一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置及方法，該氣化裝置包括水煤漿制備機構(gòu)、氣化機構(gòu)、廢熱回收機構(gòu)和洗滌機構(gòu)；氣化機構(gòu)包括氣化爐，氣化爐的頂部和底部分別設(shè)置有主燒嘴和下渣管；廢熱回收機構(gòu)包括通過下渣管與氣化爐連通的輻射廢鍋，以及通過熱煤氣管與輻射廢鍋連通的對流廢鍋；輻射廢鍋內(nèi)設(shè)置有水冷壁，水冷壁下部徑向地設(shè)置有若干激冷噴頭，輻射廢鍋的底部安裝有破渣機和鎖斗；對流廢鍋內(nèi)設(shè)置有換熱管；洗滌機構(gòu)包括通過洗滌器與對流廢鍋連通的洗滌塔，洗滌塔的出水口通過洗滌泵分別連通洗滌器和輻射廢鍋。本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中制漿濃度低、燒蝕拱頂磚、煤漿霧化效果不好、系統(tǒng)消耗水量大、廢熱得不到回收和輻射廢鍋工程造價高及堵渣等問題。
【專利說明】一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水煤漿氣化裝置，具體涉及一種具有廢熱回收功能的高效能水煤漿制氣的氣化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤炭氣化技術(shù)按照氣化爐的形式來劃分，主要有三大類:固定床、流化床和氣流床。固定床氣化存在對原料要求高，生產(chǎn)壓力低，環(huán)境污染大的問題；流化床氣化雖然存在數(shù)量較多，但是工程上也存在一定問題，且環(huán)境污染較大；氣流床氣化目前主要應(yīng)用于煤化工板塊，氣流床主要特點是原料易得，采用煙煤末，原料價格低廉，最重要的是其生產(chǎn)壓力較大，生產(chǎn)強度高，一臺爐子可以相當于幾十臺常壓爐，加之純氧氣化，氣化效率較高，氣流床反應(yīng)溫度高，環(huán)保性強，屬于煤炭清潔利用技術(shù)。
[0003]氣流床氣化按照進料分為水煤漿氣流床氣化和粉煤氣流床氣化。目前，水煤漿氣化存在的問題是制漿濃度低，煤漿中含水量高，消耗系統(tǒng)部分熱量致使有效氣產(chǎn)出不高；其次，水煤漿氣化絕大部分采用激冷流程，炙熱煤氣直接用水冷卻到250度左右，導(dǎo)致部分的熱量沒有回收，直接產(chǎn)生低規(guī)格的含有酸性氣體的無用蒸汽，而蒸汽最終都放入大氣中導(dǎo)致環(huán)境污染；另外，即使采用傳統(tǒng)的廢鍋流程進行回收也存在嚴重的工程問題，設(shè)備造價高和廢鍋堵渣問題十分嚴重，系統(tǒng)不能長周期穩(wěn)定運行；還有，在水煤漿氣流床氣化過程中進料方式有單噴嘴和四噴嘴區(qū)分，單噴嘴存在煤漿霧化效果不好的問題，而四噴嘴雖然解決了霧化效果問題，但是由于采用水平碰撞，氣化爐頂部受到高溫輻射存在拱頂磚燒蝕的問題；最后，現(xiàn)有的氣化裝置都存在系統(tǒng)消耗水量大，外排廢水多的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中制漿濃度低、燒蝕拱頂磚、煤漿霧化效果不好、系統(tǒng)消耗水量大、廢熱得不到回收和輻射廢鍋工程造價高及堵渣等問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，該氣化裝置包括:一水煤漿制備機構(gòu)，一與所述水煤漿制備機構(gòu)的出漿口連通的氣化機構(gòu)，一與所述氣化機構(gòu)的出料口連通的廢熱回收機構(gòu)，以及一與所述廢熱回收機構(gòu)的排氣口連通的洗滌機構(gòu)；其中，所述氣化機構(gòu)包括一氣化爐，一軸向地設(shè)置在所述氣化爐頂部的主燒嘴，以及一軸向地設(shè)置在所述氣化爐底部的下渣管，且所述主燒嘴與所述水煤漿制備機構(gòu)連通；所述廢熱回收機構(gòu)包括一輻射廢鍋和一對流廢鍋，所述輻射廢鍋的頂部與所述下渣管連