設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐及其氣化工藝的制作方法與工藝

本發明涉及煤化工領域，尤其涉及一種設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐，本發明還提供該設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐的氣化工藝。

背景技術：
煤氣化是潔凈煤技術的重要組成部分，它將廉價的煤炭轉化成為清潔煤氣，既可用于生產化工產品，如合成氨、合成甲醇、合成天然氣、合成二甲醚、合成乙二醇等，還可用于煤的直接與間接液化、聯合循環發電（IGCC）和以煤氣化為基礎的多聯產等領域。煤氣化工藝主要包括固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化。氣流床氣化是一種并流式氣化，它是以水煤漿或者干煤粉作為原料，將其送入氣化爐，使水煤漿或者干煤粉在氣化爐中燃燒氣化，從而完成反應。其中，水煤漿是由煤、水和化學添加劑按一定的要求配制成的混合物，具有較好的流動性和穩定性，易于儲存，可霧化燃燒，是一種燃燒效率較高、低污染、較廉價潔凈的燃料，具有燃燒穩定、污染排放少等優點。目前，以水煤漿作為原料的氣化爐一般都采用耐火磚作為內襯，但是由于耐火磚作為內襯的氣化爐具有很多的缺點，比如耐火磚在高溫下易受侵蝕，壽命短；對于耐火磚的更換，一方面，耐火磚價格昂貴，頻繁更換使得成本提高；另一方面，其更換周期長，而且更換時需要停車、造成生產效率低、成本增加的問題。為了克服這些缺點，人們開始研制水冷壁結構的水煤漿氣化爐。中國專利文獻CN2898030Y公開了一種水冷壁式水煤漿氣化爐，該水冷壁式水煤漿氣化爐包括承壓殼體、承壓殼體內的爐膛區和激冷管，還包括在承壓殼體內的爐膛區設置的水冷壁，該現有技術采用水冷壁結構來代替承壓殼體內襯的耐火磚，因為水冷壁內通過流動的水，水溫度比耐火磚低得多，盡管爐膛內溫度很高，而水冷壁的壁溫不會太高，從而使水冷壁的使用壽命較長，保證了氣化爐長周期的連續運轉，大大較少了維修工作，節省了費用。但是由于水煤漿中含有大量的水分，其本身不易點燃，再加上水冷壁散熱較快，爐內無法儲存使爐內維持一定溫度的熱量，從而使得水冷壁結構的氣化爐在啟動時水煤漿的瞬間點燃比較困難，甚至出現過氧爆炸的危險。

