專利名稱：一種固態(tài)排灰的氣流床氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種以含碳含灰化合物為原料制備煤氣的氣化爐，尤其涉及一種氣流床氣化爐。
背景技術(shù)：
氣化是含碳化合物高效、潔凈利用的主要途徑。氣化的主要產(chǎn)物是煤氣，其組分主要包括CO和H2，可用于生產(chǎn)NH3、CH3OH、(CH3)2O、液體燃料、發(fā)電(IGCC)、海綿鐵等領(lǐng)域。
現(xiàn)代大型煤氣化工業(yè)裝置普遍采用氣流床氣化爐，而含碳化合物中的灰分都采用液態(tài)排出法。如美國專利4637823(GE-Texaco)、中國專利90103807.5(shell)、以及申請人所持專利ZL.98110616.1所公開的技術(shù)。
但是客觀上，很多煤灰含量高，灰熔點高，要采用液態(tài)排渣，反應溫度較高，例如1400～1700℃，在如此高的溫度下，爐內(nèi)的耐火材料難于耐抗。一旦降溫就又會引起下渣口的堵塞。因此，設(shè)計一種能夠有效地利用灰熔點高、含灰量大的煤氣化后的固態(tài)排灰裝置，將具有重大的工業(yè)應用意義，也是煤氣化領(lǐng)域十分關(guān)注的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型需要解決的技術(shù)問題是公開一種固態(tài)排灰的氣流床氣化爐，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本實用新型固態(tài)排灰的氣流床氣化爐包括圓柱形筒體；設(shè)置在圓柱形筒體上部的氣化室和設(shè)置在圓柱形筒體下部的洗滌冷卻室；所說的氣化室包括工藝噴嘴室、預熱燒嘴室、托磚架和耐火襯里，工藝噴嘴室設(shè)置在氣化室的周邊，工藝噴嘴以機械方式安裝在工藝噴嘴室中，預熱燒嘴室設(shè)置在氣化室頂部，預熱燒嘴垂直設(shè)置在預熱燒嘴室中，耐火襯里設(shè)置在圓柱形筒體的內(nèi)壁，托磚架設(shè)置在氣化室底部，用于支撐耐火襯里，氣化室下部為煤氣與灰渣出口；所說的工藝噴嘴采用多種形式，如以漿態(tài)含碳化合物為原料采用申請人在中國專利95111750.5和97235458.1所提出的結(jié)構(gòu)，如以干粉態(tài)含碳化合物為原料采用申請人在中國專利200420114032.6和200510025050.6所提出的結(jié)構(gòu)，有關(guān)的技術(shù)人員可以根據(jù)需要進行選擇；所說的洗滌冷卻室包括噴水環(huán)、洗滌冷卻管、破泡條、高壓氣噴嘴和冷卻環(huán)形管；所說的噴水環(huán)設(shè)置在洗滌冷卻室的上部，與圓柱形筒體上的洗滌冷卻水進口相連通，噴水環(huán)設(shè)有沿環(huán)周的上孔和下孔；所說的洗滌冷卻管通過托磚架固定在噴水環(huán)的下方，破泡條設(shè)置在洗滌冷卻管與圓柱形筒體之間的空腔中，破泡條的主要作用破除大氣泡強化洗滌效果；冷卻環(huán)形管設(shè)置在托磚架的下方、洗滌冷卻管的上方，與設(shè)置在圓柱形筒體上的噴水口相連通，冷卻環(huán)形管沿圓周設(shè)有開孔；高壓氣噴嘴設(shè)置在洗滌冷卻管中部，通過管線與圓柱形筒體上的高壓氣進口相連通；合成氣出口設(shè)置在洗滌冷卻管上部的圓柱形筒體上，圓柱形筒體的底部為渣水出口。
本發(fā)明的固態(tài)排灰的氣流床氣化爐可以用于以含碳含灰化合物為原料制備煤氣，將粒徑為＜200μm的漿態(tài)或干粉態(tài)的含碳化合物(例如煤)輸送到工藝噴嘴，漿態(tài)的含碳化合物用高壓泵輸送，干粉態(tài)的含碳化合物用載氣輸送如氮氣；氣化介質(zhì)和/或工藝蒸汽也同時進入工藝噴嘴混合，以90～140米/秒的流速，噴出工藝噴嘴，將含碳化合物霧化或者彌散后進入氣化室氣化為煤氣，如含碳含灰化合物為漿態(tài)進料時，不用蒸汽；當煤氣攜帶粉塵進入截頭錐狀的耐火襯里時，氣體速度增加，出煤氣與灰渣出口時的煤氣的氣速為0.5～10m/s。
