料与煤浆进料设置为各自独立的通道，两种物料可以单独喷射也可以同时喷射燃烧气化。
[0026]所述气化室的水冷壁为一体式盘管水冷壁，其包括若干支换热管，所述换热管盘绕排布形成一腔体，相邻换热管之间焊接密封，所述腔体内壁根据工作流畅温度不同覆盖不同厚度的耐火材料层，所述耐火材料层以固定钉进行固定，所述固定钉沿腔体内壁均匀交错呈辐射式分布；所述的水冷壁的底部通过若干个支座支撑，所述支座沿圆周均匀对称分布。
[0027]所述的耐火材料中埋设有热电偶丝41，所述的热电偶丝41通过热电偶丝引线44穿过对其固定的螺纹孔、固定座42、接管43、密封法兰45与一个温度信号接线盒47相连，所述的温度信号接线盒与温度监控系统相连。
[0028]所述的密封法兰45上设有密封法兰盖46。[0029]所述保护气系统是将环形空腔冷却保护气引到烧嘴喷射器吹扫管线上，做吹扫保护气用，节约冷却气，同时有效的提高合成气的纯度。
[0030]所述温度监控系统(热电偶丝埋入水冷壁盘管SiC耐火材料保护层中，通过传感系统传送到监控室)可以及时有效的检测气化炉炉膛温度，确保装置的安全稳定运行。
[0031]来自原料煤系统的煤粉和系统沉降后的煤浆，由输送管线送到复合型煤烧嘴，烧嘴喷射器I中心点火氧气助燃；开工氧气与开工驰放气配比燃烧升温至750°c ~850°C、系统压力提高至1.0MPa时，粉煤和煤浆沿着烧嘴喷射器各自通道喷出，与工艺氧气/蒸汽混合高温燃烧；喷射器粉煤进料为单支切向螺旋进料，物料进入指定通道后沿着螺旋片螺旋送到喷射器端部从粉煤通道出口均匀喷射高温燃烧；冷却水采用常温供水，两路冷却，保护烧嘴喷射器。喷射到气化室3的煤料在气化室内缺氧燃烧形成熔渣、合成气等，一部分熔渣遇到水冷壁4冷却凝固附着到水冷壁上，大部分熔渣随气体下流通过气化室下口进入合成气洗涤冷却室7，通过合成气激冷装置6的激冷后，熔渣形成固渣同时气体的到大幅度降温，并沿着下降管9进入合成气洗涤水浴17中进行净化洗涤、熔渣冷却排出，净化洗涤后的合成气沿着夹套式气体导向装置8上升并在夹套式气体冷却导向装置8的作用下进行冷却和一级气液分离，气体上升到达气液折流分离装置10进行二级分离后，寻合成气出口送入下工序。
[0032]保护气由环形空腔保护气进口 13送入，保护气进入环形空腔并沿着环形空腔顶部的出口引出通过连接管线引到烧嘴喷射器吹扫管线上，做路吹扫保护气用，节约冷却气量，有效的提高合成气的气体纯度。
[0033]温度监测系统装置，热电偶全部为埋入式，热电偶丝埋入耐火材料14保护层中，耐火材料由固定钉固定于水冷壁盘管上，耐火材料14导热系数较高，能够准确地反映气化炉炉膛的温度，并保护热电偶、提高的使用寿命；热电偶丝与固定座之间为螺纹连接形式，可以通过壳壁连接密封法兰管口对损坏的热点偶进行更换。
[0034]本发明在满足工艺装置需求的前提下，设备结构新颖、工艺简单、效率高、使用寿命长、工艺冷却气二次利用、系统煤浆沉降回收利用、节约成本，运行安全稳定。
【权利要求】
1.一种粉煤、煤浆复合型煤气化装置，包括一个炉体，其特征在于:炉体的顶部设有一个烧嘴喷射器，炉体内的上部套装有水冷壁，水冷壁内的空腔形成气化室，所述的水冷壁的底部连接气液折流分离装置且在两者的连接处设有一个合成气激冷装置；所述的气液折流分离装置连接一个下降管，下降管外面套装有一个夹套式气体导向管，气体导向管与下降管之间形成合成气冷却室，所述的水冷壁与炉体之间形成密封的环形空腔，在炉体的外壁上设有一个与环形空腔相通的保护气进口，在炉体的顶部设有一个保护气出口并通过管道引入到所述的烧嘴喷射器吹扫管线上；在所述的炉体外壁上还设有与外界相通的合成气出口，炉体的底部设有出渣口。