專利名稱:一種固定床氣化爐氧化區(qū)控溫方法及氣化爐的制作方法
技術(shù)領域:
本發(fā)明屬于煤氣化技術(shù)領域,特別是涉及一種固定床氣化爐氧化區(qū)控溫方 法及氣化爐。
背景技術(shù):
目前,常壓固定床氣化爐和加壓固定床氣化爐(Lurgi爐)均為以蒸汽/氧 氣或空氣為氣化劑,煤由氣化爐頂部的加煤口加入,氣化劑從氣化爐底部進入 爐篦后,從爐篦布氣孔進入氣化爐內(nèi),煤與氣化劑逆流接觸,煤由上而下經(jīng)過 氣化爐的干燥和預熱區(qū)、干熘層、氣化區(qū)(還原區(qū))、燃燒區(qū)(氧化區(qū))、灰層, 最后變成灰從爐底的排灰口排出爐外。在氣化爐中,氧化區(qū)溫度最高,約為1100 。C 130(TC,控制在灰熔點以下,如超過灰熔點,易形成結(jié)渣,造成氣化劑分 布不均,使燃料層下降速度形成梯度,造成偏爐,嚴重時燃料層會穿孔,氧氣 會通過孔洞上升到爐子上部,將煤氣燃燒,甚至與煤氣混合發(fā)生爆炸,影響正 常生產(chǎn),目前是通過在氣化劑中加入過量的蒸汽,將爐內(nèi)最高溫度點控制在灰 熔點以下,但會造成大量蒸汽的浪費,而且由于過量的蒸汽最終冷卻成水并和 煤干餾出的物質(zhì)混合變成煤氣水,又增加了污水產(chǎn)量。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題,本發(fā)明的目的是提供一種固定床氣化爐氧化區(qū)控溫方 法及氣化爐,其能夠解決大量蒸汽浪費的問題,而且裝置結(jié)構(gòu)簡單,設計合理 新穎,成本低廉。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
一種固定床氣化爐氧化區(qū)控溫方法,其在氣化爐下部側(cè)面將水通過進水管 送入爐膛內(nèi)的氧化區(qū)中下部,以霧化狀形式在氧化區(qū)中下部吸收熱量而汽化,使氧化區(qū)溫度控制在原料煤的灰熔點以下。
一種固定床氣化爐,其包括具有水夾套的爐體、加煤口、粗煤氣出口、排 灰口、爐篦,爐體頂端為加煤口,底端為排灰口,爐體內(nèi)為爐膛,爐膛下部設 有爐篦,爐篦下方為排灰口;爐膛內(nèi)的氧化區(qū)中下部與灰層之間設置有一噴水 控溫裝置,噴水控溫裝置中心位于爐膛軸心線位置,所述噴水控溫裝置包括上 環(huán)形噴水管、下環(huán)形噴水管、進水管、上支撐管、下支撐管,上、下環(huán)形噴水 管均由內(nèi)管和外管組成,上環(huán)形噴水管的內(nèi)管與外管之間形成上水夾套,下環(huán) 形噴水管的內(nèi)管與外管之間形成下水夾套,上、下環(huán)形噴水管的外管通過若干 個連接管相連通,其中一連接管內(nèi)套置有連接內(nèi)管,上、下環(huán)形噴水管的內(nèi)管 通過連接內(nèi)管相連通,上環(huán)形噴水管的外管與爐體的水夾套通過上支撐管相連 通,下環(huán)形噴水管的外管與爐體的水夾套通過下支撐管相連通,進水管一端伸 入一下支撐管中與f環(huán)形噴水管的內(nèi)管相連通,另一端伸出爐體外,卜-、下環(huán) 形噴水管的內(nèi)、外管之間均勻分布有若干個噴嘴。
所述的固定床氣化爐,其噴水控溫裝置中可設置若干個環(huán)形噴水管。 所述的固定床氣化爐,其環(huán)形噴水管與爐體的水夾套之間的支撐管可設置 若干個。
所述的固定床氣化爐,其上、下環(huán)形噴水管的上、下水夾套中設置有至少 兩塊將水夾套內(nèi)空間隔成連貫的環(huán)形空間的隔板。
所述的固定床氣化爐,其上、下環(huán)形噴水管上設置的噴嘴采用耐高溫、耐 腐蝕、耐磨霧化噴嘴。
由于采用了如上所述技術(shù)方案,本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
