[发明专利]一种半废锅下激冷式粉煤气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及粉煤气化装置领域，具体而言，涉及一种半废锅下激冷式粉煤气化炉。

背景技术

整体气化联合循环(IGCC)动力装置能够较清洁和高效地用各种烃给料(例如煤)产生能量。IGCC技术可通过在气化器中与蒸汽的反应来将烃给料转化成包括一氧化碳(CO)和氢(H₂)的气体混合物，例如合成气。这些气体可在传统的联合循环动力装置中被冷却、清洁以及用作燃料。然而，在可使用合成气之前，诸如夹带的固体、二氧化碳和/或硫化氢的杂质通常必须从合成气移除。

一些燃烧过程中，气化反应器内的温度可能超过1600-1800摄氏度。为了保护高温作用下的气化反应器的炉壁，以及延长气化反应器的使用寿命，通常在气化反应器的内壁会设置一层耐高温的内衬材料。公知的耐高温内衬材料有多种类型。其中一种内衬材料为耐火砖，其可以将气化反应器的内壁和炉内的高温环境隔绝开，从而起到保护炉壁的作用。然而，使用耐火砖的一个缺陷是耐火砖可能需要进行替换，由此会增加气化反应器的维护成本。此外，气化反应器的耐火砖一般需要预热和冷却时间以避免热冲击损坏。

传统的多喷嘴结构的气化炉有两种类型：第一种类型是在气化炉的直管段的下部设置多个喷嘴，气体上行、灰渣沿炉壁下行，这种类型的气化炉，系统流程长，废锅结构复杂，设备的造价高，运行过程中煤种波动大时易出现渣口及对流废锅结渣堵塞；第二种类型是在气化炉的直管段的上部设置多个喷嘴，气体下行、灰渣沿炉壁下行，这种类型的气化炉多为激冷流程工艺，运行过程操作不稳定程度高，易出现渣口堵塞，激冷装置直接受高热冲击，导致频繁更换，维护成本高昂，并影响长期稳定操作；同时因含灰渣合成气直接激冷，高位热能未得到有效回收，造成了极大的资源浪费。

因此，本发明提出一种半废锅下激冷式粉煤气化炉，以弥补现有技术的不足。

发明内容

本发明提供一种半废锅下激冷式粉煤气化炉，反应室为水冷壁结构，合成气初步处理工序为废锅加激冷流程，形成半废锅下激冷式粉煤气化炉，也即全辐射废锅下激冷式粉煤气化炉，节约建造成本，避免灰渣堵塞，降低故障率，提高热效率，缩短开停车时间，大幅节约维护、维修成本。

为达到上述目的，本发明提供了一种半废锅下激冷式粉煤气化炉，包括第一腔室、第二腔室、喷嘴系统及连接喉管，其中：

所述第一腔室包括承压壳、第一水冷壁和反应室，所述承压壳为所述第一腔室的外壳，具有上下两个开口；所述反应室设在所述承压壳内部中间位置，具有与所述承压壳对应的上下开口；所述反应室外侧壁围设有所述第一水冷壁；所述第一水冷壁与所述承压壳之间形成空腔；

所述喷嘴系统，设在所述第一腔室顶端的中心，固定在所述承压壳上端开口并通向所述反应室的上端开口，所述喷嘴系统用于将煤粉和氧化剂混合雾化后喷射向所述反应室，所述喷嘴系统还包括点火装置和火焰检测装置；

所述连接喉管设在所述第一腔室底端的中心，其上端经过所述承压壳下端开口通向所述反应室的下端开口，其下端连接所述第二腔室的上端中心开口，将所述第一腔室与所述第二腔室连接在一起；

所述第二腔室包括第一冷却室和第二冷却室，所述第一冷却室为辐射废锅冷却系统，位于所述第二腔室的上部，所述第二冷却室位于所述第一冷却室的下面并与所述第一冷却室连通，所述第二冷却室上部设有合成气出口。

其中，所述第一冷却室包括第二水冷壁，所述第二水冷壁是围绕所述第二腔室上部内壁设置的水管排构成的壁，且所述第二水冷壁与所述第二腔室上部内壁中间设有空隙。

其中，所述第二水冷壁包括多段水管排，每段所述水管排为多段水管环设成的同心圆筒。

其中，所述多段水管排每段的同心圆筒个数不同。

其中，所述第一冷却室还包括挡板，所述挡板设在所述第二水冷壁内侧，与所述第二水冷壁竖直向下的方向形成锐角。

其中，所述第二冷却室包括渣池、惯性分离装置，合成气出口和渣水出口；其中，所述渣水出口设在所述第二冷却室底部的中心，所述惯性分离装置由竖向设置的圆筒状挡板和分气导管组成，其下端靠近所述渣水出口设置。

其中，所述第二冷却室上部具有环状喷头，用于向所述第二冷却室内喷射冷却剂。

其中，所述第一水冷壁围绕所述反应室横向盘绕设置或者竖向设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：