專利名稱：氣流床氣化爐及其渣口磚的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤氣化領(lǐng)域，尤其涉及一種氣流床氣化爐及其渣口磚。
背景技術(shù)：
煤炭是一種重要的能源，長期以來，煤炭在使用過程中伴隨著嚴重的環(huán)境污染。近年來，以減少污染排放和提高利用效率為目的的潔凈煤技術(shù)日益為人們所重視。煤氣化技術(shù)作為其中的一種煤炭加工和轉(zhuǎn)化技術(shù)，被認為是最為高效清潔的潔凈煤技術(shù)之一?，F(xiàn)代煤氣化技術(shù)，尤其是高壓、大容量氣流床氣化技術(shù)在工業(yè)上獲得廣泛應用。在我國已經(jīng)有多家廠家引進并利用現(xiàn)代氣流床氣化技術(shù)，現(xiàn)代氣流床氣化技術(shù)主要分為水煤漿氣化和粉煤氣化，現(xiàn)代氣流床氣化技術(shù)具有環(huán)境污染小、自動化程度高等優(yōu)點，但該技術(shù)工藝帶有一些普遍存在的問題，這些問題不同程度上影響著氣化裝置的正常運行。 水煤漿或煤粉在氣化爐燃燒室內(nèi)不完全燃燒生成1350°C左右的高溫合成氣與熔渣通過燃燒室下部的渣口磚進入氣化爐的激冷室。激冷環(huán)是激冷室的關(guān)鍵部件，現(xiàn)有技術(shù)中激冷環(huán)位于渣口下側(cè)下降管上部，激冷環(huán)的作用是將激冷液如水均勻的分布在下降管內(nèi)壁上，形成液膜，這層液膜將下降管與高溫合成氣和熔渣有效隔離開來，從而保護下降管不被高溫合成氣和熔洛燒壞，同時高溫合成氣在一定程度上被激冷降溫。在現(xiàn)有技術(shù)中，例如中國專利申請第200920025468. 0號中描述的，氣化爐渣口磚僅用于設(shè)置通過合成氣和熔渣的渣口，對氣化爐激冷環(huán)不起任何保護作用。氣化爐激冷環(huán)的結(jié)構(gòu)包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)、激冷水進口、激冷水出口，激冷水沿下降管壁形成液膜流下，高溫合成氣攜帶著大量的煤灰和熔渣穿過下降管，與下降管液膜進行換熱傳質(zhì)，接著進入水浴，進一步水洗降溫除去熔渣和部分煤灰后由合成氣出口去洗滌塔進一步水洗除灰?，F(xiàn)有技術(shù)中激冷環(huán)的位置和結(jié)構(gòu)存在缺陷，激冷環(huán)的內(nèi)環(huán)外側(cè)直接與高溫合成氣、熔渣接觸,致使激冷環(huán)工作溫度過高,加上熔渣對激冷環(huán)直接沖刷造成的磨損,致使激冷環(huán)使用壽命大為縮短；長期高負荷運行，激冷環(huán)內(nèi)環(huán)半年內(nèi)就變形，一年左右就出現(xiàn)磨損穿孔，下降管液膜斷流，使下降管直接暴露在高溫合成氣和熔渣之下，導致其變形、燒穿等損壞。而且，高溫合成氣與下降管液膜進行換熱傳質(zhì)時，與液膜接觸的那部分合成氣的煤灰進入液相獲得清除，而下降管中央的合成氣中的大部分煤灰沒有水洗便隨合成氣進入水浴，快速地穿過下降管下沿后，合成氣以氣團的形式立即向上鼓泡離開水浴，在此過程中，也只有氣團外表面的煤灰與水接觸獲得水洗，氣團中央的大部分煤灰依然沒有獲得水洗機會就離開水?。缓铣蓺庵械拇蟛糠置夯以谙礈焖凰辞宄?，洗滌塔水浴上部的洗滌水作為激冷水反過來供給激冷環(huán)使用。雖然激冷水取自洗滌塔水浴上部，但是由于大量的煤灰被水洗到水浴中，水浴上部的洗滌水依然含有很多煤灰尤其是大量的微小固體顆粒，這樣即使激冷水過濾器過濾掉堵塞激冷環(huán)出口的大顆粒，但是這些微小固體顆粒也會在激冷環(huán)內(nèi)流動微弱的死區(qū)沉淀，逐漸積累，最終將影響到激冷環(huán)激冷水的出口流量以及整個出口環(huán)隙出水流量的均勻性，進而造成下降管液膜不均甚至斷流，從而導致下降管變形、燒穿等損壞。激冷水中微小固體顆粒的濃度越高，這種在激冷環(huán)內(nèi)死區(qū)沉淀積累的速率也越快，這樣下降管的使用壽命也越短，在每次德士古氣化爐運行一段時間停車檢修時都會發(fā)現(xiàn)激冷環(huán)環(huán)管中淤積著大量的淤泥，這就是這些微小固體顆粒沉積的結(jié)果。這樣，激冷環(huán)這些缺陷就影響著氣化裝置的穩(wěn)定長周期滿負荷運行。如何減輕或避免激冷環(huán)的熱蝕和磨損、延長激冷環(huán)的使用壽命，以及進一步保護下降管成為一個重 要的課題，對煤氣化乃至煤化工的長周期運行有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種氣流床氣化爐及其渣口磚，以減輕或避免高溫合成氣和熔渣對激冷環(huán)造成嚴重的熱蝕和磨損而造成的損壞或變形。