半废锅式气化炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种半废锅式气化炉，包括：炉体，炉体内具有燃烧室、废锅冷却室和位于废锅冷却室和激冷室。废锅冷却室内设有冷却室管，冷却室管内限定出辐射冷却室，冷却室管外壁与炉体的内壁之间限定出环绕辐射冷却室，环绕辐射冷却室上部设有合成气出口；上部主喷嘴，上部主喷嘴设在炉体的顶端的中心，上部主喷嘴用于从燃烧室的顶部向燃烧室内喷射蒸汽、干粉煤或水煤浆、氧气、开工助燃气体和可燃气体；和上部副喷嘴，上部副喷嘴设在炉体的顶部，用于从燃烧室的顶部向燃烧室内喷射蒸汽、干粉煤或水煤浆和氧气。根据本实用新型的半废锅式气化炉具有热效率更高、碳转化率高、气化效率高等优点。
【专利说明】半废锅式气化炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤化多联产气化技术，尤其是煤制甲醇、煤制天然气等的气化，更具体地涉及一种半废锅式气化炉。
【背景技术】
[0002]传统的多喷嘴结构的气化炉有两种类型:第一种类型是在气化炉的直管段的下部设置多个喷嘴，气体上行、灰渣沿炉壁下行，这种类型的气化炉，系统流程长，废锅结构复杂，设备的造价高，运行过程中煤种波动大时易出现渣口堵塞；第二种类型是在气化炉的直管段的上部设置多个喷嘴，气体下行、灰渣沿炉壁下行，这种类型的气化炉多为激冷流程工艺，运行过程中煤种波动大时，也易出现渣口堵塞。此外，传统气化炉的炉体多为耐火砖结构，煤种适应性差，不能气化高灰熔点的煤。
[0003]而且，对于目前煤制甲醇等的煤化多联产气化技术，多采用单一的激冷流程工艺或废锅流程工艺，高温合成气中的潜热激冷后造成大部的热量损失或高温合成气中的含尘量高，导致整个系统的热效率低或对设备磨损严重。
实用新型内容
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种半废锅式气化炉，所述半废锅式气化炉可以提高的气化效率、碳转化率、合成气除尘率和系统热效率。
[0005]根据本实用新型的半废锅式气化炉，包括:炉体，所述炉体内具有燃烧室、位于所述燃烧室下面的废锅冷却室和位于所述废锅冷却室下面的激冷室，所述激冷室的下部构成水浴池，所述废锅冷却室的顶端与所述燃烧室的底端连通，所述废锅冷却室的底端与所述激冷室的上端连通，所述废锅冷却室内设有冷却室管，所述冷却室管内限定出辐射冷却室，所述冷却室管外壁与所述炉体的内壁之间限定出环绕辐射冷却室，所述环绕辐射冷却室上部设有合成气出口，所述激冷室底端设有灰渣出口 ；上部主喷嘴，所述上部主喷嘴设在所述炉体的顶端的中心，所述上部主喷嘴内设有点火器及火焰检测器，所述上部主喷嘴用于从所述燃烧室的顶部向所述燃烧室内喷射蒸汽、干粉煤或水煤浆、氧气、开工助燃气体和可燃气体；和上部副喷嘴，所述上部副喷嘴设在所述炉体的顶部，用于从所述燃烧室的顶部向所述燃烧室内喷射蒸汽、干粉煤或水煤浆和氧气。
[0006]根据本实用新型的半废锅式气化炉，通过设置串联的废锅冷却室和激冷室，高温合成气中的潜热可以通过废锅冷却室换热回收热量，从而可以充分地回收高温气体的潜热，又可以通过激冷室冷却、洗涤、增湿高温合成气，即可以提高热量回收利用效率，又可以降低合成气含尘量少、提高合成气水气比。当半废锅式气化炉用于煤制甲醇等项目时，可以使系统热效率更高、合成气含尘量更少、合成气水气比更高。
[0007]而且，通过设置上部主喷嘴和上部副喷嘴，可以增加半废锅式气化炉内的高温气体的扰动，从而可以使干粉煤或水煤浆和气化剂(例如氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等)混合的更加均匀，提高了转化率，增加了单位质量的干粉煤或水煤浆的发气量、提高了有效气产量以及蒸汽的分解率。其中，干粉煤或水煤浆中碳的转化率可达99.5%以上，可以显著地提高气化效率。
