CN110903854A - 一种分体式气化装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种分体式气化装置。本申请提供的分体式气化装置，包括燃烧室、辐射废锅区、激冷区和洗涤区，所述燃烧室、辐射废锅区和激冷区设置在同一压力壳体内，且沿所述压力壳体由上至下依次排列布置且相互连接，所述洗涤区通过压力管道连接在所述压力壳体的侧壁上。本申请中通过将洗涤结构与气化装置本体结构分离，将原本置于气化装置内部的洗涤结构从气化装置内独立出来，降低气化装置的高度，进一步降低气化装置的框架高度，减少了框架投资成本，避免了现有的气化装置结构由于燃烧室、辐射废锅区、激冷区以及洗涤区垂直布置，增加设备整体的高度，进而造成气化装置框架的大幅增高，增加成本，等问题。

Description

一种分体式气化装置

技术领域

本申请涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种分体式气化装置。

背景技术

煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内，在一定的温度和压力下，通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、流化床或携带床)转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气。

近年来，带有热量回收功能的煤气化装置受到煤化工企业越来越多的关注。废锅流程气化装置作为煤气化装置的一种，其主要的特点是：原料煤和氧化剂(氧气、水等)通过燃烧器进入到煤气化炉燃烧室，在煤气化炉燃烧室内，原料煤与氧化剂发生气化反应，释放大量热并生成以CO和H₂为主的1400℃左右的高温合成气和液态熔渣，高温合成气和液态熔渣通过燃烧室后进入到辐射废锅区，在辐射废锅区域由水冷壁吸收高温合成气和液态熔渣中的热量，副产蒸汽。现有的废锅流程气化装置，通常是在同一压力壳体中沿轴向方向从上到下依次设置燃烧室、辐射废锅区、激冷洗涤区，垂直布置的气化装置结构，一方面会增加设备整体的高度，进而造成气化装置框架的大幅增高；另一方面增加了气化装置内结构复杂程度，且不同功能区选用的材质不同，造成区域连接处尤其是辐射废锅区与激冷洗涤区连接处容易出现较大的应力集中区，长期在高温高压和还原性气氛下容易引起焊缝撕裂，导致高温合成气串入低温区，引发安全生产事故。

发明内容

本申请提供了一种分体式气化装置，通过将洗涤结构与气化装置本体结构分离，将原本置于气化装置内部的洗涤结构从气化装置内独立出来，降低气化装置的高度，减少框架投资，有效解决了由于气化装置整体结构框架的大幅增高、内结构复杂而引起的各种成本以及安全问题。

本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种分体式气化装置，包括燃烧室、辐射废锅区、激冷区和洗涤区，所述燃烧室、辐射废锅区和激冷区设置在同一压力壳体内，且沿所述压力壳体由上至下依次排列布置且相互连接，所述洗涤区通过压力管道连接在所述压力壳体的侧壁上；

所述压力壳体内部还设置有渣池，所述渣池连接在所述激冷区底部，所述压力壳体的底部设置有出渣口，所述出渣口与所述渣池连通。

可选的，所述燃烧室包括顶置燃烧器和若干侧置燃烧器，所述顶置燃烧器设置在所述燃烧室的顶部中间位置，所述若干侧置燃烧器设置在所述燃烧室的侧壁上沿燃烧室圆周均匀分布，所述顶置燃烧器和所述侧置燃烧器自所述压力壳体的外部贯穿至所述燃烧室的内部。

可选的，所述辐射废锅区通过喉管与所述燃烧室连接，所述辐射废锅区内壁上设置有筒形水冷壁和若干放射状布置的翅片水冷壁，所述筒形水冷壁为空心圆筒结构，所述翅片水冷壁的数量为2-32个，且沿着筒形水冷壁的内壁均匀分布。

可选的，所述激冷区设置在所述辐射废锅区底部，所述激冷区包括降气筒、激冷环和密封板，所述降气筒为底部设有锥形部的空心筒状结构、且位于所述辐射废锅区底部并与所述辐射废锅区连通，所述激冷环设置在所述降气筒的筒状结构内壁上，所述密封板位于所述降气筒和所述压力壳体之间、且所述密封板的两端分别焊接于所述降气筒的外壁以及所述压力壳体的内壁；

