专利名称：碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置和冷却方法
技术领域：
本发明总体上涉及碎煤熔渣气化炉的排渣器，特别是涉及一种碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置和冷却方法。
背景技术：
鲁奇炉(Lurgi gasif ier)是一种煤炭加压气化的设备。鲁奇炉利用机械炉蓖干灰排渣。碎煤熔渣气化炉是基于鲁奇炉的现代化发展，具有更高的煤制气转化效率、同样尺寸的气化炉投煤量更大、极大地降低了蒸汽用量和废水的产生、产品中二氧化碳含量更低等优点。液态排渣是针对鲁奇炉利用机械炉蓖干灰排渣而言，克服了机械炉蓖排渣的干灰量大、设备耗能巨大、环境污染严重的缺点，使用排渣器进行排渣，使得碎煤熔渣气化炉没有灰分产生，只有稳定的玻璃熔渣，不但减少了设备投资及能耗，而且降低了环境污染。碎煤熔渣气化炉包含一个柱状的煤气化压力容器(熔渣气化炉壳体)。煤或其它含碳燃料从煤气化压力容器顶部投入，利用鼓风口(喷嘴)将炉外的氧气和蒸汽引至煤气化压力容器里面的下部燃料中，在高温高压下使煤或其它含碳燃料气化。残余灰分如熔渣和铁收集于煤气化压力容器底部的渣池中，熔渣和铁通过渣池的排渣口以液态形式间歇地排出(通常叫做“液态排渣”)，进入渣池下部激冷室的水中冷激和冷却。从燃烧器来的经燃烧后的热的燃烧产物经排渣口向上传递，辅助托渣并维持渣的熔融温度和状态。通过控制排放系统向大气排气，降低激冷室压力，在激冷室和煤气化容器间产生差压，推动熔渣和铁的排放。 排渣器的材质受到熔渣和铁的侵蚀、腐蚀和热冲击影响。在排渣和托渣过程中，熔渣和铁的高温和流动性使得排渣口及其附近的材质受到铁的侵蚀和热冲击。排渣器处于碎煤熔渣气化炉的底部，由于熔渣和铁的温度较高，燃烧器来的经燃烧的气体产物的温度也较高，故排渣器环境温度较高，气化炉运行表明:如果排渣器不冷却或冷却效果不好，会使操作过程中排渣口的热量累积，造成排渣器在高温和熔渣中有铁的情况下过早恶化、损坏，同时还容易受到渣和铁的堵塞、寿命较短，而且拆卸不便，维修困难，由其造成的停炉更是会造成极大的经济损失。因此，所属领域的技术人员需要一种冷却效果更好的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置和冷却方法。
发明内容
为了解决排渣器在高温环境下冷却效果不好而导致的过早恶化、损坏、堵塞、寿命较短等问题，本发明提供了一种冷却效果较好的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置和冷却方法。除非特殊情况有其他限制，否则下列定义适用于本说明书中使用的术语。此外，除非另行进行说明，否则本文所用的所有科技术语的含义与本发明所属领域的技术人员通常理解是一样的。如发生矛盾，以本说明书及其包括的定义为准。
对于本发明而言，本申请文件中所使用的一些术语的含义如下:
“燃烧器”是指工业燃料炉上用的燃烧装置，燃烧器在行业中被俗称为“烧嘴”。“鼓风口”是指靠近碎煤熔渣气化炉的煤气化压力容器底部，用于喷入单个流股(如引入蒸汽和氧气、空气、氮气等)或者工艺物料(如水煤浆、焦油等)进入气化炉的燃烧区，该部件在行业中被俗称为“喷嘴”。“排渣”是指在碎煤熔渣气化炉中，熔渣和铁通过渣池的排渣口间歇地向下排出，进入渣池下部激冷室的水中的过程。“水平坡度”是指排渣器主体上部内表面坡面的垂直高度和水平距离的比，在本申请中使用度数来表示水平坡度的大小。“间隔部段”是指被设置在煤气化压力容器与下部激冷容器之间并且分别与上面的煤气化压力容器和下面的下部激冷容器相连的部段，该部段被设置在激冷室的上部，可呈现为“连接短节”、“夹心法兰”等形式。“其它含碳燃料”包含固体垃圾、固体含碳生物质、焦油、渣油、含碳生物质料浆等固态或液态燃料。如本文中所用，方向性术语“上”、“下”与说明书附图纸面上的具体方向是相一致的。术语“垂直”、“纵向”是指在说明书附图纸面上大体上竖直的方向；而“横向”、“水平”是指在说明书附图纸面上大体上水平的方向。方向性术语“内”、“外”是相对于排渣器主体的纵向轴线而言的，朝向液态排渣器主体的纵向轴线的方向被称作“内”，远离液态排渣器主体的纵向轴线的方向被称作“外”。如本文所用，术语“约”是指数量、尺寸、配方、参数以及其他数量和特性是不精确的并且不需要是精确的值，但是可以与精确值近似和/或大于或小于精确值，以便反映容许偏差、测量误差等，以及 所属领域的技术人员已公知的其他因素。当本文在描述材料、方法或机械设备时带有“所属领域的技术人员已公知的”短语、或同义的词或短语时，该术语表示所述材料、方法和机械设备在提交本专利申请时是常规的，并且包括在本说明书内。同样涵盖于该描述中的是，目前非常规的但是当适用于相似目的时将成为本领域公认的材料、方法、和机械。如本文所用，术语“包含”、“含有”、“包括”、“涵盖”、“具有”或任何其他同义词或它