[0008]此外，通过设置上部主喷嘴和上部副喷嘴不仅可以更加方便地调节半废锅式气化炉的负荷，而且可以更加容易地对半废锅式气化炉进行放大(即提高半废锅式气化炉的体积)。因此，根据本实用新型实施例的半废锅式气化炉具有热效率更高、碳转化率高、气化效率高、含尘量少、水气比便于调节、便于调节负荷等优点。
[0009]另外，根据本实用新型上述的半废锅式气化炉还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]根据本实用新型的一个实施例，所述激冷室内设有激冷环、下降管和套设在所述下降管外面的上升管，所述下降管的上端与所述激冷环连接，所述上升管和所述下降管的下端插入到所述水浴池内，所述下降管的内腔与所述废锅冷却室连通，所述下降管与所述上升管之间的第一环形空间以及所述上升管与所述炉体之间的第二环形空间均与所述环绕辐射冷却室连通。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，所述冷却室管、上升管和所述下降管均由膜式水冷壁构成。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，所述上部主喷嘴为第一套管结构且限定出用于喷射所述蒸汽的第一蒸汽喷射通道、用于喷射所述主干粉煤或水煤浆和所述主氧气的干粉煤或水煤浆和氧气喷射通道以及用于喷射所述开工助燃气体和所述可燃气体的助燃气体和可燃气体通道。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，所述上部副喷嘴为第二套管结构且限定出用于喷射所述蒸汽的第二蒸汽喷射通道、用于喷射所述氧气的氧气喷射通道和用于喷射所述干粉煤或水煤浆的干粉煤或水煤浆喷射通道。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，所述上部副喷嘴为多个且绕所述上部主喷嘴均匀分布。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，每个所述上部副喷嘴的中心轴线与所述炉体的中心轴线的夹角小于45度。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，所述炉体包括炉壳，所述炉壳分为燃烧室壳，废锅冷却室壳和激冷室壳，所述燃烧室壳内设有限定出所述燃烧室的燃烧室冷却套，所述废锅冷却室壳的内壁上设有膜式水冷壁，所述燃烧室冷却套由膜式水冷壁构成。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，所述燃烧室的顶部开口内设有由膜式水冷壁构成的第一冷却套，所述燃烧室与所述废锅冷却室的连接处设有由膜式水冷壁构成的第二冷却套。
[0018]根据本实用新型的一个实施例，所述燃烧室冷却套、所述废锅冷却室壳的端部分别设有法兰，所述炉体上设有用于检测所述燃烧室内的温度的四个温度检测口和用于向所述炉壳与所述燃烧室冷却套之间通入保护气的两个保护气入口。
[0019]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1是根据本实用新型实施例的半废锅式气化炉的结构示意图。
[0022]附图标记
[0023]半废锅式气化炉10，
[0024]炉体100，燃烧室110，
[0025]废锅冷却室120，辐射冷却室121，环绕辐射冷却室122，合成气出口 1221，
[0026]激冷室130，激冷环131，下降管132，上升管133，
[0027]激冷室壳134，第一环形空间136，第二环形空间137，
[0028]炉壳140，燃烧室冷却套150，
[0029]废锅冷却室壳160，冷却室管161，
[0030]第一冷却套171，第二冷却套172，
[0031]温度检测口 180，保护气入口 190，
[0032]上部主喷嘴200，上部副喷嘴300。
【具体实施方式】
[0033]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，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。
