一種熔渣造粒煤氣化爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于能源化工的煤氣化設備，特別涉及一種氣流床煤氣化裝置。
【背景技術】
[0002]煤氣化技術廣泛應用于煤制油氣、化工合成、鋼鐵冶金、聯合循環發電、燃料電池等領域。煤氣化爐是煤基能源化工的龍頭設備，近幾十年來得到大家的普遍關注，形成了各種技術。固定床氣化技術、流化床氣化技術和氣流床氣化技術在國外均已率先開發出來并已經實現工業化。
[0003]氣流床氣化爐的氣化溫度和氣化壓力高、負荷大，煤種適應范圍較廣，是目前煤氣化技術發展的主流。固定床氣化爐和流化床氣化爐的氣化強度相對較低，不適合于煤的大規模氣化。國外已工業化的氣流床煤氣化技術主要有以水煤漿為原料的GE(Texaco)氣化技術，以干粉煤為原料的Shell氣化技術、Prenflo氣化技術、GSP氣化技術等。我國也先后開發出了四噴嘴水煤漿氣流床煤氣化、灰熔聚流化床煤氣化、非熔渣一熔渣分級氣化和兩段式煤氣化等技術并得到了工業應用。
[0004]當前，在煤制天然氣工藝里采用最多的是Lurgi固定床氣化技術，生成的粗煤氣中CH4含量高，可減小后續裝置的規模及工藝消耗，降低能耗，有利于降低初投資及運行成本。但該氣化技術的煤種適應性差，僅適用于塊煤，不適用于末煤，還存在污染嚴重，大量含酚含油廢水無法處理的難題。
[0005]對于一些特殊煤種，各種已有的氣化爐都存在著技術難題。如新疆準東地區有3900億噸煤炭資源，由于其煤質的特殊性，堿金屬和氯離子含量高，導致常規的燃燒和氣化技術無法正常進行，已發現氣化爐內壁減薄和對流受熱面積灰堵塞等問題。
[0006]水煤漿和干煤粉為主要原料的氣化爐是大型高效煤氣化爐的主要方式，多數已公開的這類氣化爐通常采用液態排渣，氣化爐在高溫高壓條件下運行，原料煤適應范圍較廣，碳轉化率較高(>90% )，煤氣一般無焦油和酚類，環境污染小，爐內采用水冷壁延長了爐內耐熱材料的使用壽命。從實際運行情況來看，氣流床氣化技術目前還存在以下幾個方面的問題。在GSP氣化爐中，噴嘴出口處02和煤粉發生強烈的氧化放熱反應，導致主燒嘴容易被燒毀，使用壽命短。在變負荷工況下，爐內溫度場和流場不易組織均勻，導致氣化爐的實際碳轉化率降低。在SHELL氣化爐中，采用水淬除渣，降低能源利用效率。另一方面，一些液態排渣的氣化爐，在正常運行時，爐內溫度通常較高，對耐火材料容易造成燒蝕而威脅到水冷壁的正常運行，此外在負荷波動時也會出現液態排渣不暢的問題。這些氣化爐通常煤氣中的灰渣含量較高，嚴重影響后續煤氣冷卻設備的正常工作。特別是對燒準東煤的氣化爐，對流受熱面也會導致積灰和高溫腐蝕等重大問題而不得不采用昂貴鎳基材料。
【發明內容】
[0007]針對濕法排渣除塵強度大，熱效率低，殘渣含碳量高，渣池堵塞，主燒嘴壽命短等問題，本實用新型的目的在于提供一種干法排渣的熔渣造粒氣化爐。具有氣化強度高、捕渣率及碳轉化率高、能源利用效率高、煤質要求低、系統投資低等特點。
[0008]為達到以上目的，本實用新型是采取如下技術方案予以實現的:
[0009]一種熔渣造粒氣化爐，包括一個帶水冷壁內襯的承壓爐體、一個與該承壓爐體通過橋管相連的側位換熱體，其特征在于，所述承壓爐體與側位換熱體呈倒“h”型；所述承壓爐體內設有環形結構的渣池，將承壓爐體內分成上部氣化室和下部激冷室，渣池上方爐體內壁設有切向布置的補氧噴嘴，激冷室布置有煤氣導管，該煤氣導管通過橋管與換熱體內下部的轉彎氣室相連，該轉彎氣室上部布置換熱器；下部布置灰斗及排灰口，換熱器上端的換熱體頂部出口輸出煤氣。
[0010]上述方案中，所述渣池設有帶中心煤氣通道的環形狀渣池底座，該底座上方與水冷壁內襯形成一個環形空間，補氧噴嘴設置在該環形空間上方。
[0011]所述渣池底座中心煤氣通道的內環面上開有多個流渣孔。
[0012]所述煤氣導管為一個直角彎管，其垂直部分過承壓爐體的豎直中心，水平部分沿換熱體切線方向聯通到換熱體內下部的轉彎氣室。
[0013]所述橋管上方、渣池下方的承壓爐體外面周向均布至少兩個切向引入激冷室的循環冷煤氣入口，其通過循環壓縮機連通換熱體頂部出口。
[0014]所述換熱體頂部出口通過一除塵凈化器輸出煤氣。
[0015]所述水冷壁內襯為氮化硅內襯。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的優點是:
[0017]1、采用分級補氧氣化，使得主燒嘴處的氧濃度降低，降低了主燒嘴的溫度，有利于主燒嘴壽命的提尚。
[0018]2、采用環形結構的渣池和補氧噴口，有利于殘焦的催化氣化和提高轉化率。
[0019]3、渣池的氣化主要為碳氧放熱反應，使得渣池處維持局部高溫，有利于提高氣化強度和提高熔融渣的流動性。
[0020]4、渣池的流渣孔將渣分散成多股流出，有利于破碎成液態渣滴為激冷室的渣滴固化提供條件。
[0021]5、氣化爐的捕渣率高，氣化產物中的灰渣濃度低，大大減輕了粗煤氣凈化系統的除塵負荷。
[0022]6、激冷室底部采用中心導管，實現了固體渣粒的分離，固態排渣并回收灰渣熱能，有利于提高氣化爐熱效率。
[0023]7、氣化爐內襯氮化硅材料，提高了導熱率和熱震性能。
[0024]8、激冷室采用水冷壁輻射冷卻和循環冷煤氣冷卻以及添加石灰石，降低了煤氣中的堿金屬含量，是液態熔渣迅速固化，減少了后續受熱面的積灰、腐蝕和磨損。
【附圖說明】
[0025]以下結合附圖及【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0026]圖1為本實用新型帶環室結構的熔渣造粒氣化爐結構示意圖，其中(b)圖為(a)圖的俯視圖。
[0027]圖2為圖1中環室渣池的結構圖，其中(b)圖為(a)圖的俯視圖。
[0028]圖3為圖1中再循環冷煤氣入口的一個具體結構。
[0029]圖1?圖3中:1、承壓爐體；2、旋流燒嘴；3、燃料入口 ；4、氣化劑入口 ；5、氣化室；6、水冷壁；7、補氧噴嘴；8、渣池；9、激冷室；10、煤氣導管；11、集渣器；12、冷渣器；13、排渣口 ；14、排灰口 ；15、灰斗；16、轉彎氣室；17、冷卻劑出口 ；18、換熱管盤；19、冷卻劑入口 ；20、除塵凈化器；21、煤氣出口 ；22、流渣孔；23、環形空間；24、渣池底座；25、中心煤氣通道；26、循環冷煤氣進口 ； 27、循環壓縮機。
【具體實施方式】
[0030]參考圖1，一種帶環室結構的熔渣造粒煤氣化爐，包括承壓爐體I和側位換熱體，兩者呈倒“h”型，為了實