们的任何其他变型均指非排他性的包括。例如，包括特定要素列表的工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些具体列出的要素，而是可以包括其他未明确列出的要素，或此类工艺、方法、制品或设备固有的要素。术语“由…组成”、“由…构成”或任何其他同义词或它们的任何其他变型均指排他性的包括。例如，由特定要素构成的工艺、方法、制品或设备仅限于那些具体列出的要素。具体而言，为实现本发明的上述目的而采用的技术方案如下所述:
1.一种碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，
所述排渣器包括主体和贯穿所述主体自所述主体的顶端延伸至所述主体的底端且围绕所述主体的纵向轴线对称设置的排渣通道，所述主体包括主体上部和主体下部，由所述主体上部的内表面限定的排渣通道沿所述主体的纵向轴线向下呈收敛构型，所述排渣器的排渣口由所述主体下部的内表面限定；
所述冷却装置被埋设在所述主体内且所述冷却装置被设置邻近所述主体的内表面。
2.根据技术方案I所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置是围绕所述主体的内表面设置的冷却盘管。3.根据技术方案2所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却盘管在从所述主体的顶端到所述主体的底端的方向上呈螺旋形状进行设置。4.根据技术方案2或3所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却盘管与所述主体的内表面的间隔距离是6-40毫米。5.根据前述技术方案2 - 4中任一项所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却盘管由镍或镍铬合金或铜或铜合金制成。6.根据前述技术方案2 - 5中任一项所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，在被埋入所述主体的所述冷却盘管的外表面上设置有凹凸结构。7.根据技术方案6所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述凹凸结构为一条或多条环形螺纹。8.根据前述技术方案2 - 7中任一项所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却盘管进口和所述冷却盘管出口均从所述主体下部伸出。9.一种碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
提供根据前述技术方案 2 — 8中任一项所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却盘管；使冷却剂以1-lOm/s的流速循环流过所述冷却盘管，在该循环流动过程中，控制所述主体上部的内表面的温度在200-400 °C范围内，控制所述主体下部的内表面的温度在100-400 °C范围内，控制邻近燃烧器的排渣口表面温度在50-400 °C范围内。采用本发明的技术方案可以获得以下技术效果:
1.在被埋入碎煤熔渣气化炉排渣器主体的冷却盘管的外表面上设置有凹凸结构，并与铸件紧密接触，用于改善冷却盘管与排渣器主体之间的结合，由此加强向冷却剂的传热并在铸造后用于消除因冷却而引起的可能的铸件破裂，确保传热效果和保证铸件的持久耐用，延长其使用寿命。2.本发明的冷却盘管所采用的材质能够在排渣器进行铸造时保持其形状，不会发生明显的变形，保证冷却剂可以循环流通，及时的移出冷却盘管周围的热量，确保传热。3.冷却盘管呈螺旋形状且邻近所述主体的内表面进行设置，减少传热距离和降低热梯度，保证传热效果。4.所述冷却盘管在从所述主体的顶端到所述主体的底端的方向上呈螺旋形状，提高了传热推动力，保证了传热效果；冷却盘管进口和冷却盘管出口均从主体下部伸出，确保能够顺利安装。5.冷却剂的用量和流速是排渣器设计的重要因素，特别地，流速控制在1-1Om/s时，可以使暴露于高温熔渣和铁的面积能够有效地冷却以保持表面温度在可接受的范围内，同时，又避免了移除排渣器过多的热，保证了冷却效果，避免了排渣器因温度造成的排渣口堵塞，也延长了排渣器的寿命和维护频率，从而保证了碎煤熔渣气化炉的稳定运行。
