[發明專利]兩段供氧干排渣加壓氣流床氣化爐

無效

• 申請號: 201010299229.1
• 申請日: 2010-10-02
• 公開（公告）號: CN101985568A
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發明（設計）人: 張忠孝;張勇;徐振剛;烏曉江
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;西北化工研究院;煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/82;C10J3/50;C10J3/72
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種煤氣煤炭技術領域的氣流床氣化爐，尤其是一種適合我國高灰(25～27％)、高灰熔點(FT＞1400℃)“雙高”煤種的兩段供氧干排渣加壓氣流床氣化爐。

背景技術

大規模加壓氣流床煤氣化技術是未來潔凈煤技術的核心，是發展煤基化工產品(合成氨、制甲醇、二甲醚等)、煤基多聯產、IGCC發電、大規模制氫、燃料電池等工業過程的基礎，是實現污染物近零排放的煤基高效能源系統的核心技術和龍頭技術，代表了當今煤氣化技術的發展方向。其中Texaco、E-gas、Shell、Prenflo和GSP等大型加壓氣流床煤氣化工藝已實現2000t/d規模的工業示范，并達到商業化水平。但上述加壓氣流床氣化技術均采用液態排渣方式，對入爐煤的灰熔融溫度有嚴格的要求，一般要求煤灰熔融溫度FT低于1400℃以下，否則必須添加助熔劑或提高氣化溫度來滿足液態排渣工藝的需要，而采用上述兩種措施則相應增加排渣量、排渣熱損失、氧耗量，同時降低了氣化爐的使用壽命。

我國動力用煤具有高灰(平均灰含量達25～27％)、高灰熔點的“雙高”特點。大量“雙高”煤種無法滿足現有以Shell和Texaco為代表的液態排渣型加壓氣流床氣化技術的排渣工藝要求。針對現有液態排渣型加壓氣流床氣化技術無法適用我國大量“雙高”煤種的難題，開發適合我國“雙高”煤種的新型加壓氣流床氣化裝置，可彌補現有液態排渣型加壓氣流床氣化裝置對“雙高”煤種具有一定限制要求的不足，擴大加壓氣流床氣化技術對煤種的適應性要求。對實現大規模加壓氣流床氣化技術在我國的大面積應用，實現煤炭清潔、高效利用具有十分重要的現實意義和廣闊的發展前景。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種兩段供氧干排渣加壓氣流床氣化爐，實現我國“雙高”煤種在大規模加壓氣流床氣化裝置上的工業應用。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：圓柱形承壓外殼、設置在圓柱形承壓外殼內的氣化室、合成氣冷卻室、機械式碎渣機和鎖渣罐，其中：氣化室與合成氣冷卻室分別置于圓柱形承壓外殼內的上部和下部，機械式碎渣機位于氣化爐底部下方，鎖渣罐位于機械式碎渣機的下方。

所述的氣化室包括：燃料噴嘴、水蒸氣噴嘴、二段氧氣-水蒸氣噴嘴、耐火襯里、托架和，氣化室出口其中：燃料噴嘴置于氣化室頂部且與氣化室軸線重合，燃料噴嘴下方垂直于爐膛軸線方向水平對沖設置兩個水蒸氣噴嘴，水蒸氣噴嘴下方垂直于爐膛軸線方向水平對沖設置兩個二段氧氣-水蒸氣噴嘴，耐火襯里敷設在圓柱形承壓外殼內壁和托架之上，托架位于氣化室底部支撐耐火襯里，在氣化室底部布置有錐形縮口的氣化室出口。

所述的水蒸氣噴嘴的軸線與二段氧氣-水蒸氣噴嘴的軸線所成的空間夾角為90°；

所述的氣化室出口，其錐形縮口的錐面與氣化室中心線的夾角為55～70°。

所述的合成氣冷卻室包括：合成氣冷卻室入口、第一激冷環、第二激冷環、第一洗滌冷卻器、第二洗滌冷卻器、旋流擋板、渣水出口、黑水出口、合成氣出口。合成氣冷卻室入口位于合成器冷卻室頂部并與氣化室出口相連通，合成氣冷卻室入口上布置有第一激冷環、第二激冷環以及位于兩層第一激冷環和第二激冷環之間的第一洗滌冷卻器，第二激冷環下方布置有與之連通的第二洗滌冷卻器，第二洗滌冷卻器與承壓外殼之間設置旋流板，渣水出口和黑水出口、合成氣出口依次設置在第二洗滌冷卻器出口后的工位。

所述的合成氣冷卻室入口結構為向下擴展的喇叭口結構，喇叭口與合成氣冷卻室中心線夾角為17～22°。

所述的第一洗滌冷卻器為錐形膜式水冷壁結構；所述的第二洗滌冷卻器為圓柱形膜式水冷壁結構。

在第一激冷環、第二激冷環和第一洗滌冷卻器上分別沿周向和管長方向設有一排或多排激冷水噴嘴，射流出來的激冷水將進入合成氣冷卻室入口的高溫含灰粗煤氣中的灰渣迅速激冷、固化。

在第二激冷環上沿管長方向設有一排或多排激冷水噴嘴，由第二激冷環下來的激冷水沿管長方向逐級噴射激冷水，通過逐級洗滌、冷卻作用將激冷后的合成氣進一步冷卻至370℃以下，同時在管壁上形成水膜以保護第二洗滌冷卻器。