通；所述輻射廢鍋內(nèi)設(shè)置有一水冷壁，所述水冷壁由所述輻射廢鍋的頂部延伸至所述輻射廢鍋的中下部；所述輻射廢鍋的水冷壁下部徑向地設(shè)置有若干激冷噴頭；所述輻射廢鍋的底部為碎渣池，所述碎渣池的底部依次安裝有一破渣機和一鎖斗；所述對流廢鍋的頂部通過熱煤氣管與所述輻射廢鍋的下部連通，所述對流廢鍋內(nèi)設(shè)置有一換熱管；所述洗滌機構(gòu)包括一洗滌器、一洗滌塔和一洗滌泵；所述洗滌器的進口與所述對流廢鍋的底部連通，所述洗滌器的出口與所述洗滌塔連通；所述洗滌塔的出水口分成兩路，一路為外排水，另一路與所述洗滌泵的進口連通；所述洗滌泵的出口分成兩路，一路與所述洗滌器連通，另一路與所述輻射廢鍋的碎渣池連通。
[0006]在一個優(yōu)選的實例中，所述水煤漿制備機構(gòu)包括一粗磨機、一細磨機和一煤漿泵；所述粗磨機的出料口分成兩路，一路與所述細磨機的進料口連通，另一路與所述煤漿泵連通，所述細磨機的出料口與所述粗磨機的進料口連通；所述水煤漿制備機構(gòu)采用低階煤制備高濃度水煤漿的方法制取高濃度水煤漿。
[0007]在一個優(yōu)選的實例中，所述主噴嘴、氣化爐、下渣管、輻射廢鍋、水冷壁、碎渣池、破渣機和鎖斗所處位置為同一條軸線，且呈由高到低垂直布置.[0008]在一個優(yōu)選的實例中，所述氣化爐的中上部徑向地設(shè)置有若干輔助燒嘴，并沿所述氣化爐的周向呈偶數(shù)對稱分布，所述輔助燒嘴分別與所述水煤漿制備機構(gòu)連通。
[0009]在一個優(yōu)選的實例中，所述輻射廢鍋內(nèi)壁與所述水冷壁之間設(shè)置有一能充入惰性氣體的保護夾套。
[0010]在一個優(yōu)選的實例中，所述氣化爐內(nèi)設(shè)置有一層絕熱層或水冷壁結(jié)構(gòu)。
[0011 ] 在一個優(yōu)選的實例中，所述對流廢鍋內(nèi)安裝有一吹灰機構(gòu)。
[0012]在一個優(yōu)選的實例中，所述熱煤氣管采用內(nèi)襯絕熱材料或水夾套進行保護。
[0013]在一個優(yōu)選的實例中，所述洗滌器內(nèi)設(shè)置有一文丘里管。
[0014]本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本實用新型采用由粗磨機、細磨機和煤漿泵組成的水煤漿制備機構(gòu)，并采用低階煤制備高濃度水煤漿的方法制取高濃度水煤漿，可在現(xiàn)有的制漿基礎(chǔ)上再提高水煤漿濃度3?5%，從而減少了系統(tǒng)無用水的加入，系統(tǒng)更加節(jié)能，有效氣出產(chǎn)率提高2?3%。2、本實用新型在氣化爐的不同方位上設(shè)置若干燒嘴，不同方位的燒嘴以立體進料的方式對水煤漿進行霧化后發(fā)生立面碰撞，從而使得水煤漿霧化效果更加均勻，不僅可以提高缺氧燃燒反應(yīng)效率，系統(tǒng)殘?zhí)柯矢?，而且還解決了拱頂燒蝕問題，同時單臺投煤量可以大幅度提高。3、本實用新型在氣化機構(gòu)之后設(shè)置了由輻射廢鍋和對流廢鍋組成的廢熱回收機構(gòu)，并在輻射廢鍋底部安裝了碎渣機。由于輻射廢鍋采用了單通道廢鍋加部分水激冷流程，輻射廢鍋設(shè)備造價大幅度降低，且廢熱得到回收，冷煤氣效率提高10%以上，同時還解決了雙通道輻射廢鍋堵塞的問題。4、本實用新型在輻射廢鍋內(nèi)壁與水冷壁之間設(shè)置有保護夾套，在工作時可以向保護夾套內(nèi)不停加入一定量的惰性氣體，泄露的惰性氣體進入輻射廢鍋內(nèi)部與煤氣混合，通過惰性氣體隔絕水冷壁和輻射廢鍋筒體之間傳熱，從而使輻射廢鍋筒體免受高溫輻射。5、本實用新型在輻射廢鍋的水冷壁下部分多層次地沿輻射廢鍋的周向均勻布置若干激冷噴頭，用于對炙熱煤氣和熔渣進行激冷，以保證熔渣在煤氣出輻射廢鍋前溫度到達安全凝結(jié)溫度以下。6、本實用新型在洗滌器內(nèi)安裝有一個文丘里管，洗滌水和煤氣在文丘里管內(nèi)充分混合洗滌，以初步除去大顆?；以?