專利名稱：雙層冷卻室流化床氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及流化床煤氣化技術(shù)，尤其是一種雙層冷卻室流化床氣化爐。
技術(shù)背景流化床氣化爐是一種以干煤粉為原料的氣化爐，現(xiàn)有的氣化爐反應(yīng)出口煤氣溫度可達(dá)1400°C，反應(yīng)室出來(lái)的高溫煤氣夾帶著液態(tài)熔渣，為了降低煤氣溫度并使熔渣凝固，現(xiàn)有的氣化爐裝置多采用冷煤氣激冷或水激冷的方式，快速降低煤氣和液態(tài)熔渣的溫度，但氣化爐整體會(huì)因此增加很多設(shè)備成本，增加設(shè)備消耗的能量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種雙層冷卻室流化床氣化爐，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)在爐體內(nèi)部冷卻降溫，簡(jiǎn)化后續(xù)降溫流程，降低設(shè)備成本。本實(shí)用新型提供的雙層冷卻室流化床氣化爐具有爐體，該爐體底部設(shè)有與爐體內(nèi)部連通的漏斗狀的渣池，渣池底端設(shè)有端蓋，爐體內(nèi)設(shè)有內(nèi)部彼此連通的反應(yīng)室和冷卻室，爐體上設(shè)有多個(gè)與反應(yīng)室內(nèi)部連通的煤粉噴嘴，反應(yīng)室設(shè)在爐體上部，冷卻室設(shè)在爐體下部，該爐體下部設(shè)有煤氣出口，所述冷卻室壁為雙層水冷壁，所述冷卻室內(nèi)層水冷壁與外層水冷壁之間設(shè)有間隙形成內(nèi)環(huán)腔，外層水冷壁與爐體內(nèi)壁之間設(shè)有間隙形成外環(huán)腔，所述外環(huán)腔與煤氣出口連通。其中，反應(yīng)室底部與冷卻室頂部通過一錐形縮口連通，該錐形縮口底部伸入冷卻室內(nèi)部。特別是，所述冷卻室底壁由進(jìn)水集箱構(gòu)成，頂壁由出水集箱構(gòu)成，內(nèi)層水冷壁由多根與進(jìn)水集箱連通的第一水管排列構(gòu)成；冷卻室外層水冷壁由多根與進(jìn)水集箱和出水集箱分別連通的第二水管排列構(gòu)成，所述進(jìn)水集箱和出水集箱分別具有與所述爐體內(nèi)部連通的出口。進(jìn)一步地，所述爐體外壁上設(shè)有至少一根與進(jìn)水集箱連通的進(jìn)水管和至少一根與出水集箱連通的出口管。進(jìn)一步地，所述第一水管和第二水管均為鰭片管或在光管周壁上焊接多個(gè)扁鋼塊構(gòu)成的鰭片狀管結(jié)構(gòu)。其中，該反應(yīng)室呈旋轉(zhuǎn)曲面狀，多個(gè)所述煤粉噴嘴分布呈至少一層，每層所述煤粉噴嘴的中心線均位于所述反應(yīng)室的一截面圓上，所述煤粉噴嘴中心線與經(jīng)過該煤粉噴嘴中心線與其所在截面圓交點(diǎn)的半徑之間呈一夾角，每層所述煤粉噴嘴中心線的內(nèi)切圓為其所在截面圓的同心圓。特別是，所述夾角在3度-5度之間。其中，所述夾角為4度。其中，多個(gè)所述煤粉噴嘴沿所述反應(yīng)室周向均布。本實(shí)用新型提供的雙層冷卻室流化床氣化爐，干煤粉經(jīng)煤粉噴嘴噴入反應(yīng)室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的煤氣下行進(jìn)入冷卻室內(nèi)，經(jīng)渣池內(nèi)的水進(jìn)行激冷后進(jìn)入內(nèi)環(huán)腔上行，再進(jìn)入外環(huán)腔下行，最后到達(dá)經(jīng)煤氣出口，在煤氣下行進(jìn)入冷卻室的同時(shí)煤粉燃燒后的液壓熔渣也隨之一起下行進(jìn)入冷卻室，經(jīng)冷卻室冷卻凝固落入渣池，有利于煤氣和灰渣的分離，同時(shí)利用冷卻室雙層水冷壁對(duì)煤氣進(jìn)行多程換熱，冷卻室內(nèi)層水冷壁將粗煤氣溫度降至800°C以下，實(shí)現(xiàn)煤氣冷卻和凝渣目的；冷卻室外層水冷壁則起到進(jìn)一步回收煤氣顯熱的作用，將煤氣溫度降至650°C左右。這種設(shè)計(jì)既實(shí)現(xiàn)煤氣和灰渣冷卻，又簡(jiǎn)化了冷卻裝置結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，減小了爐膛總體高度。

