一种中心供氧水冷壁型固定床气化炉的制作方法

本发明涉及煤气化技术领域，具体涉及一种中心供氧水冷壁型固定床气化炉。

背景技术：

相关技术中，传统固定床气化炉存在的主要问题：炉箅超温，年运转率低；气化炉外壳容易出现泄露；气化炉的副反应较多，副产的焦油、苯酚溶于水中，存在气化污水难处理等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种中心供氧水冷壁型固定床气化炉，用以解决现有的气化炉存在炉箅超温和严重污染环境的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种中心供氧水冷壁型固定床气化炉，所述中心供氧水冷壁型固定床气化炉包括：

水冷壁外壳，所述水冷壁外壳内限定有气化燃烧室，所述水冷壁外壳的顶部和底部分别开设有上端口和下端口；

气液分离器，所述气液分离器布置于所述水冷壁外壳的上部，并通过管道与所述水冷壁外壳连通；

炉箅系统，所述炉箅系统设置于所述气化燃烧室的下部，所述炉箅系统包括炉箅和传动装置，所述炉箅与所述传动装置连接；

用于将原料煤送入气化炉床层的煤锁，所述煤锁安装于所述水冷壁外壳的上端口；

用于将灰渣排出气化炉的灰锁，所述灰锁安装于所述水冷壁外壳的下端口；

分级供氧装置，所述分级供氧装置包括与所述炉篦的中心管连接的气化剂管线，以及至少一个设置于所述水冷壁外壳内部且向上延伸的中心氧输气管，所述中心氧输气管用于向气化炉内部输送气化剂。

优选的，所述气化燃烧室沿所述水冷壁外壳的轴向延伸，由上至下依次分为干燥层、干馏层、甲烷层、第一反应层以及第二反应层。

优选的，所述中心氧输气管包括连接管和中心管，所述连接管的一端延伸至所述水冷壁外壳的外部，另一端与所述中心管的一端连接；所述中心管的另一端向上延伸至所述第一反应层，所述中心管的外周面开设有多个通孔。

优选的，所述水冷壁外壳包括：

多个水冷管，多个所述水冷管分别沿所述气化燃烧室的周向间隔布置；

多个密封片，多个所述密封片分别设在任意两个相邻的所述水冷管之间，且分别与两个相邻的所述水冷管相连以限定出所述气化燃烧室。

优选的，每个所述水冷管分别包括：

主体部，所述主体部沿所述外壳的轴向延伸；

第一和第二弯曲部，所述第一弯曲部与所述主体部的上端连接且沿所述水冷壁外壳的径向向上向内延伸，所述第二弯曲部与所述主体部的下端连接且沿所述水冷壁外壳的径向向下向内延伸。

优选的，所述水冷壁外壳的顶部设置有上集箱，底部设置有下集箱，所述上集箱与多个所述水冷管的上端连通，所述下集箱与多个所述水冷管的下端连通，所述气液分离器通过管道分别与上集箱、下集箱连通。

优选的，所述气液分离器或所述气液分离器与两个集箱连接的管道上，设置有用于向所述水冷壁外壳补水的补水口。

优选的，所述灰锁设置在所述水冷壁外壳底部的中心位置。

优选的，所述水冷壁外壳的内表面设置有一层用于减少磨损的隔热耐磨材料。

优选的，所述中心供氧水冷壁型固定床气化炉还包括洗涤冷却器，所述洗涤冷却器与所述水冷壁外壳连通。

本发明具有如下优点：

传统的固定床气化炉，氧气和蒸汽等气化剂只通过炉箅加入到气化炉内，因床层阻力原因限制了床层的高度，进而影响了主要气化反应的进行，副反应较多；另外通过炉箅加入气化剂，容易引起炉箅超温，烧坏炉箅，同时也限制了气化剂的加入量，不利于提高气化炉产能。相比于传统的固定床气化炉而言，本发明的中心供氧水冷壁型固定床气化炉通过水冷壁外壳限定出气化燃烧室，并通过水冷壁外壳带走高温高压煤气所释放的热量，避免了外壳承受超高温的损害，相比于水冷套式外壳，水冷壁外壳检修更方便。此外，通过分级供氧，可以提高反应层床层的高度，减少副反应的进行，减少了环境污染，并降低炉箅超温的风险。

附图说明

图1为本发明中心供氧水冷壁型固定床气化炉的结构示意图。

图2为本发明中心氧输气管的结构示意图。

附图标记：

1-煤锁；2-气液分离器；3-气化燃烧室；4-洗涤冷却器；5-炉箅；6-传动轴；7-灰锁；8-煤气；9-水冷壁外壳；10-气化剂管线；11-中心氧输气管；12-废水；13-灰渣；14-原料煤；15-干燥层；16-干馏层；17-甲烷层；18-第一反应层；19-第二反应层；20-上集箱；21-下集箱；111-连接管；112-中心管。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，该中心供氧水冷壁型固定床气化炉包括：水冷壁外壳9、气液分离器2、洗涤冷却器4、炉箅系统、煤锁1、灰锁7和分级供氧装置。