、本實用新型的洗滌塔內(nèi)安裝有多層塔盤，煤氣由下而上，穿過塔盤空隙，與自上而下的加入水進行充分的熱量和質(zhì)量交換，并且能夠?qū)⑤^細的灰分徹底洗滌干凈。8、本實用新型將洗滌塔排出的廢水分成三部分，第一部分經(jīng)洗滌泵去洗滌器作為洗滌水洗滌煤氣，第二部分經(jīng)洗滌泵去碎渣池作為補水保持碎渣池水位穩(wěn)定，第三部分作為外排水保持洗滌塔水位穩(wěn)定，系統(tǒng)廢水排放僅是傳統(tǒng)工藝的20?30%，處理廢水的費用達到大幅度降低，實現(xiàn)了節(jié)能減排?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]以下結(jié)合附圖來對本實用新型進行詳細的描繪。然而應(yīng)當理解，附圖的提供僅為了更好地理解本實用新型，它們不應(yīng)該理解成對本實用新型的限制。
[0016]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0018]如圖1所示，本實用新型包括水煤漿制備機構(gòu)100、氣化機構(gòu)200、廢熱回收機構(gòu)300和洗滌機構(gòu)400。
[0019]水煤漿制備機構(gòu)100包括一粗磨機1、一細磨機2和一煤漿泵3。粗磨機I的出料口分為兩路，一路與細磨機2的進料口連通，另一路與煤漿泵3連通，而細磨機2的出料口則與粗磨機I的進料口連通。在本實施例中，水煤漿制備機構(gòu)100采用低階煤制備高濃度水煤漿的方法可以制取得到煤粒質(zhì)量占水煤漿總質(zhì)量55%以上的高濃度水煤漿，即通過粗磨機I和細磨機2分別研磨不同粒徑的煤粒，形成一定的級配關(guān)系，從而達到更高的填充率，制取的高濃度水煤漿最終由煤漿泵3加壓輸送到氣化機構(gòu)200。需要說明的是，上述利用低階煤制備高濃度水煤漿的方法已經(jīng)在專利號為:ZL200710188396.7的發(fā)明專利中公開，故不再贅述。
[0020]氣化機構(gòu)200包括一氣化爐5、一軸向地設(shè)置在氣化爐5頂部的主燒嘴4和一軸向地設(shè)置在氣化爐5底部的下渣管7，且主燒嘴4與水煤漿制備機構(gòu)100的煤漿泵3連通。在本實施例中，還可以在氣化爐5的中上部徑向地對稱設(shè)置兩輔助燒嘴41，兩輔助燒嘴41亦分別與水煤漿制備機構(gòu)100的煤漿泵3連通。
[0021]在一個優(yōu)選的實施例中，輔助燒嘴41的數(shù)量也可以為四個以上，并沿氣化爐5的周向呈偶數(shù)對稱分布。
[0022]在一個優(yōu)選的實施例中，可以在氣化爐5的內(nèi)壁上覆蓋一層絕熱層6，絕熱層6由耐高溫的材料構(gòu)成，按照氣化爐5的形狀砌成，用于阻絕熱量傳遞，保護氣化爐5筒體免受高溫輻射。此外，絕熱層6還可以用其他方式代替，比如水冷壁結(jié)構(gòu)，也可以起到很好的絕熱效果。
[0023]在工作時，由水煤漿制備機構(gòu)100制備的高濃度水煤漿通過煤漿泵3加壓后分別送入主燒嘴4和輔助燒嘴41，在氣化爐5內(nèi)由不同方向的燒嘴對水煤漿進行霧化后發(fā)生立面碰撞，并與氧氣混合在氣化爐5內(nèi)進行缺氧燃燒反應(yīng),生成炎熱的煤氣；同時通過給氧量控制反應(yīng)溫度在煤的灰熔點之上，保證水煤漿中灰分熔化并沿絕熱層6 (或水冷壁)內(nèi)壁流下，最終炙熱煤氣和熔渣沿下渣管7流出氣化爐5進入廢熱回收機構(gòu)300。
[0024]廢熱回收機構(gòu)300包括一輻射廢鍋8和一對流廢鍋16。其中，輻射廢鍋8的頂部與下渣管7連通，輻射廢鍋8內(nèi)設(shè)置有一水冷壁9，水冷壁9由輻射廢鍋8的頂部延伸至輻射廢鍋8的中下部。輻射廢鍋8內(nèi)壁與水冷壁9之間形成的封閉套腔為保護夾套10，在工作時向保護夾套10內(nèi)不停加入一定量的惰性氣體，泄露的惰性氣體進入輻射廢鍋8內(nèi)部與炙熱煤氣混合，通過惰性氣體隔絕水冷壁9和輻射廢鍋8筒體之間傳熱，從而使輻射廢鍋8筒體免受高溫輻射。在輻射廢鍋8的水冷壁9下部徑向地設(shè)置有若干激冷噴頭11，且激冷噴頭11分多層次沿輻射廢鍋8的周向均勻分布，用于對炙熱煤氣和熔渣進行激冷，保證熔渣在煤氣出輻射廢鍋8前溫度到達安全凝結(jié)溫度以下。輻射廢鍋8的底部為碎渣池12，碎渣池12的底部依次安裝有一破渣機13和一鎖斗14。對流廢鍋16的頂部通過熱煤氣管15與輻射廢鍋8的下部連通，對流廢鍋16內(nèi)設(shè)置有一用來與熱煤氣進行換熱的蛇形換熱管17。