該固定床氣化爐氧化區(qū)控溫方法及氣化爐,其在爐膛內(nèi)的氧化區(qū)中下部與 灰層之間設置噴水控溫裝置,利用環(huán)形噴水管中噴出的水吸收熱量而汽化,減 少氣化劑中蒸汽的用量;由于氧化區(qū)增加的換熱管,即上、下支撐管及上、下 環(huán)形噴水管的外管,內(nèi)有一部分水吸收氣化爐內(nèi)熱量而汽化,增加了氣化爐水 夾套的產(chǎn)汽量;由于氣化劑的作用,爐膛內(nèi)的物料處丁部分失重狀態(tài),從環(huán)形
5噴水管內(nèi)噴射出的水可起到攪拌作用,防止氣化劑在爐內(nèi)形成溝流,提高該氣 化爐的碳轉(zhuǎn)化率;降低排灰溫度,延長爐篦的使用壽命;可回收灰渣中更多的 熱能,因此總熱效率更高。與現(xiàn)有的固定床氣化爐相比,本發(fā)明所述的氣化爐 更節(jié)能、環(huán)保,而且結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、節(jié)約成本,使用壽命更長,適用于 煤氣化發(fā)電、煤氣化制城市煤氣及化工合成等系統(tǒng)。
圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中噴水控溫裝置的"A向"結(jié)構(gòu)示意圖中1—加煤口; 2 —粗煤氣出口; 3 (a、 b、 C) 一上支撐管;4 —上環(huán)形 噴水管;5 (a、 b、 c) 一下支撐管;6 —下環(huán)形噴水管;7 —爐篦;8 —氣化劑進
口; 9一排灰口; IO —進水管;ll一水夾套;12 —爐膛;13 —隔板;14一噴嘴;
15a —下環(huán)形噴水管的內(nèi)管;15b —下環(huán)形噴水管的外管;16a—上環(huán)形噴水管的
內(nèi)管;16b —上環(huán)形噴水管的內(nèi)管;17a —連接管;17b —連接內(nèi)管。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對木發(fā)明作進一步詳細說明。
本發(fā)明所述的固定床氣化爐氧化區(qū)控溫方法,其在氣化爐下部側(cè)面將水通 過進水管送入爐膛內(nèi)的氧化區(qū)中下部,以霧化狀形式在氧化區(qū)中下部吸收熱量 而汽化,使氧化區(qū)溫度控制在原料煤的灰熔點以下。
如圖1、 2所示所述的固定床氣化爐,其包括具冇水夾套li的爐體、加
煤UI 1、粗煤氣出U 2、排灰UI 9、爐篦7,爐體頂端為加煤口 1,底端為排灰 U9,爐體內(nèi)為爐膛12,爐膛12下部設有爐篦7,爐篦下方為排灰口;爐膛內(nèi)
的氧化區(qū)中下部與灰層之間設置有一噴水控溫裝置,噴水控溫裝置中心位于爐
膛軸心線位置,所述噴水控溫裝置包括上環(huán)形噴水管4、下環(huán)形噴水管6、進水 管10、上支撐管3a、 3b、 3c、下支撐管5a、 5b、 5c,上環(huán)形噴水管4由內(nèi)管 16a和外管16b組成,下環(huán)形噴水管6由內(nèi)管15a和外管15b組成,上環(huán)形噴水 管的內(nèi)管與外管之間形成上水夾套,下環(huán)形噴水管的內(nèi)管與外管之間形成下水夾套,上、下環(huán)形噴水管的外管16b、 15b通過若干個連接管相連通,其中一連 接管17a內(nèi)套置有連接內(nèi)管17b,上、下環(huán)形噴水管的內(nèi)管16a、 15a通過連接 內(nèi)管17b相連通,上環(huán)形噴水管的外管16b與爐體的水夾套11通過上支撐管3a、 3b、 3c相連通,下環(huán)形噴水管的外管15b與爐體的水夾套11通過下支撐管5a、. 5b、 5c相連通,進水管10 —端伸入一下支撐管5b中與下環(huán)形噴水管的內(nèi)管15a 相連通,另一端伸出爐體外,上環(huán)形噴水管的內(nèi)、外管16a、 16b之間、下環(huán)形 噴水管的內(nèi)、外管15a、 15b之間均勻分布有若干個噴嘴14。
