一種廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐及氣化方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐及氣化方法，氣化爐為一體化結(jié)構(gòu)，包括一金屬承壓殼體，金屬承壓殼體內(nèi)從上至下同軸設(shè)有依次連通的一氣化/燃燒室、一輻射廢鍋和一洗滌冷卻室，氣化/燃燒室的筒體、底部渣口處分別環(huán)設(shè)有一氣化/燃燒室筒體水冷壁和一氣化/燃燒室渣口水冷壁，輻射廢鍋的上部入口處、直筒段和下部出口處分別環(huán)設(shè)有一輻射廢鍋入口水冷壁、一輻射廢鍋筒體水冷壁和一輻射廢鍋出口水冷壁，洗滌冷卻室包括與輻射廢鍋的下部出口處軸線延伸連接的一下降管，下降管的上方還設(shè)有一激冷環(huán)，激冷環(huán)的上方、在洗滌冷卻室的側(cè)壁上還設(shè)有一合成氣出口。本發(fā)明專利技術(shù)提供的氣化爐和氣化方法熱效率高，投資省，煤種適用性廣。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐及氣化方法
本專利技術(shù)涉及煤氣化
，具體涉及一種廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐及氣化方法。
技術(shù)介紹
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)面臨利用煤炭等化石能源所帶來(lái)的能源利用率問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，急需研究開發(fā)高效、清潔的煤利用技術(shù)。氣流床煤氣化技術(shù)在整個(gè)煤清潔利用技術(shù)中處于核心地位，進(jìn)一步提高氣化能效，拓展原料的適用性是該技術(shù)的發(fā)展方向。開發(fā)高效、清潔的氣流床煤氣化技術(shù)對(duì)推進(jìn)煤炭高效清潔利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保障國(guó)家能源安全等具有重要意義。煤氣化過(guò)程是在高溫、高壓下進(jìn)行的，合理回收合成氣高溫顯熱是提高煤氣化整體效率的重要環(huán)節(jié)，合理高效的能量回收可顯著提高整體效率，降低成本。煤氣化技術(shù)從固定(移動(dòng))床，到流化床，再到氣流床，一方面是適應(yīng)大型化的要求，更重要的是為了拓展氣化技術(shù)對(duì)煤種的適應(yīng)性。原料煤的性質(zhì)會(huì)影響氣化結(jié)果，特別是原料煤的灰熔點(diǎn)，其直接關(guān)系到氣化爐的反應(yīng)溫度，因此應(yīng)開發(fā)適用于高灰熔點(diǎn)煤的氣化技術(shù)，這也是煤氣化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。基于氣化后續(xù)加工不同產(chǎn)品的需求，以及回收高溫煤氣顯熱工藝方案的不同，氣化工藝主要包括：激冷流程和廢鍋流程，前者特別適合于煤基化學(xué)品的生產(chǎn)，后者更適合于IGCC發(fā)電。在目前的現(xiàn)有技術(shù)中，激冷流程和廢鍋流程往往都是單獨(dú)使用的，激冷工藝最為常用，可以將氣化室出來(lái)的高溫煤氣從1300℃左右激冷至200℃左右，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資省，但能量回收效率低。