下面结合说明书附图对本发明进行详细描述。说明书附图并不一定是严格按照比例进行绘制的且说明书附图仅仅是示意性的图示。在本申请的说明书附图中，使用相同或相似的附图标号表示相同或相似的元件。图1示出了根据本发明的一个实施例的碎煤熔渣气化炉的排渣器的剖面视图。图2为图1所示冷却盘管的局部剖面视图。部件及附图标记列表
权利要求
1.一种碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于， 所述排渣器包括主体和贯穿所述主体自所述主体的顶端延伸至所述主体的底端且围绕所述主体的纵向轴线对称设置的排渣通道，所述主体包括主体上部和主体下部，由所述主体上部的内表面限定的排渣通道沿所述主体的纵向轴线向下呈收敛构型，所述排渣器的排渣口由所述主体下部的内表面限定； 所述冷却装置被埋设在所述主体内且所述冷却装置被设置邻近所述主体的内表面。
2.根据权利要求1所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置是围绕所述主体的内表面设置的冷却盘管。
3.根据权利要求2所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却盘管在从所述主体的顶端到所述主体的底端的方向上呈螺旋形状进行设置。
4.根据权利要求2或3所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却盘管与所述主体的内表面的间隔距离是6-40毫米。
5.根据前述权利要求2- 4中任一项所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却盘管由镍或镍铬合金或铜或铜合金制成。
6.根据前述权利要求2- 5中任一项所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，在被埋入所述主体的所述冷却盘管的外表面上设置有凹凸结构。
7.根据权利要求6所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述凹凸结构为一条或多条环形螺纹。
8.根据前述权利要求2- 7中任一项所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置，其特征在于，所述冷却盘管进口和所述冷却`盘管出口均从所述主体下部伸出。
9.一种碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 提供根据前述权利要求2 - 8中任一项所述的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却盘管； 使冷却剂以1-lOm/s的流速循环流过所述冷却盘管，在该循环流动过程中，控制所述主体上部内表面的温度在200-400°C范围内，控制所述主体下部的内表面的温度在100-400 °C范围内，控制邻近燃烧器的排渣口表面温度在50-400 °C范围内。
全文摘要
本发明涉及碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置和冷却方法。排渣器包括主体和贯穿主体自主体的顶端延伸至主体的底端且围绕主体的纵向轴线对称设置的排渣通道，主体包括主体上部和主体下部。本发明的冷却装置被埋设在主体内且冷却装置被设置邻近主体的内表面。本发明的冷却方法包括以下步骤使冷却剂以1-10m/s的流速循环流过冷却盘管，在该循环流动过程中，控制主体上部的内表面的温度在200-400℃范围内，控制主体下部的内表面的温度在100-400℃范围内，控制邻近燃烧器的排渣口表面温度在50-400℃范围内。使用本发明的碎煤熔渣气化炉排渣器的冷却装置和采用本发明的冷却方法可以实现更好的冷却效果。
文档编号C10J3/52GK103224812SQ20131015458
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者傅敏燕, 丁烙勇, 陆欢庆, 王正予, 张津驰 申请人:上海泽玛克敏达机械设备有限公司