為此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種氣流床氣化爐的渣口磚，用于氣化爐中，氣化爐包括燃燒室和位于燃燒室下方的激冷室，燃燒室的底部設(shè)有渣口，激冷室中設(shè)有位于渣口下方的激冷環(huán)和在激冷環(huán)下方的下降管，該渣口磚包括支撐在氣流床氣化爐的錐底板上的環(huán)狀渣口部、以及與錐底板下方的激冷環(huán)的內(nèi)側(cè)相匹配的筒狀渣口部，環(huán)狀渣口部從筒狀渣口部的上端沿徑向向外延伸。進一步地，上述筒狀渣口部嵌套固定在環(huán)狀渣口部中。進一步地，上述環(huán)狀渣口部和筒狀渣口部一體成型。進一步地，上述環(huán)狀渣口部的外徑為2000 2025_，內(nèi)徑為810 850_ ;筒狀渣口部的外徑為1030 1066. 9mm,內(nèi)徑為810 850_。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種氣流床氣化爐，包括燃燒室和位于燃燒室下方的激冷室，燃燒室下方具有與激冷室相通的渣口，激冷室中設(shè)有位于渣口下方的激冷環(huán)和在激冷環(huán)下方的下降管，該渣口上設(shè)有根據(jù)上面所描述的氣化爐渣口磚。進一步地，上述激冷環(huán)包括形成環(huán)形外腔室的外環(huán)、形成環(huán)形內(nèi)腔室的內(nèi)環(huán)、以及固定連接于外環(huán)上的激冷水管線，其中，內(nèi)環(huán)上設(shè)有第一出水環(huán)隙，外腔室和內(nèi)腔室由環(huán)狀隔環(huán)和位于環(huán)狀隔環(huán)上方的進水環(huán)隙分隔開來，激冷水管線的激冷水進口水平切向與所述外腔室相連接，激冷水從第一出水環(huán)隙旋流而出并在下降管的內(nèi)壁上形成螺旋流下的水膜。進一步地，上述內(nèi)環(huán)的下端具有環(huán)形的導向斜面，導向斜面徑向向外同時向下方延伸。進一步地，上述導向斜面上設(shè)有面對下降管內(nèi)腔的第二出口環(huán)隙，該第二出口環(huán)隙內(nèi)設(shè)置有旋流切片。進一步地，上述內(nèi)環(huán)固定在渣口的錐底板的底面上。進一步地，上述外環(huán)上設(shè)有與進水環(huán)隙相對應的疏通孔，疏通孔上設(shè)有絲堵。本發(fā)明提供的氣化爐渣口磚，在形成渣口的同時，對激冷環(huán)進行保護，能夠延長激冷環(huán)以及下降管的使用壽命，延長氣化爐的運行周期和提高氣化爐的長期運行效益。除了上面所描述的目的、特征、和優(yōu)點之外，本發(fā)明具有的其它目的、特征、和優(yōu)點，將結(jié)合附圖作進一步詳細的說明。


構(gòu)成本說明書的一部分、用于進一步理解本發(fā)明的附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明一實施例的氣流化氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I所示的氣流化氣化爐渣口部位的局部放大示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的洛口磚的橫截面不意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的氣流化氣化爐的局部示意圖，其中示出了激冷環(huán)的示意性結(jié)構(gòu)；以及 圖5是圖4中所示激冷環(huán)的平面布局示意圖。附圖標記說明10燃燒室20激冷室11 渣口12 渣口磚13錐底板121環(huán)形渣口部122筒狀渣口部21激冷環(huán)211外環(huán)211a外腔室212內(nèi)環(huán)212a內(nèi)腔室213激冷水管線214進水環(huán)隙212b第一出水環(huán)隙 215環(huán)狀隔環(huán)216疏通孔217疏通絲堵218旋流切片212c導向斜面212d第二出口環(huán)隙 22下降管
