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CN117304978A - 一种加压固定床气化炉装置 - Google Patents

一种加压固定床气化炉装置 Download PDF

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CN117304978A
CN117304978A CN202311305273.2A CN202311305273A CN117304978A CN 117304978 A CN117304978 A CN 117304978A CN 202311305273 A CN202311305273 A CN 202311305273A CN 117304978 A CN117304978 A CN 117304978A
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CN
China
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pressure
membrane water
bed gasifier
wall
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Application number
CN202311305273.2A
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裴世钊
张本凤
雷玉龙
马东钰
管清亮
岳军
岳博
马宏波
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Beijing Qing Chuang Jin Hua Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Qing Chuang Jin Hua Technology Co ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
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    • C10J3/76Water jackets; Steam boiler-jackets

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

本发明公开一种加压固定床气化炉装置,承压外壳内部设置有膜式水冷壁,承压外壳底部限定空间为渣池;膜式水冷壁上固定有若干热电偶;膜式水冷壁内部限定区域为炉膛,膜式水冷壁底部设置有炉篦。加压固定床气化炉压力提高至6.5MPa(G)以上;可以通过安装热电偶,对各床层温度进行观测,及时工艺调整,提高气化炉安全性、稳定性;可以用普通阀门代替灰锁上部锥形阀,减少了装置投资,消除了气化炉频发的故障点,实现气化炉长周期稳定运行;膜式水冷壁可以副产10.0MPa(G)以上的高压饱和蒸汽,显著提高蒸汽的利用率,更节能。