圖I為本實(shí)用新型提供的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型提供的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖I所示，本實(shí)用新型提供一種雙層冷卻室流化床氣化爐，該氣化爐具有爐體1，該爐體I底部設(shè)有與爐體內(nèi)部連通的漏斗狀的渣池12，渣池12底端設(shè)有端蓋13，爐體I內(nèi)設(shè)有內(nèi)部彼此連通的反應(yīng)室2和冷卻室，爐體I上設(shè)有多個(gè)與反應(yīng)室2內(nèi)部連通的煤粉噴嘴5，反應(yīng)室I設(shè)在爐體上部，冷卻室設(shè)在爐體下部，該爐體下部設(shè)有煤氣出口 11，冷卻室壁為雙層水冷壁，位于冷卻室內(nèi)層的為內(nèi)層水冷壁9，位于外層的為外層水冷壁10，內(nèi)層水冷壁9與外層水冷壁10之間設(shè)有間隙形成內(nèi)環(huán)腔32，外層水冷壁10與爐體I內(nèi)壁之間設(shè)有間隙形成外環(huán)腔33，外環(huán)腔33與煤氣出口 11連通。本實(shí)用新型的反應(yīng)室頂部為半球形爐頂，中部為垂直圓筒6，反應(yīng)室2內(nèi)部砌筑耐火磚7，反應(yīng)室2底部與冷卻室頂部通過一錐形縮口 8連通，該錐形縮口 8底部伸入冷卻室內(nèi)部。干燥后的煤粉(粒徑小于O. 1mm、含水量小于2%)以7. 8t/h的進(jìn)料速度與氣化劑(氧氣、水蒸氣)同時(shí)由煤粉噴嘴5噴入反應(yīng)室2，氣化操作壓力為O. 6Mpa，煤氣出口溫度可達(dá)1400°C，中心火焰溫度更是高達(dá)2000°C，煤粉、氧氣和蒸汽在反應(yīng)室2內(nèi)發(fā)生劇烈的燃燒和氣化反應(yīng)，迅速達(dá)到反應(yīng)平衡。生成的13500Nm3粗煤氣攜帶著飛灰和熔渣首先由反應(yīng)室底部的錐形縮口 8下行，進(jìn)入冷卻室內(nèi)腔31中，其間煤氣以O(shè). 35m/s的平均流速在腔體內(nèi)流動(dòng)，完成輻射傳熱后溫度降至800°C左右，此時(shí)熔渣已從熔融狀態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，在重力和慣性的作用下與部分飛灰一同落入渣池，并最終由下渣管排出。粗煤氣在爐體底部經(jīng)水洗激冷后進(jìn)入內(nèi)環(huán)腔32，并以I. Om/s氣流速度在環(huán)隙空間內(nèi)向上流動(dòng)，再折流入外環(huán)腔33，其流速為6. 5m/s，最終通過煤氣出口 11排出氣化爐，煤氣出口溫度為60(T650°C。本實(shí)用新型采用煤氣下行流程，煤氣在由反應(yīng)室內(nèi)腔31、內(nèi)環(huán)腔32以及外環(huán)腔33構(gòu)成的換熱通道內(nèi)多次折流換熱，很好地實(shí)現(xiàn)了煤氣與灰渣的分離。作為實(shí)施例一的優(yōu)選實(shí)施方式，錐形縮口 8設(shè)置為盤管式水冷壁，并在其表面鋪設(shè)耐火襯里，具體在其頂部設(shè)第一水箱142，通過一根或多根彎管盤旋排列形成錐形縮口，彎管兩端均連通第一水箱142，冷卻水通過進(jìn)水口進(jìn)入第一水箱142后經(jīng)彎管后經(jīng)出水口流出第一水箱142，第一水箱142上設(shè)有用于連通反應(yīng)室2與錐形縮口 8內(nèi)部的開口，彎管排列形成的錐形縮口 8底部開口或具有間隙以連通冷卻室內(nèi)腔31與錐形縮口 8內(nèi)部，便于燃燒后的煤氣和液態(tài)熔渣下行。本實(shí)用新型在處理漸縮形縮口與水冷壁連接方式時(shí)，并沒有采用簡(jiǎn)單對(duì)接的方式，而是將錐形縮口向內(nèi)層水冷壁徑向延伸一定距離，保證內(nèi)層水冷壁不受高溫熔渣直接侵蝕。