本发明涉及一种两段式熔渣气化炉，属于煤气化装置领域。
背景技术：
传统的固定床熔渣气化炉，块煤由气化炉顶部加入，混合的过热水蒸汽与氧气作为气化剂由喷嘴喷入气化炉底部进行气化反应。在气化炉内，煤与气化剂产生的高温气体逆向接触，自上而下经干燥、干馏、气化并最终氧化燃烧。气化产物气、焦油和水蒸气的混合物由气化炉顶部排出。同时，由于燃烧层提供了2000℃以上的高温，气化炉底部的灰渣以液态形式排入渣池，随后经排渣系统排入水冷装置。
在实际生产中，固定床熔渣气化炉除了生产煤气外，其副产的焦油也具有高附加值，提高焦油产量和质量能获得更高的经济效益。固定床熔渣气化炉采用块煤进料，煤粉夹带或块煤粒度不达标，其所产生的粉尘会随气流夹带而出形成焦油渣，而且由于气化段产物气中的焦油和酚类含量较低，全部通入干馏段后稀释了炉顶煤气，煤气中的焦油含量降低，使得焦油的提取难度较大。同时，在典型固定床熔渣气化炉中，气化段的高温产物气直接上升至干馏段为干馏反应提供热量，生产中温焦油，其产率和质量均较低温干馏有所下降。
技术实现要素：
针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够获得高品质、高产量的焦油，并具有高气化效率的两段式熔渣气化炉。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种两段式熔渣气化炉，其特征在于：包括筒体，在所述筒体中设置有沿所述筒体轴向布置的优化传热内构件，所述优化传热内构件包括由内向外依次布置的中心筒和包裹在所述中心筒外侧且从上至下渐厚的耐火层，所述优化传热内构件的上端与所述筒体的上端紧固连接，所述筒体的上端设置有与所述优化传热内构件连通的加料入口，所述优化传热内构件的侧壁与所述筒体的侧壁之间构成所述环形空腔，所述筒体的侧壁上设置有连通所述环形空腔的下段出口，所述优化传热内构件的侧壁上设置有穿过所述筒体侧壁的上段出口；在所述筒体的底部设置有呈漏斗状的熔渣池，在所述熔渣池的底部紧固连接储渣池，在所述筒体的下部的侧壁上沿周向均匀设置有多个气化剂喷嘴，所述气化剂喷嘴与水平面夹角呈0～90°。
在所述熔渣池的底部设置激冷室，所述储渣池的下方设置有开口朝下的隔火罩，在所述激冷室的内部设置烟气排放管，所述烟气排放管的入口端伸入所述隔火罩中，出口端穿出所述筒体的侧壁，所述储渣池的侧壁或底部设置有排渣管，所述排渣管的入口高于所述储渣池的底面，所述筒体的侧壁上设置有燃烧喷枪，所述排渣管的出口与所述燃烧喷枪的出口设置在所述隔火罩中。
所述激冷室中装有冷却液，所述隔火罩的开口端位于所述冷却液的液面以下，所述烟气排放管的入口端高于冷却液的液面设置在所述隔火罩中，所述烟气排放管上设置有控制排气的放散阀，所述烟气排放管的管道盘旋设置在所述冷却液中。
在所述优化传热内构件内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括沿所述优化传热内构件的轴向布置的转轴和设置在所述转轴上的多个耙齿，所述转轴与所述筒体转动连接，所述转轴的上端伸出所述筒体顶端且与所述转轴驱动装置的输出端连接。
所述中心筒采用高温不锈钢材料，所述耐火层采用含钢纤维，其由耐火骨料、耐火粉料、结合剂及钢纤维组成；所述耐火层外壁的母线与轴线夹角在0°～40°范围内，且所述耐火层采用分段结构，各段耐火材料具有不同导热系数。
所述筒体侧壁上的所述气化剂喷嘴为一层或多层。
所述气化剂喷嘴为多层，各层所述气化剂喷嘴的轴线在水平面内的投影与所在位置筒体的法线的夹角大于等于0°且小于90°。
所述排渣管的中心线与水平面之间的夹角大于等于0°；所述筒体的底部连通设置有输水管；所述隔火罩呈立方形或圆柱形的筒状结构，所述隔火罩采用风冷结构，内壁设置有气体出口。
所述熔渣池和所述储渣池的侧壁均包括由内向外设置的耐火材料和冷水壁。
