一種激冷式單廢鍋反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激冷式單廢鍋反應(yīng)器，該反應(yīng)器由上部氣化反應(yīng)室、中部輻射換熱室和下部激冷渣室組成，所述的氣化反應(yīng)室通過錐形渣口和錐形導(dǎo)氣口與輻射換熱室連通，輻射換熱室通過漏斗形集渣器和導(dǎo)氣管與激冷渣室連通。目前，現(xiàn)有的工業(yè)化反應(yīng)器中激冷式反應(yīng)器能量利用效率低，亟需提高，全廢鍋反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資費(fèi)用大，操作穩(wěn)定性差，粗煤氣汽氣比低，灰含量大，不合適用作化工合成氣。而本發(fā)明激冷式單廢鍋反應(yīng)器同時(shí)具備廢鍋反應(yīng)器與激冷反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，反應(yīng)器的能量利用效率較激冷式反應(yīng)器提高了4～5％，灰含量較全廢鍋反應(yīng)器降低2mg/L，汽氣比提高至在0.8～1.0。本發(fā)明反應(yīng)器適合用于IGCC發(fā)電聯(lián)產(chǎn)化工合成。
【專利說(shuō)明】一種激冷式單廢鍋反應(yīng)器
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于能源化工【技術(shù)領(lǐng)域】。更具體地，本發(fā)明涉及一種激冷式單廢鍋反應(yīng)器。【【背景技術(shù)】】
[0002]氣流床煤氣化技術(shù)是目前主要的合成氣生產(chǎn)技術(shù)，工業(yè)裝置規(guī)模氣流床反應(yīng)器一般在溫度1200?1500°C的條件下運(yùn)行，其氣化產(chǎn)物具有高溫的特點(diǎn)，攜帶大量顯熱，目前工業(yè)化氣流床煤氣化反應(yīng)器根據(jù)粗煤氣冷卻方式的不同可以分為激冷式反應(yīng)器及全廢鍋反應(yīng)器兩種。
[0003]激冷式反應(yīng)器其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，采用激冷式反應(yīng)器制取粗煤氣，由激冷式反應(yīng)器排出的粗煤氣含塵量低，汽氣比較高，可以達(dá)到1.3?1.42，能夠直接送入后續(xù)系統(tǒng)處理。然而，采用激冷方式的缺陷是，激冷式反應(yīng)室需要大量激冷水冷卻高溫粗煤氣，因此將大量粗煤氣顯熱帶入水系統(tǒng)中，而從這種水系統(tǒng)回收熱量只能得到低壓蒸汽，且在回收過程中熱損失大。從能量利用的角度出發(fā)，激冷式反應(yīng)器回收熱量等級(jí)低，熱利用效率不高，與廢鍋反應(yīng)器相比，熱利用效率低4.0?8.0%，能量浪費(fèi)較大，不符合節(jié)能減排的發(fā)展趨勢(shì)。
[0004]全廢鍋反應(yīng)器通過輻射廢鍋和對(duì)流廢鍋兩級(jí)換熱將氣化產(chǎn)生的高溫粗煤氣及熔渣降至一定溫度，通過廢鍋回收粗煤氣顯熱可以回收原料煤低位熱量的15?18%，并產(chǎn)生高壓蒸汽。利用高壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電，能夠?qū)崦簹庑侍岣咧?0?95%。因此，從節(jié)能減排，提高能量利用效率的角度出發(fā)，廢鍋反應(yīng)器是進(jìn)行煤碳轉(zhuǎn)化的優(yōu)先選擇。然而，采用全廢鍋反應(yīng)器在提高能量利用效率的同時(shí)也存在一些亟需解決的問題，如雙廢鍋投資大，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輻射廢鍋存在流動(dòng)死區(qū)，換熱管積灰掛渣，操作穩(wěn)定性差等諸多問題。尤其是粗煤氣帶灰嚴(yán)重，影響后續(xù)設(shè)備及工藝的運(yùn)行穩(wěn)定性。由全廢鍋反應(yīng)器排出的粗煤氣的汽氣比低，用于生產(chǎn)合成氣時(shí)在后續(xù)變換工段仍需加入蒸汽。
[0005]綜上所述，激冷式反應(yīng)器具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，裝置運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是能量利用效率有待提高。與激冷式反應(yīng)器相比全廢鍋反應(yīng)器能量利用效率高，但是存在設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資費(fèi)用高，反應(yīng)器容易出現(xiàn)結(jié)渣積灰，裝置運(yùn)行效率不高，反應(yīng)器檢修勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題，這兩種反應(yīng)器各具特點(diǎn)，其適用區(qū)域不同。
