[發(fā)明專利]一種液態(tài)連續(xù)排渣固定床氣化爐及其氣化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410549364.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN104327881A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董衛(wèi)果;張科達(dá);陳貴鋒;晁俊楠;王鵬;徐春霞;文芳;楊宗仁;唐楠;郭良元;李小亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): C10J3/20
• 分類號(hào): C10J3/20;C10J3/72;C10J3/74
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣化爐及其氣化方法，特別是關(guān)于一種液態(tài)連續(xù)排渣固定床氣化爐及其氣化方法。

背景技術(shù)

氣化爐按灰渣排出形態(tài)主要分為固態(tài)排渣氣化爐和液態(tài)排渣氣化爐兩種。液態(tài)排渣氣化爐主要包括殼牌粉煤氣化爐、GSP粉煤氣化爐(西門子粉煤氣化爐)、航天爐、水煤漿加壓氣化等氣流床氣化爐和碎煤熔渣氣化爐(BGL氣化爐)。傳統(tǒng)的熔渣氣化爐一般包括氣化劑噴嘴、爐襯、熔渣池、燃燒器等關(guān)鍵部件。

氣化劑噴嘴是氣化爐的關(guān)鍵部件之一，在氣化爐使用過程中需要定期對(duì)噴嘴進(jìn)行維護(hù)或更換，然而噴嘴的價(jià)格比較昂貴，經(jīng)常更換噴嘴對(duì)氣化爐的使用成本影響較大。目前，現(xiàn)有的氣化爐用氣化劑噴嘴分為兩種，一種是同時(shí)輸送含碳燃料和氣化劑的噴嘴，另一種是單純輸送氣化劑的噴嘴。同時(shí)輸送含碳燃料和氣化劑的噴嘴多用于氣流床氣化爐，其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，不便于加工和維護(hù)，而且由于含碳燃料和氣化劑的輸送是同時(shí)由同一個(gè)噴嘴噴入高溫氣化爐的，含碳燃料和氣化劑在離開噴嘴相遇的瞬間即發(fā)生燃燒、氣化等多種化學(xué)反應(yīng)，放出大量的熱量，造成噴嘴的噴頭過熱，嚴(yán)重影響噴嘴的壽命。此外，由于這些噴嘴將含碳燃料及氣化劑同時(shí)輸送，含碳燃料勢(shì)必會(huì)對(duì)噴嘴產(chǎn)生一定的磨蝕作用，尤其是對(duì)噴嘴的噴頭部位磨蝕嚴(yán)重，造成噴嘴壽命縮短。

單純輸送氣化劑的噴嘴有等離子體噴槍等，而等離子體噴槍一般在流化床氣化爐的鼓泡氣化段爐墻上呈多層布局，每層環(huán)狀設(shè)置多只等離子體噴槍，各等離子體噴槍的噴口指向爐內(nèi)軸心，同時(shí)在等離子體噴槍的間隔中還設(shè)置有水蒸汽噴槍，水蒸汽噴槍至少為一只。雖然等離子體噴槍只輸送了水蒸氣，但由于需要將水蒸汽用電加熱到4000℃，電能消耗巨大，不節(jié)能，而且如此高溫下水蒸氣的分解物直接噴射到爐內(nèi)，容易造成爐內(nèi)局部溫度過高，對(duì)氣化爐的壽命有不利影響。此外，由于等離子體噴槍呈多層布局，且每層環(huán)狀設(shè)置多只等離子體噴槍，在等離子體噴槍的間隔之間還設(shè)置有水蒸汽噴槍，可見在該設(shè)備的局部區(qū)域即噴嘴數(shù)目非常多，嚴(yán)重降低了該設(shè)備的強(qiáng)度，不利于該設(shè)備在高溫高壓下穩(wěn)定運(yùn)行。

傳統(tǒng)熔渣氣化爐爐體內(nèi)的爐襯主要采用高耐火度的耐火磚加搗打料或澆注料結(jié)構(gòu)，即內(nèi)表面砌筑耐火磚，耐火磚與夾套之間采用搗打料或澆注料。這種爐襯由于在高溫區(qū)域沒有強(qiáng)化冷卻結(jié)構(gòu)，耐火磚、夾套燒損嚴(yán)重，導(dǎo)致耐火磚的抗渣侵蝕能力變差，并且極易脫落。隨著傳統(tǒng)熔渣氣化爐運(yùn)行過程中問題的出現(xiàn)，目前也有對(duì)爐襯進(jìn)行改進(jìn)，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)的爐襯，并借鑒高爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在高溫區(qū)增加水冷壁結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合爐襯的具體結(jié)構(gòu)分為上中下三部分區(qū)域：上部區(qū)域?yàn)槎咏Y(jié)構(gòu)，外層為夾套，內(nèi)層為碳化硅澆注料；中部區(qū)域?yàn)槿龑咏Y(jié)構(gòu)，外層為夾套，中間層為搗打料層，內(nèi)層為耐火磚層；下部區(qū)域?yàn)樗膶咏Y(jié)構(gòu)，外層為夾套，向內(nèi)依次為搗打料層、水冷壁及耐火磚層。該復(fù)合爐襯雖然在高溫區(qū)域增加了強(qiáng)化冷卻的水冷壁，并在水冷壁表面砌筑了耐火磚，但由于水冷壁表面光滑，且水冷壁與耐火磚之間沒有牢固連接，耐火磚一旦有裂紋容易傳播并導(dǎo)致整體脫落。

在高爐應(yīng)用上也有采用鑲磚結(jié)構(gòu)的水冷壁，即水冷壁上有凹凸槽，耐火磚鑲嵌于水冷壁的凹凸槽內(nèi)。但由于耐火磚一般為脆性材料，凹凸槽處的巨大剪切力很容易造成鑲磚的根部斷裂，從而造成耐火材料保護(hù)層的脫落甚至整體垮塌，效果不理想。此外，目前所應(yīng)用水冷壁的冷卻水管多采用下進(jìn)上出式，在安裝于爐體后，會(huì)導(dǎo)致爐體上穿孔過多，影響爐體的密封及安全操作。

傳統(tǒng)的熔渣氣化爐爐體下部的排渣器主要為倒錐形的熔渣池，熔渣池的內(nèi)表面自熔渣池的上端朝向熔渣池的下端呈收斂構(gòu)型，熔渣池的內(nèi)表面水平坡度為25°～60°。同時(shí)，排渣器采取間歇排渣方式，即在爐體與激冷室之間安有壓差檢測，并與激冷室的放散閥進(jìn)行聯(lián)鎖。當(dāng)熔融狀態(tài)的灰渣在熔渣池內(nèi)積累到一定高度后，便會(huì)有一個(gè)確切的壓差值，該壓差值觸動(dòng)聯(lián)鎖，激冷室的放散閥自動(dòng)打開，此時(shí)激冷室內(nèi)的壓力小于爐體內(nèi)的壓力，熔渣自動(dòng)排入激冷室。隨著熔渣池內(nèi)液渣量的逐漸減少，爐體與激冷室之間的壓差值變小。當(dāng)壓差小到一定值后，再次觸發(fā)聯(lián)鎖，激冷室的放散閥自動(dòng)關(guān)閉，排渣過程結(jié)束。整個(gè)排渣過程是通過控制排渣口上下壓差來實(shí)現(xiàn)，這就要求排渣口不宜過大，由此容易出現(xiàn)排渣口堵塞現(xiàn)象。