所述燃烧喷枪通过所述激冷室侧壁上的通道伸入所述激冷室中，所述燃烧喷枪的中心线设置在所述排渣管轴线的上，所述燃烧喷枪采用多通道结构，其包括用于通入燃气的中心管和位于所述中心管外周的用于通入空气的外侧环管。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明中筒体的侧壁上设置有下段出口，筒体中轴向设置有优化传热内构件，在优化传热内构件的侧壁上连通设置有伸出筒体的上段出口，经过气化反应形成的高温气化产物将热量带入优化传热内构件中，优化传热内构件中从上至下温差小且温度相比熔渣区低，气化产物在此处与气化原料进行干馏生成高品质焦油，经干燥后从上段出口排出，因此上段出口的煤气含量低，粉尘夹带少，油渣量降低，焦油含量高，使得焦油提取简单；从下段出口排出的气体未经过干馏处理，因此焦油含量低，煤气含量高，粉尘含量少。2、本发明在气化炉上部设置的优化传热内构件上布置不同导热系数的耐火材料，因此其能够使得优化传热内构件中的温度保持一致从而提高了焦油的产量及焦油品质。3、本发明的气化炉顶部设置有搅拌装置，其通过旋转搅拌使得优化传热内构件中的气化原料传热更均匀，同时避免粘结性强的气化原料粘结在优化传热内构件的内壁上导致床层不稳。4、本发明中排渣管设置在储渣池上，排渣管的出口和燃料喷枪的出口设置在顶部密闭底部敞口的隔火罩内，储渣池的密闭端伸出隔火罩的密闭端且密闭接触，隔火罩的敞口端设置在冷却液液面以下，燃烧喷枪产生的热烟气通过排渣管进入到储渣池内，因此储渣池内的液渣处于较好的流动状态以防止液渣在排渣管内冷凝，同时还起到托渣的作用。5、本发明的熔渣渣池采用分体结构，便于安装和维修。可只更换易损部件，降低维修渣池的成本。6、本发明中排渣管入口高于渣池底部，使液渣中析出的铁沉积在渣池底部而不会沉淀在排渣管中，因此有效避免析铁造成的排渣管堵塞。7、本发明的燃烧喷枪通过激冷室侧壁上的通道伸入激冷室内，因此当燃烧喷枪维修或更换时操作方便。8、本发明中隔火罩使其内燃烧喷枪燃烧产生的高温烟气侵蚀不到连接熔渣池与储渣池的法兰，因此得以保护法兰，避免了经常维修更换法兰。
附图说明
图1是本发明两段式熔渣气化炉整体结构简图；
图2是本发明优化传热内构件的半剖结构简图；
图3是本发明搅拌装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1和图2所示，本发明包括筒体1，在筒体1中设置有沿筒体1轴向布置的优化传热内构件2，其包括由内向外依次布置的呈筒状的中心筒3和包裹在中心筒3外侧且从上至下渐厚的耐火层4，优化传热内构件2的上端与筒体1的上端紧固连接，筒体1的上端设置有与优化传热内构件2连通的加料入口16。优化传热内构件2的侧壁与筒体1的侧壁之间构成环形空腔，筒体1的侧壁上设置有连通环形空腔的下段出口6，优化传热内构件2的侧壁上设置有穿过筒体1侧壁的上段出口5。在筒体1的底部设置有呈漏斗状的熔渣池8，在熔渣池8的底部紧固连接储渣池9，在筒体1的下部的侧壁上沿周向均匀设置有多个气化剂喷嘴7，气化剂喷嘴7与水平面夹角为0～90°。由气化剂喷嘴7加入的气化剂与从加料入口16加入的气化原料进行燃烧和气化反应，反应形成的高温气化产物进入优化传热内构件2中与气化原料逆流换热，使气化原料进行干馏生成焦油，再经过干燥段从上段出口排出。由于上段出口5的煤气产量降低，使粉尘夹带减少，产生的油渣量降低，上段煤气中焦油含量高，使得焦油提取简单。从下段出口6排出的气体未经过干馏段，因此不含焦油，煤气净化工艺简单。
上述实施例中，在熔渣池8的底部设置激冷室10，储渣池9的下方设置有开口朝下的隔火罩12，在激冷室10的内部设置烟气排放管15，烟气排放管15的入口端伸入隔火罩12中，出口端穿出筒体1的侧壁，其用于将液渣冷却时产生的烟气排放至外界。储渣池9的侧壁或底部设置有排渣管13，排渣管13的入口高于储渣池9的底面，因此液渣中析出的铁沉积在储渣池9底部而避免液渣析铁造成排渣管13的出口堵塞，筒体1的侧壁上设置有燃烧喷枪11，排渣管13的出口与燃烧喷枪11的出口设置在隔火罩12中，燃烧喷枪11产生的热烟气通过排渣管13进入到储渣池9内，保证储渣池9内的液渣处于较好的流动状态以防止液渣在排渣管13内冷凝，同时还起到托渣的作用。