所述降气筒的筒状结构内壁上设置有若干冷却水喷头。

可选的，所述洗涤区包括上升管和下降管，所述下降管设置在所述洗涤区的内侧中间位置并与所述压力管道连接，所述上升管设置在所述下降管外围，所述洗涤区内灌装有水，形成水浴，所述下降管的底部插入所述水浴中。

可选的，所述筒形水冷壁为螺旋盘管式水冷壁或列管式水冷壁制成，所述翅片水冷壁为列管式水冷壁

可选的，所述激冷区外侧压力壳体上设置有环隙吹扫入口。

可选的，所述燃烧室内壁为膜式水冷壁，所述膜式水冷壁为螺旋盘管式水冷壁，所述膜式水冷壁的内壁涂饰碳化硅。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供了一种分体式气化装置，包括燃烧室、辐射废锅区、激冷区和洗涤区，所述燃烧室、辐射废锅区和激冷区设置在同一压力壳体内，且沿所述压力壳体由上至下依次排列布置且相互连接，所述洗涤区通过压力管道连接在所述压力壳体的侧壁上；所述压力壳体内部还设置有渣池，所述渣池连接在所述激冷区底部，所述压力壳体的底部设置有出渣口，所述出渣口与所述渣池连通。本申请中通过将洗涤结构与气化装置本体结构分离，将原本置于气化装置内部的洗涤结构从气化装置内独立出来，降低气化装置的高度，进一步降低气化装置的框架高度，减少了框架投资成本，避免了现有的气化装置结构由于燃烧室、辐射废锅区、激冷区以及洗涤区垂直布置，一方面会增加设备整体的高度，进而造成气化装置框架的大幅增高，增加成本；另一方面增加了气化装置内结构复杂程度，且不同功能区选用的材质不同，造成区域连接处尤其是辐射废锅区与激冷洗涤区连接处容易出现较大的应力集中区，长期在高温高压和还原性气氛容易引起焊缝撕裂，导致高温合成气串入低温区，引发安全生产事故的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的分体式气化装置结构示意图；

图2为本申请实施例提供的水冷壁结构示意图。

附图标记说明：

1-顶置燃烧器，2-侧置燃烧器，3-燃烧室，4-膜式水冷壁，5-喉管，6-辐射废锅区，7-筒型水冷壁，8-激冷环，9-激冷区，10-冷却水喷头，11-密封板，12-环隙吹扫入口，13-出渣口，14-渣池，15-压力管道，16-洗涤区，17-下降管，18-上升管，19-水浴，71-翅片水冷壁。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本申请实施例提供的气流床气化设备结构示意图，本申请实施例提供的一种分体式气化装置，包括燃烧室3、辐射废锅区6、激冷区9和洗涤区16，所述燃烧室3、辐射废锅区6和激冷区9设置在同一压力壳体内，且沿所述压力壳体由上至下依次排列布置且相互连接，所述洗涤区16通过压力管道15连接在所述压力壳体的侧壁上；本申请实施例中通过将洗涤区16与气化装置本体结构分离，将原本置于气化装置内部的洗涤区16从气化装置内独立出来，从而可以降低气化装置的高度5-10米，进一步的降低气化装置的框架的高度，降低约1000万左右的建筑成本。

其中，压力壳体内部还设置有渣池14，所述渣池14连接在所述激冷区9底部，所述压力壳体的底部设置有出渣口13，所述出渣口13与所述渣池14连通，通过激冷区9冷却后合成气和固化后的熔渣在激冷区9分离，大量的熔渣在重力作用下落入底部渣池14中，通过出渣口13排出；合成气夹带少量细灰沿压力管道15进入洗涤区16，在洗涤区16进行水浴19洗涤除灰，冷却除灰后的合成气送入下游精洗工段进行进一步洗涤除灰，从洗涤区16顶部的出口排出，洗涤分离下的细灰随洗涤水从洗涤区16底部的出口进入到黑水处理工序。

可选的，所述燃烧室3包括顶置燃烧器1和若干侧置燃烧器2，其中顶置燃烧器具备点火开工功能，所述顶置燃烧器1设置在所述燃烧室3的顶部中间位置，所述若干侧置燃烧器2器设置在所述燃烧室3的侧壁上沿燃烧室3圆周均匀分布，且自所述压力壳体的外部贯穿至所述燃烧室3的内部。