廢熱鍋爐可以將出氣化室高溫煤氣由1300℃左右冷卻至600℃左右，其中的熱量得以回收，且回收效率高，但缺陷在于，設(shè)備龐大，投資高，而且出輻射廢鍋的合成氣中的水氣比偏低，較難達(dá)到直接進(jìn)入變換工序的工藝要求，因此有必要開發(fā)新的熱量回收技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的氣化爐中激冷流程和廢鍋流程都是單獨(dú)設(shè)置的，激冷流程存在能量回收效率低的缺點(diǎn)，而廢鍋流程存在設(shè)備投資大、出輻射廢鍋合成氣中的水氣比不能直接滿足后續(xù)變換工序要求的缺點(diǎn)，而提供了一種廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐及氣化方法。本專利技術(shù)提供的氣化爐是一種能夠?qū)饣邷仫@熱進(jìn)行回收并用于制備合成氣(CO+H2)的氣化裝置。本專利技術(shù)提供了一種廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐，所述氣化爐為一體化結(jié)構(gòu)，包括一金屬承壓殼體，所述金屬承壓殼體內(nèi)從上至下同軸設(shè)有依次連通的一氣化/燃燒室、一輻射廢鍋和一洗滌冷卻室，所述氣化/燃燒室的筒體、底部渣口處分別環(huán)設(shè)有一氣化/燃燒室筒體水冷壁和一氣化/燃燒室渣口水冷壁，所述輻射廢鍋的上部入口處、直筒段和下部出口處分別環(huán)設(shè)有一輻射廢鍋入口水冷壁、一輻射廢鍋筒體水冷壁和一輻射廢鍋出口水冷壁，所述洗滌冷卻室包括與所述輻射廢鍋的下部出口處軸線延伸連接的一下降管，所述下降管的上方還設(shè)有一激冷環(huán)，所述激冷環(huán)的上方、在所述洗滌冷卻室的側(cè)壁上還設(shè)有一合成氣出口。較佳地，所述金屬承壓殼體在所述氣化/燃燒室處的內(nèi)徑為2.0～5.0m。較佳地，所述金屬承壓殼體在所述輻射廢鍋處，與在所述洗滌冷卻室處等徑設(shè)置。更佳地，所述金屬承壓殼體在所述輻射廢鍋處、與在所述洗滌冷卻室處的內(nèi)徑均設(shè)為3.0～7.0m。較佳地，所述金屬承壓殼體的內(nèi)壁上涂有隔熱材料，可進(jìn)一步保護(hù)氣化爐。所述隔熱材料較佳地為碳化硅或陶瓷纖維。較佳地，所述金屬承壓殼體的承壓能力為耐高壓10.0MPa以下。較佳地，所述氣化/燃燒室的爐體頂部和/或爐體側(cè)壁上沿至少一水平面設(shè)置一個(gè)或多個(gè)噴嘴。較佳地，所述氣化/燃燒室筒體水冷壁為一列管式水冷壁或盤管水冷壁，內(nèi)壁涂有碳化硅。該水冷壁的選用，可提高操作溫度，拓展煤種的適用性。所述氣化/燃燒室筒體水冷壁的內(nèi)徑較佳地為1.0～4.0m。較佳地，所述氣化/燃燒室渣口水冷壁為錐形縮口結(jié)構(gòu)的盤管式水冷壁，內(nèi)壁涂有碳化硅，降低顆粒對(duì)水冷壁的磨損。所述氣化/燃燒室渣口水冷壁較佳地還垂直延伸至所述輻射廢鍋的上部入口處，與所述輻射廢鍋入口水冷壁配合形成錐形擴(kuò)口結(jié)構(gòu)的輻射廢鍋入口。該設(shè)計(jì)有利于氣化爐熔渣落入輻射廢鍋，并降低輻射廢鍋入口氣固兩相回流導(dǎo)致的水冷壁壁面熔渣沉積現(xiàn)象。較佳地，所述氣化/燃燒室的底部、在所述氣化/燃燒室渣口水冷壁的外壁還垂直環(huán)設(shè)有一金屬支撐板，用于支撐所述氣化/燃燒室渣口水冷壁和所述輻射廢鍋筒體水冷壁。所述輻射廢鍋筒體水冷壁較佳地采用吊掛的方式與金屬支撐板底部連接。從而使輻射廢鍋筒體水冷壁可自由向下膨脹。更佳地，所述金屬支撐板上還均勻設(shè)有若干開孔，保證氣化爐上部夾層空間和中部夾層空間密封氮?dú)獾倪B通。較佳地，所述輻射廢鍋的下部出口處還環(huán)設(shè)有一輻射廢鍋鍋底。