一種氣化爐激冷環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣化爐組件，尤其是涉及一種氣化爐激冷環(huán)，帶有蝸殼式導(dǎo)流結(jié) 構(gòu)，尤其適合我國(guó)高灰(25~27 % )、高灰熔點(diǎn)(FT> 1400°C) "雙高"煤種的兩段供氧干排渣加 壓氣流床氣化爐中使用。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭氣化技術(shù)是大規(guī)模加壓氣流床煤氣化技術(shù)是我國(guó)潔凈煤技術(shù)的重要組成部 分，是高效、潔凈利用煤炭的主要途徑之一。氣化爐是大規(guī)模加壓氣流床煤氣化技術(shù)的關(guān)鍵 設(shè)備，而激冷環(huán)則是決定氣化爐運(yùn)行性能和壽命的核心部件。氣化爐激冷環(huán)的作用在于將 激冷水均勻分布在下降管的內(nèi)表面上，并形成一層水薄膜與合成氣并流而下，隔絕高溫合 成氣與下降管直接接觸，保護(hù)下降管免受高溫而變形。
[0003] 現(xiàn)有加壓氣流床氣化技術(shù)大部分采用液態(tài)排渣方式，對(duì)入爐煤的灰熔融溫度有嚴(yán) 格的要求。液態(tài)排渣工藝要求參與反應(yīng)的煤具有的較高化學(xué)活性(用C02還原率表示），一般 要求煤灰熔融溫度FT低于1400°C以下，通常只有高活性的褐煤才能適用。而我國(guó)動(dòng)力用煤 具有高灰（平均灰含量達(dá)25~27%)、高灰熔點(diǎn)的"雙高"特點(diǎn)，無(wú)法滿足現(xiàn)有以Shell和 Texaco為代表的液態(tài)排渣型加壓氣流床氣化技術(shù)的排渣工藝要求。因此，有必要開(kāi)發(fā)針對(duì) 我國(guó)高灰熔點(diǎn)煤的氣流床氣化氣化爐固態(tài)排渣激冷技術(shù)。
[0004] 因液態(tài)排渣工藝還會(huì)造成的激冷環(huán)壁面侵蝕，下降管壁面結(jié)渣等問(wèn)題，液態(tài)排渣 激冷技術(shù)在運(yùn)行過(guò)程存在激冷水量下降，激冷環(huán)泄漏掛渣等失效狀況，對(duì)氣化爐系統(tǒng)的激 冷性能及使用壽命產(chǎn)生極大的影響。采用固態(tài)排渣技術(shù)能夠有效避免這樣一些問(wèn)題，但國(guó) 內(nèi)外的氣化爐激冷環(huán)工藝中，針對(duì)固態(tài)排渣技術(shù)的激冷環(huán)工藝的非常匱乏，需要針對(duì)氣化 爐固態(tài)排渣技術(shù)的激冷環(huán)裝置進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。
[0005] 由于固態(tài)排渣過(guò)程會(huì)對(duì)激冷環(huán)和下降管產(chǎn)生物理沖擊，對(duì)下降管中水膜的穩(wěn)定性 的要求更高。而傳統(tǒng)的氣化爐激冷環(huán)裝置的設(shè)計(jì)思路局大都限于等截面結(jié)構(gòu)，只是對(duì)等截 面結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行小幅的修改，并未從根本上把握住激冷水在導(dǎo)流機(jī)構(gòu)中因等截面流場(chǎng)布置 而產(chǎn)生的失效機(jī)理，使得激冷環(huán)出水在下降管成膜的效果不佳。而且等截面面積流場(chǎng)不僅 很難保證激冷水出口水流量均勻形成水膜對(duì)下降管進(jìn)行保護(hù)，對(duì)激冷環(huán)自身也會(huì)因環(huán)內(nèi)流 場(chǎng)的空化空蝕，沖刷腐蝕等現(xiàn)象造成失效，減少激冷環(huán)使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適合我國(guó)高灰 (25~27% )、高灰熔點(diǎn)(FT>1400°C) "雙高"煤種的兩段供氧干排渣加壓氣流床氣化爐的激 冷環(huán)。
[0007] 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種氣化爐激冷環(huán)，包括焊接連接的下降管、導(dǎo)流外環(huán)及導(dǎo)流內(nèi)環(huán)，
[0009] 所述的導(dǎo)流內(nèi)環(huán)內(nèi)設(shè)有蝸殼導(dǎo)流室，在導(dǎo)流內(nèi)環(huán)的底部設(shè)置激冷水進(jìn)口，導(dǎo)流內(nèi) 環(huán)外側(cè)設(shè)置安裝法蘭與氣化爐體固定，