[0034]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“肩”、“底”、“内”、“外”
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0035]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0036]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0037]下面参考图1描述根据本实用新型实施例的半废锅式气化炉10。如图1所示，根据本实用新型实施例的半废锅式气化炉10包括炉体100、上部主喷嘴200和上部副喷嘴300。
[0038]具体而言，炉体100内具有位于上部的燃烧室110、位于燃烧室110下面的废锅冷却室120和位于废锅冷却室120下面的激冷室130。激冷室130的下部构成水浴池。废锅冷却室120的顶端与燃烧室110的底端连通，废锅冷却室120的底端与激冷室130的上端连通。炉体100内设有限定出废锅冷却室120的冷却室管161，冷却室管120内限定出辐射冷却室121，冷却室管120外壁与炉体100的内壁之间限定出环绕辐射冷却室122，环绕辐射冷却室122上部设有合成气出口 1221，激冷室130底端设有灰渣出口(图未示出)。在本实用新型的一个示例中，冷却室管161可以由膜式水冷壁构成。换言之，废锅冷却室120包括辐射冷却室121和环绕辐射冷却室122，辐射冷却室121的顶端与燃烧室110的底端连通，辐射冷却室121的底端与激冷室130连通。
[0039]上部主喷嘴200设在炉体100的顶端的中心，上部主喷嘴200用于从燃烧室110的顶部向燃烧室110内喷射蒸汽、干粉煤或水煤浆、氧气、开工助燃气体和可燃气体，上部主喷嘴200内设有点火器(图未示出)及火焰检测器(图未示出)。上部副喷嘴300设在炉体100的顶部，位于上部主喷嘴200周围，用于从燃烧室110的顶部向燃烧室110内喷射蒸汽、氧气和干粉煤或水煤浆。
[0040]根据本实用新型实施例的半废锅式气化炉10，通过设置串联的废锅冷却室120和激冷室130，高温合成气中的潜热可以通过废锅冷却室120换热回收热量，从而可以充分地回收高温气体的潜热，又可以通过激冷室130冷却、洗涤、增湿高温合成气，即可以提高热量回收利用效率，又可以降低合成气含尘量少、提高合成气水气比。当半废锅式气化炉10用于煤制高浓度C0等项目时，可以使系统热效率更高、合成气含尘量更少、合成气水气比更高。
[0041]而且，根据本实用新型实施例的半废锅式气化炉10，通过设置上部主喷嘴200和上部副喷嘴300，可以增加半废锅式气化炉10内的高温气体的扰动，从而可以使干粉煤或水煤浆和气化剂(例如氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等)混合的更加均匀，提高了转化率，增加了单位质量的干粉煤或水煤浆的发气量、提高了有效气产量以及蒸汽的分解率。其中，干粉煤或水煤浆中碳的转化率可达99.5%以上，可以显著地提高气化效率。
[0042]此外，通过设置上部主喷嘴200和上部副喷嘴300，不仅可以更加方便地调节半废锅式气化炉10的负荷，而且可以更加容易地对半废锅式气化炉10进行放大(即提高半废锅式气化炉10的体积)。因此，根据本实用新型实施例的半废锅式气化炉10具有热效率更闻、碳转化率闻、气化效率闻、含尘量少、水气比便于调节、便于调节负荷等优点。
[0043]在如图1所示的示例中，为减小激冷室130内的液位波动，激冷室130内设有激冷环131、下降管132和套设在下降管132外面的上升管133。激冷环131位于废锅冷却室120与下降管132之间，下降管132的上端与激冷环131连接。下降管132和上升管133的底端均敞开，上升管133的顶端敞开且与下降管132的顶端齐平，上升管133和下降管132的下端均插入到水浴池内，下降管132的内腔与废锅冷却室120连通，下降管132与上升管133之间的第一环形空间136以及上升管133与炉体100之间的第二环形空间137均与环绕辐射冷却室122连通。在本实用新型的一个示例中，上升管和下降管均可以由膜式水冷壁构成。
