一種帶高溫?zé)峄厥昭b置的激冷流程氣化爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤氣化領(lǐng)域，涉及一種帶有輻射廢鍋和洗滌冷卻室的氣流床氣化爐，是一種能夠?qū)饣蟾邷睾铣蓺獾娘@熱進(jìn)行回收并用于制備合成氣(CCHH2)的氣化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭作為基礎(chǔ)能源和重要原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。煤化工產(chǎn)業(yè)是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的重要行業(yè)，經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展，我國(guó)煤化工總體技術(shù)水平發(fā)展很快，但仍存在能耗高、污染較嚴(yán)重、資源利用率低等問題。高效節(jié)能的煤氣化技術(shù)是煤化工行業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)和龍頭技術(shù)。開發(fā)適于甲醇、乙二醇及烴類合成(F-T合成)的高效節(jié)能的煤氣化技術(shù)，對(duì)促進(jìn)資源可持續(xù)高效利用、實(shí)現(xiàn)污染物近零排放、保護(hù)環(huán)境，保障國(guó)家能源安全，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)科學(xué)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。
[0003]高溫高壓下氣流床煤氣化過(guò)程中傳遞過(guò)程起著重要作用，不同的強(qiáng)化傳遞過(guò)程的技術(shù)手段以及顯熱回收方式產(chǎn)生了不同形式的氣流床氣化爐，主要有以水煤漿為原料的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)、GE(Texaco)、Global E-gas技術(shù)，以干粉煤為原料的Shell、GSP技術(shù)?；跉饣罄m(xù)加工不同產(chǎn)品的需求，以及回收高溫煤氣顯熱工藝方案的不同，氣化工藝主要包括:激冷流程、廢鍋流程和廢鍋激冷聯(lián)合流程。氣流床水煤漿氣化技術(shù)的冷煤氣效率約72?76%，煤中20%以上的熱值以煤氣的顯熱存在。氣流床干煤粉氣化技術(shù)的冷煤氣效率約83%，煤中約14%的熱值以煤氣的顯熱存在。充分、有效地利用高溫煤氣的顯熱，對(duì)于氣流床氣化，特別是水煤漿氣化的節(jié)能降耗具有重要意義。
[0004]激冷流程的工藝、設(shè)備及操作均較簡(jiǎn)單，主要用于煤化工項(xiàng)目，已日趨成熟和完善。但從能量利用角度出發(fā)，激冷式氣化爐主要存在熱效率低、資源浪費(fèi)大、能源利用不合理等缺點(diǎn)。與廢鍋流程相比，熱煤氣效率下降5?8%。廢鍋流程通過(guò)輻射廢鍋和對(duì)流廢鍋將氣化過(guò)程中產(chǎn)生的約1400°C的高溫煤氣、熔渣等的熱量回收，可回收相當(dāng)于原料煤低位發(fā)熱量15?18%的能量，副產(chǎn)飽和蒸汽，在IGCC中用于蒸汽輪機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)熱量回收利用，使得熱煤氣效率達(dá)到90?95%。但由于廢鍋流程的設(shè)備復(fù)雜、操作麻煩、投資很大，以致無(wú)法大范圍推廣。因此，開發(fā)一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)高溫顯熱回收和激冷的氣化裝置，使兩種方式有機(jī)地結(jié)合起來(lái)可兼顧兩者的優(yōu)點(diǎn)，最終達(dá)到穩(wěn)定操作和降低設(shè)備投資等目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于基于在現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)中日益完善并廣泛使用的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐，提供一種帶有輻射廢鍋和激冷聯(lián)合流程以回收高溫煤氣顯熱的氣化爐，以滿足甲醇、乙二醇及烴類合成(F-T合成)技術(shù)領(lǐng)域，IGCC發(fā)電領(lǐng)域的高效節(jié)能煤氣化技術(shù)需求。
