[发明专利]耐火墙及气化装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火墙(或称耐高温墙，Refractory Wall)及设置有该耐火墙的气化装置和方法，其尤其涉及一种耐火墙及设置有该耐火墙的可液态排渣的气化装置(Slagging Gasification Device)和方法。

背景技术

气化装置，如气化炉，常用于含碳燃料比如煤的气化来生产含有氢气和一氧化碳的混合气体，如煤气或合成气。与传统的以燃烧为基础的流程相比，煤及其他含碳原料的气化流程不仅对环境影响较小而且能量生产的效率也比较高。

含碳燃料气化的基本原理在于在大致1到200个大气压的压力及800℃到2000℃的温度下，含碳燃料在氧气或其他合适的气体环境下进行可控的不完全燃烧或部分燃烧。对于煤的气化来说，在如此严苛的操作环境中，气化装置的可靠性常依赖于用于维持气化运行的耐火墙的使用寿命和性能。

在一些气化装置中，气化过程会形成熔融的或液态的炉渣。炉渣是一种腐蚀剂，其能够渗入耐火墙中从而会缩短耐火墙的使用寿命。这样，气化装置就不得不常常关闭来更换受腐蚀的耐火墙，从而降低了含碳燃料气化的生产率并且增加了成本。

所以，需要提供一种新的耐火墙及设置有该耐火墙的气化装置和方法。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种耐火墙。该耐火墙包括向火层、支撑层和冷却层。所述向火层包括向火面，该向火面可朝向含碳燃料的气化环境。所述支撑层朝向所述向火层。所述冷却层朝向所述支撑层且可通过所述支撑层来冷却所述向火层。

本发明的另一个实施例提供了一种用来进行含碳燃料气化的气化装置。该气化装置包括气化设备，其包括可用来形成进行气化的气化腔室的耐火墙。其中，至少一部分耐火墙包括向火层、支撑层、冷却层、可压缩层和壳体。所述向火层包括向火面，该向火面可用来形成所述气化腔室。所述支撑层围绕着所述向火层设置。所述冷却层围绕着所述支撑层设置且可通过所述支撑层来冷却所述向火层。所述可压缩层围绕着所述冷却层设置。所述壳体围绕着所述可压缩层设置。

本发明的实施例进一步提供一种气化方法。该气化方法包括输入含碳燃料和氧化流体到气化设备中。该气化设备包括有可形成用来进行气化的气化腔室的耐火墙。其中至少一部分耐火墙包括可用来形成所述气化腔室的向火层、围绕着所述向火层设置的支撑层、围绕着所述支撑层设置的冷却层及围绕着所述冷却层设置的可压缩层。所述气化方法进一步包括于所述气化装置中对所述含碳燃料进行气化且至少产生合成气和液态炉渣；及所述冷却层通过所述支撑层来冷却所述向火层从而一部分所述液态炉渣沉积在至少一部分所述向火层上。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明气化装置一个实施例的示意图；

图2为图1所示的本发明气化装置的耐火墙的一个实施例的剖面示意图。

具体实施方式

图1所示为本发明用来进行含碳燃料，如煤气化的气化装置10的一个实施例的示意图。在本发明实施例中，该气化装置10并不局限于任何特定的气化装置。在一些实施例中，气化装置10可包括可在运行中产生液态炉渣的气化炉(Slagging Gasifier)。在另一些实施例中，该产生液态炉渣的气化炉可包括气流床气化炉。在操作中，该气流床气化炉中一部分煤灰可以炉渣的形式被除去，比如当该气流床气化炉的运行温度高于煤灰熔化的温度时。此外，还有一部分煤灰以干的细粉及/或黑色的细粉浆的形式生产出来。

如图1所示，气化装置10包括一个气化设备11。在一些实施例中，该气化设备11用来使含碳燃料，比如煤进行气化。在一些应用中，气化设备11可包括可液态排渣气化炉，其可具有呈圆锥形或凸起形的上端和下端的圆柱形形状。

另外，在另一些实施例中，气化装置10可进一步包括设置在气化设备11下游的冷却设备12。如图1所示，冷却设备12与气化设备11的下部相通从而接受并冷却来自气化设备11的物质，如炉渣及/或合成气。在一些示例中，该冷却设备12可具有圆柱形形状且可包括，但不限于辐射废热冷却器(Radiation Syngas Cooler)或设置有激冷室(Slag Bath)的冷却器。