冷卻室底壁由進(jìn)水集箱141構(gòu)成，頂壁由出水集箱152構(gòu)成，內(nèi)層水冷壁9由多根與進(jìn)水集箱141連通的第一水管排列構(gòu)成；冷卻室外層水冷壁由多根與進(jìn)水集箱和出水集箱分別連通的第二水管排列構(gòu)成，進(jìn)水集箱和出水集箱分別具有與爐體內(nèi)部連通的出口。內(nèi)層水冷壁9、外層水冷壁10采用列管式結(jié)構(gòu)，均進(jìn)行雙面受熱，冷卻效果較好，冷卻室頂壁和底壁采用水箱式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造。爐體外壁上設(shè)有至少一根與進(jìn)水集箱連通的進(jìn)水管和至少一根與出水集箱連通的出口管。其中內(nèi)層水冷壁9略長(zhǎng)于外層水冷壁10，粗煤氣從內(nèi)腔31折流入內(nèi)環(huán)腔32，有利于煤氣和灰渣的分離?？稍趦?nèi)層水冷壁9與外層水冷壁10之間設(shè)第二水箱151連通第一水管與第二水管，但是要保證內(nèi)環(huán)腔32與外環(huán)腔33之間的連通。冷卻水經(jīng)進(jìn)水管161進(jìn)入進(jìn)水集箱141，經(jīng)第一水管后分成兩路，一路沿第一水管流入出水集箱152經(jīng)出口管172排出，另一路進(jìn)入第二水箱151進(jìn)入第二水管最后經(jīng)出口·管172排出，為增強(qiáng)換熱效果，第一水管和第二水管均采用鰭片管，或采用在光管周壁上焊接多個(gè)扁鋼塊構(gòu)成的鰭片狀管結(jié)構(gòu)。實(shí)施例二如圖2所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，該反應(yīng)室呈旋轉(zhuǎn)曲面狀，多個(gè)煤粉噴嘴分布呈至少一層，每層煤粉噴嘴的中心線14均位于反應(yīng)室的一截面圓上，煤粉噴嘴中心線14與經(jīng)過該煤粉噴嘴中心線14與其所在截面圓15交點(diǎn)的半徑之間呈一夾角f，每層煤粉噴嘴中心線14的內(nèi)切圓16為其所在截面圓15的同心圓。干煤粉經(jīng)煤粉噴嘴噴入反應(yīng)室內(nèi)，由于煤粉噴嘴中心線與經(jīng)過該煤粉噴嘴中心線與其所在截面圓交點(diǎn)的半徑之間呈一夾角，每層所述煤粉噴嘴的中心線均能在其所在截面圓上形成一內(nèi)切圓，由于煤粉噴嘴位于不同的一系列截面圓上，因此，多層煤粉噴嘴能形成一系列的內(nèi)切圓，在慣性力的作用下噴入的干煤粉沿該一系列內(nèi)切圓切線方向運(yùn)動(dòng)形成一股旋流煤粉柱，使煤粉顆粒在反應(yīng)室內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，相應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間也隨之增加，反應(yīng)更充分，從而使排灰的碳含量降低。且燃燒的火焰不會(huì)燒到對(duì)面的反應(yīng)室內(nèi)壁上，提高了氣化爐的氣化強(qiáng)度和碳的轉(zhuǎn)化率，使煤氣的可燃成分增加，熱值提高。作為本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式，夾角#在3度-5度之間能夠滿足使用要求。本實(shí)施例中夾角f為4度時(shí)形成的與煤粉噴嘴的中心線的內(nèi)切圓16的直徑恰好達(dá)到煤粉在反應(yīng)室內(nèi)停留的時(shí)間最長(zhǎng)且燃燒火焰恰好不噴射到對(duì)面的內(nèi)壁上。多個(gè)煤粉噴嘴沿反應(yīng)室周向均布，形成的煤粉柱形狀規(guī)整，便于燃燒。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求1.