Description

一种加压固定床气化炉装置
技术领域
本发明涉及含碳物质气化技术领域,具体涉及一种加压固定床气化炉装置。
背景技术
加压固定床气化投资低、原料碳物质适应性广、处理简单成本低,氧耗低,在所有煤气化工艺中所产煤气甲烷含量最高,发热量最高,是天然气制备的首选气化技术。
传统的加压固定床气化炉在我国的应用始于20世纪50年代,由苏联转口,主要用于气化褐煤生产合成氨原料气。20世纪70年代后期到20世纪末,又相继引进几套气化炉,如云南省解放军化肥厂、山西省化肥厂、兰州煤气厂、哈尔滨气化厂,用于生产合成氨原料气、城市煤气。
纵观固定床气化炉70余年的国内应用,技术一直没有革新式的进步,在新建化工项目大型化、零排放的大环境下逐步被淘汰。但是,固定床气化炉可以在生产合成气的同时,热解出焦油、中油、轻油及粗酚等价值较高的化工产品,完全符合含碳资源分质分阶利用的政策导向,仍然有技术进步的需求和发展空间。目前,固定床气化炉存在的问题主要有以下几方面:
1、加压固定床气化要控制氧化层最高温度低于软化温度,在气化剂中加入了过量蒸汽,这些过量蒸汽在后处理中冷凝成水,并与煤干馏出的物质混合形成含酚废水,污水产量大,处理难度高。
2、加压固定床气化炉受限于夹套壳体结构,压力最高只能做到4.0Mpa(G),而主流的大型水煤浆气流床气化炉压力基本都是6.5Mpa(G),甚至8.7MPa(G),若采用水煤浆气化炉耦合处理固定床气化炉废水的模式,后工段化产系统不可以公用。
3、加压固定床气化炉受限于夹套壳体结构,两层壳体之间存在膨胀差,没有安装热电偶的可能,不能对各床层的温度进行观测,仅能靠排灰温度大致判断,不便于及时进行工艺调整。
4、加压固定床气化炉采用灰锁进行排渣,灰锁上阀操作工况恶劣,故障后需要停炉更换,制约长周期稳定运行。
发明内容
为此,本发明提供一种加压固定床气化炉装置,以解决现有技术中的上述问题。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
根据本发明的第一方面,一种加压固定床气化炉装置,包括承压外壳、膜式水冷壁以及炉篦,所述承压外壳的内部设置有所述膜式水冷壁,所述承压外壳底部限定的空间为渣池;
所述膜式水冷壁上固定有若干热电偶;
所述膜式水冷壁内部限定的区域为炉膛,所述膜式水冷壁底部设置有所述炉篦。
进一步地,还包括破粘装置,所述膜式水冷壁的上部设置有所述破粘装置。
进一步地,所述承压外壳上设置有气化剂进口,所述气化剂进口与所述炉篦底部相连接。
进一步地,所述热电偶尾部有铠装连接软线经所述热电偶口与炉外的温度传感器连接。
进一步地,所述渣池上部设置有渣池补水口,所述渣池中部设置有锁斗循环水口,所述渣池底部设置有渣水出口。
进一步地,所述承压外壳上设置有锅炉水进口和锅炉水出口,所述膜式水冷壁顶部和底部分别与所述锅炉水出口以及所述锅炉水进口相连接。
进一步地,所述承压外壳的顶部设置有物料进口。
进一步地,所述膜式水冷壁的顶部或底部设置有密封板,使得所述承压外壳和所述膜式水冷壁之间的环腔与所述渣池和炉膛内部隔离。
本发明具有如下优点:通过本发明一种加压固定床气化炉装置,
1、加压固定床气化炉压力提高至6.5MPa(G)以上:
(1)可以大幅提高单炉产气量,顺应装置大型化的趋势;
(2)显著提高气化炉的热效率,降低比氧耗,降低汽氧比,减少废水量;
(3)采用水煤浆气化炉耦合处理固定床气化炉废水的模式,后工段化产系统可以公用,实现废水0排放。
2、可以通过安装热电偶,对各床层温度进行观测,及时工艺调整,提高气化炉安全性、稳定性。
3、可以用普通阀门代替灰锁上部锥形阀,减少了装置投资,消除了气化炉频发的故障点,实现气化炉长周期稳定运行。
4、膜式水冷壁可以副产10.0MPa(G)以上的高压饱和蒸汽,显著提高蒸汽的利用率,更节能。
附图说明
图1为本发明一些实施例提供的一种加压固定床气化炉装置的剖面图。
图中:100、固定床气化炉;
1、承压外壳;2、膜式水冷壁;3、炉篦;4、破粘装置;5、渣池;
11、物料进口;12、锅炉水进口;13、锅炉水出口;14、热电偶口;15、渣池补水口;16、气化剂进口;17、锁斗循环水口;18、渣水出口;19、合成气出口;21、热电偶。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示,本发明第一方面实施例中的一种加压固定床气化炉装置,固定床气化炉100包括承压外壳1、膜式水冷壁2以及炉篦3,承压外壳1的内部设置有膜式水冷壁2,承压外壳1底部限定的空间为渣池5;承压外壳1上设置有物料进口11、锅炉水进口12、锅炉水出口13、热电偶口14、渣池补水口15、气化剂进口16、锁斗循环水口17、渣水出口18以及合成气出口19;膜式水冷壁2上固定有若干热电偶21;膜式水冷壁2内部限定的区域为炉膛,膜式水冷壁2底部设置有炉篦3。