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的水冷壁的内侧呈阶梯型的涂抹有耐火材料，耐火材料通过固定钉固定于水冷壁盘管上。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的水冷壁与炉体的顶部之间通过柔性膨胀环密封，水冷壁的底部与炉体之间通过密封环密封。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述烧嘴喷射器包括由内到外依次套装在一起的第一套筒、第二套筒、第三套筒、第四套筒、第五套筒，且各个套筒之间相互独立，互不相通；且从上到下依次第一套筒高于第二套筒、第二套筒高于第三套筒、第三套筒高于第四套筒、第四套筒高于第五套筒，且彼此之间通过螺栓连接；在所述的第一套筒的顶部设有点火器接口 ；在第二套筒的侧壁设有点火氧气进口，在第三套筒的侧壁设有煤浆氧气/开工氧气进口和驰放气进口 ；在第四套筒设有`煤浆进口、冷却水出口 1、冷却水进口 I ;在所述的第五套筒上设有粉煤氧气/蒸汽进口、粉煤进口、冷却水进口 II和冷却水出口 II且在第五套筒内还设有煤粉导料螺旋片。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述气化室的水冷壁为一体式盘管水冷壁，其包括若干支换热管，所述换热管盘绕排布形成一腔体，相邻换热管之间焊接密封，所述腔体内壁根据工作流畅温度不同覆盖不同厚度的耐火材料层，所述耐火材料层以固定钉进行固定，所述固定钉沿腔体内壁均匀交错呈辐射式分布；所述的水冷壁的底部通过若干个支座支撑，所述支座沿圆周均匀对称分布。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述的耐火材料中埋设有热电偶丝，所述的热电偶丝通过热电偶丝引线穿过对其固定的螺纹孔、固定座、接管、密封法兰与一个温度信号接线盒相连，所述的温度信号接线盒与温度监控系统相连。
7.如权利要求1所述的装置的工艺方法，其特征在于，如下: 来自原料煤系统的煤粉和系统黑水沉降后的煤浆，由输送管线送到气化装置的烧嘴喷射器，烧嘴喷射器中心点火，点火氧气助燃；开工氧气与开工驰放气配比燃烧升温至7500C~850°C、系统压力提高至1.0MPa时，粉煤和煤浆沿着烧嘴喷射器各自通道喷出，与工艺氧气/蒸汽混合高温燃烧；喷射器粉煤进料为单支切向螺旋进料，物料进入指定通道后沿着螺旋片螺旋送到喷射器端部从粉煤通道出口均匀喷射高温燃烧；冷却水采用常温供水，两路冷却，保护烧嘴喷射器； 喷射到气化室的煤料在气化室内缺氧燃烧形成熔渣、合成气等，一部分熔渣遇到水冷壁冷却凝固附着到水冷壁上，大部分熔渣随气体下流通过气化室下口进入合成气冷却室，通过合成气激冷装置的激冷后，熔渣形成固渣同时气体得到大幅度降温，固渣沿着下降管进入合成气洗涤水浴中进行净化洗涤、熔渣冷却从下渣口排出，净化洗涤后的合成气沿着导气装置上升并在夹套式气体冷却导向装置的作用下进行冷却和一级气液分离，气体上升到达气液折流分离装置进行二级分离后，寻合成气出口送入下一工序； 保护气由保护气进口送入，保护气进入环形空腔并沿着环形空腔顶部的出口引出通过连接管线引到烧嘴喷射器吹扫管线上，做吹扫保护气用 。
【文档编号】C10J3/48GK103509606SQ201310465335
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】王富兴, 焦延滨, 杨本华, 王延吉, 张文, 张海军, 郭保方 申请人:张文