[0010] 所述的下降管與導(dǎo)流外環(huán)形成激冷水出口，蝸殼導(dǎo)流室與激冷水出口通過(guò)環(huán)間導(dǎo) 流孔相連，
[0011] 激冷水通過(guò)激冷水進(jìn)口進(jìn)入蝸殼導(dǎo)流室，經(jīng)蝸殼導(dǎo)流室導(dǎo)流均勻地從激冷水出口 流出進(jìn)入下降管。
[0012] 所述的蝸殼導(dǎo)流室為內(nèi)徑由內(nèi)向外逐漸增大的螺旋狀蝸殼結(jié)構(gòu)，蝸殼的包角為 270。-360。。
[0013] 所述的下降管的內(nèi)壁焊有出口導(dǎo)流槽。
[0014] 所述的出口導(dǎo)流槽為鋸齒形結(jié)構(gòu)，與豎直方向上的偏角為20°-70°。
[0015] 所述的導(dǎo)流外環(huán)外壁焊有擋渣環(huán)。
[0016] 所述的擋渣環(huán)設(shè)有3-30排，每排可以設(shè)置20-50個(gè)，均勻布置在導(dǎo)流外環(huán)的側(cè)壁 上。
[0017] 所述的擋渣環(huán)內(nèi)置有耐火材料。
[0018] 所述的該環(huán)間導(dǎo)流孔與蝸殼導(dǎo)流室徑向之間的偏角為20°-70°。
[0019] 所述的激冷水進(jìn)口焊接連接在導(dǎo)流內(nèi)環(huán)的底部。
[0020] 所述的激冷水進(jìn)口處連接有進(jìn)口管道，該管道傾斜段與垂直方向的夾角為20°_ 70。。
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0022] (1)由于在導(dǎo)流外環(huán)外壁布置有擋渣環(huán)槽，可有效防止從排渣口掉落的固態(tài)灰渣 對(duì)激冷環(huán)造成直接沖擊力，降低激冷環(huán)因壁面變形、龜裂產(chǎn)生失效的可能性。且擋渣環(huán)內(nèi)嵌 有耐火材料，可有效降低因激冷環(huán)內(nèi)外壁面溫差而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。擋渣環(huán)起到對(duì)高溫腐蝕 的緩沖作用，形成的緩沖帶可避免燃燒產(chǎn)生的硫化物與壁面直接接觸，還可以大大減小氣 化爐開(kāi)路停車時(shí)附著在激冷環(huán)表面的硫化物與空氣和水產(chǎn)生的多硫酸腐蝕。
[0023] (2)采用的蝸殼式導(dǎo)流機(jī)構(gòu)，蝸殼的斷面逐漸減小，可以保證向激冷水出口均勻供 水。蝸殼式導(dǎo)流機(jī)構(gòu)能夠減少激冷環(huán)導(dǎo)流裝置因水量分布不均造成的負(fù)壓區(qū)面積，規(guī)避傳 統(tǒng)激冷環(huán)工藝中因斷面不變而產(chǎn)生的空化空蝕現(xiàn)象。蝸殼式導(dǎo)流結(jié)構(gòu)可以在環(huán)間導(dǎo)流孔前 形成一個(gè)必要的環(huán)量，避免激冷水直接沖擊激冷環(huán)壁面，減小因金屬表面與腐蝕流體之間 的沖刷腐蝕。
[0024] (3)激冷環(huán)采用單個(gè)入口設(shè)計(jì)方案，相較傳統(tǒng)的氣化爐激冷環(huán)多個(gè)入口的結(jié)構(gòu)而 言，單個(gè)入口的設(shè)計(jì)不僅方便激冷水系統(tǒng)的布置，節(jié)約氣化爐空間，而且大大降低了激冷環(huán) 因入口處因局部堵塞和高速水流沖蝕而失效的概率，從而節(jié)約了安裝及檢修成本，延長(zhǎng)了 激冷環(huán)的使用壽命。而單入口節(jié)約出的空間也為將來(lái)爐內(nèi)設(shè)備的添加和改造留下余地。
[0025] (4)激冷水出口的鋸齒形出口導(dǎo)流槽設(shè)計(jì)對(duì)下降管水膜分布具有積極作用。傳統(tǒng) 激冷環(huán)失效的一個(gè)重大原因在于下降管水膜分布不均勻，從而導(dǎo)致下降管出現(xiàn)局部過(guò)熱的 情況，形成熱應(yīng)力導(dǎo)致下降管失效。而經(jīng)過(guò)出口導(dǎo)流槽形成的均勻水膜還可以有效地將爐 內(nèi)酸性氣體與下降管隔離，避免因酸性氣體與水分結(jié)合生成的酸對(duì)下降管造成腐蝕的激冷 環(huán)失效情況。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為加壓氣流床氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明的縱切剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明的橫切俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖5為激冷水進(jìn)口處的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖6為擋渣環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖7為出口導(dǎo)流槽的示意圖。