[0025]在一個優(yōu)選的實施例中，主噴嘴4、氣化爐5、下渣管7、輻射廢鍋8、水冷壁9、碎渣池12、破渣機13和鎖斗14所處位置為同一條軸線，且呈由高到低垂直布置。
[0026]在一個優(yōu)選的實施例中，還可以在對流廢鍋16內(nèi)安裝一吹灰機構(gòu)(圖中未示出)，以保持蛇形換熱管17表面不存在積灰。
[0027]在一個優(yōu)選的實施例中，可以采用內(nèi)襯絕熱材料或水夾套保護熱煤氣管15。
[0028]在工作時，由氣化機構(gòu)200產(chǎn)出的炙熱煤氣和熔渣經(jīng)下渣管7進入廢熱回收機構(gòu)300的輻射廢鍋8中，在輻射廢鍋8內(nèi)與水冷壁9進行第一次換熱(輻射換熱)，水冷壁9管中的冷介質(zhì)將熱量移出。炙熱煤氣和熔渣在水冷壁9末端與激冷噴頭11噴出的激冷水進行第二次換熱(直接換熱)，炙熱煤氣和熔渣溫度得到大幅度降低，熔渣得到徹底凝固。凝固的熔渣掉入輻射廢鍋8底部的碎渣池12的水中得到冷卻，經(jīng)過兩次換熱降溫的炙熱煤氣從熱煤氣管15離開輻射廢鍋8進入對流廢鍋16，在對流廢鍋16中熱煤氣繼續(xù)與對流廢鍋16中的蛇形換熱管17進行第三次換熱，通過蛇形換熱管17中的冷介質(zhì)將熱量移出。換完熱的冷煤氣從對流廢鍋16底部側(cè)面流出進入洗滌機構(gòu)400，在對流廢鍋16中產(chǎn)生的積灰從對流廢鍋16底部排出。落入碎渣池12的熔渣經(jīng)過破渣機13粉碎流入鎖斗14中，然后不定期排出。
[0029]洗滌機構(gòu)400包括一洗滌器18、一洗滌塔19和一洗滌泵20。其中，洗滌器18的進口與對流廢鍋16的底部連通，洗滌器18的出口與洗滌塔19連通。洗滌塔19的頂部側(cè)面設(shè)置有加入水的進水口，頂部設(shè)置有輸出產(chǎn)品氣的排氣口，底部設(shè)置有排出廢水的出水口。洗滌塔19的出水口分成兩路，一路為外排水，另一路與洗滌泵20的進口連通。洗滌泵20的出口分成兩路，一路與洗滌器18連通，另一路與輻射廢鍋8的碎渣池12連通。
[0030]在一個優(yōu)選的實施例中，可以在洗滌器18內(nèi)設(shè)置一文丘里管(圖中未示出)，以使洗滌水和冷煤氣在文丘里管充分混合洗滌，初步除去大顆?；以?br> [0031]在工作時，熱煤氣經(jīng)過對流廢鍋16換熱后進入洗滌機構(gòu)400，首先在洗滌器18中進行初步粗洗，在洗滌器18中從洗滌泵20來的洗滌水與冷煤氣在洗滌器18中混合洗滌后進入洗滌塔19。從洗滌器18出來的汽水混合物在洗滌塔19中分離，大顆粒的積灰和水滴落入洗滌塔19底部，冷煤氣分離后從下而上穿過洗滌塔19的塔盤，在洗滌塔19中冷煤氣和從洗滌塔19頂部而下的加入水進行更精細的洗滌，以去除冷煤氣中的細灰。最后洗滌干凈的冷煤氣從洗滌塔19頂部的排氣口排出進入下游工序。從洗滌塔19底部排出的廢水有三個作用:第一部分經(jīng)洗滌泵20去洗滌器18作為洗滌水洗滌冷煤氣，第二部分經(jīng)洗滌泵20去碎渣池12作為補水保持碎渣池12水位穩(wěn)定，第三部分作為外排水保持洗滌塔19水位穩(wěn)定。