技術實現要素：
本發明通過設置點火爐頭解決了現有的水冷壁式水煤漿氣化爐在啟動時點燃困難的問題，進而提供一種設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐。為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐，包括爐體；設置在所述爐體內的氣化室，所述氣化室內壁為水冷壁；設置在所述爐體上的水煤漿及氣化劑噴嘴安裝口、粗煤氣出口和排渣口；還包括點火爐頭，所述點火爐頭設置在所述爐體的頂部，所述點火爐頭的內腔和所述氣化室相連通，所述點火爐頭上設置有用于安裝進料噴嘴和插入點火噴頭的噴頭安裝口，所述內腔為耐火磚砌筑而成。優選的，所述點火爐頭通過法蘭和所述爐體連接。優選的，所述點火爐頭的內腔包括燃燒室和與所述燃燒室相連通的噴氣通道，所述噴氣通道與所述氣化室相連通。優選的，所述燃燒室和所述噴氣通道之間的連接處為縮口，所述縮口自所述燃燒室至所述噴氣通道逐漸收縮。優選的，所述噴氣通道內徑與所述燃燒室內徑比為0.2-1.0。優選的，所述噴氣通道內徑與所述燃燒室內徑比為0.5-0.7。優選的，所述燃燒室的爐壁采用三層耐火材料復合結構。優選的，所述水冷壁內側敷設有一層耐火材料。優選的，所述水冷壁為盤管或者列管。優選的，在所述氣化室和所述爐體的外殼之間設有隔熱室。優選的，所述隔熱室為空腔或在隔熱室內填充有保溫材料。優選的，所述水煤漿及氣化劑噴嘴安裝口為兩個或四個或六個或八個，其以所述氣化室的軸線為中心，呈對稱設置。優選的，在所述氣化室和排渣口之間還設置有激冷室和激冷裝置。本發明還提供所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐的氣化工藝，包括以下步驟：S01：烘爐在點火爐頭的噴頭安裝口插入點火噴頭，在水煤漿及氣化劑噴嘴安裝口插入水煤漿及氣化劑噴嘴，對氣化室和點火爐頭進行烘爐，使氣化室、點火爐頭內的溫度達到氣化室預定烘爐溫度、點火爐頭預定烘爐溫度；S02：點火抽出點火噴頭，并在點火爐頭的噴頭安裝口裝入進料噴嘴，將水煤漿和氣化劑投入點火爐頭燃燒室，并在點火爐頭內點燃；S03：氣化在點火爐頭內點燃的高溫物料進入氣化爐的氣化室里點燃由水煤漿及氣化劑噴嘴噴入氣化室內的水煤漿和氣化劑進行氣化反應。所述步驟S01中，所述點火爐頭預定烘爐溫度為800~1550℃。所述點火爐頭預定烘爐溫度為1000~1100℃。所述步驟S03中，所述氣化反應的溫度為1100~1500℃。在步驟S03之后還包括以下步驟：S04：點火爐頭停止工作。本發明相對于現有技術的有益效果在于：（1）本發明所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐，通過在氣化爐的爐體頂部設置耐火材料內襯的點火爐頭，啟動時，可以先對點火爐頭部分進行烘烤，使點火爐頭內達到一定的溫度再投料，從而使得水煤漿在瞬間被點燃，被點燃后的水煤漿再噴入到氣化爐的爐體內，從而克服了水冷壁結構的氣化爐啟動時投料不易點燃的問題，也避免了水冷壁氣化爐在水煤漿投料時過氧爆炸的危險，提高了水冷壁氣化爐的安全性能，使得氣化爐在正常啟動開工點燃時間縮短，同時因為點火爐頭在系統啟動后即降溫操作，從而使得點火爐頭內的耐火磚使用壽命大大延長。本發明所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐通過采用多噴咀結構，有利實現水煤漿氣化爐的大型化。（2）本發明提供的設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐，設置所述點火爐頭預定溫度為800~1550℃，所述點火爐頭正常投料操作溫度在900-1300℃，避免低溫點火時爐內爆炸的風險以及溫度太高帶來的能耗過高的問題。附圖說明圖1為本發明所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐一個實施例的結構示意圖；圖2為圖1中點火爐頭部分的放大圖；圖中的附圖標記表示如下：1-點火爐頭、11-燃燒室、12-噴氣通道、13-耐火磚、2-爐體、3-隔熱室、4-氣化室、5-水煤漿及氣化劑噴嘴安裝口、6-水冷壁、7-耐火材料層、8-激冷環。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案和有益效果進一步進行說明。參見附圖1，本發明所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐包括爐體2，設置在爐體2內的氣化室4，氣化室4內壁為水冷壁6；設置在爐體2上的水煤漿及氣化劑噴嘴安裝口5、粗煤氣出口和排渣口，還包括點火爐頭1，點火爐頭1設置在爐體2的頂部，點火爐頭1的內腔和氣化室4相連通，點火爐頭1上設置有進料噴嘴和點火噴頭安裝口，點火爐頭1的內腔為耐火磚13砌筑而成。本發明所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐的點火爐頭通過法蘭連接在爐體的上部，方便拆卸和維修。點火爐頭1為包括燃燒室11和與燃燒室11相連通的噴氣通道12，噴氣通道12與氣化室4相連通，且噴氣通道12的端部深入到爐體2頂部內，點火爐頭1的這種設計可以為水煤漿的點燃提供足夠的空間，同時使得點火爐頭1與爐體的連接更加可靠，不易泄露。點火爐頭1的燃燒室11的爐壁采用三層耐火材料復合結構，即由三層不同耐火度的耐火材料砌筑而成，這是因為點火爐頭1的體積較小，水煤漿點燃時的火焰會對點火爐頭1內壁造成較大的傷害，從而影響點火爐頭1的使用壽命，而三層復合結構可以提供更強的抗火焰侵蝕的能力，提高點火爐頭1的使用壽命和降低點火爐頭的造價。燃燒室11和噴氣通道12之間的連接處為縮口，所述縮口自所述燃燒室11至所述噴氣通道12逐漸收縮，所述噴氣通道12直徑與所述燃燒室內徑比為0.2-1.0，優選為0.5-0.7。為了使水冷壁6能夠更好的掛渣已形成保護膜從而延長壽命，在水冷壁6內側設有一層耐火材料層7。為了進一步降低爐體2的外表溫度，在爐體2和氣化室4之間設有隔熱室3，隔熱室3是空腔，或在隔熱室3中填入保溫材料隔熱。所述爐體2上的水煤漿及氣化劑噴嘴安裝口5有兩個或四個或六個或八個，其以所述氣化室的軸線為中心，呈對稱設置。這樣在啟動后，可以使用該水煤漿及氣化劑噴嘴安裝口5上的水煤漿及氣化劑噴嘴對氣化爐進料，并保證進料量，點火爐頭1就可以降溫工作。為了實現產物氣的快速冷卻，本發明所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐還包括設置在氣化室4和排渣口之間的激冷裝置，該激冷裝置可以是任何合適的結構，比如德士古氣化爐的激冷裝置，圖1所述的實施例中的激冷裝置采用激冷環8。本發明所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐停爐后再啟動需要先進行烘爐預熱，然后再投入使用。本發明所述設置點火爐頭的水冷壁水煤漿氣化爐的氣化工藝如下：首先在點火爐頭1的噴頭安裝口插入點火噴頭，在水煤漿及氣化劑噴嘴安裝口5插入水煤漿及氣化劑噴嘴，對氣化室4和點火爐頭1進行烘爐，使其分別達到預定烘爐溫度，其中點火爐頭內的烘爐溫度，最好達到800~1550℃之間，優選是1000~1100℃。然后，抽出點火噴嘴，在點火爐頭1的噴頭安裝口裝入進料噴嘴，進料噴嘴將水煤漿和氣化劑噴入點火爐頭1內，將水煤漿點燃。被點燃的水煤漿沿噴氣通道12噴入氣化室4，點燃由水煤漿及氣化劑噴嘴噴入氣化室內的水煤漿和氣化劑進行氣化反應，氣化爐啟動；控制氣化室的溫度為1200~1500℃進行氣化。在上述氣化過程結束后，點火爐頭1即可降溫工作。也可以在上述過程中，選擇適宜的時間停止點火爐頭1的工作。在上述實施方式中，所述氣化劑可以選擇氧氣或者空氣等任何適宜于氣化反應的氣體，所述水煤漿是一種流態氣化原料，氣化原料也適用于干煤粉、重油等含碳燃料。雖然本發明已經通過具體實施方式對其進行了詳細闡述，但是，本專業普通技術人員應該明白，在此基礎上所做出的未超出權利要求保護范圍的任何形式和細節的變化，均屬于本發明所要保護的范圍。