[0033]圖中，1-1氣化爐給煤入口，1-2氣化反應(yīng)室，1-3排渣口，1-4激冷環(huán)，1-5激冷室，1-6鎖渣罐，1下降管，2出口導(dǎo)流槽，3激冷水出口，4導(dǎo)流外環(huán)，5環(huán)間導(dǎo)流孔，6蝸殼導(dǎo)流室，7擋 渣環(huán)，8導(dǎo)流內(nèi)環(huán)，9安裝法蘭，10激冷水進(jìn)口，11進(jìn)口法蘭。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 加壓氣流床氣化爐的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要部件包含原料進(jìn)口 1-1、反應(yīng)室1-2、排 渣口 1-3、激冷環(huán)1-4、激冷水室1-5、排渣口 1-6等。針對(duì)我國(guó)煤具有高灰(平均灰含量達(dá)25~ 27%)、高灰熔點(diǎn)的"雙高"的特點(diǎn)，進(jìn)行固態(tài)排渣技術(shù)的設(shè)計(jì)。其中參與反應(yīng)的煤粉或煤漿 從頂部原料進(jìn)口 1-1給入進(jìn)入反應(yīng)室1-2,在反應(yīng)室1-2中含碳物質(zhì)發(fā)生部分氧化作用，生成 有效產(chǎn)物合成氣通過(guò)下降管進(jìn)入激冷水室1-5,而反應(yīng)過(guò)程中生成的灰渣則通過(guò)排渣口 1-3，從激冷環(huán)進(jìn)入激冷水室，最終從排渣口排出。激冷環(huán)在此過(guò)程中為下降管提供激冷水，在 降低下降管溫度的同時(shí)為其表面提供穩(wěn)定的水膜，保證其物理化學(xué)性質(zhì)的平穩(wěn)。
[0037] 本實(shí)施例公開(kāi)的就是氣化爐使用的激冷環(huán)1-4,其主要結(jié)構(gòu)如圖2所示，其結(jié)構(gòu)主 要為中空環(huán)體結(jié)構(gòu)，采用氣化爐整體相同的中軸線，通過(guò)法蘭連接與氣化爐體固定。其中下 降管1、導(dǎo)流外環(huán)4、內(nèi)導(dǎo)流環(huán)8、激冷水進(jìn)口 10通過(guò)焊接連接，導(dǎo)流內(nèi)環(huán)8外側(cè)設(shè)置安裝法蘭9 與氣化爐體固定。導(dǎo)流內(nèi)環(huán)8包含蝸殼導(dǎo)流室6,在導(dǎo)流內(nèi)環(huán)8底部設(shè)置激冷水進(jìn)口，下降管1 與導(dǎo)流外環(huán)4形成激冷水出口 3,蝸殼導(dǎo)流室6與激冷水出口 3通過(guò)激冷水環(huán)間導(dǎo)流孔5相連。 激冷水通過(guò)激冷水進(jìn)口進(jìn)入蝸殼導(dǎo)流室6,經(jīng)蝸殼導(dǎo)流室6蝸殼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流作用均勻地從激 冷水出口流出進(jìn)入下降管。激冷水在環(huán)內(nèi)的流速為0.5m/ s-50m/s。
[0038] 為保證激冷水對(duì)下降管形成均勻水膜，采用的蝸殼導(dǎo)流室6的包角β變化范圍為 270°-360°，作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本實(shí)施例中該角度為320°，如圖4所示。為配合蝸殼導(dǎo)流 裝置對(duì)激冷水形成的環(huán)量作用，實(shí)現(xiàn)蝸殼導(dǎo)水室6與激冷水出口 3的均勻?qū)^(guò)程，在蝸殼 導(dǎo)流室6與激冷水出口 3之間設(shè)置環(huán)間導(dǎo)流孔5,如圖3所示，環(huán)間導(dǎo)流孔5與蝸殼徑向之間偏 角γ為20°-70°，作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本實(shí)施例中該角度為30°。
[0039] 本裝置采用單個(gè)入口設(shè)計(jì)工藝，激冷水進(jìn)口 10通過(guò)焊接連接在導(dǎo)流內(nèi)環(huán)8底部