上述实施例中，激冷室10中装有冷却液，隔火罩12的开口端位于冷却液的液面以下，隔火罩12与冷却液的液面形成水封，烟气排放管15的入口端高于冷却液的液面，烟气排放管15上设置有控制排气的放散阀，烟气排放管15的管道盘旋设置在激冷室10的冷却液中，当熔渣池8上部与隔火罩12内的压力差达到一定值后放散阀开启，烟气排放管15排放烟气，从而起到控制隔火罩12内压力的作用。
上述实施例中，如图3所示，在优化传热内构件2内设置有搅拌装置14，搅拌装置14包括沿优化传热内构件2的轴向布置的转轴141和设置在转轴141上的多个耙齿142，转轴141与筒体1转动连接，转轴141的上端伸出筒体1顶端且与转轴驱动装置(图中未示出)的输出端连接。从加料入口16加入的原料包括煤、半焦、垃圾、生物质等，通过旋转搅拌装置14使得优化传热内构件2中的气化原料传热更均匀，同时避免粘结性强的原料发生粘结导致床层不稳，提高了气化炉的原料适应性。
上述实施例中，中心筒3采用高温不锈钢材料，耐火层4采用含钢纤维耐火材料，由耐火骨料、耐火粉料、结合剂及钢纤维组成，优选刚玉、高铬、碳化硅或氮化硅等，耐火层4外壁的母线与轴线夹角在0°～40°范围内，且耐火层4采用分段结构，各段耐火材料具有不同导热系数，因此其能够使优化传热内构件的温度保持一致，提高焦油的产量及焦油品质。
上述实施例中，筒体1侧壁上的气化剂喷嘴7为一层或多层，各层气化剂喷嘴7的轴线在水平面内的投影与所在位置筒体的法线的夹角大于等于0°且小于90°。由加料入口16加入的气化原料与由气化剂喷嘴7加入的气化剂进行气化反应，气化剂为氧气、水蒸气、二氧化碳等一种或若干种的混合物。
上述实施例中，排渣管13的中心线与水平面之间的夹角大于等于0°，排渣管13为一整体铸件并采用水冷结构，其通过法兰固定在储渣池9上，当排渣管13损坏时可便于更换。
上述实施例中，储渣池9的上端通过法兰与熔渣池8的下端相连，熔渣池8和储渣池9的侧壁均包括由内向外设置的耐火材料和冷水壁，储渣池9的耐火材料需有较强的抗炉渣和铁水侵蚀的能力，优选微孔刚玉砖、碳复合砖，塞隆结合刚玉砖等。
上述实施例中，隔火罩12呈立方形或圆柱形的筒状结构，隔火罩12采用风冷结构，内壁设置有气体出口，避免隔火罩12被烧损，隔火罩12使燃烧产生的高温烟气侵蚀不到连接熔渣池8与储渣池9的法兰，因此得以保护法兰连接的作用。
上述实施例中，燃烧喷枪11通过激冷室侧壁上的通道伸入激冷室10中，燃烧喷枪11采用多通道结构，其包括用于通入燃气的中心管和位于中心管外周的用于通入空气的外侧环管，更换燃烧喷枪11时可直接将其从炉内抽出，操作方便。
上述实施例中，筒体1的底部连通设置有输水管17，通过其可方便地更换激冷室10中的冷却液。
本发明的两段式熔渣气化炉的工作原理如下：
在激冷室10中灌入冷却液至液面高于隔火罩12的下端口。通过加料入口16向气化炉中加入气化原料，气化剂喷嘴7喷出的气化剂与气化原料在熔渣池8中进行气化反应，形成高温熔渣区，经过气化反应形成的高温气化产物将热量带入优化传热内构件2中，优化传热内构件2中从上至下温差小且温度相比熔渣区低，气化产物在此处与气化原料进行干馏生成高品质焦油，焦油经干燥后从上段出口5排出，因此上段出口5的煤气含量低，粉尘夹带少，油渣量降低，焦油含量高；从下段出口6排出的气体未经过干馏处理，因此焦油含量低，煤气含量高，粉尘含量少。
气化剂喷嘴7喷出气化炉气化过程中产生的液渣通过熔渣池8汇集到储渣池9中，在储渣池9内不断累积；燃烧喷枪11产生的热烟气通过排渣管13进入到储渣池9内，保证储渣池9内的液渣处于较好的流动状态以防止液渣在排渣管13内冷凝，同时还起到托渣的作用。
当熔渣池上部与隔火罩12内的压差达到一定值后，打开烟气排放管15上的放散阀以降低隔火罩12中的压力，同时降低燃烧喷枪11的气体流速，进行排渣；当气化炉与隔火罩12内的压差降低到一定值后，关闭烟气排放管15上的放散阀，同时提高燃烧喷枪11的气体流速，停止排渣，综上所述完成一次排渣过程。
在气化炉运行过程中，如出现紧急停车的状况，通过控制燃烧喷枪11向气化炉喷入氮气的流速，避免液渣进入到激冷室9内冷凝，造成堵塞，影响气化炉的再次启动。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。