本實(shí)用新型涉及一種含碳固體物質(zhì)的氣化制氣裝置，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，屬于氣化制氣裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有固定床氣化爐多采用固態(tài)排渣方式，以固定床純氧氣化爐為例，其工藝流程為采用固定床煤氣爐，以小粒焦或塊煤為原料，經(jīng)煤倉下的自動加煤機(jī)，自動定時(shí)、定量加入氣化爐中，以純氧（＞99.6％）和水蒸汽作氣化劑經(jīng)計(jì)量和比例調(diào)節(jié)進(jìn)入混合罐中混合，混合后通過煤氣發(fā)生爐內(nèi)與熾熱的炭反應(yīng)（吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)達(dá)到平衡），在爐內(nèi)約900℃高溫條件下，經(jīng)過床層內(nèi)各個(gè)層區(qū)（核心反應(yīng)區(qū)溫度1200-1300℃）與原料煤逆流接觸進(jìn)行連續(xù)氣化生產(chǎn)水煤氣。未反應(yīng)的固態(tài)渣經(jīng)過底部轉(zhuǎn)動爐蓖排出氣化爐。

其主要化學(xué)反應(yīng)式如下：

C＋O₂=CO₂＋Q

2C＋O₂=2CO＋Q

C＋CO₂=2CO－Q

C＋2H₂O（汽）=CO₂+2H₂－Q

C＋H₂O（汽）=CO+H₂－Q

然而這種固定床固態(tài)排渣氣化爐存在氣化溫度低、燃料轉(zhuǎn)化率低和合成氣焦油含量大等缺點(diǎn)。

液態(tài)排渣氣化爐是傳統(tǒng)固態(tài)排渣氣化爐的進(jìn)一步發(fā)展。其特點(diǎn)是氣化溫度高、氣化后灰渣呈熔融態(tài)流出、因而使氣化爐的熱效率與單爐的生產(chǎn)能力提高。目前國內(nèi)外成熟可行的固定床液態(tài)排渣氣化技術(shù)為BGL碎煤加壓氣化技術(shù)，該氣化工藝氣化壓力為2.0-4.0MPa，氣化爐上部設(shè)有布煤攪拌器，氣化劑（水蒸汽和氧氣）由氣化爐底部噴嘴噴入氣化室，灰渣在高于煤灰熔點(diǎn)溫度下成熔融態(tài)排出，熔渣快速通過氣化爐底部出渣口，流入激冷室，在此被水激冷而形成固態(tài)熔渣，然后通過灰鎖排出。它結(jié)合了熔渣氣化技術(shù)高氣化率、高氣化強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)與固定床加壓/常壓氣化技術(shù)氧耗低、爐體結(jié)構(gòu)廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。

BGL熔渣氣化爐爐膛氣化燃燒產(chǎn)生的液態(tài)熔渣儲存在氣化爐底部熔渣池內(nèi)，通過環(huán)形燃燒器里面燃燒產(chǎn)生的大量氣體托住下渣口里面的液態(tài)渣，隨著熔渣增多，當(dāng)液位到一定液位1.5米左右時(shí)，氣化爐壓力和短接壓差大概48KPa，激發(fā)程序自動排渣，每次開始下渣時(shí)泄壓過程要快，2s內(nèi)完成泄壓，壓差從49kPa降到18kPa。熔渣經(jīng)過激冷、冷卻后最終從壓力系統(tǒng)中排出。

