一种低焦油、低酚水多元介质固定床气化炉的制作方法

本发明涉及气化炉技术领域，具体涉及一种低焦油、低酚水多元介质固定床气化炉。

背景技术：

传统的固定床气化炉，在顶部设置一加煤/有机固废/生物质口及一燃气出口，块煤/有机固废/生物质由加料口加入，与气化产生的高温气体逆流换热，自上而下经干燥、干馏、气化并最终氧化燃烧。产生的气化燃气、焦油和水蒸气的混合物由燃气出口排出。

而实际生产过程中，固定床气化炉虽然采用块煤/有机固废/生物质进料，但由于煤/有机固废/生物质粉夹带或块煤/有机固废/生物质粒度不达标，所产生的粉尘会随气流夹带而出，形成焦油渣，加大焦油去除工艺的难度。全部产物气由气化炉顶部排出，经喷淋水冷却洗涤后需再进行后续油水分离、闪蒸、酚水处理等环节。虽然气化段产物中的焦油和酚类含量较低，但全部通入干馏段也稀释了燃气中的焦油含量，增加了提取难度；同时由于增加了需要冷却洗涤的气量，含酚废水的处理量也相应增加。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种低焦油、低酚水多元介质固定床气化炉，可以提高气化效率,大幅降低固定床焦油、酚水的含量。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种低焦油、低酚水多元介质固定床气化炉，包括炉体、炉体上端设置有加料入口，炉体底部设置有排渣出口；在所述炉体内设置有沿炉体的轴向布置的膜式水冷壁，所述膜式水冷壁位于所述炉体的上部，并且所述膜式水冷壁的侧壁与所述炉体的侧壁之间构成环形空腔；在所述膜式水冷壁侧壁上沿周向设置有稳流燃气喷枪及高温燃气小出口；所述稳流燃气喷枪穿过所述膜式水冷壁及所述炉体的侧壁；所述炉体下部侧壁上设置有气化剂喷嘴；所述炉体下部紧固连接有渣池。

优选地，所述渣池的侧壁或底部设置有排渣管，所述排渣管的入口高于所述渣池的底面，所述炉体的侧壁上设置有燃烧喷枪，所述排渣管的出口与所述燃烧喷枪的出口设置在所述隔火罩中。

优选地，所述燃烧喷枪采用多通道结构，其包括用于通入燃气的中心管和位于所述中心管外周的用于通入空气的外侧环管。

优选地，所述稳流燃气喷枪及高温燃气小出口均为多个，并沿所述膜式水冷壁侧壁周向均匀设置。

优选地，所述膜式水冷壁包括三段：上段、中段、下段；所述上段为大直径渐小段，所述中段为小直径段、所述下段为大直径渐大段；所述稳流燃气喷枪设置在所述膜式水冷壁的上段；高温燃气小出口设置在所述膜式水冷壁的下段。

优选地，所述膜式水冷壁上段内表面设置有耐火材料。

优选地，所述稳流燃气喷枪与水平面夹角为0～90°，所述高温燃气小出口与水平面夹角为0～90°。

优选地，在所述炉体上部侧壁设置有用于连接余热回收锅炉的高温燃气出口。

优选地，所述渣池包括熔渣池和储渣池；所述熔渣池呈倒锥形与所述膜式水冷壁下段底部紧固连接，所述熔渣池的底部紧固连接所述储渣池。

优选地，所述渣池的侧壁由内向外设置有耐火材料和水冷壁。

优选地，在所述渣池的底部设置有激冷室，在所述渣池的外壁上紧固连接有开口朝下的隔火罩，在所述激冷室的内部设置有烟气排放管，所述烟气排放管的入口端伸入所述隔火罩中，所述烟气排放管的出口端穿出所述炉体的侧壁。

优选地，所述激冷室内装有冷却液，所述隔火罩的开口端低于所述冷却液的液面，所述烟气排放管的入口端高于冷却液的液面设置在所述隔火罩中，所述烟气排放管上设置有控制排气的放散阀，所述烟气排放管的管道盘旋设置在所述冷却液中。

优选地，所述隔火罩为筒状，所述隔火罩采用风冷结构，内壁设置有气体出口。

本发明实施例提供的低焦油、低酚水多元介质固定床气化炉，通过在炉体内轴向设置膜式水冷壁，膜式水冷壁的侧壁上沿周向均匀设置稳流燃气喷枪，实现焦油原位转化，大幅降低焦油、酚水含量；并且在膜式水冷壁的侧壁上沿周向均匀设置多个高温燃气小出口，因高温燃气中不含焦油、酚水，净化处理工艺简单，而且可以有效提高气化效率及质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例低焦油、低酚水多元介质固定床气化炉的结构示意图。