[0006]因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的這些技術(shù)缺陷，發(fā)明一種同時(shí)具備上述兩種反應(yīng)器有點(diǎn)的新型反應(yīng)器，將可以提高能量利用效率的同時(shí)，獲得灰含量低，汽氣比高的粗煤氣，并降低設(shè)備檢查難度及操作難度。激冷式單廢鍋反應(yīng)器是一種適合于化工合成聯(lián)產(chǎn)IGCC發(fā)電的新型反應(yīng)器。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0007][要解決的技術(shù)問題]
[0008]本發(fā)明目的是提供一種激冷式單廢鍋反應(yīng)器。
[0009][技術(shù)方案]
[0010]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0011]本發(fā)明涉及一種激冷式單廢鍋反應(yīng)器，它由氣化反應(yīng)室4、輻射換熱室13及激冷渣室18組成。所述的氣化反應(yīng)室4通過錐形渣口 5和錐形導(dǎo)氣口 12與輻射換熱室13連通，輻射換熱室13通過漏斗形集渣器23和導(dǎo)氣管21與激冷渣室18連通；
[0012]所述氣化反應(yīng)室4的壁由反應(yīng)器殼體I與固定在反應(yīng)器殼體I內(nèi)壁上的耐火材料層2構(gòu)成；
[0013]所述的錐形渣口 5呈倒錐形，該倒錐形的對(duì)稱軸與氣化反應(yīng)室4的縱軸重合；
[0014]所述的錐形導(dǎo)氣口 12，其上錐口與錐形渣口 5的下錐口相連接，下錐口延伸至輻射換熱室13的直筒段；
[0015]所述的輻射換熱室13由反應(yīng)器殼體1、保溫材料層14，熔渣固化器7、輻射換熱器15、中心渣道16及吹灰控溫裝置17組成；
[0016]所述熔渣固化器7由激冷水進(jìn)口 8、撐磚板6、支撐板11、第一層水幕發(fā)生器9及第二層水幕發(fā)生器10構(gòu)成。
[0017]所述中心渣道16是一個(gè)以反應(yīng)器縱軸為中心的圓形通道，通道半徑大于錐形渣口 5下渣口半徑，固化灰渣由中心渣道16掉入激冷渣室18水浴降溫。
[0018]所述吹灰控溫裝置17是由多個(gè)氣體噴嘴組成，氣體噴嘴分層布置在輻射換熱室13的直筒段上，氣體噴嘴數(shù)量是6?40個(gè)。
[0019]所述激冷渣室18由反應(yīng)器殼體1、布水環(huán)19、激冷灰水進(jìn)口 20、漏斗形集渣器23、導(dǎo)氣管21、集氣室22、激冷黑水出口 24、排渣口 25、粗煤氣出口 26組成；
[0020]所述布水環(huán)19位于漏斗形集渣器23上，激冷灰水以溢流的方式從布水環(huán)19中流出在漏斗形集渣器上形成一層水膜，保護(hù)漏斗形集渣器23同時(shí)沖洗落在它上面的灰渣；
[0021]所述漏斗形集渣器23將輻射換熱室13與激冷渣室18相連，漏斗形集渣器23上部為圓錐筒段，下部是直筒段，其中圓錐筒段傾斜角度適當(dāng)，以便激冷灰水能夠攜帶細(xì)灰自流進(jìn)激冷渣室18內(nèi)；直筒段的半徑大于中心渣道16半徑。
[0022]所述導(dǎo)氣管21布置在漏斗形集渣器23圓錐筒段上，導(dǎo)氣管21下端為鋸齒形結(jié)構(gòu)，以便破除粗煤氣水浴降溫時(shí)產(chǎn)生的起泡，達(dá)到將粗煤氣潤(rùn)濕除灰的效果，導(dǎo)氣管21支數(shù)是2?6根。
[0023]所述集氣室22位于漏斗形集渣器23與激冷水液面之間的空間，經(jīng)激冷水水浴降溫除塵后的粗煤氣在集氣室22中收集，并由粗煤氣出口 26出激冷式單廢鍋反應(yīng)器。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的錐形導(dǎo)氣口 12，其上錐口與錐形渣口 5的下錐口相連接，下錐口延伸至輻射換熱室13的直筒段，其錐口角度€(2為90?120°。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在熔渣固化器7中，所述的第一層水幕發(fā)生器9及激冷水噴射角度與水平方向的夾角是+0?20°。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在熔渣固化器7中，第二層水幕發(fā)生器10中激冷水以溢流的方式排出，形成圓形瀑布水幕，圓形瀑布水幕的半徑不大于中心渣道16的半徑。