上述技術(shù)如國家知識產(chǎn)權(quán)局于2015.02.04公開的公開號為CN104327881A，名稱為“一種液態(tài)連續(xù)排渣固定床氣化爐及其氣化方法”的發(fā)明，該發(fā)明涉及的一種液態(tài)連續(xù)排渣固定床氣化爐及其氣化方法，其特征在于：它由上至下依次包括一原料倉、一原料鎖斗、一爐體、若干氣化劑噴嘴、一排渣器、一熔渣激冷室和一渣鎖；原料倉呈漏斗狀，其下端與原料鎖斗上端緊固連接；原料鎖斗與爐體上端口緊固連接；爐體上部設(shè)置有一粗煤氣出口，在位于粗煤氣出口下方的爐體內(nèi)壁上設(shè)置有一層爐襯；若干個(gè)氣化劑噴嘴緊固連接在爐體的中下部并沿爐體周向均勻布置，且各氣化劑噴嘴的出口貫穿爐體爐壁和爐襯后伸入爐體內(nèi)部；排渣器安裝于爐襯下方的爐體內(nèi)，爐體下端與熔渣激冷室上端緊固連接，熔渣激冷室下端與渣鎖上端緊固連接。本發(fā)明的氣化劑噴嘴采用了僅輸送氣化劑的單通道結(jié)構(gòu)，提高了氣化劑噴嘴的使用壽命。溢流式排渣池有效保證順利排渣，提高了固定床熔渣氣化爐的運(yùn)行效率。

然而，BGL熔渣氣化爐最難控制的就是下渣口液態(tài)熔渣液位和排渣，如果控制不好，就會堵塞下渣口，液位升高，就會堵塞噴嘴出現(xiàn)黑管現(xiàn)象，導(dǎo)致停車。如果下渣泄壓和排渣時(shí)間太長，則鐵的沉淀和冷卻極易堵住渣口。如果下渣頻率過高，會影響壓差，并且時(shí)間間隔過短渣池中可能有部分灰渣沒有完全熔化，在下渣過程中極易黏在下渣通道上。

其次BGL氣化技術(shù)是近幾年引進(jìn)國內(nèi)，工業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較固定床少，同時(shí)存在技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)，其專有核心部件（如渣池、噴嘴、銅冷卻壁等）也均需要國外進(jìn)口，也導(dǎo)致其投資成本較高、建設(shè)周期較長。相比固態(tài)排渣氣化爐，BGL氣化爐的液態(tài)排渣工藝設(shè)置、操作流程和控制系統(tǒng)均相對復(fù)雜。

國家知識產(chǎn)權(quán)局于2011.5.4公開了一件公開號為CN102041098A，名稱為“一種固定床熔渣氣化爐”的發(fā)明，該發(fā)明涉及一種固定床熔渣氣化爐，爐體(4)內(nèi)壁設(shè)有復(fù)合爐襯(10)，爐體(4)內(nèi)分為下部區(qū)域及渣池區(qū)域(11)、中上部區(qū)域(12)、以及頂部區(qū)域(13)，下部區(qū)域及渣池區(qū)域(11)安裝有噴嘴(49)，頂部區(qū)域(13)內(nèi)的復(fù)合爐襯(10)為二層結(jié)構(gòu)，中上部區(qū)域(12)的復(fù)合爐襯(10)為三層結(jié)構(gòu)，下部區(qū)域及渣池區(qū)域(11)的復(fù)合爐襯(10)為四層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，安全性能好，氣化效果佳，能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的爐襯燒損嚴(yán)重，氣化爐使用壽命短，氣化效果不佳等問題。

上述對比文件依然存在氣化爐空間利用率和能量利用率不高，使用壽命短，熔渣液位不易控制以及排渣困難的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對現(xiàn)有固定床氣化制氣中的固態(tài)排渣和液態(tài)排渣技術(shù)存在的缺陷和不足，提供一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，能夠提高熱解氣化反應(yīng)溫度和燃料轉(zhuǎn)化率，解決了碎煤加壓液態(tài)排渣技術(shù)氣化爐熔渣液位控制及排渣困難的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，其具體的技術(shù)方案如下：

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，其特征在于：包括上部爐體、中部爐體和下部爐體，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體的頂部設(shè)置有進(jìn)料口，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口，所述下部爐體的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層、上部爐體保溫層和上部爐體鋼板殼體，所述中部爐體的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層、中部爐體耐火材料層、中部爐體保溫層和中部爐體鋼板殼體，所述下部爐體的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層、下部爐體水冷壁層、下部爐體耐火材料層、下部爐體保溫層和下部爐體鋼板殼體。