氣化溫度為1100～1400℃，氣化壓力為1.0～10.0MPa；所說的氣化介質(zhì)選用空分氧，其氧氣的體積濃度為＞85％；氣化介質(zhì)與含碳含灰化合物的比例為(氧煤比)400～750Nm3氣化介質(zhì)/1000kg含碳含灰化合物；采用干粉態(tài)進料時，工藝蒸汽與含碳含灰化合物的比例為(蒸汽煤比)0～500kg工藝蒸汽/1000kg含碳含灰化合物；載氣與含碳化合物的比例為(固氣比)100～600kg含碳含灰化合物/m3載氣；煤氣與灰渣出口的前后壓差為0～0.1MPa；攜帶粉塵的溫度為1100～1400℃的煤氣然后穿過噴水環(huán)進入洗滌冷卻室，溫度為165～300℃的冷卻水從噴水環(huán)的上孔和下孔中噴出，煤氣在洗滌冷卻室中被冷卻水冷卻洗滌降溫至溫度為175～310℃，洗滌后的煤氣與冷卻洗滌過程中被汽化的冷卻水從合成氣出口進入下游工序；大部分粉塵灰在破泡條的作用下，被分離進入液相，然后自渣水出口進入下游設(shè)備。這一過程如發(fā)明人在專利ZL.01112880.1中所述是相同的。
當煤氣與灰渣出口的前后壓差超過0.04MPa時，則通入高壓氣，吹掉積灰，所說的高壓氣選自氮氣或煤氣，壓力為5.0～12.0MPa；進一步，托磚架溫度超過260～350℃，則將冷卻水通入噴水口，而后從冷卻環(huán)形管中噴出，對托磚架降溫。
采用本發(fā)明的裝置制備煤氣，可以選擇高灰熔點高灰含量的含碳化合物為原料，例如灰熔點1400～1700℃的煤，可以進行固態(tài)排灰。該氣化裝置的優(yōu)點是原料適用性廣、氣化裝置能穩(wěn)定長周期運行、碳轉(zhuǎn)化率和有效氣成分高、投資省，特別適合于處理高灰熔點(＞1400℃)、高含灰量(含灰＞15％wt)、高硫(含硫＞4％wt)的煤和日處理1000噸以上的大規(guī)模氣化生產(chǎn)工藝，具有重大的工業(yè)應用意義。


圖1一種固態(tài)排渣的氣流床氣化爐。
圖2圖1中D-D向示意圖。
圖3噴水環(huán)示意圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，本實用新型的固態(tài)排灰的氣流床氣化爐包括圓柱形筒體1；設(shè)置在圓柱形筒體1上部的氣化室5和設(shè)置在圓柱形筒體1下部的洗滌冷卻室11；所說的氣化室5包括工藝噴嘴室21、預熱燒嘴室4、托磚架6和耐火襯里3，工藝噴嘴室21設(shè)置在氣化室5的周遍，最好設(shè)置3～6個，均勻排列，工藝噴嘴以機械方式安裝在工藝噴嘴室21中，預熱燒嘴室4設(shè)置在氣化室5頂部，預熱燒嘴垂直設(shè)置在預熱燒嘴室4中，其軸線最好與氣化室5的軸線相重合，耐火襯里3設(shè)置在氣化室5的內(nèi)壁，氣化室下部為煤氣與灰渣出口17；所說的洗滌冷卻室11包括噴水環(huán)7、洗滌冷卻管8、破泡條9、高壓氣噴嘴15和冷卻環(huán)形管18；所說的噴水環(huán)7設(shè)置在洗滌冷卻室11的上部，由圖3可見，所說噴水環(huán)7與圓柱形筒體1上的洗滌冷卻水進口0相連通，噴水環(huán)7設(shè)有沿環(huán)周的上孔71和下孔72，上孔71的中心線與垂直線之間的夾角為40～50°，下孔72的中心線與垂直線之間的夾角為18～22°；所說的洗滌冷卻管8通過托磚架6固定在噴水環(huán)7的下方，破泡條9設(shè)置在洗滌冷卻管8與圓柱形筒體1之間的空腔中，破泡條9的主要作用是破除大氣泡強化洗滌效果。
冷卻環(huán)形管18設(shè)置在托磚架6的下方、洗滌冷卻管8的上方，與設(shè)置在圓柱形筒體1上的噴水口13相連通，冷卻環(huán)形管18沿圓周設(shè)有小孔，開孔中心線最好與氣化室5的中心線垂直；高壓氣噴嘴15設(shè)置在洗滌冷卻管8中部，通過管線與圓柱形筒體1上的高壓氣進口14相連通；合成氣出口12設(shè)置在洗滌冷卻管8上部的圓柱形筒體1上，圓柱形筒體1的底部為渣水出口16。
按照本實用新型，工藝噴嘴室21的上段和下段為直筒，直筒以下為截頭錐體，見圖1中的A點起至氣化室5的底端，其與截頭錐體與水平線之間的夾角β為75～89°，上部最好為向上拋起的半球形穹頂。
