煤制燃料气气化炉的制作方法

本实用新型涉及煤制燃料气技术，尤其是涉及煤制CO和H2为主要成份的燃料气气化技术，更具体地涉及一种煤制燃料气气化炉。

背景技术：

相关技术中，煤制CO和H2为主要成份的燃料气的煤制燃料气技术，多采用激冷流程工艺，高温合成气中的潜热激冷后造成大部的热量损失，导致整个系统的热效率低。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种可以回收热量的煤制燃料气气化炉。

根据本实用新型实施例的煤制燃料气气化炉包括：第一炉体，所述第一炉体内具有气化反应室、第一废锅回收热量室和冷渣室，所述气化反应室、所述第一废锅回收热量室和所述冷渣室沿上下方向顺次布置，所述气化反应室和所述第一废锅回收热量室连通，所述气化反应室和所述第一废锅回收热量室之间设有反应室导气管，所述反应室导气管伸入到所述第一废锅回收热量的长度大于500mm、小于1000mm，所述第一废锅回收热量室包括第一辐射回收热量室和环绕所述第一辐射回收热量室的第一对流回收热量室，所述第一辐射回收热量室的顶端与所述气化反应室的底端连通，所述第一辐射回收热量室的底端敞开，所述第一辐射回收热量室的上部设有出气口；第二炉体，所述第二炉体内具有第二废锅回收热量室，所述第二废锅回收热量室包括第一对流回收热量室，所述第一对流回收热量室的顶端与所述出气口连通，所述第一对流回收热量室的下部设有合成气出口；上部工艺烧嘴，所述上部工艺烧嘴设在所述第一炉体的顶端的中心，所述上部工艺烧嘴用于从所述气化反应室的顶部向所述气化反应室内喷射反应原料，所述上部工艺烧嘴内设有一体化的点火及火焰检测装置。

根据本实用新型实施例的煤制燃料气气化炉通过设置两个串联的废锅冷却室(即第一废锅回收热量室和第二废锅回收热量室串联，且第一废锅回收热量室和第二废锅回收热量室都包括辐射冷却回收热量室和对流回收热量冷却室)，高温合成气中的潜热可以通过第一废锅回收热量室和第二废锅回收热量室中的每一个的辐射冷却回收热量室和对流回收热量室换热，从而可以充分地回收高温气体的潜热，即可以提高热量回收利用效率(煤制燃料气气化炉的热效率可以高达90％以上)。

在一些实施例中，所述反应室导气管伸入到所述第一废锅回收热量的长度大于500mm、小于1000mm。

在一些实施例中，所述上部工艺烧嘴为套管式结构，所述上部工艺烧嘴包括用于喷射蒸汽的蒸汽喷射通道、用于喷射干粉煤或水煤浆和氧气的干粉煤或水煤浆和氧气喷射通道以及用于喷射助燃气体和可燃气体的助燃气体和可燃气体通道。

在一些实施例中，所述第一炉体包括第一炉壳、设在所述第一炉壳内的上部的气化反应室回收热量套和设在所述第一炉壳内的下部的第一废锅回收热量室壳，所述气化反应室回收热量套内限定出所述气化反应室，所述第一废锅回收热量室壳内设有第一回收热量室管，所述第一回收热量室管内限定出所述第一辐射回收热量室；所述气化反应室回收热量套、所述第一废锅回收热量室壳和所述第一回收热量室管均由膜式水壁构成。

在一些实施例中，所述气化反应室的顶部开口内设有由膜式水冷壁构成的工艺烧嘴冷却套管。

在一些实施例中，所述第二炉体包括第二炉壳和设在所述第二炉壳内的第二废锅回收热量室壳，所述第二废锅回收热量室壳内设有第二回收热量室管，所述第二回收热量室管内限定出所述第二对流回收热量室；所述第二废锅回收热量室壳和所述第二回收热量室管均由膜式水壁构成。