上述基本技術(shù)方案中，所有耐火材料層和保溫材料層的材料都為本領(lǐng)域常規(guī)材料。

上述基本技術(shù)方案中，耐火保護(hù)襯里層中采用的材料為本領(lǐng)域常規(guī)材料，可以采用導(dǎo)熱系數(shù)大于8W/m.k的耐高溫材料，如碳化硅或石墨烯。

本實(shí)用新型所述上部爐體、中部爐體和下部爐體通過法蘭連接。

本實(shí)用新型所述上部爐體內(nèi)為干燥熱解室，所述中部爐體內(nèi)為氣化反應(yīng)室，所述下部爐體內(nèi)為灰渣熔融室。

本實(shí)用新型所述上部爐體的頂部為上部封頭。

本實(shí)用新型所述上部爐體的側(cè)面設(shè)置有溫度側(cè)口和壓力側(cè)口。

本實(shí)用新型所述上部爐體的側(cè)面設(shè)置有耳式支座。

本實(shí)用新型所述中部爐體水冷壁層的上端連通有中部爐體水冷壁上集箱，下端連通有中部爐體水冷壁下集箱。

上述中部爐體水冷壁上集箱和中部爐體水冷壁下集箱用來分配和收集水冷壁進(jìn)出水。

本實(shí)用新型所述的中部爐體水冷壁上集箱連通有中部爐體水冷壁引出管，所述中部爐體水冷壁下集箱連通有中部爐體水冷壁進(jìn)水管。

本實(shí)用新型所述中部爐體外圍同一水平面上均勻布置有偶數(shù)個(gè)氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口中心線與所述中部爐體的垂直中心線呈α角，α角為80-85°，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口中心線均都指向所述中部爐體橫截面所在圓的圓心。

本實(shí)用新型所述下部爐體的底部為下部封頭。

本實(shí)用新型開在下部爐體側(cè)面的所述排渣口包括溢流排渣口和殘?jiān)欧趴?，所述溢流排渣口高于所述殘?jiān)欧趴凇?/p>

本實(shí)用新型所述溢流排渣口中心線與所述下部爐體的垂直中心線呈δ角，δ角為75-85°。

本實(shí)用新型所述殘?jiān)欧趴谥行木€與所述下部爐體的垂直中心線呈ε角，ε角為92-100°。

本實(shí)用新型所述下部爐體內(nèi)的底部與所述殘?jiān)欧趴谶B通，并向殘?jiān)欧趴诘姆较騼A斜。

本實(shí)用新型所述下部爐體水冷壁層的上端連通有下部爐體水冷壁上集箱，下端連通有下部爐體水冷壁下集箱。

上述下部爐體水冷壁上集箱和下部爐體水冷壁下集箱用來分配和收集水冷壁進(jìn)出水。

本實(shí)用新型所述的下部爐體水冷壁上集箱連通有下部爐體水冷壁引出管，所述下部爐體水冷壁下集箱連通有下部爐體水冷壁進(jìn)水管。

本實(shí)用新型所述下部爐體外圍同一水平面上均勻布置有偶數(shù)個(gè)氧氣噴嘴安裝口，所述氧氣噴嘴安裝口中心線與所述下部爐體的垂直中心線呈β角，β角為70-80°，所述氧氣噴嘴安裝口中心線與所述下部爐體水平中心線呈γ角，γ角為40-60°。

本實(shí)用新型帶來的有益技術(shù)效果：

1、本實(shí)用新型一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐采用頂部進(jìn)料、側(cè)部排氣、底部排渣結(jié)構(gòu)，使含碳物質(zhì)熱解氣化后產(chǎn)生的灰渣與未反應(yīng)完物質(zhì)經(jīng)氣化熔融室與氧氣噴嘴噴入的氧氣燃燒反應(yīng)生成高溫熔融渣，提高了熱解氣化反應(yīng)溫度和燃料轉(zhuǎn)化率低，解決了碎煤加壓液態(tài)排渣技術(shù)氣化爐熔渣液位控制及排渣困難的問題。

