CN206494905U - 一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，属于气化制气装置技术领域。包括上部炉体、中部炉体和下部炉体，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体的顶部设置有进料口，侧面设置有合成气出口，所述下部炉体的侧面设置有排渣口。本实用新型一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉采用顶部进料、侧部排气、底部排渣结构，使含碳物质热解气化后产生的灰渣与未反应完物质经气化熔融室与氧气喷嘴喷入的氧气燃烧反应生成高温熔融渣，提高了热解气化反应温度和燃料转化率低，解决了碎煤加压液态排渣技术气化炉熔渣液位控制及排渣困难的问题。

Description

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉

技术领域

本实用新型涉及一种含碳固体物质的气化制气装置，更具体地说，本实用新型涉及一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，属于气化制气装置技术领域。

背景技术

现有固定床气化炉多采用固态排渣方式，以固定床纯氧气化炉为例，其工艺流程为采用固定床煤气炉，以小粒焦或块煤为原料，经煤仓下的自动加煤机，自动定时、定量加入气化炉中，以纯氧（＞99.6％）和水蒸汽作气化剂经计量和比例调节进入混合罐中混合，混合后通过煤气发生炉内与炽热的炭反应（吸热反应与放热反应达到平衡），在炉内约900℃高温条件下，经过床层内各个层区（核心反应区温度1200-1300℃）与原料煤逆流接触进行连续气化生产水煤气。未反应的固态渣经过底部转动炉蓖排出气化炉。

其主要化学反应式如下：

C＋O₂=CO₂＋Q

2C＋O₂=2CO＋Q

C＋CO₂=2CO－Q

C＋2H₂O（汽）=CO₂+2H₂－Q

C＋H₂O（汽）=CO+H₂－Q

然而这种固定床固态排渣气化炉存在气化温度低、燃料转化率低和合成气焦油含量大等缺点。

液态排渣气化炉是传统固态排渣气化炉的进一步发展。其特点是气化温度高、气化后灰渣呈熔融态流出、因而使气化炉的热效率与单炉的生产能力提高。目前国内外成熟可行的固定床液态排渣气化技术为BGL碎煤加压气化技术，该气化工艺气化压力为2.0-4.0MPa，气化炉上部设有布煤搅拌器，气化剂（水蒸汽和氧气）由气化炉底部喷嘴喷入气化室，灰渣在高于煤灰熔点温度下成熔融态排出，熔渣快速通过气化炉底部出渣口，流入激冷室，在此被水激冷而形成固态熔渣，然后通过灰锁排出。它结合了熔渣气化技术高气化率、高气化强度的优点与固定床加压/常压气化技术氧耗低、炉体结构廉价的优点。

BGL熔渣气化炉炉膛气化燃烧产生的液态熔渣储存在气化炉底部熔渣池内，通过环形燃烧器里面燃烧产生的大量气体托住下渣口里面的液态渣，随着熔渣增多，当液位到一定液位1.5米左右时，气化炉压力和短接压差大概48KPa，激发程序自动排渣，每次开始下渣时泄压过程要快，2s内完成泄压，压差从49kPa降到18kPa。熔渣经过激冷、冷却后最终从压力系统中排出。

上述技术如国家知识产权局于2015.02.04公开的公开号为CN104327881A，名称为“一种液态连续排渣固定床气化炉及其气化方法”的发明，该发明涉及的一种液态连续排渣固定床气化炉及其气化方法，其特征在于：它由上至下依次包括一原料仓、一原料锁斗、一炉体、若干气化剂喷嘴、一排渣器、一熔渣激冷室和一渣锁；原料仓呈漏斗状，其下端与原料锁斗上端紧固连接；原料锁斗与炉体上端口紧固连接；炉体上部设置有一粗煤气出口，在位于粗煤气出口下方的炉体内壁上设置有一层炉衬；若干个气化剂喷嘴紧固连接在炉体的中下部并沿炉体周向均匀布置，且各气化剂喷嘴的出口贯穿炉体炉壁和炉衬后伸入炉体内部；排渣器安装于炉衬下方的炉体内，炉体下端与熔渣激冷室上端紧固连接，熔渣激冷室下端与渣锁上端紧固连接。本发明的气化剂喷嘴采用了仅输送气化剂的单通道结构，提高了气化剂喷嘴的使用寿命。溢流式排渣池有效保证顺利排渣，提高了固定床熔渣气化炉的运行效率。

