[实用新型]一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种含碳固体物质的气化制气装置，更具体地说，本实用新型涉及一种水冷壁常压固定床液态排渣分级气化反应炉，属于气化制气装置技术领域。

背景技术

现有固定床气化炉多采用固态排渣方式，以固定床纯氧气化炉为例，其工艺流程为采用固定床煤气炉，以小粒焦或块煤为原料，经煤仓下的自动加煤机，自动定时、定量加入气化炉中，以纯氧（＞99.6％）和水蒸汽作气化剂经计量和比例调节进入混合罐中混合，混合后通过煤气发生炉内与炽热的炭反应（吸热反应与放热反应达到平衡），在炉内约900℃高温条件下，经过床层内各个层区（核心反应区温度1200-1300℃）与原料煤逆流接触进行连续气化生产水煤气。未反应的固态渣经过底部转动炉蓖排出气化炉。

其主要化学反应式如下：

C＋O₂=CO₂＋Q

2C＋O₂=2CO＋Q

C＋CO₂=2CO－Q

C＋2H₂O（汽）=CO₂+2H₂－Q

C＋H₂O（汽）=CO+H₂－Q

然而这种固定床固态排渣气化炉存在气化温度低、燃料转化率低和合成气焦油含量大等缺点。

液态排渣气化炉是传统固态排渣气化炉的进一步发展。其特点是气化温度高、气化后灰渣呈熔融态流出、因而使气化炉的热效率与单炉的生产能力提高。目前国内外成熟可行的固定床液态排渣气化技术为BGL碎煤加压气化技术，该气化工艺气化压力为2.0-4.0MPa，气化炉上部设有布煤搅拌器，气化剂（水蒸汽和氧气）由气化炉底部喷嘴喷入气化室，灰渣在高于煤灰熔点温度下成熔融态排出，熔渣快速通过气化炉底部出渣口，流入激冷室，在此被水激冷而形成固态熔渣，然后通过灰锁排出。它结合了熔渣气化技术高气化率、高气化强度的优点与固定床加压/常压气化技术氧耗低、炉体结构廉价的优点。

BGL熔渣气化炉炉膛气化燃烧产生的液态熔渣储存在气化炉底部熔渣池内，通过环形燃烧器里面燃烧产生的大量气体托住下渣口里面的液态渣，随着熔渣增多，当液位到一定液位1.5米左右时，气化炉压力和短接压差大概48KPa，激发程序自动排渣，每次开始下渣时泄压过程要快，2s内完成泄压，压差从49kPa降到18kPa。熔渣经过激冷、冷却后最终从压力系统中排出。

上述技术如国家知识产权局于2015.02.04公开的公开号为CN104327881A，名称为“一种液态连续排渣固定床气化炉及其气化方法”的发明，该发明涉及的一种液态连续排渣固定床气化炉及其气化方法，其特征在于：它由上至下依次包括一原料仓、一原料锁斗、一炉体、若干气化剂喷嘴、一排渣器、一熔渣激冷室和一渣锁；原料仓呈漏斗状，其下端与原料锁斗上端紧固连接；原料锁斗与炉体上端口紧固连接；炉体上部设置有一粗煤气出口，在位于粗煤气出口下方的炉体内壁上设置有一层炉衬；若干个气化剂喷嘴紧固连接在炉体的中下部并沿炉体周向均匀布置，且各气化剂喷嘴的出口贯穿炉体炉壁和炉衬后伸入炉体内部；排渣器安装于炉衬下方的炉体内，炉体下端与熔渣激冷室上端紧固连接，熔渣激冷室下端与渣锁上端紧固连接。本发明的气化剂喷嘴采用了仅输送气化剂的单通道结构，提高了气化剂喷嘴的使用寿命。溢流式排渣池有效保证顺利排渣，提高了固定床熔渣气化炉的运行效率。

然而，BGL熔渣气化炉最难控制的就是下渣口液态熔渣液位和排渣，如果控制不好，就会堵塞下渣口，液位升高，就会堵塞喷嘴出现黑管现象，导致停车。如果下渣泄压和排渣时间太长，则铁的沉淀和冷却极易堵住渣口。如果下渣频率过高，会影响压差，并且时间间隔过短渣池中可能有部分灰渣没有完全熔化，在下渣过程中极易黏在下渣通道上。

其次BGL气化技术是近几年引进国内，工业化运行经验较固定床少，同时存在技术转让费，其专有核心部件（如渣池、喷嘴、铜冷却壁等）也均需要国外进口，也导致其投资成本较高、建设周期较长。相比固态排渣气化炉，BGL气化炉的液态排渣工艺设置、操作流程和控制系统均相对复杂。