2、本實(shí)用新型一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐采用三段式爐膛結(jié)構(gòu)，上部爐體、中部爐體和下部爐體的爐膛內(nèi)壁都采用不同的特定結(jié)構(gòu)形式，水冷壁層和其他層結(jié)合，協(xié)同作用，有效回收能量。此舉可有效解決整體澆注導(dǎo)致的爐膛受熱不均，易破裂，提高氣化爐空間利用率和能量利用效率，并對灰渣熔融室的內(nèi)壁進(jìn)行有效保護(hù)，提高氣化爐使用壽命。

3、本實(shí)用新型一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐利用含碳物質(zhì)自身的熱值進(jìn)行純氧和水蒸汽氣化，之后對其產(chǎn)生的爐渣和未反應(yīng)殘?zhí)歼M(jìn)行純氧燃燒，分級氣化與熔融燃燒技術(shù)和水冷壁回收高溫區(qū)能量大大降低了能量耗損，并在灰渣熔融室產(chǎn)生的氧化性環(huán)境可以避免鐵析現(xiàn)象、氧氣切向噴入攪動渣池可進(jìn)一步提高氣化反應(yīng)碳轉(zhuǎn)化效率。

4、本實(shí)用新型優(yōu)選的，氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口的特定排布和角度，產(chǎn)生對沖，能夠免高速氣流直接沖刷氣化爐內(nèi)壁，且使氣流在爐膛內(nèi)分布更均勻。

5、本實(shí)用新型優(yōu)選的，開在下部爐體側(cè)面的所述排渣口包括溢流排渣口和殘?jiān)欧趴?，所述溢流排渣口高于所述殘?jiān)欧趴凇Ｒ缌髋旁谑钦９ぷ鲿r(shí)候排渣口，殘?jiān)欧趴谑窃谑鹿驶蛲＼嚂r(shí)采用的排放口，通過在灰渣熔融室建立液位，解決碎煤加壓液態(tài)排渣技術(shù)氣化爐熔渣液位控制及排渣困難的問題。

6、本實(shí)用新型優(yōu)選的，所述溢流排渣口中心線與所述下部爐體的垂直中心線呈δ角，δ角為75-85°。所述殘?jiān)欧趴谥行木€與所述下部爐體的垂直中心線呈ε角，ε角為92-100°。所述下部爐體內(nèi)的底部與所述殘?jiān)欧趴谶B通，并向殘?jiān)欧趴诘姆较騼A斜。上述角度和結(jié)構(gòu)的設(shè)定，可以有效避免含碳物質(zhì)堵塞溢流排渣口，還可以充分排盡液態(tài)殘?jiān)?/p>

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐A-A截面剖視示意圖；

圖3為本實(shí)用新型一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐B-B截面剖視示意圖。

附圖標(biāo)記：

1為上部爐體、2為中部爐體、3為下部爐體、4為進(jìn)料口、5為合成氣出口、6為上部爐體耐火材料層、7為上部爐體保溫層、8為上部爐體鋼板殼體、9為中部爐體水冷壁層、10為中部爐體耐火材料層、11為中部爐體保溫層、12為中部爐體鋼板殼體、13為耐火保護(hù)襯里層、14為下部爐體水冷壁層、15為下部爐體耐火材料層、16為下部爐體保溫層、17為下部爐體鋼板殼體、18為干燥熱解室、19為氣化反應(yīng)室、20為灰渣熔融室、21為中部爐體水冷壁上集箱、22為中部爐體水冷壁下集箱、23為中部爐體水冷壁引出管、24為中部爐體水冷壁進(jìn)水管、25為氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口、26為溢流排渣口、27為殘?jiān)欧趴凇?8為下部爐體水冷壁上集箱、29為下部爐體水冷壁下集箱、30為下部爐體水冷壁引出管、31為下部爐體水冷壁進(jìn)水管、32為氧氣噴嘴安裝口、33為上部封頭、34為溫度測口、35為壓力測口、36為法蘭、37為下部封頭、38為耳式支座。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