具体的，水冷壁外壳9内限定有气化燃烧室3，水冷壁外壳9的顶部和底部分别开设有上端口和下端口。水冷壁外壳9包括：多个水冷管和多个密封片，水冷管呈管状结构，多个水冷管分别沿气化燃烧室3的周向间隔布置。每个水冷管分别包括：主体部、第一弯曲部和第二弯曲部，主体部沿外壳的轴向延伸，第一弯曲部与主体部的上端连接且沿水冷壁外壳9的径向向上向内延伸，第二弯曲部与主体部的下端连接且沿水冷壁外壳9的径向向下向内延伸。密封片呈板状结构，密封片的形状与相邻两个水冷管之间镂空部的形状相匹配，多个密封片分别设在任意两个相邻的水冷管之间，且分别与两个相邻的水冷管相连以限定出气化燃烧室3。气化燃烧室3沿水冷壁外壳9的轴向延伸，由上至下依次分为干燥层15、干馏层16、甲烷层17、第一反应层18以及第二反应层19。进一步的，为了减少水冷壁外壳9的磨损，水冷壁外壳9的内表面设置有一层隔热耐磨材料。

在本发明的一些实施例中，水冷壁外壳9的顶部设置有上集箱20，底部设置有下集箱21，上集箱20与下集箱21均呈环形管状结构，且分别分布于上端口和下端口的外周，上集箱20与多个水冷管的上端连通，下集箱21与多个水冷管的下端连通。

在本发明的一些实施例中，气液分离器2布置于水冷壁外壳9的上部，也可单独布置，气液分离器2通过管道分别与上集箱20、下集箱21连通。气液分离器2内部的压力高于水冷壁外壳9内部的压力，并其且压力可调节。工作时，气液分离器2中的液态水首先输入到下集箱21，液态水沿水冷壁外壳9的水冷管向上流动，流动过程中吸收炉体内气化反应放出的热量，部分液态水吸热汽化，经气液分离器2分离后，蒸汽送去管网或其它处。进一步的，为了能对水冷壁外壳9进行补水，气液分离器2或气液分离器2与两个集箱连接的管道上设置补水口。

在本发明的一些实施例中，煤锁1安装于水冷壁外壳9的上端口，煤锁1用于将原料煤14送入气化炉床层，通过泄压、充压循环将存在常压煤仓中的原料煤14加入到高压的气化炉内，保证气化炉的连续生产。原料煤14在炉体内经过干燥、干馏、甲烷反应、气化反应等一系列反应产生高温粗煤气，高温粗煤气上行进入洗涤冷却器4，高温粗煤气经洗涤、除尘和降温后产生的煤气8和废水12送去后工段。

在本发明的一些实施例中，炉箅系统设置于气化燃烧室3的下部，炉箅系统包括炉箅5和传动装置，炉箅5安装于气化炉反应床层下，炉箅5中心位置开设有一个贯穿孔，贯穿孔的内径大于与中心管112的外径，以保证炉箅5与中心管112之间留有一定间隙，炉箅5整体由下部止推轴承支撑，止推轴承设有冷却系统；传动装置在本实施例中为传动轴6，传动轴6与炉箅5连接，气化炉外的驱动装置通过传动轴6与炉箅5连接。炉箅5的作用是将气化剂均匀地分布在气化炉内；排灰，破碎大块灰渣13；使燃料床移动，稳定炉内工况。

在本发明的一些实施例中，灰锁7安装于水冷壁外壳9的下端口，且位于冷壁外壳底部的中心位置。气化后产生的灰渣13从炉箅5的周边环隙下落到气化炉下部的下灰室中，然后再进入灰锁7。灰锁7是将气化炉炉箅5排出的灰渣13通过升、降压间歇操作排出炉外，从而保证气化炉的连续运转。

在本发明的一些实施例中，氧气和蒸汽等气化剂通过气化剂管线10加入到气化炉内，气化剂管线10与炉篦5的中心管连接，气化剂由炉底进入炉篦5的中心管后，由布气孔出去，通过炉篦5各层间隙分布进入气化炉内，达到沿气化炉横断面均匀布气的效果。进一步的，水冷壁外壳9的内部设置有向上延伸的中心氧输气管11，中心氧输气管11用于向气化炉内部输送气化剂，如图2所示，中心氧输气管11包括连接管111和中心管112，连接管111水平设置，连接管111的一端延伸至水冷壁外壳9的外部，另一端与中心管112的一端连接，当然，也可将连接管111与中心管112一体成型，连接管111的外周面与水冷壁外壳9焊接连接，以达到密封的效果。中心管112竖直设置，中心管112的另一端穿过贯穿孔后向上延伸至第一反应层18，中心管112的外周面与第一反应层18和第二反应层19对应的位置开设有多个通孔，中心氧输气管11输送的气化剂通过通孔进入气化炉内，达到沿气化炉横断面均匀布气的效果。在炉体的反应层处通过分级氧气管线11加入部分气化剂，减少产物为焦油、苯酚等副反应的发生。

传统的固定床气化炉，氧气和蒸汽等气化剂只通过炉箅5加入到气化炉内，因床层阻力原因限制了床层的高度，进而影响了主要气化反应的进行，副反应较多；另外通过炉箅5加入气化剂，容易引起炉箅5超温，烧坏炉箅5，同时也限制了气化剂的加入量，不利于提高气化炉产能。相比于传统的固定床气化炉而言，本发明的中心供氧水冷壁型固定床气化炉通过水冷壁外壳9限定出气化燃烧室3，并通过水冷壁外壳9带走高温高压煤气所释放的热量，避免了外壳承受超高温的损害，相比于水冷套式外壳，水冷壁外壳9检修更方便。此外，通过分级供氧，可以提高反应层床层的高度，减少副反应的进行，减少了环境污染，并降低炉箅5超温的风险。

根据本发明实施例的中心供氧水冷壁型固定床气化炉的其他构成以及操作对于本领域技术人员来说是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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发明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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。