一種雙層冷卻室流化床氣化爐，該氣化爐具有爐體，該爐體底部設(shè)有與爐體內(nèi)部連通的漏斗狀的渣池，渣池底端連接排渣系統(tǒng)，其特征在于，爐體內(nèi)設(shè)有內(nèi)部彼此連通的反應(yīng)室和冷卻室，爐體上設(shè)有多個(gè)與反應(yīng)室內(nèi)部連通的煤粉噴嘴，反應(yīng)室設(shè)在爐體上部，冷卻室設(shè)在爐體下部，該爐體下部設(shè)有煤氣出口，所述冷卻室壁為雙層水冷壁，所述冷卻室內(nèi)層水冷壁與外層水冷壁之間設(shè)有間隙形成內(nèi)環(huán)腔，外層水冷壁與爐體內(nèi)壁之間設(shè)有間隙形成外環(huán)腔，所述外環(huán)腔與煤氣出口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙層冷卻室流化床氣化爐，其特征在于，反應(yīng)室底部與冷卻室頂部通過一錐形縮口連通，該錐形縮口底部伸入冷卻室內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙層冷卻室流化床氣化爐，其特征在于，所述冷卻室底壁由進(jìn)水集箱構(gòu)成，頂壁由出水集箱構(gòu)成，內(nèi)層水冷壁由多根與進(jìn)水集箱連通的第一水管排列構(gòu)成；冷卻室外層水冷壁由多根與進(jìn)水集箱和出水集箱分別連通的第二水管排列構(gòu)成，所述進(jìn)水集箱和出水集箱分別具有與所述爐體內(nèi)部連通的出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層冷卻室流化床氣化爐，其特征在于，所述爐體外壁上設(shè)有至少一根與進(jìn)水集箱連通的進(jìn)水管和至少一根與出水集箱連通的出口管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層冷卻室流化床氣化爐，其特征在于，所述第一水管和第二水管均為鰭片管或在光管周壁上焊接多個(gè)扁鋼塊構(gòu)成的鰭片狀管結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的雙層冷卻室流化床氣化爐，其特征在于，該反應(yīng)室呈旋轉(zhuǎn)曲面狀，多個(gè)所述煤粉噴嘴分布呈至少一層，每層所述煤粉噴嘴的中心線均位于所述反應(yīng)室的一截面圓上，所述煤粉噴嘴中心線與經(jīng)過該煤粉噴嘴中心線與其所在截面圓交點(diǎn)的半徑之間呈一夾角，每層所述煤粉噴嘴中心線的內(nèi)切圓為其所在截面圓的同心圓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙層冷卻室流化床氣化爐，其特征在于，所述夾角在3度-5度之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙層冷卻室流化床氣化爐，其特征在于，所述夾角為4度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的雙層冷卻室流化床氣化爐，其特征在于，多個(gè)所述煤粉噴嘴沿所述反應(yīng)室周向均布。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙層冷卻室流化床氣化爐，該氣化爐具有爐體，該爐體底部設(shè)有與爐體內(nèi)部連通的漏斗狀的渣池，渣池底端連接排渣系統(tǒng)，爐體內(nèi)設(shè)有內(nèi)部彼此連通的反應(yīng)室和冷卻室，爐體上設(shè)有多個(gè)與反應(yīng)室內(nèi)部連通的煤粉噴嘴，反應(yīng)室設(shè)在爐體上部，冷卻室設(shè)在爐體下部，該爐體下部設(shè)有煤氣出口，所述冷卻室壁為雙層水冷壁，所述冷卻室內(nèi)層水冷壁與外層水冷壁之間設(shè)有間隙形成內(nèi)環(huán)腔，外層水冷壁與爐體內(nèi)壁之間設(shè)有間隙形成外環(huán)腔，所述外環(huán)腔與煤氣出口連通。利用冷卻室雙層水冷壁對(duì)煤氣進(jìn)行多程換熱，實(shí)現(xiàn)煤氣冷卻和凝渣目的，回收煤氣顯熱，降低煤氣溫度，這種設(shè)計(jì)既實(shí)現(xiàn)煤氣和灰渣冷卻，又簡(jiǎn)化冷卻裝置結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備成本，減小爐膛總體高度。
文檔編號(hào)C10J3/84GK202754968SQ20122036100
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
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