實(shí)施例2

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述上部爐體1內(nèi)為干燥熱解室18，所述中部爐體2內(nèi)為氣化反應(yīng)室19，所述下部爐體3內(nèi)為灰渣熔融室20。

實(shí)施例3

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述中部爐體水冷壁層9的上端連通有中部爐體水冷壁上集箱21，下端連通有中部爐體水冷壁下集箱22。

所述的中部爐體水冷壁上集箱21連通有中部爐體水冷壁引出管23，所述中部爐體水冷壁下集箱22連通有中部爐體水冷壁進(jìn)水管24。

實(shí)施例4

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述中部爐體2外圍同一水平面上均勻布置有偶數(shù)個(gè)氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線與所述中部爐體2的垂直中心線呈α角，α角為80°，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線均都指向所述中部爐體2橫截面所在圓的圓心。

實(shí)施例5

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述中部爐體2外圍同一水平面上均勻布置有偶數(shù)個(gè)氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線與所述中部爐體2的垂直中心線呈α角，α角為85°，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線均都指向所述中部爐體2橫截面所在圓的圓心。

實(shí)施例6

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述中部爐體2外圍同一水平面上均勻布置有偶數(shù)個(gè)氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線與所述中部爐體2的垂直中心線呈α角，α角為83°，所述氧氣和水蒸氣噴嘴安裝口25中心線均都指向所述中部爐體2橫截面所在圓的圓心。

實(shí)施例7

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

開在下部爐體3側(cè)面的所述排渣口包括溢流排渣口26和殘?jiān)欧趴?7，所述溢流排渣口26高于所述殘?jiān)欧趴?7。

所述溢流排渣口26中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈δ角，δ角為75°；所述殘?jiān)欧趴?7中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈ε角，ε角為92°；所述下部爐體3內(nèi)的底部與所述殘?jiān)欧趴?7連通，并向殘?jiān)欧趴?7的方向傾斜。

實(shí)施例8

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

開在下部爐體3側(cè)面的所述排渣口包括溢流排渣口26和殘?jiān)欧趴?7，所述溢流排渣口26高于所述殘?jiān)欧趴?7。

所述溢流排渣口26中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈δ角，δ角為85°；所述殘?jiān)欧趴?7中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈ε角，ε角為100°；所述下部爐體3內(nèi)的底部與所述殘?jiān)欧趴?7連通，并向殘?jiān)欧趴?7的方向傾斜。

實(shí)施例9

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

開在下部爐體3側(cè)面的所述排渣口包括溢流排渣口26和殘?jiān)欧趴?7，所述溢流排渣口26高于所述殘?jiān)欧趴?7。

所述溢流排渣口26中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈δ角，δ角為80°；所述殘?jiān)欧趴?7中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈ε角，ε角為96°；所述下部爐體3內(nèi)的底部與所述殘?jiān)欧趴?7連通，并向殘?jiān)欧趴?7的方向傾斜。

實(shí)施例10

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述下部爐體水冷壁層14的上端連通有下部爐體水冷壁上集箱28，下端連通有下部爐體水冷壁下集箱29。

所述的下部爐體水冷壁上集箱28連通有下部爐體水冷壁引出管30，所述下部爐體水冷壁下集箱29連通有下部爐體水冷壁進(jìn)水管31。

實(shí)施例11

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述下部爐體3外圍同一水平面上均勻布置有偶數(shù)個(gè)氧氣噴嘴安裝口32，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈β角，β角為70°，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3水平中心線呈γ角，γ角為40°。

實(shí)施例12

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述下部爐體3外圍同一水平面上均勻布置有偶數(shù)個(gè)氧氣噴嘴安裝口32，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈β角，β角為80°，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3水平中心線呈γ角，γ角為60°。

實(shí)施例13

一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，包括上部爐體1、中部爐體2和下部爐體3，形成三段式爐膛結(jié)構(gòu)；所述上部爐體1的頂部設(shè)置有進(jìn)料口4，側(cè)面設(shè)置有合成氣出口5，所述下部爐體3的側(cè)面設(shè)置有排渣口；所述上部爐體1的爐壁由內(nèi)向外依次為上部爐體耐火材料層6、上部爐體保溫層7和上部爐體鋼板殼體8，所述中部爐體2的爐壁由內(nèi)向外依次為中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11和中部爐體鋼板殼體12，所述下部爐體3的爐壁由內(nèi)向外依次為耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16和下部爐體鋼板殼體17。

