[發(fā)明專利]一種多段水冷壁高效激冷氣化裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510032768.1
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104560212A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李磊;郭寶貴;路文學(xué);張彥;吳永國;傅進(jìn)軍;趙梅梅;李彩艷
• 申請（專利權(quán)）人: 水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/50;C10J3/84
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 張世靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多段水冷壁高效激冷氣化裝置。

背景技術(shù)

自20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)世界性石油危機(jī)后，潔凈煤技術(shù)研究、開發(fā)和應(yīng)用成為了各國政府可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和能源安全的戰(zhàn)略研究重點(diǎn)。煤氣化技術(shù)是清潔利用煤炭資源的重要途徑和手段。煤氣化是煤經(jīng)過不完全燃燒轉(zhuǎn)化為合成氣、燃料氣的技術(shù)。氣化爐內(nèi)，煤與水、蒸汽或CO作用轉(zhuǎn)化為合成氣、燃料氣。煤中所含礦物質(zhì)(灰)轉(zhuǎn)化成灰渣，硫轉(zhuǎn)化為硫化氫，經(jīng)凈化脫除生成硫或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硫酸，氮(包括氯)轉(zhuǎn)化為NOx、NH₃，可經(jīng)凈化脫除。清潔氣體可以作為城市煤氣、發(fā)電用燃料氣，也可以用來生產(chǎn)化工產(chǎn)品(如合成氨、甲醇等)和清潔發(fā)動機(jī)用燃料(如氫、汽油、柴油、醚、醇燃料等)。

氣流床氣化技術(shù)是現(xiàn)在最高效、清潔的煤利用技術(shù)之一，代表著煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢，氣流床氣化技術(shù)根據(jù)進(jìn)料狀態(tài)的不同分為水煤漿和粉煤兩種方式，氣化爐從原料狀態(tài)分為水煤漿和干煤粉兩類，水煤漿進(jìn)料以德士古氣化爐為代表，干煤粉進(jìn)料以Shell氣化爐為代表。德士古氣化爐為單噴嘴結(jié)構(gòu)，噴嘴軸線與氣化爐渣口軸線重合，在氣化爐主體軸線上，物料在氣化爐中的停留平均時(shí)間為5s，有55%的物料在小于5s的時(shí)間逸出爐外使得碳轉(zhuǎn)化率不夠高；耐火磚襯里的使用壽命不高使得氣化爐換磚的周期很長，更換費(fèi)用和停工損失大大增加。目前運(yùn)行的氣化爐燃燒室廣泛采用“以渣抗渣”的原理使用水冷壁襯里，分為盤管式和列管式，choren氣化爐在燃燒室和激冷室之間的通道渣口段設(shè)置水冷壁，流量在20～30m³之間,在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),渣口段水冷壁起到了反作用,因?yàn)樗拇嬖?使得氣化爐熔渣經(jīng)過渣口時(shí)溫度驟然降低,渣的流動阻力增加,在渣口處出現(xiàn)渣堵現(xiàn)象,在生產(chǎn)上采取的處理措施是提高氣化爐溫度,提高渣的流動性,使渣順利排出。當(dāng)水冷壁出現(xiàn)泄漏時(shí)，檢測泄漏點(diǎn)成為實(shí)際生產(chǎn)的難點(diǎn)，泄漏點(diǎn)在停車檢修時(shí)才能被找到和修補(bǔ)。水冷壁采取的冷卻方式一般為下部進(jìn)水、上部出水，與氣流方向逆向冷卻，這樣，水冷壁下部水溫的溫度梯度變化較大，上部的溫度梯度變化較小，而水冷壁的上部區(qū)域離噴嘴較近，經(jīng)受著高溫高壓和高熱輻射的惡劣環(huán)境，發(fā)生水冷壁泄漏的幾率更大。噴嘴也是氣化爐的重要組成部分，根據(jù)功能不同一般分為點(diǎn)火噴嘴和工藝噴嘴，點(diǎn)火噴嘴主要用于點(diǎn)火使用，工藝噴嘴用于投料和運(yùn)行使用。傳統(tǒng)的德士古氣化工藝先用點(diǎn)火噴嘴烘爐再更換工藝噴嘴，整個(gè)開車過程需要7～8天的時(shí)間且開車成本高，不利于在越來越激烈的氣化市場的競爭。

氣化爐的激冷室是氣化爐的重要組成部分，氣化爐激冷室內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過程復(fù)雜迅速，是氣化工藝操作過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，控制不好會出現(xiàn)合成氣帶水、合成氣灰含量高、合成氣的水/氣不合格、激冷室內(nèi)部液位保持不住、下降管燒壞等問題。德士古氣化爐激冷室由激冷環(huán)、下降管和上升管組成，燃燒室與激冷室之間通道是渣口，渣口的下面是激冷環(huán)，激冷環(huán)下面連接著下降管，下降管的下端深入到激冷室的正常液位以下。下降管的外面是上升管，上升管與下降管同軸，上升管的上部有一個(gè)起折流作用的折流板，折流板為斜向下的傘形擋板，固定在燃燒室的錐底上。合成氣在離開激冷室的液面后首先沿上升管上升，在上升到上升管的頂部后，合成氣會受到折流板的作用改變方向，先向下折流，再向上升，從激冷室的合成氣出口離開激冷室。由于合成氣的氣泡具有比較大的能量，所以在合成氣的氣泡逸出激冷室的水面時(shí)會夾帶大量液體，造成合成氣的水/氣不合格、激冷室內(nèi)部液位保持不住的問題。有資料表明激冷室內(nèi)黑水的循環(huán)量高達(dá)2050m³/h，這大約相當(dāng)于進(jìn)入激冷室補(bǔ)充水的2O倍，最終被帶出激冷室的黑水量也高達(dá)40m³/h。合成氣帶液的同時(shí)，水中微米級的細(xì)灰也被帶離激冷室，造成合成氣中灰含量高的問題。