然而，BGL熔渣气化炉最难控制的就是下渣口液态熔渣液位和排渣，如果控制不好，就会堵塞下渣口，液位升高，就会堵塞喷嘴出现黑管现象，导致停车。如果下渣泄压和排渣时间太长，则铁的沉淀和冷却极易堵住渣口。如果下渣频率过高，会影响压差，并且时间间隔过短渣池中可能有部分灰渣没有完全熔化，在下渣过程中极易黏在下渣通道上。

其次BGL气化技术是近几年引进国内，工业化运行经验较固定床少，同时存在技术转让费，其专有核心部件（如渣池、喷嘴、铜冷却壁等）也均需要国外进口，也导致其投资成本较高、建设周期较长。相比固态排渣气化炉，BGL气化炉的液态排渣工艺设置、操作流程和控制系统均相对复杂。

国家知识产权局于2011.5.4公开了一件公开号为CN102041098A，名称为“一种固定床熔渣气化炉”的发明，该发明涉及一种固定床熔渣气化炉，炉体(4)内壁设有复合炉衬(10)，炉体(4)内分为下部区域及渣池区域(11)、中上部区域(12)、以及顶部区域(13)，下部区域及渣池区域(11)安装有喷嘴(49)，顶部区域(13)内的复合炉衬(10)为二层结构，中上部区域(12)的复合炉衬(10)为三层结构，下部区域及渣池区域(11)的复合炉衬(10)为四层结构。本发明设计结构合理，安全性能好，气化效果佳，能够有效解决现有技术中存在的炉衬烧损严重，气化炉使用寿命短，气化效果不佳等问题。

上述对比文件依然存在气化炉空间利用率和能量利用率不高，使用寿命短，熔渣液位不易控制以及排渣困难的问题。

发明内容

本实用新型针对现有固定床气化制气中的固态排渣和液态排渣技术存在的缺陷和不足，提供一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，能够提高热解气化反应温度和燃料转化率，解决了碎煤加压液态排渣技术气化炉熔渣液位控制及排渣困难的问题。

为了实现上述实用新型目的，其具体的技术方案如下：

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：包括上部炉体、中部炉体和下部炉体，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体的顶部设置有进料口，侧面设置有合成气出口，所述下部炉体的侧面设置有排渣口；所述上部炉体的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层、上部炉体保温层和上部炉体钢板壳体，所述中部炉体的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层、中部炉体耐火材料层、中部炉体保温层和中部炉体钢板壳体，所述下部炉体的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层、下部炉体水冷壁层、下部炉体耐火材料层、下部炉体保温层和下部炉体钢板壳体。

上述基本技术方案中，所有耐火材料层和保温材料层的材料都为本领域常规材料。

上述基本技术方案中，耐火保护衬里层中采用的材料为本领域常规材料，可以采用导热系数大于8W/m.k的耐高温材料，如碳化硅或石墨烯。

本实用新型所述上部炉体、中部炉体和下部炉体通过法兰连接。

本实用新型所述上部炉体内为干燥热解室，所述中部炉体内为气化反应室，所述下部炉体内为灰渣熔融室。

本实用新型所述上部炉体的顶部为上部封头。

本实用新型所述上部炉体的侧面设置有温度侧口和压力侧口。

本实用新型所述上部炉体的侧面设置有耳式支座。

本实用新型所述中部炉体水冷壁层的上端连通有中部炉体水冷壁上集箱，下端连通有中部炉体水冷壁下集箱。

上述中部炉体水冷壁上集箱和中部炉体水冷壁下集箱用来分配和收集水冷壁进出水。

本实用新型所述的中部炉体水冷壁上集箱连通有中部炉体水冷壁引出管，所述中部炉体水冷壁下集箱连通有中部炉体水冷壁进水管。

本实用新型所述中部炉体外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气和水蒸气喷嘴安装口，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口中心线与所述中部炉体的垂直中心线呈α角，α角为80-85°，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口中心线均都指向所述中部炉体横截面所在圆的圆心。