可选的，所述辐射废锅区6通过喉管5与所述燃烧室3连接，所述辐射废锅区6内壁上设置有筒型水冷壁7和若干放射状布置的翅片水冷壁71，一段或两段式结构的筒型水冷壁7和若干放射状布置的翅片水冷壁71，可产生高压过热蒸汽和高压饱和蒸汽，极大的提高了高品质热量回收利用效率，所述筒型水冷壁7为空心圆筒结构，所述翅片水冷壁71的数量为2-32个，且沿着筒形水冷壁7的内壁均匀分布，如图2所示。

筒型水冷壁7和若干放射状布置的翅片水冷壁71管内通入锅炉给水，当高温合成气从辐射废锅区6经过时，管内锅炉水吸收热量成为汽水混合物从而副产蒸汽，高温的合成气释放热量，温度降低至900℃以下的合成气出辐射废锅区6进入废锅底部激冷区9。

可选的，所述激冷区9设置在所述辐射废锅区6底部，所述激冷区9包括降气筒、激冷环8和密封板11，所述降气筒为底部设有锥形部的空心筒状结构、且位于所述辐射废锅区6底部并与所述辐射废锅区6连通，所述激冷环8设置在所述降气筒的筒状结构内壁上，所述密封板11位于所述降气筒和所述压力壳体之间、且所述密封板11的两端分别焊接于所述降气筒的外壁以及所述压力壳体的内壁；

所述降气筒的筒状结构内壁上设置有若干冷却水喷头10。

其中，激冷环8将激冷水均匀分布在降气筒的内表面上，并形成一层水薄膜与合成气并流而下，隔绝高温合成气与降气筒直接接触，保护降气筒免受高温而变形。

可选的，所述洗涤区16包括上升管18和下降管17，所述下降管17设置在所述洗涤区16的内侧中间位置并与所述压力管道15连接，所述上升管18设置在所述下降管17外围，所述洗涤区16内灌装有水，形成水浴19，所述下降管17的底部插入所述水浴19中。

其中，下降管17将高温合成气通过压力管道15引入至洗涤区16水浴19中，使得气体中的熔渣降温固化；上升管18将洗涤后的鼓泡上升的合成气引至洗涤区16液面的上部不致于气流鼓泡时对整个液面产生过大的波动，而引起一系列的液位报警。

可选的，所述筒型水冷壁7为螺旋盘管式水冷壁或列管式水冷壁制成，通过吸收高温合成气和液态熔渣中的热量，副产高品位5.6-10Mpa的饱和蒸汽，同时降低合成气温度，减少激冷耗量，提高气化炉能量利用效率；所述激冷区9外侧压力壳体上设置有环隙吹扫入口12，用于平衡筒型水冷壁和翅片水冷壁71内外压差。

可选的，所述燃烧室3内壁为膜式水冷壁4，所述膜式水冷壁4为螺旋盘管式水冷壁，螺旋盘管式水冷壁，即为多段沿着出口方向直径渐扩的盘管式水冷壁，采用强制循环，有效避免合成气旋流进入辐射废锅区6的工作段而造成挂渣；所述膜式水冷壁4的内壁涂饰碳化硅，碳化硅作为保护层可以用来挂渣。

为了本领域技术人员更好的理解本方案中提供的技术，本申请实施例中还提供了该分体式气化装置的具体工作流程：以原煤为原料制成的干煤粉，与空分来的氧气通过顶置燃烧器1在燃烧室3内进行不完全氧化反应，释放大量热并生成以CO和H₂为主的1400℃左右的高温合成气和液态熔渣，高温合成气和液态熔渣出燃烧室3后进入到辐射废锅区6，在辐射废锅区6域由辐射废锅吸收高温合成气和液态熔渣中的热量，副产蒸汽。当高温合成气从辐射废锅区6经过时，管内锅炉水吸收热量成为汽水混合物从而副产蒸汽，高温的合成气释放热量，温度降低至900℃以下的合成气出辐射废锅区6进入废锅底部激冷区9，在激冷区9布置的若干冷却水喷头10，通过喷淋冷却的方式将合成气和熔渣进行进一步冷却降温至250℃以下，冷却后合成气和固化后的熔渣在激冷区9分离，大量的熔渣在重力作用下落入底部渣池14中，通过压力壳体底部的出渣口13排出；合成气夹带少量细灰沿压力管道15进入洗涤区16，在洗涤区16进行水浴19洗涤除灰，冷却除灰后的合成气送入下游精洗工段进行进一步洗涤除灰，洗涤分离下的细灰随洗涤水进入到黑水处理工序。