附图中标号：

1、加料入口；2、炉体；3、膜式水冷壁；4、高温燃气小出口；5、气化剂喷嘴；6、隔火罩；7、燃烧喷枪；8、排渣管；9、烟气排放管；10、排渣出口；11、激冷室；12、储渣池；13、熔渣池；14、高温燃气出口；15、稳流燃气喷枪。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

如图1所示，本实施例提供的低焦油、低酚水多元介质固定床气化炉包括：炉体2，在炉体上端设置有加料入口1，炉体2的底部设置有排渣出口10，通过其可将冷凝渣排出气化炉。

在本发明实施例中，在炉体2内设置有沿炉体2的轴向布置的膜式水冷壁3。膜式水冷壁3的侧壁与炉体2的侧壁之间构成环形空腔，在所述膜式水冷壁3侧壁上沿周向设置有稳流燃气喷枪15及高温燃气小出口4，稳流燃气喷枪15穿过所述膜式水冷壁3及所述炉体2的侧壁。所述炉体2下部侧壁上设置有气化剂喷嘴5，所述炉体2下部紧固连接有渣池。

所述稳流燃气喷枪15及高温燃气小出口4均可以有多个，并沿所述膜式水冷壁3侧壁周向均匀设置。

膜式水冷壁3设计为三段不同的结构，分别为：上段、中段、下段，其中，上段为大直径渐小段、中段为小直径段、下段为大直径渐大段。所述膜式水冷壁上段内表面设置有耐火材料。

相应地，所述稳流燃气喷枪15可以设置在所述膜式水冷壁的上段，比如设置在上段的上部；高温燃气小出口4设置在所述膜式水冷壁的下段，比如设置在下段的上部。另外，所述稳流燃气喷枪15与水平面夹角可以设计为0～90°，同样地，所述高温燃气小出口4与水平面夹角也可以设计为0～90°。

进一步地，为了更好地回收利用炉内余热，还可以在所述炉体2上部侧壁设置高温燃气出口14，这样，将高温燃气出口14连接到用于余热回收的余热锅炉，从而可以使多个高温燃气出小口4排出的高温燃气最终汇集到高温燃气出口14，利用所述余热锅炉炉内余热得到的更好的利用，节能环保。

由气化剂喷嘴5、稳流燃气喷枪15加入的气化剂与从加料入口1加入的气化原料进行气化反应，反应形成的一部分高温燃气由高温燃气出口14直接排出炉体2外。

如图1所示，在本发明实施例中，所述渣池包括熔渣池13和储渣池12。膜式水冷壁3下段底部紧固连接着壁厚均匀且呈倒锥形的熔渣池13，在熔渣池13的底部紧固连接储渣池12，比如可以将储渣池12的上端通过法兰与熔渣池13的下端相连。熔渣池13和储渣池12的侧壁均由内向外设置有耐火材料和水冷壁，所述耐火材料需有较强的抗炉渣和铁水侵蚀的能力，比如可以优选采用微孔刚玉砖、碳复合砖或塞隆结合刚玉砖等。

储渣池12的侧壁或底部设置有排渣管8，排渣管8的入口高于储渣池12的底面，因此液渣中析出的铁沉积在储渣池12底部，从而有效避免液渣析铁造成排渣管8的出口堵塞。排渣管8的中心线与水平面之间的夹角大于等于0°小于90°，排渣管8可为一整体铸件并采用水冷结构，其通过法兰固定在储渣池12上，当排渣管8损坏时可便于更换。

进一步地，炉体2的侧壁上设置有燃烧喷枪7，排渣管8的出口与燃烧喷枪7的出口设置在隔火罩6中，燃烧喷枪7产生的热烟气通过排渣管8进入到储渣池内，保证储渣池12内的液渣处于较好的流动状态以防止液渣在排渣管8内冷凝，同时还起到托渣的作用。

进一步地，在储渣池12的底部设置有激冷室11，在储渣池12的外壁上紧固连接有开口朝下的隔火罩6。在激冷室11的内部设置有烟气排放管9，烟气排放管9的入口端伸入隔火罩6中，烟气排放管9的出口端穿出炉体2的侧壁，用于将燃烧产生的烟气排放至外部。

上述实施例中，在激冷室11中装有冷却液，隔火罩6的开口端低于冷却液的液面，隔火罩6与冷却液的液面形成水封，烟气排放管9的入口端高于冷却液的液面，烟气排放管9上设置有控制排气的放散阀，烟气排放管9的管道盘旋设置在激冷室11的冷却液中。当熔渣池13上部与隔火罩6内的压力差达到一定值后放散阀开启，烟气排放管9排放烟气，从而起到控制隔火罩6内压力的作用。