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在熔渣固化器7中，第二層水幕發(fā)生器10的圓形瀑布水幕半徑是中心渣道16半徑的90?100%。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的中心渣道16半徑為錐形渣口 5下渣口半徑的100?130%。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的漏斗形集渣器23的圓錐筒段傾斜角度是40?50°。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的漏斗形集渣器23的直筒段半徑是中心渣道16半徑的110?130%。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的熔渣固化高度h是錐形渣口 5下錐口直徑的150 ~ 200% ο
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的導(dǎo)氣管21下端出口與漏斗形集渣器23下端出口均位于激冷液面以下，且保持1.0?1.5m位差。
[0033]下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0034]本發(fā)明涉及一種激冷式單廢鍋反應(yīng)器，它由氣化反應(yīng)室4、輻射換熱室13及激冷渣室18組成。所述的氣化反應(yīng)室4通過錐形渣口 5和錐形導(dǎo)氣口 12與輻射換熱室13連通，輻射換熱室13通過漏斗形集渣器23和導(dǎo)氣管21與激冷渣室18連通；
[0035]所述氣化反應(yīng)室4的壁由反應(yīng)器殼體I與固定在反應(yīng)器殼體I內(nèi)壁上的耐火材料層2構(gòu)成；
[0036]反應(yīng)器殼體I通常由根據(jù)反應(yīng)壓力所選擇的材料制成，例如在壓力多3.0MPa時(shí)用SA387GrllCL2材料制成，而在壓力彡3.0MPa時(shí)用Q345材料制成。當(dāng)然，還可以使用其它耐壓材料生產(chǎn)反應(yīng)器殼體1，只是它們必須滿足壓力要求，本發(fā)明使用的這些材料都是目前市場(chǎng)上銷售的產(chǎn)品。
[0037]在本發(fā)明中，所述的耐火材料層2是依次由向火面耐火磚、絕熱層耐火磚、耐高溫保溫層耐火磚與耐熱氈組成，它們都是目前市場(chǎng)上銷售的產(chǎn)品，例如由河南省伯馬股份有限公司以商品名高鉻磚LIRR-HK90銷售的向火面耐火磚、由河南省伯馬股份有限公司以商品名氧化鋁磚XKC-12銷售的絕熱層耐火磚、由河南省伯馬股份有限公司以商品名隔熱磚XALQ100銷售的耐高溫保溫層耐火磚、由廊坊騰智耐火材料有限公司以商品名硅酸鋁纖維氈銷售的耐熱氈。在本發(fā)明中，所述耐火材料層2的厚度通常是500?550_。
[0038]在本發(fā)明的激冷式單廢鍋反應(yīng)器中，固體物料噴嘴口 3設(shè)置在氣化反應(yīng)室4的頂部。
[0039]固體物料噴嘴口3是本【技術(shù)領(lǐng)域】里通常使用的常規(guī)多通道噴嘴。在本發(fā)明中，采用常規(guī)夾套冷卻方式或者盤管冷卻方式對(duì)固體物料噴嘴口 3進(jìn)行冷卻。
[0040]所述的錐形渣口 5呈倒錐形，該倒錐形的對(duì)稱軸與氣化反應(yīng)室4的縱軸重合，其錐形邊與水平方向的夾角a 40?50° ;
[0041]所述的錐形導(dǎo)氣口 12，其上錐口與錐形渣口 5的下錐口相連接，下錐口延伸至輻射換熱室13的直筒段，其錐口角度€(2為90?120°。應(yīng)該指出，如果錐口角度α 2小于90°，則會(huì)引起輻射換熱器15外圍換熱管利用率低，內(nèi)部換熱管磨蝕嚴(yán)重；如果錐口角度α 2大于120°，則會(huì)影響保溫材料層14的使用壽命并在輻射換熱器15上部易于堵塞進(jìn)而影響換熱效果；因此，錐口角度02為90?120°是合理的，優(yōu)選地是96?110°，更優(yōu)選地是100?106°。
[0042]所述的輻射換熱室13由反應(yīng)器殼體1、保溫材料層14，熔渣固化器7、輻射換熱器15、中心渣道16及吹灰控溫裝置17組成。
[0043]在本發(fā)明中，所述的保溫材料層14由絕熱層耐火磚、耐高溫保溫層耐火磚與耐熱氈組成，它們都是目前市場(chǎng)上銷售的產(chǎn)品，例如由河南省伯馬股份有限公司以商品名氧化鋁磚XKC-12銷售的絕熱層耐火磚、由河南省伯馬股份有限公司以商品名隔熱磚XALQ100銷售的耐高溫保溫層耐火磚、由廊坊騰智耐火材料有限公司以商品名硅酸鋁纖維氈銷售的耐熱氈。在本發(fā)明中，所述耐火材料層14的厚度通常是200?300mm，優(yōu)選地是230?270mm，更優(yōu)選地240?260mm。