本实用新型所述下部炉体的底部为下部封头。

本实用新型开在下部炉体侧面的所述排渣口包括溢流排渣口和残渣排放口，所述溢流排渣口高于所述残渣排放口。

本实用新型所述溢流排渣口中心线与所述下部炉体的垂直中心线呈δ角，δ角为75-85°。

本实用新型所述残渣排放口中心线与所述下部炉体的垂直中心线呈ε角，ε角为92-100°。

本实用新型所述下部炉体内的底部与所述残渣排放口连通，并向残渣排放口的方向倾斜。

本实用新型所述下部炉体水冷壁层的上端连通有下部炉体水冷壁上集箱，下端连通有下部炉体水冷壁下集箱。

上述下部炉体水冷壁上集箱和下部炉体水冷壁下集箱用来分配和收集水冷壁进出水。

本实用新型所述的下部炉体水冷壁上集箱连通有下部炉体水冷壁引出管，所述下部炉体水冷壁下集箱连通有下部炉体水冷壁进水管。

本实用新型所述下部炉体外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气喷嘴安装口，所述氧气喷嘴安装口中心线与所述下部炉体的垂直中心线呈β角，β角为70-80°，所述氧气喷嘴安装口中心线与所述下部炉体水平中心线呈γ角，γ角为40-60°。

本实用新型带来的有益技术效果：

1、本实用新型一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉采用顶部进料、侧部排气、底部排渣结构，使含碳物质热解气化后产生的灰渣与未反应完物质经气化熔融室与氧气喷嘴喷入的氧气燃烧反应生成高温熔融渣，提高了热解气化反应温度和燃料转化率低，解决了碎煤加压液态排渣技术气化炉熔渣液位控制及排渣困难的问题。

2、本实用新型一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉采用三段式炉膛结构，上部炉体、中部炉体和下部炉体的炉膛内壁都采用不同的特定结构形式，水冷壁层和其他层结合，协同作用，有效回收能量。此举可有效解决整体浇注导致的炉膛受热不均，易破裂，提高气化炉空间利用率和能量利用效率，并对灰渣熔融室的内壁进行有效保护，提高气化炉使用寿命。

3、本实用新型一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉利用含碳物质自身的热值进行纯氧和水蒸汽气化，之后对其产生的炉渣和未反应残碳进行纯氧燃烧，分级气化与熔融燃烧技术和水冷壁回收高温区能量大大降低了能量耗损，并在灰渣熔融室产生的氧化性环境可以避免铁析现象、氧气切向喷入搅动渣池可进一步提高气化反应碳转化效率。

4、本实用新型优选的，氧气和水蒸气喷嘴安装口的特定排布和角度，产生对冲，能够免高速气流直接冲刷气化炉内壁，且使气流在炉膛内分布更均匀。

5、本实用新型优选的，开在下部炉体侧面的所述排渣口包括溢流排渣口和残渣排放口，所述溢流排渣口高于所述残渣排放口。溢流排渣口是正常工作时候排渣口，残渣排放口是在事故或停车时采用的排放口，通过在灰渣熔融室建立液位，解决碎煤加压液态排渣技术气化炉熔渣液位控制及排渣困难的问题。

6、本实用新型优选的，所述溢流排渣口中心线与所述下部炉体的垂直中心线呈δ角，δ角为75-85°。所述残渣排放口中心线与所述下部炉体的垂直中心线呈ε角，ε角为92-100°。所述下部炉体内的底部与所述残渣排放口连通，并向残渣排放口的方向倾斜。上述角度和结构的设定，可以有效避免含碳物质堵塞溢流排渣口，还可以充分排尽液态残渣。

附图说明

图1为本实用新型一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉结构示意图；

图2为本实用新型一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉A-A截面剖视示意图；

图3为本实用新型一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉B-B截面剖视示意图。

附图标记：

1为上部炉体、2为中部炉体、3为下部炉体、4为进料口、5为合成气出口、6为上部炉体耐火材料层、7为上部炉体保温层、8为上部炉体钢板壳体、9为中部炉体水冷壁层、10为中部炉体耐火材料层、11为中部炉体保温层、12为中部炉体钢板壳体、13为耐火保护衬里层、14为下部炉体水冷壁层、15为下部炉体耐火材料层、16为下部炉体保温层、17为下部炉体钢板壳体、18为干燥热解室、19为气化反应室、20为灰渣熔融室、21为中部炉体水冷壁上集箱、22为中部炉体水冷壁下集箱、23为中部炉体水冷壁引出管、24为中部炉体水冷壁进水管、25为氧气和水蒸气喷嘴安装口、26为溢流排渣口、27为残渣排放口、28为下部炉体水冷壁上集箱、29为下部炉体水冷壁下集箱、30为下部炉体水冷壁引出管、31为下部炉体水冷壁进水管、32为氧气喷嘴安装口、33为上部封头、34为温度测口、35为压力测口、36为法兰、37为下部封头、38为耳式支座。