[0044]如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，上部主喷嘴200可以是第一套管结构，第一套管结构可以限定出用于喷射所述蒸汽的第一蒸汽喷射通道、用于喷射所述干粉煤或水煤浆和所述主氧气的干粉煤或水煤浆和主氧气喷射通道以及用于喷射所述开工助燃气体和所述开工可燃气体的助燃气体和可燃气体通道。由此可以使半废锅式气化炉10的结构更加合理，可以进一步提高煤中碳的转化率。
[0045]上部副喷嘴300可以为第二套管结构，第二套管结构可以限定出用于喷射蒸汽的第二蒸汽喷射通道、用于喷射氧气的氧气喷射通道和用于喷射干粉煤或水煤浆的干粉煤或水煤浆喷射通道。由此可以使半废锅式气化炉10的结构更加合理，进一步增加半废锅式气化炉10内的高温气体的扰动，从而可以进一步提高干粉煤中碳的转化率。
[0046]在本实用新型的一些示例中，上部副喷嘴300可以为多个且绕上部主喷嘴200均匀分布。由此可以使干粉煤或水煤浆、氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等混合的更加均匀，提高了燃烧室110内的撞击流，由撞击流产生的粉煤流动和流场结构有利于干粉煤或水煤浆的雾化和与气化剂的接触，增强了蒸汽、氧气与干粉煤或水煤浆的混合效果，提高了热质传递速率，延长了干粉煤或水煤浆颗粒的平均停留时间，从而进一步提高了干粉煤或水煤浆中碳的转化率，进一步降低了灰渣中的残碳含量，进一步增加了单位质量干粉煤或水煤浆的发气量、提高了有效气产量以及蒸汽的分解率。
[0047]此外，通过设置多个上部副喷嘴300，还可以进一步提高半废锅式气化炉10的负荷可调幅能力，大大提闻半废锅式气化炉10的生广能力。
[0048]具体地，每个上部副喷嘴300的中心轴线与炉体100的中心轴线的夹角小于45度。由此不仅可以进一步提高干粉煤或水煤浆、氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等的混合效果，而且可以提高燃烧室110的空间利用率。
[0049]如图1所示，在本实用新型的一些示例中，炉体100包括炉壳140。具体而言，炉壳140可以分为燃烧室壳、废锅冷却室壳160和激冷室壳134。燃烧室壳内设有限定出燃烧室110的燃烧室冷却套150，燃烧室冷却套150可以由膜式水冷壁构成。废锅冷却室壳160内可以设有冷却室管161，冷却室管161内可以限定出辐射冷却室121，冷却室管161与废锅冷却室壳160之间可以限定出环绕辐射冷却室122。其中，废锅冷却室壳160和激冷室壳134的内壁上可以设有膜式水冷壁。
[0050]由此当半废锅式气化炉10正常工作时，燃烧室110的水冷壁内壁上可以形成渣保护层，该渣保护层可以保护燃烧室110的水冷壁内壁不受侵蚀，避免了因高温、熔渣腐蚀以及开停车产生的应力对燃烧室110的水冷壁内壁产生破坏而导致半废锅式气化炉10无法长时间运行，从而提高了半废锅式气化炉10的生产效率。
[0051]而且，通过利用膜式水冷壁构成燃烧室冷却套150还可以大大提高半废锅式气化炉10对煤种的适应性，例如，半废锅式气化炉10可以气化高灰熔点的煤。在气化过程中，气体下行、灰渣沿燃烧室110的中心下行。在煤种波动时，燃烧室110下部的出渣口不会出现堵塞的情况，从而大大提高了半废锅式气化炉10的实用性和工作效率，避免频繁停车清理出渣口。
[0052]在本实用新型的一个示例中，如图1所示，燃烧室110的顶部开口内设有由膜式水冷壁构成的第一冷却套171，燃烧室110与废锅冷却室120的连接处设有由膜式水冷壁构成的第二冷却套172。由此，可以延长燃烧室冷却套150的使用寿命。也就是说，通过设置第一冷却套171和第二冷却套172，可以延长炉体100的使用寿命。