[0044]所述熔渣固化器7由激冷水進(jìn)口 8、撐磚板6、支撐板11、第一層水幕發(fā)生器9及第二層水幕發(fā)生器10構(gòu)成。撐磚板6呈環(huán)型水平安置，外環(huán)焊接固定在反應(yīng)器殼體I上，支撐板11呈倒錐環(huán)型，下環(huán)焊接固定在反應(yīng)器殼體I上，第一層水幕發(fā)生器9結(jié)構(gòu)為開有水平略朝下水平夾角O?20°出水孔的環(huán)型水腔，第二層水幕發(fā)生器10結(jié)構(gòu)為連接在支撐板11上的圓形管道，它們之間相互結(jié)構(gòu)關(guān)系第一層水幕發(fā)生器9與支撐板11上沿連接固定，第二層水幕發(fā)生器10位于第一層水幕發(fā)生器9下部，上部整圈與支撐板11固定。用于渣固化的冷卻水從激冷水進(jìn)口 8進(jìn)入熔渣固化器7中，并從第一層水幕發(fā)生器9出水孔以噴射的方式排出，從第二層水幕發(fā)生器10以溢流的方式排出。
[0045]第一層水幕發(fā)生器9位于支撐板11上，其布置在離錐形渣口 5較近的位置，確?？梢缘谝粫r(shí)間對(duì)出錐形渣口 5的液態(tài)熔渣進(jìn)行固化，為了充分高效地將熔渣固化，第一層水幕呈面狀分布，第一層水幕發(fā)生器9及其激冷水噴射角度與水平方向的夾角是+0?20。。
[0046]所述第二層水幕發(fā)生器10同樣布置在支撐板11上，第二層水幕發(fā)生器10的激冷水以溢流方式流出，形成一個(gè)圓形瀑布水幕，對(duì)經(jīng)過水幕的熔渣進(jìn)行冷卻固化，圓形水幕半徑應(yīng)小于中心渣道16的半徑。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，第二層水幕發(fā)生器10形成的圓形瀑布水幕半徑為中心渣道16半徑的90?100%。
[0048]更優(yōu)選地，第二層水幕發(fā)生器10形成的圓形瀑布水幕半徑為中心渣道16半徑的94 ?98%。
[0049]所述中心渣道16是一個(gè)以反應(yīng)器縱軸為中心的圓形通道，通道半徑大于錐形渣口 5下錐口半徑，固化灰渣大部分由中心渣道16隨氣流進(jìn)入激冷渣室18水浴降溫。很少部分粘結(jié)在輻射換熱器15上的灰渣，通過吹灰控溫裝置17進(jìn)入的氣體以?shī)A帶方式將其帶入激冷渣室18水浴降溫。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，輻射冷卻器中心渣道16半徑為錐形渣口 5下錐口半徑的120?130%，優(yōu)選地是122?128%，更優(yōu)選地是124?126%。
[0051]所述吹灰控溫裝置17是由多個(gè)氣體噴嘴組成，氣體噴嘴分層布置在輻射換熱室13的直筒段上，氣體噴嘴數(shù)量是6?40個(gè)。這些氣體噴嘴通常分2-8層配置，每層的氣體噴嘴按照等間距分布，層與層間的氣體噴嘴交錯(cuò)排列，每層氣體噴嘴數(shù)為3-5個(gè)。
[0052]所述激冷渣室18由反應(yīng)器殼體1、布水環(huán)19、激冷灰水進(jìn)口 20、漏斗形集渣器23、導(dǎo)氣管21、集氣室22、激冷黑水出口 24、排渣口 25與粗煤氣出口 26組成。
[0053]所述布水環(huán)19位于漏斗形集渣器23上，激冷灰水從激冷灰水進(jìn)口 20進(jìn)入布水環(huán)19中并以溢流的方式從其中流出，在漏斗形集渣器23壁上形成一層水膜，在保護(hù)漏斗形集渣器23的同時(shí)也沖洗落在它上面的灰渣。
[0054]所述漏斗形集渣器23將輻射換熱室13與激冷渣室18連接起來(lái)，漏斗形集渣器23上部為圓錐筒段，下部是直筒段，其中圓錐筒段傾斜角度適當(dāng)，以便激冷灰水能夠攜帶細(xì)灰自流進(jìn)激冷渣室18內(nèi)，直筒段的半徑應(yīng)大于中心渣道16的半徑，防止從中心渣道16落下的大塊灰渣堵塞出口。為了將輻射換熱室13的粗煤氣與集氣室22中的經(jīng)過除灰的干凈粗煤氣阻隔斷，反應(yīng)器正常運(yùn)行時(shí)直筒段下端位于激冷水液面以下1.5?2.5m。優(yōu)選地，直筒段下端位于激冷水液面以下1.8?2.0m。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，圓錐筒段的傾斜角度是40?50°。傾斜角過小，那么水膜不能將漏斗形集渣器23上的灰渣沖刷下來(lái)，傾斜角度過大會(huì)減小集氣室22的有效容積，影響氣液分離效果，優(yōu)選地是42?48°，更優(yōu)選地是44?46°。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，直筒段半徑是中心渣道16半徑的110?130%，優(yōu)選地是114?126%，更優(yōu)選地是118?122%。