[0032]上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，該氣化裝置包括: 一水煤漿制備機構(gòu)， 一與所述水煤漿制備機構(gòu)的出漿口連通的氣化機構(gòu)， 一與所述氣化機構(gòu)的出料口連通的廢熱回收機構(gòu)，以及 一與所述廢熱回收機構(gòu)的排氣口連通的洗滌機構(gòu)； 其中，所述氣化機構(gòu)包括一氣化爐，一軸向地設(shè)置在所述氣化爐頂部的主燒嘴，以及一軸向地設(shè)置在所述氣化爐底部的下渣管，且所述主燒嘴與所述水煤漿制備機構(gòu)連通； 所述廢熱回收機構(gòu)包括一輻射廢鍋和一對流廢鍋，所述輻射廢鍋的頂部與所述下渣管連通；所述輻射廢鍋內(nèi)設(shè)置有一水冷壁，所述水冷壁由所述輻射廢鍋的頂部延伸至所述輻射廢鍋的中下部；所述輻射廢鍋的水冷壁下部徑向地設(shè)置有若干激冷噴頭；所述輻射廢鍋的底部為碎渣池，所述碎渣池的底部依次安裝有一破渣機和一鎖斗；所述對流廢鍋的頂部通過熱煤氣管與所述輻射廢鍋的下部連通，所述對流廢鍋內(nèi)設(shè)置有一換熱管； 所述洗滌機構(gòu)包括一洗滌器、一洗滌塔和一洗滌泵；所述洗滌器的進口與所述對流廢鍋的底部連通，所述洗滌器的出口與所述洗滌塔連通；所述洗滌塔的出水口分成兩路，一路為外排水，另一路與所述洗滌泵的進口連通；所述洗滌泵的出口分成兩路，一路與所述洗滌器連通，另一路與所述輻射廢鍋的碎渣池連通。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述水煤漿制備機構(gòu)包括一粗磨機、一細磨機和一煤漿泵；所述粗磨機的出料口分成兩路，一路與所述細磨機的進料口連通，另一路與所述煤漿泵連通，所述細磨機的出料口與所述粗磨機的進料口連通。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述主噴嘴、氣化爐、下渣管、輻射廢鍋、水冷壁、碎渣池、破渣機和鎖斗所處位置為同一條軸線，且呈由高到低垂直布置。
4.如權(quán)利要求2所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述主噴嘴、氣化爐、下渣管、輻射廢鍋、水冷壁、碎渣池、破渣機和鎖斗所處位置為同一條軸線，且呈由高到低垂直布置。
5.如權(quán)利要求1到4任一項所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述氣化爐的中上部徑向地設(shè)置有若干輔助燒嘴，并沿所述氣化爐的周向呈偶數(shù)對稱分布，所述輔助燒嘴分別與所述水煤漿制備機構(gòu)連通。
6.如權(quán)利要求1到4任一項所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述輻射廢鍋內(nèi)壁與所述水冷壁之間設(shè)置有一能充入惰性氣體的保護夾套。
7.如權(quán)利要求1到4任一項所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述氣化爐內(nèi)設(shè)置有一層絕熱層或水冷壁結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1到4任一項所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述對流廢鍋內(nèi)安裝有一吹灰機構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1到4任一項所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述熱煤氣管采用內(nèi)襯絕熱材料或水夾套進行保護。
10.如權(quán)利要求1到4任一項所述的一種高效能水煤漿制氣的氣化裝置，其特征在于，所述洗滌器內(nèi)設(shè)置有一文丘里管。
【文檔編號】C10J3/86GK203440322SQ201320388960
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月2日
【發(fā)明者】何國鋒, 李發(fā)林, 尚慶雨, 王乃繼, 段清兵, 莫日根, 郭志新, 王國房, 趙立明, 梁興 申請人:煤炭科學(xué)研究總院