[0053]燃烧室冷却套150、废锅冷却室壳160的端部分别设有法兰(图未示出)，炉体100上设有用于检测燃烧室110内的温度的四个温度检测口 180和用于向炉壳140与燃烧室冷却套150之间通入保护气的两个保护气入口 190。
[0054]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0055]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种半废锅式气化炉，其特征在于，包括: 炉体，所述炉体内具有燃烧室、位于所述燃烧室下面的废锅冷却室和位于所述废锅冷却室下面的激冷室，所述激冷室的下部构成水浴池，所述废锅冷却室的顶端与所述燃烧室的底端连通，所述废锅冷却室的底端与所述激冷室的上端连通，所述废锅冷却室内设有冷却室管，所述冷却室管内限定出辐射冷却室，所述冷却室管外壁与所述炉体的内壁之间限定出环绕辐射冷却室，所述环绕辐射冷却室上部设有合成气出口，所述激冷室底端设有灰渣出口 ； 上部主喷嘴，所述上部主喷嘴设在所述炉体的顶端的中心，所述上部主喷嘴内设有点火器及火焰检测器，所述上部主喷嘴用于从所述燃烧室的顶部向所述燃烧室内喷射蒸汽、干粉煤或水煤浆、氧气、开工助燃气体和可燃气体；和 上部副喷嘴，所述上部副喷嘴设在所述炉体的顶部，用于从所述燃烧室的顶部向所述燃烧室内喷射蒸汽、干粉煤或水煤浆和氧气。
2.根据权利要求1所述的半废锅式气化炉，其特征在于，所述激冷室内设有激冷环、下降管和套设在所述下降管外面的上升管，所述下降管的上端与所述激冷环连接，所述上升管和所述下降管的下端插入到所述水浴池内，所述下降管的内腔与所述废锅冷却室连通，所述下降管与所述上升管之间的第一环形空间以及所述上升管与所述炉体之间的第二环形空间均与所述环绕辐射冷却室连通。
3.根据权利要求2所述的半废锅式气化炉，其特征在于，所述冷却室管、上升管和所述下降管均由膜式水冷壁构成。
4.根据权利要求1所述的半废锅式气化炉，其特征在于，所述上部主喷嘴为第一套管结构且限定出用于喷射所述蒸汽的第一蒸汽喷射通道、用于喷射所述主干粉煤或水煤浆和所述主氧气的干粉煤或水煤浆和氧气喷射通道以及用于喷射所述开工助燃气体和所述可燃气体的助燃气体和可燃气体通道。
5.根据权利要求1所述的半废锅式气化炉，其特征在于，所述上部副喷嘴为第二套管结构且限定出用于喷射所述蒸汽的第二蒸汽喷射通道、用于喷射所述氧气的氧气喷射通道和用于喷射所述干粉煤或水煤浆的干粉煤或水煤浆喷射通道。
6.根据权利要求1所述的半废锅式气化炉，其特征在于，所述上部副喷嘴为多个且绕所述上部主喷嘴均匀分布。
7.根据权利要求6所述的半废锅式气化炉，其特征在于，每个所述上部副喷嘴的中心轴线与所述炉体的中心轴线的夹角小于45度。
8.根据权利要求1一 7中任一项所述的半废锅式气化炉，其特征在于，所述炉体包括炉壳，所述炉壳分为燃烧室壳，废锅冷却室壳和激冷室壳，所述燃烧室壳内设有限定出所述燃烧室的燃烧室冷却套，所述废锅冷却室管内壁上设有膜式水冷壁，所述燃烧室冷却套由膜式水冷壁构成。
9.根据权利要求8所述的半废锅式气化炉，其特征在于，所述燃烧室的顶部开口内设有由膜式水冷壁构成的第一冷却套，所述燃烧室与所述废锅冷却室的连接处设有由膜式水冷壁构成的第二冷却套。
10.根据权利要求8所述的半废锅式气化炉，其特征在于，所述燃烧室冷却套、所述废锅冷却室壳的端部分别设有法兰，所述炉体上设有用于检测所述燃烧室内的温度的四个温 度检测口和用于向所述炉壳与所述燃烧室冷却套之间通入保护气的两个保护气入口。
【文档编号】C10J3/48GK204151305SQ201420330252
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】杨守青, 周怀祖, 孙永才, 李锟, 刘斌, 徐浩帮, 李冬阳, 吴龙, 袁源, 陈慧 申请人:上海鑫兴化工科技有限公司