[0057]所述導(dǎo)氣管21布置在漏斗形集渣器23圓錐筒段上，在導(dǎo)氣管21上端設(shè)置三角形阻灰帽，以防止大塊灰渣落入導(dǎo)氣管21中堵塞氣體通道，導(dǎo)氣管21下端出口位于激冷水液面以下0.5?1.2m，其下端出口為鋸齒形結(jié)構(gòu)，以破除粗煤氣水浴降溫時(shí)產(chǎn)生的氣泡，達(dá)到將粗煤氣潤(rùn)濕除灰的效果，導(dǎo)氣管21支數(shù)為2?6根。
[0058]優(yōu)選地，導(dǎo)氣管21下端出口位于激冷水液面以下0.8?1.0m,導(dǎo)氣管21支數(shù)為4根。
[0059]所述集氣室22位于漏斗形集渣器23與激冷水液面之間的空間，經(jīng)激冷水水浴降溫除塵后的粗煤氣在集氣室中收集，并由粗煤氣出口 26排出激冷式單廢鍋反應(yīng)器。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，為了保證粗煤氣與固化灰渣有充足的分離空間，所述的熔渣固化高度h是錐形渣口 5下錐口直徑的150?200%，通常是I?2m。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，為保證粗煤氣能順利通過導(dǎo)氣管21排出，導(dǎo)氣管21的下端出口與漏斗形集渣器23下端出口均位于激冷液面以下且具有一定位差，一般位差取 1.0 ?1.5mO
[0062][有益效果]
[0063]本發(fā)明提供的激冷式單廢鍋反應(yīng)器可充分回收高溫粗煤氣的高位顯熱，產(chǎn)生高壓蒸汽用于IGCC發(fā)電系統(tǒng)，提高能源的利用效率，同時(shí)從激冷式單廢鍋反應(yīng)器排出的粗煤氣含灰量低，汽氣比適中，適合用于化工合成氣，本發(fā)明的激冷式單廢鍋反應(yīng)器非常適合于化工合成聯(lián)產(chǎn)IGCC發(fā)電。
[0064]與現(xiàn)有的激冷式反應(yīng)器及全廢鍋反應(yīng)器相比，本發(fā)明的激冷式反應(yīng)器具有如下特占.V.
[0065]與激冷式反應(yīng)器相比，本發(fā)明激冷式單廢鍋反應(yīng)器的能量利用效率顯著提高，以Φ3.2m的反應(yīng)器為例，每噸干煤可以副產(chǎn)1.2?1.4t高壓蒸汽，粗煤氣熱效率比激冷式反應(yīng)器提高14?15%。
[0066]本發(fā)明激冷式單廢鍋反應(yīng)器采用單級(jí)輻射廢鍋回收粗煤氣顯熱，與全廢鍋反應(yīng)器設(shè)置了輻射廢鍋及對(duì)流廢鍋兩級(jí)廢鍋相比減少了一個(gè)對(duì)流廢鍋的裝置投資費(fèi)用。
[0067]本發(fā)明提供的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，在輻射廢鍋下面設(shè)有激冷渣室，粗煤氣及灰渣經(jīng)過輻射廢鍋降溫后進(jìn)入激冷渣室水浴除塵降溫，水浴除塵的粗煤氣，其出界區(qū)粗煤氣含灰量小于lmg/L，遠(yuǎn)低于全廢鍋反應(yīng)器的3mg/L的含塵量，減小了灰含量大引起后續(xù)系統(tǒng)積灰系統(tǒng)超壓導(dǎo)致停車的幾率，提高了裝置運(yùn)行效率。
[0068]本發(fā)明提供的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，粗煤氣經(jīng)過激冷渣室水浴后出界區(qū)的粗煤氣汽氣比與全廢鍋流程汽氣比更高，更合適進(jìn)行化工合成。全廢鍋流程粗煤氣汽氣比0.6?0.8，而激冷式單廢鍋流程汽氣比0.8?1.0o
[0069]本發(fā)明提供的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其熔渣固化器設(shè)置兩級(jí)水幕發(fā)生器進(jìn)行橫向、縱向固渣，并設(shè)置有足夠的固渣空間，使得熔渣接觸到換熱管時(shí)已充分固化，有效防止結(jié)渣現(xiàn)象的發(fā)生。
[0070]本發(fā)明提供的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，在輻射廢鍋上方設(shè)置有錐形導(dǎo)氣口，將高溫粗煤氣以漸進(jìn)的方式導(dǎo)入整個(gè)輻射廢鍋中，與全廢鍋反應(yīng)器相比在輻射廢鍋中不存在下渣口至輻射廢鍋處，流道突然擴(kuò)大，在水冷壁面引起漩渦，造成水冷壁面結(jié)渣。
[0071]本發(fā)明提供的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，在輻射換熱室殼體上設(shè)置保溫材料層并采用單層廢鍋設(shè)置，粗煤氣經(jīng)過錐形導(dǎo)氣口后直接向下通過整個(gè)輻射換熱室完成換熱，與全廢鍋反應(yīng)器相比不存在氣體流動(dòng)死區(qū)，也不存在由于死區(qū)溫度升高引發(fā)反應(yīng)器殼體超溫的問題。