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。圖I和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的氣流化氣化爐及其渣口磚的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，氣化爐包括燃燒室10和位于燃燒室10下方的激冷室20，燃燒室10的頂部設(shè)有復合燒嘴(圖中未示出)、底部設(shè)有渣口 U，激冷室20中設(shè)有位于渣口 11下方的激冷環(huán)21和在激冷環(huán)21下方的下降管22，渣口 11上設(shè)有渣口磚12，該渣口磚12包括支撐在渣口 11的錐底板13的環(huán)狀渣口部121、以及與錐底板13下方的激冷環(huán)的內(nèi)側(cè)相匹配的筒狀渣口部122并且在激冷環(huán)21的內(nèi)側(cè)遮擋激冷環(huán)21，該環(huán)狀渣口部121從筒狀渣口部的上端沿徑向向外延伸。在發(fā)明中，氣化爐燃燒室下部的渣口上設(shè)有砌筑在錐底板(優(yōu)選為鋼構(gòu)件)上獨特的渣口磚結(jié)構(gòu)，將高溫合成氣、熔渣與激冷環(huán)隔離開來，可有效地減輕高溫合成氣和熔渣對激冷環(huán)的熱蝕、避免高溫合成氣和熔渣對激冷環(huán)的沖刷，這樣極大的延長了激冷環(huán)的使用壽命。圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的渣口磚的橫截面示意圖。如圖3所示，在本實施例中，氣化爐燃燒室下部砌筑在錐底板上的渣口磚12設(shè)計成兩同心同軸同內(nèi)徑不同外徑兩空心圓柱嵌套形式，外徑較大的圓柱部分(即環(huán)狀渣口部121)為渣口磚的支撐砌筑部分，外徑大于渣口，渣口磚可砌筑 固定在錐底板上，外徑較小的圓柱部分(即筒狀渣口部122)為渣口磚保護部分，外徑和渣口相當，該部分伸入激冷室上部，位于激冷環(huán)的內(nèi)側(cè)，正好擋住激冷環(huán)，這樣可有效地避免高溫合成氣和熔渣對激冷環(huán)的沖刷，也可減輕高溫合成氣和熔渣對激冷環(huán)的熱蝕。環(huán)狀渣口部的外徑D3為2000 2025mm;筒狀渣口部的外徑D2為1030 1066. 9mm,內(nèi)徑Dl為810 850mm。筒狀渣口部的外徑D2略小于激冷環(huán)內(nèi)徑d4，激冷環(huán)緊貼筒狀渣口部，有助于固定激冷環(huán)并減輕其在生產(chǎn)過程中的振動，以免振動造成激冷環(huán)的磨損和松動。在本發(fā)明的另一實施例中，環(huán)狀渣口部和筒狀渣口部一起成型。同樣可有效地避免高溫合成氣和熔渣對激冷環(huán)的沖刷，也可減輕高溫合成氣和熔渣對激冷環(huán)的熱蝕。圖4和圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的氣流化氣化爐的激冷環(huán)的示意性結(jié)構(gòu)。如圖4和圖5所示，該激冷環(huán)21包括形成環(huán)形的外腔室211a的外環(huán)211、形成環(huán)形內(nèi)腔室212a的內(nèi)環(huán)212、以及固定連接在外環(huán)211上的激冷水管線213，其中，內(nèi)環(huán)212上設(shè)有第一出水環(huán)隙212b，外腔室211a和內(nèi)腔室212a由環(huán)狀隔環(huán)215和環(huán)狀隔環(huán)215上方的進水環(huán)隙214分隔開來，激冷水管線213的激冷水進口水平切向與外腔室211a相連接，激冷水從第一出水環(huán)隙212b旋流而出在下降管22的內(nèi)壁上形成螺旋流下的水膜。外環(huán)211與內(nèi)環(huán)212之間有環(huán)狀隔環(huán)215，進水環(huán)隙214位于環(huán)狀隔環(huán)215上。環(huán)狀隔環(huán)215的下部與下降管22固定連接。激冷水由激冷水進口水平切向進入外腔室211a，再經(jīng)過隔環(huán)上的進水環(huán)隙214進入內(nèi)腔室212a，接著從內(nèi)腔室212a的內(nèi)環(huán)下端與下降管之間的第一出水環(huán)隙212b流出，由于激冷水切向進入環(huán)形外腔室，激冷環(huán)在外腔室形成旋流進入內(nèi)腔室，激冷水以旋流從第一出水環(huán)隙流出，由于旋流產(chǎn)生的離心力，激冷水能緊貼下降管內(nèi)壁呈水膜螺旋流下。