所述的固定床氣化爐,其噴水控溫裝置中可設置若干個環(huán)形噴水管,以不 超過4個為較佳選擇,各個環(huán)形噴水管的直徑均不相同。
所述的固定床氣化爐,其環(huán)形噴水管與爐體的水夾套之間的支撐管可設置 若干個。
所述的固定床氣化爐,其上、下環(huán)形噴水管的上、下水夾套中設置有至少 兩塊將水夾套內(nèi)空間隔成連貫的環(huán)形空間的隔板13,使上、下環(huán)形噴水管中的 水不走短路,不會有死角。
所述的固定床氣化爐,其上、卜-環(huán)形噴水管上設置的噴嘴采用耐高溫、耐 腐蝕、耐磨霧化噴嘴。
正常生產(chǎn)時,煤通過加煤口進入氣化爐的爐膛內(nèi),蒸汽、氧氣以及水組成 氣化劑,蒸汽、氧氣從氣化爐底部進入爐篦后,從爐篦布氣孔進入氣化爐內(nèi), 施加一定壓力將水通過進水管送入下環(huán)形噴水管的內(nèi)管中,并通過連接內(nèi)管進 入上環(huán)形噴水管的內(nèi)管中,上、下環(huán)形噴水管的內(nèi)管中的水通過噴嘴向上、下 環(huán)形噴水管的內(nèi)、外兩側(cè)噴出,噴至氧化區(qū);煤由上而下經(jīng)過氣化爐的干燥和 預熱區(qū)預加熱干燥、干熘層干餾、氣化區(qū)進行氣化反應,進入氧化區(qū),煤與氣 化劑逆流接觸,在氧化區(qū)屮上、下環(huán)形噴水管的噴嘴噴出的水立即汽化吸收熱 量,使溫度控制在原料煤的灰熔點以下,燃燒后的灰從爐底的排灰口排出爐外。 由于上、下環(huán)形噴水管的外管與氣化爐的水夾套是相通的,只要氣化爐的 夾套有水,上、下環(huán)形噴水管及噴嘴就不會被燒壞。
7本發(fā)明采用噴水控溫的方法,使氧化區(qū)內(nèi)的溫度控制在原料煤的灰熔點以 下,可代替原氣化劑中的部分蒸汽的用量,很大程度的節(jié)省成本,以一臺正常
運行的加壓同定床氣化爐為例,根據(jù)負荷不同耗蒸氣為28 56噸/小時,如果
使用本發(fā)明所述的高效節(jié)能型固定床氣化爐,不考慮內(nèi)部換熱管產(chǎn)生的蒸汽,
所節(jié)省的蒸汽量可按下式計算
Q水x(丁3—t》xc;水+q水xy+q水x(丁!一丁3) xc;汽二q汽x(丁!一t》xc;汽
式中
Q水 噴入的水量kg
Cp水 水的比熱容(按lkcal/kg 。C計算)
L 噴入氣化爐內(nèi)水的溫度(按4(TC計算)
Y 24(TC時飽和水的汽化熱(按421kcal/kg計算)
T, 氧化區(qū)的最高溫度(按110(TC計算)
I 氣化爐用蒸汽的溫度(按43(TC計算)
T3 氣化爐內(nèi)壓力下水的汽化溫度(按24(TC計算)
CpA 氣化爐內(nèi)蒸汽的比熱容(按0. 52kcal/kg 。C計算)
Qn 可節(jié)省蒸汽的量kg
如果按每小時噴入2噸水計算,把數(shù)據(jù)代入上式
2000X (240—40) X 1+2000X421+ 2000X (1100—240) X0. 52 =Q 、X (1100—430) X0. 52 Qf、 = 6132kg=6. 132t
如果每小時噴入10噸水,每小時可節(jié)省蒸氣30. 66t。
如果噴入的水采用氣化爐自產(chǎn)的煤氣水,同時可減少和蒸汽相應的污水產(chǎn)
權(quán)利要求
1、一種固定床氣化爐氧化區(qū)控溫方法,其特征在于其在氣化爐下部側(cè)面將水通過進水管送入爐膛內(nèi)的氧化區(qū)中下部,以霧化狀形式在氧化區(qū)中下部吸收熱量而汽化,使氧化區(qū)溫度控制在原料煤的灰熔點以下。