[0072]本發(fā)明提供的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，在輻射廢鍋設(shè)置有控溫吹灰裝置，將輻射廢鍋換熱管上的積灰吹掃掉，提高換熱管的換熱效率，同時(shí)在操作溫度出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，通過控制吹掃氣量控制輻射換熱室內(nèi)的溫度，防止超溫。
【【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0073]圖1是激冷式單廢鍋反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0074]圖中:1-反應(yīng)器殼體、2-耐火材料層、3-固體物料噴嘴口、4-氣化反應(yīng)室、5-錐形渣口、6_撐磚板、7-熔渣固化器、8-激冷水進(jìn)口、9_第一層水幕發(fā)生器、10-第二層水幕發(fā)生器、11-支撐板、12-錐形導(dǎo)氣口、13-輻射換熱室、14-保溫材料層、15-輻射換熱器、16-中心渣道、17-吹灰控溫裝置、18-激冷渣室、19-布水環(huán)、20-激冷灰水進(jìn)口、21-導(dǎo)氣管、22-集氣室、23-漏斗形集渣器、24-激冷黑水出口、25-排渣口、26-粗煤氣出口。
【【具體實(shí)施方式】】
[0075]通過下述實(shí)施例將能夠更好地理解本發(fā)明。
[0076]實(shí)施例1:本發(fā)明激冷式單廢鍋反應(yīng)器
[0077]本發(fā)明激冷式單廢鍋反應(yīng)器由上部氣化反應(yīng)室4、中部輻射換熱室13和下部激冷渣室18組成，所述的氣化反應(yīng)室4通過錐形渣口 5和錐形導(dǎo)氣口 12與輻射換熱室13連通，輻射換熱室13通過漏斗形集渣器23和導(dǎo)氣管21與激冷渣室18連通。
[0078]所述氣化反應(yīng)室4的壁由SA387GrllCL2材料制成的反應(yīng)器殼體I與固定在反應(yīng)器殼體I內(nèi)壁上的耐火材料層2構(gòu)成。
[0079]所述的耐火材料層2是依次由河南省伯馬股份有限公司以商品名高鉻磚LIRR-HK90銷售的向火面耐火磚、由河南省伯馬股份有限公司以商品名氧化鋁磚)(KC-12銷售的絕熱層耐火磚、由河南省伯馬股份有限公司以商品名隔熱磚XALQ100銷售的耐高溫保溫層耐火磚與由廊坊騰智耐火材料有限公司以商品名硅酸鋁纖維氈銷售的耐熱氈組成，所述耐火材料層2的厚度是500mm。
[0080]在該激冷式單廢鍋反應(yīng)器中，安裝在固體物料噴嘴口 3的噴嘴送入激冷式單廢鍋反應(yīng)器的物料是煤漿和氧氣。噴嘴是本【技術(shù)領(lǐng)域】里通常使用的常規(guī)多通道噴嘴，而噴嘴采用盤管式冷卻結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻。
[0081]所述的錐形渣口 5呈倒錐形，該倒錐形的對(duì)稱軸與氣化反應(yīng)室4的縱軸重合，其錐形邊與水平方向的夾角a 45° ;
[0082]所述的錐形導(dǎo)氣口 12，其上錐口與錐形渣口 5的下錐口相連接，下錐口延伸至輻射換熱室13的直筒段，其錐口角度％為110° ；
[0083]所述的輻射換熱室13由反應(yīng)器殼體1、保溫材料層14，熔渣固化器7、輻射換熱器15、中心渣道16及吹灰控溫裝置17組成，具體結(jié)構(gòu)見附圖1.
[0084]所述的保溫材料層14是由絕熱層耐火磚、耐高溫保溫層耐火磚及耐熱氈組成，它們都是目前市場(chǎng)上銷售的產(chǎn)品，由河南省伯馬股份有限公司以商品名氧化鋁磚)(KC-12銷售的絕熱層耐火磚、由河南省伯馬股份有限公司以商品名隔熱磚XALQ100銷售的耐高溫保溫層耐火磚、由廊坊騰智耐火材料有限公司以商品名硅酸鋁纖維氈銷售的耐熱氈。在本實(shí)施例中，所述保溫材料層14的厚度是250_。
[0085]所述熔渣固化器7由激冷水進(jìn)口 8、撐磚板6、支撐板11、第一層水幕發(fā)生器9及第二層水幕發(fā)生器10構(gòu)成。用于渣固化的冷卻水從激冷水進(jìn)口 8進(jìn)入熔渣固化器7中，并從第一層水幕發(fā)生器9以噴射的方式排出，從第二層水幕發(fā)生器10以溢流的方式排出。
[0086]所述第一層水幕發(fā)生器9以噴射的方式將激冷水排出，其水幕呈面狀分布，第一層水幕發(fā)生器9及其激冷水噴射角度與水平方向的夾角是+0°。
[0087]所述第二層水幕發(fā)生器10以溢流的方式將激冷水排出，激冷水形成一個(gè)圓形瀑布水幕，圓形水幕半徑為中心澄道16半徑的95%。