在上述实施例中,需要说明的是,加压固定床的工作原理:含碳块状物料经物料入口进入气化炉,伴随着复杂的氧化还原反应变为灰渣,依次经过干燥层、干馏层、气化层、和灰层向下移动,在炉篦旋转带动刮刀的破碎后在重力的作用下落至渣池水域,在渣池补充水和锁斗循环水的接力带动下落至渣池底部排出气化炉;气化剂(如蒸汽、氧气、CO2)经气化剂进口,进入炉篦分布后进入气化室与含碳块状物逆向运动的同时与其发生反应,转化为以CO、H2、CH4为主的合成气夹带干馏出的焦油等物质经合成气出气口送出气化炉。
上述实施例达到的技术效果为:
1、加压固定床气化炉压力提高至6.5MPa(G)以上:
(1)可以大幅提高单炉产气量,顺应装置大型化的趋势;
(2)显著提高气化炉的热效率,降低比氧耗,降低汽氧比,减少废水量;
(3)采用水煤浆气化炉耦合处理固定床气化炉废水的模式,后工段化产系统可以公用,实现废水0排放。
2、通过承压外壳1与膜式水冷壁2,消除承压外壳1与膜式水冷壁2之间的膨胀差,使承压外壳1与膜式水冷壁2之间可以安装热电偶,通过热电偶对各床层温度进行观测,及时工艺调整,提高气化炉安全性、稳定性。
3、可以用普通阀门代替灰锁上部锥形阀,减少了装置投资,消除了气化炉频发的故障点,实现气化炉长周期稳定运行。
4、膜式水冷壁可以副产10.0MPa(G)以上的高压饱和蒸汽,显著提高蒸汽的利用率,更节能。
实施例2
如图1所示,一种加压固定床气化炉装置,包括实施例1的全部内容,此外,还包括破粘装置4,膜式水冷壁2的上部设置有破粘装置4,通过破粘装置4将炉篦3上的原料残渣破碎,使残渣顺利进入渣池5中。
实施例3
如图1所示,一种加压固定床气化炉装置,包括实施例1的全部内容,此外,气化剂进口16与炉篦3底部相连接。
实施例4
如图1所示,一种加压固定床气化炉装置,包括实施例1的全部内容,此外,热电偶21尾部有铠装连接软线经热电偶口14与炉外的温度传感器连接。
实施例5
如图1所示,一种加压固定床气化炉装置,包括实施例1的全部内容,此外,渣池5上部设置有渣池补水口15,渣池5中部设置有锁斗循环水口17,渣池5底部设置有渣水出口18,渣池补水口15向渣池5中补充水,将进入渣池5中的残渣混合浸湿下沉,通过锁斗循环水口17的水将渣池5中的下沉过程中的残渣继续向下带动至渣池底部,通过渣水出口18排出,降低了高温灰渣的温度,同时,灰渣随水一同排出气化炉,避免固定床气化炉排渣操作对阀门的磨损,避免发生堵塞,减少气化炉发生故障。
实施例6
如图1所示,一种加压固定床气化炉装置,包括实施例1的全部内容,此外,膜式水冷壁2顶部和底部分别与锅炉水出口13以及锅炉水进口12相连接。
实施例7
如图1所示,一种加压固定床气化炉装置,包括实施例1的全部内容,此外,物料进口11位于承压外壳1的顶部。
实施例8
如图1所示,一种加压固定床气化炉装置,包括实施例1的全部内容,此外,膜式水冷壁2的顶部或底部设置有密封板,使得承压外壳1和膜式水冷壁2之间的环腔与渣池5和炉膛内部隔离,避免膜式壁及壳体环腔侧受到湿气腐蚀。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
在本说明书的描述中,参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种加压固定床气化炉装置,其特征在于,包括承压外壳(1)、膜式水冷壁(2)以及炉篦(3),所述承压外壳(1)的内部设置有所述膜式水冷壁(2),所述承压外壳(1)底部限定的空间为渣池(5);
所述膜式水冷壁(2)上固定有若干热电偶(21);
所述膜式水冷壁(2)内部限定的区域为炉膛,所述膜式水冷壁(2)底部设置有所述炉篦(3)。
2.根据权利要求1所述的一种加压固定床气化炉装置,其特征在于,还包括破粘装置(4),所述膜式水冷壁(2)的上部设置有所述破粘装置(4)。
3.根据权利要求1所述的一种加压固定床气化炉装置,其特征在于,所述承压外壳(1)上设置有气化剂进口(16),所述气化剂进口(16)与所述炉篦(3)底部相连接。
4.根据权利要求1所述的一种加压固定床气化炉装置,其特征在于,所述热电偶(21)尾部有铠装连接软线经所述热电偶口(14)与炉外的温度传感器连接。
5.根据权利要求1所述的一种加压固定床气化炉装置,其特征在于,所述渣池(5)上部设置有渣池补水口(15),所述渣池(5)中部设置有锁斗循环水口(17),所述渣池(5)底部设置有渣水出口(18)。
6.根据权利要求1所述的一种加压固定床气化炉装置,其特征在于,所述承压外壳(1)上设置有锅炉水进口(12)和锅炉水出口(13),所述膜式水冷壁(2)顶部和底部分别与所述锅炉水出口(13)以及所述锅炉水进口(12)相连接。
7.根据权利要求1所述的一种加压固定床气化炉装置,其特征在于,所述承压外壳(1)的顶部设置有物料进口(11)。
8.根据权利要求1所述的一种加压固定床气化炉装置,其特征在于,所述膜式水冷壁(2)的顶部或底部设置有密封板,使得所述承压外壳(1)和所述膜式水冷壁(2)之间的环腔与所述渣池(5)和炉膛内部隔离。
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