由加料入口1加入的气化原料与由气化剂喷嘴5、稳流燃气喷枪15加入的气化剂进行气化反应，气化剂为氧气、水蒸气、空气、二氧化碳等一种或若干种的混合物。根据炉况调整气化剂喷嘴5、稳流燃气喷枪15的气化剂配比。

上述实施例中，隔火罩6呈筒状，比如可以是立方形或圆柱形。所述隔火罩6采用风冷结构，内壁设置有气体出口，以避免隔火罩6被烧损；隔火罩6使燃烧产生的高温烟气侵蚀不到连接熔渣池13与储渣池12的法兰，因此可以起到保护法兰连接的作用。

上述实施例中，燃烧喷枪7通过激冷室侧壁上的通道伸入激冷室11中，燃烧喷枪7采用多通道结构，其包括用于通入燃气的中心管和位于中心管外周的用于通入空气的外侧环管，更换燃烧喷枪7时可直接将其从炉内抽出，操作方便。

下面继续结合图1，详细说明本发明实施例多元介质固定床熔渣气化炉的工作原理。

参照图1，在激冷室11中灌入冷却液至液面高于隔火罩6的下端口。通过加料入口1向气化炉中加入气化原料，稳流燃气喷枪15喷出的气化剂与气化原料进行燃烧反应，除掉气化原料中的焦油，气化剂喷嘴5喷出的气化剂与反应后气化原料再次进行燃烧和气化反应，形成高温熔渣区，经过气化反应形成的高温燃气通过膜式水冷壁下部的高温燃气小出口4汇集至高温燃气出口14后排出气化炉。

气化炉气化过程中产生的液渣通过熔渣池13汇集到储渣池12中，在储渣池12内不断累积；燃烧喷枪7产生的热烟气通过排渣管8进入到储渣池12内，保证储渣池12内的液渣处于较好的流动状态以防止液渣在排渣管8内冷凝，同时还起到托渣的作用。

当熔渣池13上部与隔火罩6内的压差达到一定值后，打开烟气排放管9上的放散阀以降低隔火罩6中的压力，同时降低燃烧喷枪7的气体流速，进行排渣；当熔渣池13上部与隔火罩6内的压差降低到一定值后，关闭烟气排放管9上的放散阀，同时提高燃烧喷枪7的气体流速，停止排渣，综上所述完成一次排渣过程。

在气化炉运行过程中，如出现紧急停车的状况，通过控制燃烧喷枪7向气化炉喷入气体的流速，避免液渣进入到排渣管8内冷凝造成堵塞，影响气化炉的再次启动。

本发明实施例提供的多元介质固定床气化炉具有以下优点：

1、本发明的炉体中轴向设置有膜式水冷壁，膜式水冷壁的侧壁上沿周向均匀设置稳流燃气喷枪，实现焦油原位转化，大幅降低焦油含量；并且在膜式水冷壁的侧壁上沿周向均匀设置多个高温燃气小出口，因高温燃气中不含焦油，净化处理工艺简单。

2、本发明通过稳流燃气喷枪喷出的气化剂与气化原料进行燃烧反应，实现了焦油和酚水的炉内转化，从而使得高温燃气出口直接排出的高温燃气中的酚含量降低，降低了含酚废水的处理量，提高了工作效率。

3、本发明中排渣管设置在储渣池上，排渣管的出口和燃料喷枪的出口设置在顶部密闭底部敞口的隔火罩内，在储渣池的外壁上紧固连接有开口朝下的隔火罩，隔火罩的敞口端设置在冷却液液面以下，燃烧喷枪产生的热烟气通过排渣管进入到储渣池内，因此储渣池内的液渣处于较好的流动状态以防止液渣在排渣管内冷凝，同时还起到托渣的作用。

4、本发明的渣池采用分体结构，分别为熔渣池和储渣池，这样的结构设计便于安装和维修。可只更换易损部件，降低维修渣池的成本。

5、本发明中排渣管入口高于渣池底部，使液渣中析出的铁沉积在渣池底部而不会沉淀在排渣管中，因此可有效避免析铁造成的排渣管堵塞。

6、本发明的燃烧喷枪通过激冷室侧壁上的通道伸入激冷室内，因此当燃烧喷枪需要维修或更换时操作方便。

7、本发明中隔火罩使其内燃烧喷枪燃烧产生的高温烟气侵蚀不到连接熔渣池与储渣池的法兰，可使法兰得到有效保护。

8、本发明的熔渣区与环形渣槽采用水冷壁的结构，可大大提高耐火材料的使用寿命。

9、排渣口采用倒锥形结构，可减少排渣口挂渣的厚度，防止挂渣过厚造成排渣口堵塞。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，其仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。因此，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。