所述下部爐體3外圍同一水平面上均勻布置有偶數(shù)個(gè)氧氣噴嘴安裝口32，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3的垂直中心線呈β角，β角為75°，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與所述下部爐體3水平中心線呈γ角，γ角為50°。

實(shí)施例14

如圖1所示，本實(shí)用新型所述的用于將含碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化為合成氣和惰性熔渣產(chǎn)物的分級氣化與熔融氣化反應(yīng)爐，分上、中、下三部分，爐膛呈圓形截面，上部爐體1內(nèi)側(cè)設(shè)有上部爐體耐火材料層6和上部爐體保溫層7，最外側(cè)為上部爐體鋼板殼體8。中部爐體2內(nèi)側(cè)設(shè)有中部爐體水冷壁層9、中部爐體耐火材料層10、中部爐體保溫層11，最外側(cè)為中部爐體鋼板殼體12。下部爐體3內(nèi)側(cè)設(shè)有耐火保護(hù)襯里層13、下部爐體水冷壁層14、下部爐體耐火材料層15、下部爐體保溫層16，最外側(cè)為下部爐體鋼板殼體17。所述耐火保護(hù)襯里層13為耐高溫液態(tài)熔渣沖刷的耐火保護(hù)襯。

所述的水冷壁固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐，還包括進(jìn)料口4、干燥熱解室18、氣化反應(yīng)室19、灰渣熔融室20、排渣口。

所述的水冷壁固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐的進(jìn)料口4為一窄長的喉部通道，內(nèi)壁為耐火襯里。

所述上部爐體1包括上部封頭33和中間的筒體。上部封頭33與中間的筒體通過焊接連接。

所述干燥熱解室18中間的筒體上部開有合成氣出口5，還開有一系列溫度測口34、壓力測口35，溫度測口34、壓力測口35中心線與中間的筒體垂直中心線垂直。

所述中部爐體水冷壁層9的上端與中部爐體水冷壁上集箱21連通，中部爐體水冷壁層9的下端與中部爐體水冷壁下集箱22連通，中部爐體水冷壁進(jìn)水管24與中部爐體水冷壁下集箱22連通，中部爐體水冷壁引出管23與中部爐體水冷壁上集箱21連通；中部爐體水冷壁進(jìn)水管24和中部爐體水冷壁引出管23均延伸至中部爐體鋼板殼體12外。

所述上部爐體1和中部爐體2通過法蘭36連接。

所述中部爐體2外圍同一平面上均勻布置有6-8個(gè)氧氣和水蒸汽噴嘴安裝口25，所述氧氣和水蒸汽噴嘴安裝口25中心線與中部爐體2的垂直中心線呈α角，α角為80-85°，氧氣和水蒸汽噴嘴安裝口25的中心線與中部爐體2的水平中心線平行。

所述下部爐體3包括下部封頭37和中間的筒體。

所述下部爐體水冷壁層14的上端與下部爐體水冷壁層上集箱28連通，下部爐體水冷壁層14的下端與下端連通有下部爐體水冷壁下集箱29連通，下部爐體水冷壁進(jìn)水管31與下部爐體水冷壁下集箱29連通，下部爐體水冷壁引出管30與下部爐體水冷壁上集箱28連通；下部爐體水冷壁進(jìn)水管31和下部爐體水冷壁引出管30均延伸至下部爐體鋼板殼體17外。

所述中部爐體2和下部爐體3通過法蘭36連接。

所述下部爐體3外圍同一平面上均勻布置有6-8個(gè)氧氣噴嘴安裝口32，所述氧氣噴嘴安裝口32中心線與下部爐體3的垂直中心線呈β角，β角為70-80°，氧氣噴嘴安裝口32的中心線與下部爐體3的水平中心線呈γ角，γ角為40-60°。