其中，較佳地，所述金屬承壓殼體與所述氣化/燃燒室筒體水冷壁、所述輻射廢鍋筒體水冷壁以及所述輻射廢鍋鍋底之間均構(gòu)成夾層空間，操作時(shí)所述夾層空間內(nèi)還充滿與氣化操作壓力等壓的氮?dú)猓苊庖蚝铣蓺庑孤秾?dǎo)致的氣化爐超溫。較佳地，所述輻射廢鍋筒體水冷壁為列管式單面水冷壁，更佳地還均勻分布有若干組鰭片。所述鰭片的數(shù)量較佳地為4～32組。較佳地，所述輻射廢鍋出口水冷壁為錐形縮口結(jié)構(gòu)的盤管式水冷壁，并向下垂直延伸至所述洗滌冷卻室中所述激冷環(huán)的位置處，起到保護(hù)所述激冷環(huán)和所述下降管的作用。更佳地，還在所述輻射廢鍋出口水冷壁的內(nèi)壁進(jìn)行鎳基合金材料的堆焊并涂抹碳化硅，從而減少因高溫合成氣攜帶灰渣等固體顆粒對(duì)水冷壁的磨損。較佳地，所述氣化/燃燒室筒體水冷壁和所述輻射廢鍋筒體水冷壁采用自然循環(huán)，所述氣化/燃燒室渣口水冷壁和所述輻射廢鍋出口水冷壁采用強(qiáng)制循環(huán)。氣化/燃燒室渣口水冷壁與輻射廢鍋入口一體化設(shè)計(jì)可降低強(qiáng)制循環(huán)的循環(huán)水用量。本專利技術(shù)還提供了一種氣化方法，所述氣化方法采用上述廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐進(jìn)行，其包括如下步驟：將含碳燃料和氧化劑進(jìn)料至所述氣化/燃燒室內(nèi)，氣化生成的高溫合成氣和熔渣并流向下進(jìn)入所述輻射廢鍋，再經(jīng)所述下降管進(jìn)入所述洗滌冷卻室，合成氣經(jīng)初步洗滌后，經(jīng)所述合成氣出口排出氣化爐，固體灰渣顆粒經(jīng)所述洗滌冷卻室的底部的水浴后由所述洗滌冷卻室的底部出口排出氣化爐。其中，所述含碳燃料為本領(lǐng)域常規(guī)物質(zhì)，例如水煤漿。所述氧化劑為本領(lǐng)域常規(guī)物質(zhì)，例如氧氣。較佳地，從所述氣化/燃燒室導(dǎo)出的高溫合成氣的溫度為1100～1600℃。較佳地，所述高溫合成氣經(jīng)所述輻射廢鍋冷卻至700～1000℃。由含碳燃料和氧氣經(jīng)氣化/燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱量與高溫合成氣所攜帶的熱量可部分通過(guò)氣化/燃燒室筒體水冷壁和輻射廢鍋筒體水冷壁副產(chǎn)高壓飽和蒸汽，有效提高氣化系統(tǒng)的熱效率。依靠氣化/燃燒室筒體水冷壁和輻射廢鍋筒體水冷壁回收熱量產(chǎn)生的蒸汽的壓力等級(jí)和品質(zhì)可以滿足動(dòng)力蒸汽發(fā)電的要求。較佳地，從所述洗滌冷卻室的所述合成氣出口排出的合成氣的溫度為150～250℃。較佳地，所述合成氣出口排出的粗合成氣的水氣比為0.7以上。合成氣經(jīng)激冷后的水氣比能夠滿足后工序變換工段的工藝要求，有效地提升了氣化效率，降低了原料的消耗。在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本專利技術(shù)各較佳實(shí)例。本專利技術(shù)的積極進(jìn)步效果在于：(1)本專利技術(shù)提供的廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐適用于以水煤漿等含碳燃料為原料的合成氣制備工藝，水冷壁可以副產(chǎn)高壓蒸汽用于動(dòng)力蒸汽，經(jīng)激冷后的合成氣水氣比可以滿足變換對(duì)蒸汽的要求。