在一些实施例中，所述气化反应室回收热量套、第一废锅回收热量室壳和所述第二废锅回收热量室壳的下端部分别设有法兰。

在一些实施例中，所述第二废锅回收热量室的顶部开口内设有由膜式水冷壁构成的对流废锅进口冷却套管。

在一些实施例中，所述第一炉体上设有用于检测所述气化反应室内的温度的四个温度检测口和用于向所述第一炉壳与所述反应室回收热量套之间通入保护气的一个保护气入口。

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。

附图说明

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：

图1是根据本实用新型实施例的煤制气气化炉的结构示意图。

附图标记：

煤制气气化炉100；

第一炉体1；气化反应室11；第一废锅回收热量室12；第一辐射回收热量室121；第一对流回收热量室122；冷渣室13；出气口14；第一炉壳15；气化反应室回收热量套16；第一废锅回收热量室壳17；第一回收热量室管18；出渣口19；

第二炉体2；第二废锅回收热量室22；第二辐射回收热量室221；第二对流回收热量室222；合成气出口23；对流废锅进口冷却套管24；第二废锅冷却室壳25；第二回收热量室管26；第二炉壳27；

反应室导气管3；

上部工艺烧嘴41；

温度检测口5；

保护气入口6；

工艺烧嘴冷却套管7。

具体实施方式

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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

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”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的煤制燃料气气化炉100。如图1所示，根据本实用新型实施例的煤制燃料气气化炉100包括第一炉体1、第二炉体2、上部主喷嘴上部工艺烧嘴41。

第一炉体1内具有位于上部的气化反应室11、位于气化反应室11下面的第一废锅回收热量室12和位于第一废锅回收热量室12下面的冷渣室13，气化反应室11和第一废锅回收热量室12之间设有反应室导气管3，反应室导气管3伸入到第一废锅回收热量室12的长度大于500mm，第一废锅回收热量室12包括第一辐射回收热量室121和环绕第一辐射回收热量室121的第一对流回收热量室122，第一辐射回收热量室121的顶端与气化反应室11的底端连通，第一辐射回收热量室121的底端敞开，第一对流回收热量室122的底端与第一辐射回收热量室121的底端连通，第一对流回收热量室122的上部设有出气口14。

第二炉体2内具有第二废锅回收热量室22，第二废锅回收热量室22包括第二辐射回收热量室221和环绕第二辐射回收热量室221的第二对流回收热量室222，第二辐射回收热量室221的顶端与出气口14连通，第二对流回收热量室222的底端与第二辐射回收热量室221的底端连通，第二对流回收热量室222的上部设有合成气出口23。

上部工艺烧嘴41设在第一炉体1的顶端的中心，上部工艺烧嘴41用于从气化反应室11的顶部向气化反应室11内喷射反应原料(例如：蒸汽、干粉煤、主氧气、助燃气体和可燃气体)，上部工艺烧嘴41内设有一体化的点火及火焰检测装置。

根据本实用新型实施例的煤制燃料气气化炉100通过设置两个串联的废锅回收热量室(即第一废锅回收热量室12和第二废锅回收热量室22串联，且第一废锅回收热量室12和第二废锅回收热量室22都包括辐射回收热量室和对流回收热量冷却室)，高温合成气中的潜热可以通过第一废锅回收热量室12和第二废锅回收热量室22中的每一个的辐射回收热量室和对流回收热量室换热，从而可以充分地回收高温气体的潜热，即可以提高热量回收利用效率(煤制燃料气气化炉100的热效率可以高达90％以上)，煤制燃料气气化炉100的压力可以在1.0MPA以下。煤制燃料气气化炉100用于生产煤制CO和H2为主要成份的燃料气，用于氧化铝生产或陶瓷生产等项目，可以使系统热效率更高。

而且，根据本实用新型实施例的煤制燃料气气化炉100通过设置上部工艺烧嘴41，可以增加煤制燃料气气化炉100内的高温气体的温度，从而可以使干粉煤和气化剂(例如主氧气、助燃气体、可燃气体、蒸汽等)混合的更加充分，提高了转化率，增加了单位质量的干粉煤的发气量、提高了有效气成分以及蒸汽的分解率。其中，干粉煤中炭的转化率可达90％以上，可以显著地提高气化效率。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，上部工艺烧嘴41可以为套管式结构，所述套管式结构可以限定出用于喷射蒸汽的第一蒸汽喷射通道、用于喷射干粉煤和主氧气的干粉煤和主氧气喷射通道以及用于喷射所述助燃气体和所述可燃气体的助燃气体和可燃气体通道。由此可以使煤制燃料气气化炉100的结构更加合理，可以进一步提高煤中炭的转化率。