具体实施方式

实施例1

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

实施例2

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述上部炉体1内为干燥热解室18，所述中部炉体2内为气化反应室19，所述下部炉体3内为灰渣熔融室20。

实施例3

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述中部炉体水冷壁层9的上端连通有中部炉体水冷壁上集箱21，下端连通有中部炉体水冷壁下集箱22。

所述的中部炉体水冷壁上集箱21连通有中部炉体水冷壁引出管23，所述中部炉体水冷壁下集箱22连通有中部炉体水冷壁进水管24。

实施例4

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述中部炉体2外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气和水蒸气喷嘴安装口25，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口25中心线与所述中部炉体2的垂直中心线呈α角，α角为80°，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口25中心线均都指向所述中部炉体2横截面所在圆的圆心。

实施例5

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述中部炉体2外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气和水蒸气喷嘴安装口25，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口25中心线与所述中部炉体2的垂直中心线呈α角，α角为85°，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口25中心线均都指向所述中部炉体2横截面所在圆的圆心。

实施例6

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述中部炉体2外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气和水蒸气喷嘴安装口25，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口25中心线与所述中部炉体2的垂直中心线呈α角，α角为83°，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口25中心线均都指向所述中部炉体2横截面所在圆的圆心。

实施例7

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

开在下部炉体3侧面的所述排渣口包括溢流排渣口26和残渣排放口27，所述溢流排渣口26高于所述残渣排放口27。

所述溢流排渣口26中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈δ角，δ角为75°；所述残渣排放口27中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈ε角，ε角为92°；所述下部炉体3内的底部与所述残渣排放口27连通，并向残渣排放口27的方向倾斜。

实施例8

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

开在下部炉体3侧面的所述排渣口包括溢流排渣口26和残渣排放口27，所述溢流排渣口26高于所述残渣排放口27。

所述溢流排渣口26中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈δ角，δ角为85°；所述残渣排放口27中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈ε角，ε角为100°；所述下部炉体3内的底部与所述残渣排放口27连通，并向残渣排放口27的方向倾斜。

实施例9

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

开在下部炉体3侧面的所述排渣口包括溢流排渣口26和残渣排放口27，所述溢流排渣口26高于所述残渣排放口27。

所述溢流排渣口26中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈δ角，δ角为80°；所述残渣排放口27中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈ε角，ε角为96°；所述下部炉体3内的底部与所述残渣排放口27连通，并向残渣排放口27的方向倾斜。

实施例10

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述下部炉体水冷壁层14的上端连通有下部炉体水冷壁上集箱28，下端连通有下部炉体水冷壁下集箱29。

所述的下部炉体水冷壁上集箱28连通有下部炉体水冷壁引出管30，所述下部炉体水冷壁下集箱29连通有下部炉体水冷壁进水管31。

实施例11

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述下部炉体3外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气喷嘴安装口32，所述氧气喷嘴安装口32中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈β角，β角为70°，所述氧气喷嘴安装口32中心线与所述下部炉体3水平中心线呈γ角，γ角为40°。

实施例12

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述下部炉体3外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气喷嘴安装口32，所述氧气喷嘴安装口32中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈β角，β角为80°，所述氧气喷嘴安装口32中心线与所述下部炉体3水平中心线呈γ角，γ角为60°。

实施例13

一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，包括上部炉体1、中部炉体2和下部炉体3，形成三段式炉膛结构；所述上部炉体1的顶部设置有进料口4，侧面设置有合成气出口5，所述下部炉体3的侧面设置有排渣口；所述上部炉体1的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层6、上部炉体保温层7和上部炉体钢板壳体8，所述中部炉体2的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11和中部炉体钢板壳体12，所述下部炉体3的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16和下部炉体钢板壳体17。

所述下部炉体3外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气喷嘴安装口32，所述氧气喷嘴安装口32中心线与所述下部炉体3的垂直中心线呈β角，β角为75°，所述氧气喷嘴安装口32中心线与所述下部炉体3水平中心线呈γ角，γ角为50°。