[0006]本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路如下:帶有高溫?zé)峄厥昭b置的氣化爐，在爐體頂部或者爐體周邊某個(gè)平面或者多個(gè)平面上設(shè)置具有一個(gè)或多個(gè)該噴嘴的氣化/燃燒室，采用輻射廢鍋回收高溫煤氣顯熱，具有采用水噴淋冷卻的粗煤氣洗滌冷卻裝置。出氣化/燃燒室的粗合成氣溫度為1100?1500°C，經(jīng)輻射廢鍋冷卻到約600?950°C，再經(jīng)洗滌冷卻室冷卻到約150?250°C。依靠煤氣顯熱產(chǎn)生的蒸汽能滿足后工序部分變換的要求。輻射廢鍋產(chǎn)生高壓蒸汽，作動(dòng)力蒸汽或驅(qū)動(dòng)透平，可以降低動(dòng)力煤消耗，從而明顯降低系統(tǒng)的能耗；
[0007]氣化爐的金屬殼體可以承受高溫高壓，上部的氣化/燃燒室內(nèi)襯耐火磚，可以提高操作溫度，為輻射廢鍋提供熱量以提升蒸汽品質(zhì)。因此，該氣化爐可以處理灰熔點(diǎn)高的煤種；
[0008]上部的氣化/燃燒室的氣化出渣口采用耐火襯里縮口設(shè)計(jì)，氣化出渣口與輻射廢鍋入口采用法蘭連接，便于設(shè)備分體式制造、安裝與運(yùn)輸。氣化出渣口底部設(shè)置金屬支撐板，用于支撐氣化爐渣口耐火磚。在該支撐板下方，采用水平盤管式水冷壁結(jié)構(gòu)并在內(nèi)圈的外側(cè)涂碳化硅，一方面可以降低出氣化室的高溫合成氣和灰渣對(duì)設(shè)備的影響，另一方面可以維持渣口磚支撐板溫度，避免超溫；
[0009]輻射廢鍋入口為拋物線或錐型擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，采用水冷壁結(jié)構(gòu)并涂碳化硅保護(hù)水冷壁盤管。該設(shè)計(jì)有利于熔渣落入輻射廢鍋，并降低入口射流回流區(qū)對(duì)熔渣等顆粒沉積在輻射廢鍋入口水冷壁壁面的影響；
[0010]輻射廢鍋的水冷壁采用單筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水冷壁筒體內(nèi)設(shè)置了鰭片式水冷壁，該鰭片式水冷壁設(shè)置于輻射廢鍋直筒段；
[0011]輻射廢鍋出渣口與洗滌冷卻室入口的連接為錐型縮口的盤管水冷壁結(jié)構(gòu)，水冷壁內(nèi)圈焊接錐面的金屬擋板，在上錐口圓周方向設(shè)置一圈噴水環(huán)，通過(guò)調(diào)節(jié)噴水量放止輻射廢鍋出渣口堵塞；
[0012]洗滌冷卻室設(shè)置于輻射廢鍋底部，并設(shè)置有下降管。氣體和經(jīng)過(guò)輻射廢鍋冷卻后的灰渣經(jīng)下降管進(jìn)入洗滌冷卻室，完成氣體的初步凈化，灰渣通過(guò)進(jìn)入洗滌冷卻室底部的水浴，并經(jīng)鎖斗排出。合成氣經(jīng)由設(shè)置在洗滌冷卻室側(cè)面上方的合成氣出口進(jìn)入下一工序。
[0013]具體技術(shù)方案如下:
[0014]一種帶高溫?zé)峄厥昭b置的激冷流程氣化爐，包括金屬殼體1、置于金屬殼體I內(nèi)部的氣化/燃燒室11以及依次處于所述金屬殼體I下方的輻射廢鍋2和洗滌冷卻室3 ;
[0015]所述氣化/燃燒室11與輻射廢鍋2之間具有氣化出渣口 14，所述氣化出渣口 14下方連接輻射廢鍋接口 21，所述輻射廢鍋接口 21的下方連接水冷壁24 ;所述輻射廢鍋接口21與水冷壁24均置于所述福射廢鍋2內(nèi)部；
[0016]所述輻射廢鍋2與洗滌冷卻室3之間具有輻射廢鍋出渣口 27 ;利用氣化爐中部的輻射廢鍋2回收上部氣流床水煤漿氣化爐產(chǎn)生的高溫合成氣的顯熱；
[0017]所述輻射廢鍋出渣口 27的下方具有置于所述洗滌冷卻室3內(nèi)的下降管31，所述輻射廢鍋出渣口 27和所述下降管31之間水平設(shè)置有激冷水環(huán)35。