該氣化爐節(jié)能環(huán)保、能本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐，其特征在于，所述氣化爐為一體化結(jié)構(gòu)，包括一金屬承壓殼體，所述金屬承壓殼體的內(nèi)部從上至下同軸設(shè)有依次連通的一氣化/燃燒室、一輻射廢鍋和一洗滌冷卻室，所述氣化/燃燒室的筒體、底部渣口處分別環(huán)設(shè)有一氣化/燃燒室筒體水冷壁和一氣化/燃燒室渣口水冷壁，所述輻射廢鍋的上部入口處、直筒段和下部出口處分別環(huán)設(shè)有一輻射廢鍋入口水冷壁、一輻射廢鍋筒體水冷壁和一輻射廢鍋出口水冷壁，所述洗滌冷卻室包括與所述輻射廢鍋的下部出口處軸線延伸連接的一下降管，所述下降管的上方還設(shè)有一激冷環(huán)，所述激冷環(huán)的上方、在所述洗滌冷卻室的側(cè)壁上還設(shè)有一合成氣出口。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種廢鍋激冷一體式水煤漿水冷壁氣化爐，其特征在于，所述氣化爐為一體化結(jié)構(gòu)，包括一金屬承壓殼體，所述金屬承壓殼體的內(nèi)部從上至下同軸設(shè)有依次連通的一氣化/燃燒室、一輻射廢鍋和一洗滌冷卻室，所述氣化/燃燒室的筒體、底部渣口處分別環(huán)設(shè)有一氣化/燃燒室筒體水冷壁和一氣化/燃燒室渣口水冷壁，所述輻射廢鍋的上部入口處、直筒段和下部出口處分別環(huán)設(shè)有一輻射廢鍋入口水冷壁、一輻射廢鍋筒體水冷壁和一輻射廢鍋出口水冷壁，所述洗滌冷卻室包括與所述輻射廢鍋的下部出口處軸線延伸連接的一下降管，所述下降管的上方還設(shè)有一激冷環(huán)，所述激冷環(huán)的上方、在所述洗滌冷卻室的側(cè)壁上還設(shè)有一合成氣出口。2.如權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述金屬承壓殼體在所述氣化/燃燒室處的內(nèi)徑為2.0～5.0m；和/或，所述金屬承壓殼體在所述輻射廢鍋處，與在所述洗滌冷卻室處等徑設(shè)置；較佳地，所述金屬承壓殼體在所述輻射廢鍋處、與在所述洗滌冷卻室處的內(nèi)徑均設(shè)為3.0～7.0m。3.如權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述金屬承壓殼體的內(nèi)壁上涂有隔熱材料，所述隔熱材料較佳地為碳化硅或陶瓷纖維；和/或，所述金屬承壓殼體的承壓能力為耐高壓10.0MPa以下。4.如權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述氣化/燃燒室的爐體頂部和/或爐體側(cè)壁上沿至少一水平面設(shè)置一個(gè)或多個(gè)噴嘴；和/或，所述氣化/燃燒室筒體水冷壁為一列管式水冷壁或盤管水冷壁，內(nèi)壁涂有碳化硅；和/或，所述氣化/燃燒室筒體水冷壁的內(nèi)徑為1.0～4.0m；和/或，所述氣化/燃燒室渣口水冷壁為錐形縮口結(jié)構(gòu)的盤管式水冷壁，內(nèi)壁涂有碳化硅；和/或，所述氣化/燃燒室渣口水冷壁還垂直延伸至所述輻射廢鍋的上部入口處，與所述輻射廢鍋入口水冷壁配合形成錐形擴(kuò)口結(jié)構(gòu)的輻射廢鍋入口。5.如權(quán)利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述氣化/燃燒室的底部、在所述氣化/燃燒室渣口水冷壁的外壁還垂直環(huán)設(shè)有一金屬支撐板，用于...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭慶華，于廣鎖，龔巖，梁欽鋒，王亦飛，王輔臣，龔欣，劉海峰，許建良，代正華，陳雪莉，李偉鋒，郭曉鐳，王興軍，陸海峰，趙輝，劉霞，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華東理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海,31