实施例14

如图1所示，本实用新型所述的用于将含碳物质转化为合成气和惰性熔渣产物的分级气化与熔融气化反应炉，分上、中、下三部分，炉膛呈圆形截面，上部炉体1内侧设有上部炉体耐火材料层6和上部炉体保温层7，最外侧为上部炉体钢板壳体8。中部炉体2内侧设有中部炉体水冷壁层9、中部炉体耐火材料层10、中部炉体保温层11，最外侧为中部炉体钢板壳体12。下部炉体3内侧设有耐火保护衬里层13、下部炉体水冷壁层14、下部炉体耐火材料层15、下部炉体保温层16，最外侧为下部炉体钢板壳体17。所述耐火保护衬里层13为耐高温液态熔渣冲刷的耐火保护衬。

所述的水冷壁固定床液态排渣分级气化反应炉，还包括进料口4、干燥热解室18、气化反应室19、灰渣熔融室20、排渣口。

所述的水冷壁固定床液态排渣分级气化反应炉的进料口4为一窄长的喉部通道，内壁为耐火衬里。

所述上部炉体1包括上部封头33和中间的筒体。上部封头33与中间的筒体通过焊接连接。

所述干燥热解室18中间的筒体上部开有合成气出口5，还开有一系列温度测口34、压力测口35，温度测口34、压力测口35中心线与中间的筒体垂直中心线垂直。

所述中部炉体水冷壁层9的上端与中部炉体水冷壁上集箱21连通，中部炉体水冷壁层9的下端与中部炉体水冷壁下集箱22连通，中部炉体水冷壁进水管24与中部炉体水冷壁下集箱22连通，中部炉体水冷壁引出管23与中部炉体水冷壁上集箱21连通；中部炉体水冷壁进水管24和中部炉体水冷壁引出管23均延伸至中部炉体钢板壳体12外。

所述上部炉体1和中部炉体2通过法兰36连接。

所述中部炉体2外围同一平面上均匀布置有6-8个氧气和水蒸汽喷嘴安装口25，所述氧气和水蒸汽喷嘴安装口25中心线与中部炉体2的垂直中心线呈α角，α角为80-85°，氧气和水蒸汽喷嘴安装口25的中心线与中部炉体2的水平中心线平行。

所述下部炉体3包括下部封头37和中间的筒体。

所述下部炉体水冷壁层14的上端与下部炉体水冷壁层上集箱28连通，下部炉体水冷壁层14的下端与下端连通有下部炉体水冷壁下集箱29连通，下部炉体水冷壁进水管31与下部炉体水冷壁下集箱29连通，下部炉体水冷壁引出管30与下部炉体水冷壁上集箱28连通；下部炉体水冷壁进水管31和下部炉体水冷壁引出管30均延伸至下部炉体钢板壳体17外。

所述中部炉体2和下部炉体3通过法兰36连接。

所述下部炉体3外围同一平面上均匀布置有6-8个氧气喷嘴安装口32，所述氧气喷嘴安装口32中心线与下部炉体3的垂直中心线呈β角，β角为70-80°，氧气喷嘴安装口32的中心线与下部炉体3的水平中心线呈γ角，γ角为40-60°。

所述下部炉体3侧面下部开有溢流排渣口26，所述溢流排渣口26为一窄长的喉部通道，内壁为耐火衬里。所述溢流排渣口26中心线与下部炉体3垂直中心线呈δ角，δ角为75-85°。

所述下部炉体3底部开有残渣排放口27，所述残渣排放口27为一窄长的喉部通道，内壁为耐火衬里。所述残渣排放口27中心线与下部炉体3的垂直中心线呈ε角，ε角为92-100°。

所述下部炉体3的底部朝残渣排放口27有一定角度倾斜。

所述固定床液态排渣气化反应炉通过均匀布置在中部炉体2上的三个耳式支座38固定。

本实用新型一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉的工作过程为：

含碳物质自进料口4进入到干燥热解室18内，与自灰渣熔融室20内和气化反应室19反应来的高温合成气进行换热。

含碳物质在干燥热解室18内自上而下依次进行干燥、热解气化反应。含碳物质干燥、热解反应所需要的热源由灰渣熔融室20内灰渣及部分含碳物质气化、燃烧产生的高温合成气体提供。

经干燥热解后的含碳物质产生的固体残渣和未完全反应的含碳物质进入到气化反应室19，在气化反应室19内固体残渣和未完全反应的含碳物质与经过气化剂喷嘴喷入的纯氧气和水蒸气进行气化反应，产生有效合成气。