在本發(fā)明中，外環(huán)形成的環(huán)形外腔室外部切向水平固定連接有激冷水管線的結(jié)構(gòu)使得激冷水由激冷水進口水平切入外腔室，使得激冷水在環(huán)形外腔室和內(nèi)腔室做高速環(huán)形流動，極大地縮小了激冷環(huán)內(nèi)流動微弱的死區(qū)，降低了激冷水中微小固體顆粒在激冷環(huán)中的沉淀淤積，有利于保持激冷環(huán)激冷水的出口流量長期穩(wěn)定以及整個出口環(huán)隙出水流量的均勻性。與現(xiàn)有技術(shù)的激冷水管線斜向上固定連接激冷環(huán)的結(jié)構(gòu)(請參見中國專利申請200920025468. 0)相比，在本發(fā)明中，外環(huán)形成的環(huán)形外腔室外部切向水平固定連接有激冷水管線，使得激冷水由激冷水進口水平切入外腔室，減少了激冷水在豎直方向上的沖擊造成本身動能的損失，激冷水自身更多動能用于維持激冷水沿下降管內(nèi)壁做螺旋運動(同時也有節(jié)能的作用)，這樣，激冷水以更快的速度在下降管內(nèi)壁形成旋流，其離心力更強，激冷水能更為緊貼下降管內(nèi)壁呈水膜螺旋流下，更快的速度和更強的離心力，則同樣流量的激冷水在相同高度的下降管中將旋轉(zhuǎn)更多的圈數(shù)也意味著更為密集的水膜和更長的流程，這樣可有效地降低激冷水在下降管內(nèi)壁分布不均甚至水膜斷裂的危害。外環(huán)211上設(shè)有與環(huán)狀隔環(huán)215上的進水孔位置相對應的疏通孔216，疏通孔用絲堵217封堵。內(nèi)環(huán)由螺栓固定在氣化爐錐底板上，內(nèi)環(huán)212下部為斜向設(shè)計。具體地，內(nèi)環(huán)212的下端具有環(huán)形的導向斜面212c，導向斜面212c徑向向外延伸，導向斜面212c的邊緣和下降管之間形成第一出水環(huán)隙212b。導向斜面212c與水平夾角a在10 80度之間，該夾角的具體角度恰好使得從第二出口環(huán)隙212d噴入下降管22的激冷水不會被渣口磚的筒狀渣口部遮擋為佳。導向斜面212c上設(shè)有面對下降管內(nèi)腔的第二出口環(huán)隙212d。在本發(fā)明中，內(nèi)環(huán)下部獨特的斜面結(jié)構(gòu)(即導向斜面212c)使得一部分激冷水能夠從第二出口環(huán)隙212d噴入下降管22而不會被渣口磚的筒狀渣口部遮擋，噴入下降管的激冷水可實現(xiàn)對合成氣與熔渣的降溫增濕除塵，相對普通的噴孔噴出的激冷水，由第二出水環(huán)隙212d噴出的激冷水可覆蓋下降管內(nèi)部更大的空間，達到更佳的增濕除塵效果，使更多的煤灰在激冷室水浴中沉淀下來，合成氣攜帶到洗滌塔的煤灰則變少，使得洗滌塔內(nèi)水浴的煤灰尤其是細微固體顆粒含量減少，這樣，來自洗滌塔的激冷水細微固體顆粒濃度隨之降低，從而可以延緩激冷水中微小固體顆粒在激冷環(huán)中的沉淀淤積，進而能夠更長時間 地穩(wěn)定激冷環(huán)激冷水的出口流量以及整個出口環(huán)隙出水流量的均勻性，從而有效地延長氣化爐的運行周期。該第二出口環(huán)隙212d內(nèi)設(shè)置有旋流切片218，該旋流切片218為一個向著旋流方向傾斜的切片，有一個維持原有旋流(就是不阻礙原有旋流的激冷水)和連接被環(huán)隙分開的兩部分的作用，后者連接被環(huán)隙分開的兩部分是主要目的。優(yōu)選地，激冷環(huán)21的外環(huán)211和內(nèi)環(huán)212為鍛鋼件結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)角處最優(yōu)方案為圓弧形結(jié)構(gòu)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氣流床氣化爐的渣口磚，用于氣化爐中，所述氣化爐包括燃燒室(10)和位于所述燃燒室(10)下方的激冷室(20)，所述燃燒室(10)的底部設(shè)有渣口(11)，所述激冷室(20)中設(shè)有位于所述渣口(11)下方的激冷環(huán)(21)和在所述激冷環(huán)(21)下方的下降管(22)，其特征在于， 所述渣口磚(12)包括支撐在所述氣流床氣化爐的錐底板(13)上的環(huán)狀渣口部(121)、以及與所述錐底板(13)下方的激冷環(huán)(21)的內(nèi)側(cè)相匹配的筒狀渣口部(122)，所述環(huán)狀渣口部(121)從所述筒狀渣口部(122)的上端沿徑向向外延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渣口磚，其特征在于，所述筒狀渣口部(122)嵌套固定在所述環(huán)狀渣口部(121)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渣口磚，其特征在于，所述環(huán)狀渣口部(121)和筒狀渣口部(122) —體成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渣口磚，其特征在于，所述環(huán)狀渣口部(121)的外徑為2000 2025mm，內(nèi)徑為810 850mm ;所述筒狀渣口部(122)的外徑為1030 1066. 9mm,內(nèi)徑為810 850mm。