如图1所示，在本实用新型的一些示例中，第一炉体1可以包括第一炉壳15、设在第一炉壳15内的上部的气化反应室回收热量套16和设在第一炉壳15内的下部的第一废锅回收热量室壳17，气化反应室回收热量套16内可以限定出气化反应室11，第一废锅回收热量室壳17内可以设有第一回收热量室管18，第一回收热量室管18内可以限定出第一辐射回收热量室121，第一回收热量室管18与第一废锅回收热量室壳17之间可以限定出第一对流回收热量室122。其中，气化反应室回收热量套16、第一废锅回收热量室壳17和第一回收热量室管18都可以由膜式水壁构成。换言之，气化反应室回收热量套16、第一废锅回收热量室壳17和第一回收热量室管18都可以具有水冷壁内壁。

由此在煤制燃料气气化炉100正常工作时，气化反应室11的膜式水冷壁的内壁上可以形成渣保护层，该渣保护层可以保护气化反应室11的膜式水冷壁的内壁不受侵蚀，避免了因高温、熔渣腐蚀以及开停车产生的应力对气化反应室11的膜式水冷壁的内壁产生破坏而导致的煤制燃料气气化炉100无法长时间运行，提高了煤制燃料气气化炉100的生产效率。

而且，通过利用膜式水壁构成气化反应室回收热量套16还可以大大提高煤制燃料气气化炉100对煤种的适应性，且煤制燃料气气化炉100可以气化高灰熔点的煤。在气化过程中，气体下行、灰渣沿气化反应室11的中心下行。在煤种波动时，气化反应室11下部的出渣口19也不会出现堵塞的情况，从而大大提高了煤制燃料气气化炉100的实用性和工作效率，避免频繁停车清理出渣口。

在本实用新型的一个示例中，如图1所示，气化反应室11的顶部开口内可以设有由膜式水冷壁构成的工艺烧嘴冷却套管7，气化反应室11与第一废锅回收热量室12的连接处可以设有由膜式水冷壁构成的反应室导气管3。通过设置反应室导气管3和工艺烧嘴冷却套管7，从而可以延长第一废锅回收热量室12、气化反应室11的使用寿命，即可以延长第一炉体1的使用寿命。

在一些实施例中，如图1所示，反应室导气管3伸入到第一废锅回收热量12的长度大于500mm、小于1000mm。

如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，第二炉体2可以包括第二炉壳27和设在第二炉壳27内的第二废锅回收热量室壳25，第二废锅回收热量室壳25内可以设有第二回收热量室管26，第二回收热量室管26内可以限定出第二辐射热量回收室221，第二回收热量室管26与第二废锅冷却室壳25之间可以限定出第二对流回收热量室222。其中，第二废锅冷却室壳25和第二回收热量室管26都可以由膜式水壁构成。换言之，第二废锅冷却室壳25和第二回收热量室管26都可以具有水冷壁膜式水冷壁结构。

由此在煤制燃料气气化炉100正常工作时，第二废锅冷却室壳25的水冷壁膜式水冷壁内壁和第二回收热量室管26的膜式水冷壁充分吸收高温气体的潜热，降低了气化炉的出气温度，提高了煤制燃料气气化炉100的热效率。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，第二废锅冷却室的顶部开口内可以设有由膜式水冷壁构成的对流废锅进口冷却套管24。通过设置对流废锅进口冷却套管24，从而可以延长第二废锅回收热量室壳25的使用寿命，即可以延长第二炉体2的使用寿命。

有利地，第一废锅回收热量室壳17的端部和第二废锅回收热量室壳25的端部可以分别设有法兰。由此可以更加方便地对工艺烧嘴冷却套管7、反应室导气管3和对流废锅进口冷却套管24进行安装和检修。

第一炉体1上可以设有用于检测气化反应室11内的温度的四个温度检测口5和用于向第一炉壳15与气化反应室回收热量套16之间通入保护气的1个保护气入口6。由此可以使煤制燃料气气化炉100的结构更加合理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。