[實用新型]一種多段水冷壁高效激冷氣化裝置

有效

• 申請號: 201520045983.0
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN204434563U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 李磊;郭寶貴;路文學;張彥;吳永國;傅進軍;趙梅梅;李彩艷
• 申請（專利權）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: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張世靜

技術領域

本發明屬于新能源技術領域，涉及一種多段水冷壁高效激冷氣化裝置。

背景技術

自20世紀70年代中期出現世界性石油危機后，潔凈煤技術研究、開發和應用成為了各國政府可持續發展戰略和能源安全的戰略研究重點。煤氣化技術是清潔利用煤炭資源的重要途徑和手段。煤氣化是煤經過不完全燃燒轉化為合成氣、燃料氣的技術。氣化爐內，煤與水、蒸汽或CO作用轉化為合成氣、燃料氣。煤中所含礦物質(灰)轉化成灰渣，硫轉化為硫化氫，經凈化脫除生成硫或進一步轉化成硫酸，氮(包括氯)轉化為NOx、NH₃，可經凈化脫除。清潔氣體可以作為城市煤氣、發電用燃料氣，也可以用來生產化工產品(如合成氨、甲醇等)和清潔發動機用燃料(如氫、汽油、柴油、醚、醇燃料等)。

氣流床氣化技術是現在最高效、清潔的煤利用技術之一，代表著煤氣化技術的發展趨勢，氣流床氣化技術根據進料狀態的不同分為水煤漿和粉煤兩種方式，氣化爐從原料狀態分為水煤漿和干煤粉兩類，水煤漿進料以德士古氣化爐為代表，干煤粉進料以Shell氣化爐為代表。德士古氣化爐為單噴嘴結構，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間為5s，有55%的物料在小于5s的時間逸出爐外使得碳轉化率不夠高；耐火磚襯里的使用壽命不高使得氣化爐換磚的周期很長，更換費用和停工損失大大增加。目前運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置水冷壁，流量在20～30m³之間,在實際運行中發現,渣口段水冷壁起到了反作用,因為它的存在,使得氣化爐熔渣經過渣口時溫度驟然降低,渣的流動阻力增加,在渣口處出現渣堵現象,在生產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。當水冷壁出現泄漏時，檢測泄漏點成為實際生產的難點，泄漏點在停車檢修時才能被找到和修補。水冷壁采取的冷卻方式一般為下部進水、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，而水冷壁的上部區域離噴嘴較近，經受著高溫高壓和高熱輻射的惡劣環境，發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，根據功能不同一般分為點火噴嘴和工藝噴嘴，點火噴嘴主要用于點火使用，工藝噴嘴用于投料和運行使用。傳統的德士古氣化工藝先用點火噴嘴烘爐再更換工藝噴嘴，整個開車過程需要7～8天的時間且開車成本高，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，氣化爐激冷室內部的傳熱傳質過程復雜迅速，是氣化工藝操作過程中的關鍵環節之一，控制不好會出現合成氣帶水、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、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，激冷環下面連接著下降管，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會夾帶大量液體，造成合成氣的水/氣不合格、激冷室內部液位保持不住的問題。有資料表明激冷室內黑水的循環量高達2050m³/h，這大約相當于進入激冷室補充水的2O倍，最終被帶出激冷室的黑水量也高達40m³/h。合成氣帶液的同時，水中微米級的細灰也被帶離激冷室，造成合成氣中灰含量高的問題。