[0088]所述中心渣道16是一個(gè)以反應(yīng)器縱軸為中心的圓形通道，中心渣道16半徑為錐形渣口 5下渣口半徑的125%，固化灰渣由中心渣道16隨氣流進(jìn)入激冷渣室18水浴降溫。
[0089]所述吹灰控溫裝置17是由30個(gè)氣體噴嘴組成，氣體噴嘴分層布置在輻射換熱室13的直筒段上。這些氣體噴分5層配置，每層的氣體噴嘴按照等間距分布，層與層間的氣體噴嘴交錯(cuò)排列，每層氣體噴嘴數(shù)為6個(gè)。
[0090]所述激冷渣室18由反應(yīng)器殼體1、布水環(huán)19、激冷灰水進(jìn)口 20、漏斗形集渣器23、導(dǎo)氣管21、集氣室22、激冷黑水出口 24、排渣口 25、粗煤氣出口 26組成，具體結(jié)構(gòu)見附圖1。
[0091]所述布水環(huán)19位于漏斗形集渣器23上，激冷灰水從激冷灰水進(jìn)口 20進(jìn)入布水環(huán)19中并以溢流的方式流出，在漏斗形集渣器23上形成一層水膜，在保護(hù)漏斗形集渣器23同時(shí)也沖洗落在它上面的灰渣。
[0092]所述漏斗形集渣器23將輻射換熱室13與激冷渣室18連接起來(lái)，漏斗形集渣器13上部為圓錐筒段，下部是直筒段，其中圓錐筒段傾斜角度為45°，直筒段的半徑為中心渣道16的半徑125%，為了將輻射換熱室13的粗煤氣與集氣室22中的經(jīng)過除灰的干凈粗煤氣阻隔斷，正常運(yùn)行時(shí)直筒段下端位于在激冷水液面以下2.0m。
[0093]所述導(dǎo)氣管21布置在漏斗形集渣器23圓錐筒段上，在導(dǎo)氣管21上端設(shè)置三角狀阻灰帽，以防止大塊灰渣落入導(dǎo)氣管21中堵塞氣管通道，下端出口為鋸齒形結(jié)構(gòu)，位于激冷水液面以下1.0m,導(dǎo)氣管21數(shù)量為4根。
[0094]在本發(fā)明激冷式單廢鍋反應(yīng)器中，輻射換熱器15的冷卻介質(zhì)為鍋爐水，其冷卻介質(zhì)將經(jīng)過輻射換熱室13的固態(tài)渣和高溫粗煤氣迅速冷卻，同時(shí)自身溫度升高回收大部分熱量并產(chǎn)生高溫高壓蒸汽。
[0095]本實(shí)施例使用的反應(yīng)器直徑Φ± 3200/Φτ 4200mm，煤漿濃度為59% ;氣化壓力6.5Mpa，氣化溫度為1350°C，投漿量97500kg/h，氧氣流量34700Nm3/h。
[0096]煤漿及氧氣通過位于安裝在反應(yīng)器頂部的固體物料噴嘴口 3的噴嘴霧化后進(jìn)入氣化反應(yīng)室4中進(jìn)行氣化反應(yīng)得到145063Nm3/h的粗煤氣，9385kg/h的液態(tài)熔渣；
[0097]冷卻水以10862kg/h的流量進(jìn)入熔渣固化器7并通過第一層水幕發(fā)生器9及第二層水幕發(fā)生器10對(duì)沿錐形導(dǎo)氣管12下行的粗煤氣和熔渣進(jìn)行冷卻，初步冷卻的粗煤氣和熔渣進(jìn)入輻射換熱室13與輻射換熱器15內(nèi)的鍋爐給水進(jìn)行換熱，鍋爐水吸收粗煤氣和熔渣釋放的輻射熱，產(chǎn)生1MPa高壓蒸汽，蒸汽產(chǎn)量為69.5t/h，可發(fā)電16100kWh。在輻射換熱室13底部粗煤氣和熔渣被冷卻至550°C，其中熔渣由漏斗形集渣器23進(jìn)入激冷渣室18中進(jìn)行水浴，粗煤氣在液封作用下由導(dǎo)氣管21進(jìn)入激冷渣室18中進(jìn)行水浴除塵降溫。水浴除塵降溫后干凈的粗煤氣通過集氣室22收集并通過粗煤氣出口 26出反應(yīng)器，出反應(yīng)器粗煤氣流量為201827.3Nm3/h，汽氣比為0.85，含塵量?lmg/L，反應(yīng)器底部沉積的粗渣定期由粗渣排放口 25進(jìn)行排放，氣化黑水則通過液位控制由氣化黑水出口 24排放。
[0098]使用本實(shí)施例的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，由原料消耗量按照下述公式計(jì)算得到反應(yīng)器熱煤氣效率91 %。
[0099]熱煤氣效率=粗煤氣熱值+反應(yīng)器系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽的焓值增量/原料煤熱值。
【權(quán)利要求】