采用本申请实施例中提供的方案后，气化装置的洗涤区16和与整体装置分体设置，燃烧室3、辐射废锅区6和激冷区9沿轴向垂直布置在同一压力壳体内，洗涤区16单独置于一个压力壳体内，与现有技术相比，气化装置的激冷洗涤区16域结构明显简单，气化装置高度降低明显；含灰合成气进入洗涤区16之前首先进行了一次空间分离，进入洗涤区16的合成气中灰含量降低，进而在洗涤区16，在等量洗涤水条件下，出洗涤区16的合成气中的灰含量也减少，由此提高了气化炉长周期运行的可靠性。

本申请实施例中提供的分体式气化装置，通过将洗涤结构与气化装置本体结构分离，将原本置于气化装置内部的洗涤结构从气化装置内独立出来，降低气化装置的高度，进一步降低气化装置的框架高度，减少了框架投资成本，避免了现有的气化装置结构由于燃烧室3、辐射废锅区6、激冷区9以及洗涤区16垂直布置，一方面会增加设备整体的高度，进而造成气化装置框架的大幅增高，增加成本；另一方面增加了气化装置内结构复杂程度，且不同功能区选用的材质不同，造成区域连接处尤其是辐射废锅区6与激冷洗涤区16连接处容易出现较大的应力集中区，长期在高温高压和还原性气氛容易引起焊缝撕裂，导致高温合成气串入低温区，引发安全生产事故的问题。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种分体式气化装置，包括燃烧室、辐射废锅区、激冷区和洗涤区，其特征在于，所述燃烧室、辐射废锅区和激冷区设置在同一压力壳体内，且沿所述压力壳体由上至下依次排列布置且相互连接，所述洗涤区通过压力管道连接在所述压力壳体的侧壁上；

所述压力壳体内部还设置有渣池，所述渣池连接在所述激冷区底部，所述压力壳体的底部设置有出渣口，所述出渣口与所述渣池连通。

2.根据权利要求1所述的分体式气化装置，其特征在于，所述燃烧室包括顶置燃烧器和若干侧置燃烧器，所述顶置燃烧器设置在所述燃烧室的顶部中间位置，所述若干侧置燃烧器设置在所述燃烧室的侧壁上沿燃烧室圆周均匀分布，所述顶置燃烧器和所述侧置燃烧器自所述压力壳体的外部贯穿至所述燃烧室的内部。

3.根据权利要求1所述的分体式气化装置，其特征在于，所述辐射废锅区通过喉管与所述燃烧室连接，所述辐射废锅区内壁上设置有筒形水冷壁和若干放射状布置的翅片水冷壁，所述筒形水冷壁为空心圆筒结构，所述翅片水冷壁的数量为2-32个，且沿着筒形水冷壁的内壁均匀分布。

4.根据权利要求1所述的分体式气化装置，其特征在于，所述激冷区设置在所述辐射废锅区底部，所述激冷区包括降气筒、激冷环和密封板，所述降气筒为底部设有锥形部的空心筒状结构、且位于所述辐射废锅区底部并与所述辐射废锅区连通，所述激冷环设置在所述降气筒的筒状结构内壁上，所述密封板位于所述降气筒和所述压力壳体之间、且所述密封板的两端分别焊接于所述降气筒的外壁以及所述压力壳体的内壁；

所述降气筒的筒状结构内壁上设置有若干冷却水喷头。

5.根据权利要求1所述的分体式气化装置，其特征在于，所述洗涤区包括上升管和下降管，所述下降管设置在所述洗涤区的内侧中间位置并与所述压力管道连接，所述上升管设置在所述下降管外围，所述洗涤区内灌装有水，形成水浴，所述下降管的底部插入所述水浴中。

6.根据权利要求3所述的分体式气化装置，其特征在于，所述筒形水冷壁为螺旋盘管式水冷壁或列管式水冷壁制成，所述翅片水冷壁为列管式水冷壁。

7.根据权利要求1所述的分体式气化装置，其特征在于，所述激冷区外侧压力壳体上设置有环隙吹扫入口。

8.根据权利要求1所述的分体式气化装置，其特征在于，所述燃烧室内壁为膜式水冷壁，所述膜式水冷壁为螺旋盘管式水冷壁，所述膜式水冷壁的内壁涂饰碳化硅。

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