经气化反应后剩余的固体残渣和未完全反应的含碳物质进入到灰渣熔融室20，在灰渣熔融室20内固体残渣和未完全反应的含碳物质与氧气喷嘴喷入的氧气进行燃烧反应，未反应的残炭的燃尽所需要的氧气通过灰渣熔融室20氧气喷口补充，喷入的氧气过量保证熔渣区为氧化性气氛，避免渣池内铁析现象发生。

氧气喷口切向斜向下喷入灰渣熔融室20内，可以有效搅动液态熔渣，使得熔渣池内的未反应残碳完全燃烧，提高碳转化效率。

燃尽后剩余的残渣经灰渣熔融室20氧气与残碳燃烧提供的高温热量进行熔融，并将高温炉渣中未反应的有机物再次气化，最后成为熔融状态的液态渣通过排渣口排出反应器。

灰渣熔融室20二次气化及燃尽产生的合成气与气化反应室19产生的合成气经干燥热解室18降温后通过合成气出口5排出反应炉进入到后续的合成气利用系统。

在灰渣熔融室20和气化反应室19设置的水冷壁可以产生高温水蒸气，供气化系统利用并副产蒸汽，达到有效合理利用能量，并对高温区耐火衬里进行有效保护。

Claims (10)

1.一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：包括上部炉体（1）、中部炉体（2）和下部炉体（3），形成三段式炉膛结构；所述上部炉体（1）的顶部设置有进料口（4），侧面设置有合成气出口（5），所述下部炉体（3）的侧面设置有排渣口；所述上部炉体（1）的炉壁由内向外依次为上部炉体耐火材料层（6）、上部炉体保温层（7）和上部炉体钢板壳体（8），所述中部炉体（2）的炉壁由内向外依次为中部炉体水冷壁层（9）、中部炉体耐火材料层（10）、中部炉体保温层（11）和中部炉体钢板壳体（12），所述下部炉体（3）的炉壁由内向外依次为耐火保护衬里层（13）、下部炉体水冷壁层（14）、下部炉体耐火材料层（15）、下部炉体保温层（16）和下部炉体钢板壳体（17）。

2.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述上部炉体（1）内为干燥热解室（18），所述中部炉体（2）内为气化反应室（19），所述下部炉体（3）内为灰渣熔融室（20）。

3.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述中部炉体水冷壁层（9）的上端连通有中部炉体水冷壁上集箱（21），下端连通有中部炉体水冷壁下集箱（22）。

4.根据权利要求3所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述的中部炉体水冷壁上集箱（21）连通有中部炉体水冷壁引出管（23），所述中部炉体水冷壁下集箱（22）连通有中部炉体水冷壁进水管（24）。

5.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述中部炉体（2）外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气和水蒸气喷嘴安装口（25），所述氧气和水蒸气喷嘴安装口（25）中心线与所述中部炉体（2）的垂直中心线呈α角，α角为80-85°，所述氧气和水蒸气喷嘴安装口（25）中心线均都指向所述中部炉体（2）横截面所在圆的圆心。

6.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：开在下部炉体（3）侧面的所述排渣口包括溢流排渣口（26）和残渣排放口（27），所述溢流排渣口（26）高于所述残渣排放口（27）。

7.根据权利要求6所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述溢流排渣口（26）中心线与所述下部炉体（3）的垂直中心线呈δ角，δ角为75-85°；所述残渣排放口（27）中心线与所述下部炉体（3）的垂直中心线呈ε角，ε角为92-100°；所述下部炉体（3）内的底部与所述残渣排放口（27）连通，并向残渣排放口（27）的方向倾斜。

8.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述下部炉体水冷壁层（14）的上端连通有下部炉体水冷壁上集箱（28），下端连通有下部炉体水冷壁下集箱（29）。

9.根据权利要求8所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述的下部炉体水冷壁上集箱（28）连通有下部炉体水冷壁引出管（30），所述下部炉体水冷壁下集箱（29）连通有下部炉体水冷壁进水管（31）。

10.根据权利要求1所述的一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，其特征在于：所述下部炉体（3）外围同一水平面上均匀布置有偶数个氧气喷嘴安装口（32），所述氧气喷嘴安装口（32）中心线与所述下部炉体（3）的垂直中心线呈β角，β角为70-80°，所述氧气喷嘴安装口（32）中心线与所述下部炉体（3）水平中心线呈γ角，γ角为40-60°。