1.一種激冷式單廢鍋反應(yīng)器，它由氣化反應(yīng)室(4)、輻射換熱室(13)及激冷渣室(18)組成，其特征在于所述的氣化反應(yīng)室(4)通過錐形渣口(5)和錐形導(dǎo)氣口(12)與輻射換熱室(13)連通，輻射換熱室(13)通過漏斗形集渣器(23)和導(dǎo)氣管(21)與激冷渣室(18)連通； 所述氣化反應(yīng)室(4)的壁由反應(yīng)器殼體(I)與固定在反應(yīng)器殼體(I)內(nèi)壁上的耐火材料層⑵構(gòu)成； 所述的錐形渣口(5)呈倒錐形，該倒錐形的對(duì)稱軸與氣化反應(yīng)室(4)的縱軸重合；所述的錐形導(dǎo)氣口(12)，其上錐口與錐形渣口(5)的下錐口相連接，下錐口延伸至輻射換熱室(13)的直筒段； 所述的輻射換熱室(13)由反應(yīng)器殼體(I)、保溫材料層(14)、熔渣固化器(7)、輻射換熱器(15)、中心渣道(16)及吹灰控溫裝置(17)組成； 所述熔渣固化器(7)由激冷水進(jìn)口(8)、撐磚板￠)、支撐板(11)、第一層水幕發(fā)生器(9)及第二層水幕發(fā)生器(10)構(gòu)成； 所述中心渣道(16)是一個(gè)以反應(yīng)器縱軸為中心的圓形通道，通道半徑大于錐形渣口(5)下錐口半徑，固化灰渣由中心渣道(16)掉入激冷渣室(18)水浴降溫； 所述吹灰控溫裝置(17)是由多個(gè)氣體噴嘴組成，氣體噴嘴分層布置在輻射換熱室(13)的直筒段上，氣體噴嘴數(shù)量是6?40個(gè)。 所述激冷渣室(18)由反應(yīng)器殼體(I)、布水環(huán)(19)、激冷灰水進(jìn)口(20)、漏斗形集渣器(23)、導(dǎo)氣管(21)、集氣室(22)、激冷黑水出口(24)、排渣口(25)、粗煤氣出口 (26)組成；所述布水環(huán)(19)位于漏斗形集渣器(23)上，激冷灰水以溢流的方式從布水環(huán)(19)中流出在漏斗形集渣器(23)上形成一層水膜，保護(hù)漏斗形集渣器(23)同時(shí)沖洗落在它上面的灰渣； 所述漏斗形集渣器(23)將輻射換熱室(13)與激冷渣室(18)相連，漏斗形集渣器(23)上部為圓錐筒段，下部是直筒段，其中圓錐筒段傾斜角度適當(dāng)，以便激冷灰水能夠攜帶細(xì)灰自流進(jìn)激冷渣室(18)內(nèi)，直筒段的半徑大于中心渣道(16)半徑； 所述導(dǎo)氣管(21)布置在漏斗形集渣器(23)的圓錐筒段上，導(dǎo)氣管(21)下端為鋸齒形結(jié)構(gòu)，以便破除粗煤氣在水浴中降溫時(shí)產(chǎn)生的起泡，達(dá)到將粗煤氣潤(rùn)濕除灰的效果，導(dǎo)氣管(21)支數(shù)是2?6根； 所述集氣室(22)位于漏斗形集渣器(23)與激冷水液面之間的空間，經(jīng)激冷水水浴降溫除塵后的粗煤氣在集氣室(22)中收集，并由粗煤氣出口(26)排出激冷式單廢鍋反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于所述的錐形導(dǎo)氣口(12)，其上錐口與錐形渣口(5)的下錐口相連接，下錐口延伸至輻射換熱室(13)的直筒段，其錐口角度02為90?120°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于在熔渣固化器(7)中，所述的第一層水幕發(fā)生器(9)及激冷水噴射角度與水平方向的夾角是+0?20°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于在熔渣固化器(7)中，第二層水幕發(fā)生器(10)中激冷水以溢流的方式排出，形成圓形瀑布水幕，圓形瀑布水幕的半徑不大于中心渣道(16)的半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于在熔渣固化器(7)中，第二層水幕發(fā)生器(10)的圓形瀑布水幕半徑是中心渣道(16)半徑的90?100%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于所述的中心渣道(16)半徑為錐形渣口(5)下渣口半徑的100?130%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于所述的漏斗形集渣器(23)的圓錐筒段傾斜角度是40?50°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于所述的漏斗形集渣器(23)的直筒段半徑是中心渣道中心渣道(16)半徑的110?130%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于所述的熔渣固化高度h是錐形渣口(5)下錐口直徑的150?200%。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的激冷式單廢鍋反應(yīng)器，其特征在于所述的導(dǎo)氣管(21)下端出口與漏斗形集渣器(23)下端出口均位于激冷液面以下，且保持1.0?1.5m位差。
【文檔編號(hào)】C10J3/84GK104498105SQ201410751519
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】韋孫昌, 門長(zhǎng)貴, 張勇, 徐宏偉, 賀根良, 林益安, 羅進(jìn)成, 鄭亞蘭 申請(qǐng)人:西北化工研究院