所述下部爐體3側(cè)面下部開有溢流排渣口26，所述溢流排渣口26為一窄長的喉部通道，內(nèi)壁為耐火襯里。所述溢流排渣口26中心線與下部爐體3垂直中心線呈δ角，δ角為75-85°。

所述下部爐體3底部開有殘?jiān)欧趴?7，所述殘?jiān)欧趴?7為一窄長的喉部通道，內(nèi)壁為耐火襯里。所述殘?jiān)欧趴?7中心線與下部爐體3的垂直中心線呈ε角，ε角為92-100°。

所述下部爐體3的底部朝殘?jiān)欧趴?7有一定角度傾斜。

所述固定床液態(tài)排渣氣化反應(yīng)爐通過均勻布置在中部爐體2上的三個(gè)耳式支座38固定。

本實(shí)用新型一種水冷壁常壓固定床液態(tài)排渣分級氣化反應(yīng)爐的工作過程為：

含碳物質(zhì)自進(jìn)料口4進(jìn)入到干燥熱解室18內(nèi)，與自灰渣熔融室20內(nèi)和氣化反應(yīng)室19反應(yīng)來的高溫合成氣進(jìn)行換熱。

含碳物質(zhì)在干燥熱解室18內(nèi)自上而下依次進(jìn)行干燥、熱解氣化反應(yīng)。含碳物質(zhì)干燥、熱解反應(yīng)所需要的熱源由灰渣熔融室20內(nèi)灰渣及部分含碳物質(zhì)氣化、燃燒產(chǎn)生的高溫合成氣體提供。

經(jīng)干燥熱解后的含碳物質(zhì)產(chǎn)生的固體殘?jiān)臀赐耆磻?yīng)的含碳物質(zhì)進(jìn)入到氣化反應(yīng)室19，在氣化反應(yīng)室19內(nèi)固體殘?jiān)臀赐耆磻?yīng)的含碳物質(zhì)與經(jīng)過氣化劑噴嘴噴入的純氧氣和水蒸氣進(jìn)行氣化反應(yīng)，產(chǎn)生有效合成氣。

經(jīng)氣化反應(yīng)后剩余的固體殘?jiān)臀赐耆磻?yīng)的含碳物質(zhì)進(jìn)入到灰渣熔融室20，在灰渣熔融室20內(nèi)固體殘?jiān)臀赐耆磻?yīng)的含碳物質(zhì)與氧氣噴嘴噴入的氧氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，未反應(yīng)的殘?zhí)康娜急M所需要的氧氣通過灰渣熔融室20氧氣噴口補(bǔ)充，噴入的氧氣過量保證熔渣區(qū)為氧化性氣氛，避免渣池內(nèi)鐵析現(xiàn)象發(fā)生。

氧氣噴口切向斜向下噴入灰渣熔融室20內(nèi)，可以有效攪動液態(tài)熔渣，使得熔渣池內(nèi)的未反應(yīng)殘?zhí)纪耆紵?，提高碳轉(zhuǎn)化效率。

燃盡后剩余的殘?jiān)?jīng)灰渣熔融室20氧氣與殘?zhí)既紵峁┑母邷責(zé)崃窟M(jìn)行熔融，并將高溫爐渣中未反應(yīng)的有機(jī)物再次氣化，最后成為熔融狀態(tài)的液態(tài)渣通過排渣口排出反應(yīng)器。

灰渣熔融室20二次氣化及燃盡產(chǎn)生的合成氣與氣化反應(yīng)室19產(chǎn)生的合成氣經(jīng)干燥熱解室18降溫后通過合成氣出口5排出反應(yīng)爐進(jìn)入到后續(xù)的合成氣利用系統(tǒng)。

在灰渣熔融室20和氣化反應(yīng)室19設(shè)置的水冷壁可以產(chǎn)生高溫水蒸氣，供氣化系統(tǒng)利用并副產(chǎn)蒸汽，達(dá)到有效合理利用能量，并對高溫區(qū)耐火襯里進(jìn)行有效保護(hù)。