5.一種氣流床氣化爐，包括燃燒室(10)和位于所述燃燒室(10)下方的激冷室(20)，所述燃燒室(10)下方具有與所述激冷室(20)相通的渣口(11)，所述激冷室(20)中設(shè)有位于渣口(11)下方的激冷環(huán)(21)和在所述激冷環(huán)(21)下方的下降管(22)，其特征在于，所述渣口(11)上設(shè)有根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的氣化爐渣口磚。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣流床氣化爐，其特征在于，所述激冷環(huán)(21)包括形成環(huán)形外腔室(211a)的外環(huán)(211)、形成環(huán)形內(nèi)腔室(212a)的內(nèi)環(huán)(212)、以及固定連接于所述外環(huán)(211)上的激冷水管線(213)，其中，所述內(nèi)環(huán)(212)上設(shè)有第一出水環(huán)隙(212b)，所述外腔室(211a)和內(nèi)腔室(212a)由環(huán)狀隔環(huán)(215)和位于所述環(huán)狀隔環(huán)(215)上方的進水環(huán)隙(214)分隔開來，所述激冷水管線(213)的激冷水進口沿水平切向與所述外腔室(211a)相連接，所述激冷水從第一出水環(huán)隙(212b)旋流而出并在所述下降管(22)的內(nèi)壁上形成螺旋流下的水膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣流床氣化爐，其特征在于，所述內(nèi)環(huán)(212)的下端具有環(huán)形的導向斜面(212c),所述導向斜面(212c)徑向向外同時向下方延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣流床氣化爐，其特征在于，所述導向斜面(212c)上設(shè)有面對所述下降管(22)內(nèi)腔的斷續(xù)延伸的第二出口環(huán)隙(212d)，所述第二出口環(huán)隙(212d)內(nèi)設(shè)置有旋流切片(218)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣流床氣化爐，其特征在于，所述內(nèi)環(huán)(212)固定在所述渣口(11)的錐底板(13)的底面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣流床氣化爐，其特征在于，所述外環(huán)(211)上設(shè)有與所述進水環(huán)隙(214)相對應的疏通孔(216)，所述疏通孔(216)上設(shè)有絲堵(217)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣流床氣化爐及其渣口磚，用于氣化爐中，氣化爐包括燃燒室和位于燃燒室下方的激冷室，燃燒室的底部設(shè)有渣口，激冷室中設(shè)有位于渣口下方的激冷環(huán)和在激冷環(huán)下方的下降管，該渣口磚包括支撐在氣流床氣化爐的錐底板上的環(huán)狀渣口部、以及與錐底板下方的激冷環(huán)的內(nèi)側(cè)相匹配的筒狀渣口部，環(huán)狀渣口部從筒狀渣口部的上端沿徑向向外延伸。根據(jù)本發(fā)明的氣化爐渣口磚，在形成渣口的同時，對激冷環(huán)進行保護，能夠延長激冷環(huán)以及下降管的使用壽命，延長氣化爐的運行周期和提高氣化爐的長期運行效益。
文檔編號C10J3/56GK102643677SQ20121012577
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者余建良, 唐煜, 王進, 胡先君 申請人:中國神華煤制油化工有限公司, 中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司, 神華集團有限責任公司