權(quán)利要求1.一種固態(tài)排灰的氣流床氣化爐，包括圓柱形筒體(1)，設(shè)置在圓柱形筒體(1)上部的氣化室(5)和設(shè)置在圓柱形筒體(1)下部的洗滌冷卻室(11)，所說的氣化室(5)包括工藝噴嘴室(21)、預熱燒嘴室(4)、托磚架(6)和耐火襯里(3)，工藝噴嘴室(21)設(shè)置在氣化室(5)的周遍，工藝噴嘴以機械方式安裝在工藝噴嘴室(21)中，預熱燒嘴室(4)設(shè)置在氣化室(5)頂部，預熱燒嘴垂直設(shè)置在預熱燒嘴室(4)中，耐火襯里(3)設(shè)置在氣化室(5)的內(nèi)壁，氣化室下部為煤氣與灰渣出口(17)；所說的洗滌冷卻室(11)包括噴水環(huán)(7)、洗滌冷卻管(8)和破泡條(9)，所說的噴水環(huán)(7)設(shè)置在洗滌冷卻室(11)的上部，噴水環(huán)(7)與圓柱形筒體(1)上的洗滌冷卻水進口(10)相連通，所說的洗滌冷卻管(8)通過托磚架(6)固定在噴水環(huán)(7)的下方，破泡條(9)設(shè)置在洗滌冷卻管(8)與圓柱形筒體(1)之間的空腔中，合成氣出口(12)設(shè)置在洗滌冷卻管(8)上部的圓柱形筒體(1)上，圓柱形筒體(1)的底部為渣水出口(16)；其特征在于，洗滌冷卻室(11)還包括高壓氣噴嘴(15)和冷卻環(huán)形管(18)，高壓氣噴嘴(15)設(shè)置在洗滌冷卻管(8)中部，通過管線與圓柱形筒體(1)上的高壓氣進口(14)相連通；冷卻環(huán)形管(18)設(shè)置在托磚架(6)的下方、洗滌冷卻管(8)的上方，與設(shè)置在圓柱形筒體(1)上的噴水口(13)相連通，冷卻環(huán)形管(18)沿圓周設(shè)有小孔，噴水環(huán)(7)設(shè)有沿環(huán)周的上孔(71)和下孔(72)，上孔(71)的中心線與垂直線之間的夾角為40～50°，下孔(72)的中心線與垂直線之間的夾角為18～22°；冷卻環(huán)形管(18)設(shè)置在托磚架(6)的下方、洗滌冷卻管(8)的上方，與設(shè)置在圓柱形筒體(1)上的噴水口(13)相連通，冷卻環(huán)形管(18)沿圓周設(shè)有小孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)排灰的氣流床氣化爐，其特征在于，冷卻環(huán)形管(18)沿圓周設(shè)有的小孔的開孔中心線與氣化室(5)的中心線垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)排灰的氣流床氣化爐，其特征在于，耐火襯里(3)在工藝噴嘴室(21)的上段和下段為直筒，直筒以下為截頭錐體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)排灰的氣流床氣化爐，其特征在于，截頭錐體與水平線之間的夾角β為75～89°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)排灰的氣流床氣化爐，其特征在于，耐火襯里(3)上部為向上拋起的半球形穹頂。
專利摘要本實用新型涉及以含碳含灰化合物為原料制備煤氣的氣化爐，公開了一種固態(tài)排灰的氣流床氣化爐。所說的氣化爐是一種多噴嘴配置的以耐火材料為襯里的豎式氣流床氣化爐，耐火襯里采用錐面斜坡，使灰不易存留在氣化室中；在渣口附近，形成較快的氣流速度，使煤氣更多的攜帶灰塵，弱化渣的分離沉降；噴水環(huán)靠近下渣口配置，弱化堵塞，噴水環(huán)有兩排孔，方向各異，使灰渣及早混入冷卻水，不粘附于器壁；設(shè)置高壓氣噴管，一旦渣口的阻力增加時，可以通過吹高壓氣疏通。它特別適用于高灰熔點(＞1400℃)、高含灰量(含灰＞15％wt)、高硫(含硫＞4％wt)的煤和處理量大(1000～3000t/天)的氣化裝置。
文檔編號C10J3/56GK2905791SQ20062004158
公開日2007年5月30日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者于遵宏, 代正華, 郭曉鐳, 周志杰, 龔欣, 于廣鎖, 劉海峰, 王亦飛, 陳雪莉, 王興軍, 梁欽鋒, 李偉鋒, 王輔臣 申請人:華東理工大學