2、 一種實施如權(quán)利要求1所述方法的固定床氣化爐,其包括具有水夾套(11 )的爐體、加煤口 (1)、粗煤氣出口 (2)、排灰口 (9)、爐篦(7),爐體頂端為 加煤口 (1),底端為排灰口 (9),爐體內(nèi)為爐膛(12),爐膛(12)下部設有爐 篦(7),爐篦下方為排灰口;其特征在于其爐膛內(nèi)的氧化區(qū)中下部與灰層之間設置有一噴水控溫裝置,噴水控溫裝置中心位于爐膛軸心線位置,所述噴水控溫裝置包括上環(huán)形噴水管(4)、下環(huán)形噴水管(6)、進水管(10)、上支撐管(3a、 3b、 3c)、下支撐管(5a、 5b、 5c),上環(huán)形噴水管(4)由內(nèi)管(16a) 和外管(16b)組成,下環(huán)形噴水管(6)由內(nèi)管(15a)和外管(15b)組成, 上環(huán)形噴水管的內(nèi)管與外管之間形成上水夾套,下環(huán)形噴水管的內(nèi)管與外管之 間形成下水夾套,上、下環(huán)形噴水管的外管(16b、 15b)通過若干個連接管相 連通,其中一連接管(17a)內(nèi)套置有連接內(nèi)管(17b),上、下環(huán)形噴水管的內(nèi) 管(16a、 15a)通過連接內(nèi)管(17b)相連通,上環(huán)形噴水管的外管(16b)與 爐體的水夾套(11)通過上支撐管(3a、 3b、 3c)相連通,下環(huán)形噴水管的外 管(15b)與爐體的水夾套(11)通過下支撐管(5a、 5b、 5c)相連通,進水管 (10) —端伸入一下支撐管(5b)中與下環(huán)形噴水管的內(nèi)管(15a)相連通,另 一端伸出爐體外,上、下環(huán)形噴水管的內(nèi)、外管之間均勻分布有若干個噴嘴(14)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固定床氣化爐,其特征在于其噴水控溫裝置中 可設置若干個環(huán)形噴水管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固定床氣化爐,其特征在于其環(huán)形噴水管與爐體的水夾套之間的支撐管可設置若干個。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固定床氣化爐,其特征在于其上、下環(huán)形噴水 管的上、下水夾套中設置有至少兩塊將水夾套內(nèi)空間隔成連貫的環(huán)形空間的隔板(13)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的固定床氣化爐,其特征在于其上、下環(huán)形噴水管上設置的噴嘴采用耐高溫、耐腐蝕、耐磨霧化噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明屬于煤氣化技術(shù)領域,公開一種固定床氣化爐氧化區(qū)控溫方法,其在氣化爐下部側(cè)面將水通過進水管送入爐膛內(nèi)的氧化區(qū)中下部,以霧化狀形式在氧化區(qū)中下部吸收熱量而汽化,使氧化區(qū)溫度控制在原料煤的灰熔點以下;以及一種實施上述方法的固定床氣化爐,其爐膛內(nèi)的氧化區(qū)中下部與灰層之間設置有一噴水控溫裝置,利用噴水控溫裝置的環(huán)形噴水管中噴出的水吸收熱量而汽化,減少氣化劑中蒸汽的用量,而且結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、節(jié)能環(huán)保,適用于煤氣化發(fā)電、煤氣化制城市煤氣及化工合成等系統(tǒng)。
文檔編號C10J3/20GK101486928SQ20091006423
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者劉宏建, 劉晨希, 恒 高 申請人:劉宏建;高 恒