[0018]所述氣化/燃燒室11為氣流床形式，其內(nèi)襯是為耐火磚結(jié)構(gòu)或水冷壁結(jié)構(gòu)。
[0019]所述金屬殼體I可承受不高于10.0MPa的高壓，所述氣化/燃燒室11的內(nèi)徑為
2.5?6.0m ;所述輻射廢鍋2的內(nèi)徑為3.0?8.0m,高徑比為3?10，采用單通道水冷壁結(jié)構(gòu)。
[0020]所述氣化出渣口 14與所述輻射廢鍋接口 21的連接為法蘭連接，所述氣化出渣口14底部設(shè)有金屬材質(zhì)的渣口支撐板15，所述渣口支撐板15用于支撐氣化爐出渣口 14的耐火內(nèi)襯。
[0021]所述輻射廢鍋接口 21是拋物線型或錐型向下擴(kuò)口的水冷壁結(jié)構(gòu)并涂有碳化硅，向下擴(kuò)口的水冷壁采用盤管形式，位于所述渣口支撐板15的正下方。
[0022]所述輻射廢鍋出渣口 27是向所述洗滌冷卻室3入口方向逐漸收縮的錐型水冷壁結(jié)構(gòu)，所述錐形水冷壁采用盤管形式。
[0023]所述輻射廢鍋出渣口 27的內(nèi)襯具有錐面金屬擋板，所述錐面金屬擋板的上錐口圓周方向設(shè)有一圈噴水環(huán)26，所述噴水環(huán)26上開設(shè)有若干用于沖洗沉積在底部的灰渣的噴水孔28。
[0024]所述金屬殼體I外部開設(shè)有對(duì)置的燒嘴口 12。
[0025]所述水冷壁24的上部具有水冷壁入口 22和水冷壁出口 23，所述水冷壁入口 22和水冷壁出口 23延伸至所述輻射廢鍋2的外部。
[0026]所述洗滌冷卻室3外部具有激冷水入口 32、合成氣出口 33以及黑水出口 34，所述黑水出口 34位于所述激冷水入口 32和合成氣出口 33的下方。
[0027]所述激冷流程氣化爐，可用于以水煤漿等含碳類物質(zhì)為原料制備合成氣的煤化工裝置，可應(yīng)用于生產(chǎn)甲醇、乙二醇、烴類合成以及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電領(lǐng)域。
[0028]本發(fā)明具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn):
[0029](I)適用于以水煤漿等含碳燃料為原料的合成氣制備工藝，應(yīng)用于生產(chǎn)甲醇、乙二醇、烴類合成以及聯(lián)合循環(huán)發(fā)電領(lǐng)域，同時(shí)可獲得副產(chǎn)蒸汽，滿足變換的要求，對(duì)煤化工特別是對(duì)于煤制甲醇、F-T合成油等工藝具有適用性；
[0030](2)該氣化爐的尺寸較傳統(tǒng)輻射廢鍋整體偏小，降低了設(shè)備投資，采用單通道水冷壁結(jié)構(gòu)方便制造和安裝，可適用于IGCC多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；
[0031](3)煤種適應(yīng)性廣，可以對(duì)操作溫度要求高的高灰熔點(diǎn)煤進(jìn)行熱量有效回收，提高能源的利用效率；
[0032](4)氣化出渣口與輻射廢鍋入口結(jié)構(gòu)可以保證高溫灰渣的順利通過(guò)，同時(shí)在輻射廢鍋出渣口設(shè)置噴水環(huán)可以避免輻射廢鍋出口積灰；
[0033](5)合成氣在經(jīng)過(guò)輻射廢鍋后進(jìn)入其底部洗滌冷卻室溫度已明顯降低，此時(shí)進(jìn)洗滌冷卻室的冷卻水量較傳統(tǒng)激冷型氣化爐將大幅降低，可節(jié)約循環(huán)水量，降低操作成本。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是實(shí)施例1的帶高溫?zé)峄厥昭b置的激冷流程氣化爐主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2是輻射廢鍋出渣口噴水環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]符號(hào)說(shuō)明
[0037]I金屬殼體；2輻射廢鍋；3洗滌冷卻室；11氣化/燃燒室；
[0038]12燒嘴口 ；13水冷壁或耐火磚襯里；14氣化出渣口 ；
[0039]15渣口支撐板；16法