[发明专利]可燃烧有机废污水的煤气化装置及工艺

权利要求书

1.一种可燃烧有机废污水的煤气化装置，包括有机废污水储罐(1)、氧气储罐(2)、干煤粉储罐(3)和水储罐(4)，其特征在于：干煤粉储罐(3)和水储罐(4)分别与水煤浆储罐(5)的进口相连，所述有机废污水储罐(1)、氧气储罐(2)、干煤粉储罐(3)和水煤浆储罐(5)的出口分别与设在燃烧器(6)顶部的烧嘴部件相连；烧嘴部件穿过燃烧器(6)的顶部，与设在燃烧器(6)内部的膜式水冷壁(7)内部相连，所述氧气储罐(2)通过管道与设在燃烧器(6)中部的增氧增气喷嘴(8)相连，增氧增气喷嘴(8)穿过燃烧器(6)与膜式水冷壁(7)的内部相连，所述水储罐(4)与膜式水冷壁(7)的进口相连，氧气储罐(2)和增氧增气喷嘴(8)之间的管道上设有第三三通，膜式水冷壁(7)的蒸汽出口通过管道与第三三通的第三端相连；所述燃烧器(6)的底部设有连接筒(9)，连接筒(9)穿过水冷器(10)的顶部，并设在水冷器(10)的内上部，水冷器(10)的一侧上部设有合成气出口(11)，水冷器(10)的下部设有出渣口(12)，连接筒(9)的外部设有多层折流升气筒，所述的合成气出口(11)通过管道与合成气储罐(28)相连。

2.根据权利要求1所述的可燃烧有机废污水的煤气化装置，其特征在于：烧嘴部件至少由三个烧嘴构成，其中，一个烧嘴为主烧嘴，主烧嘴设在燃烧器(6)顶部的正中心位置上，其余烧嘴以主烧嘴为中心等距环形均匀分布在主烧嘴的四周；所述烧嘴的结构由四个通道构成，第一通道(13)的外部套装有第二通道(14)，第二通道(14)的外部套装有第三通道(15)，第三通道(15)的外部盘绕有第四通道(16)，所述第四通道(16)为盘管。

3.根据权利要求1所述的可燃烧有机废污水的煤气化装置，其特征在于：所述多层折流升气筒包括套装在连接筒(9)外部的筒体(17)、设在筒体(17)底部与其为一体结构的集汽罩(18)，设在集汽罩(18)下部的第一集汽罩(19)和第二集汽罩(20)，所述集汽罩(18)，第一集汽罩(19)和第二集汽罩(20)分别通过相应的连接筋板(29)与连接筒(9)的外圆周表面相连。

4.根据权利要求3所述的可燃烧有机废污水的煤气化装置，其特征在于：所述集汽罩(18)，第一集汽罩(19)和第二集汽罩(20)的结构为顶部和底部开口的漏斗状结构，其顶部开口的直径小于底部开口的直径，所述集汽罩(18)，第一集汽罩(19)和第二集汽罩(20)顶部开口直径相同，集汽罩(18)底部开口的直径大于第一集汽罩(19)底部开口的直径，第一集汽罩(19)底部开口的直径大于第二集汽罩(20)底部开口的直径。

5.根据权利要求2所述的可燃烧有机废污水的煤气化装置，其特征在于：所述氧气储罐(2)与烧嘴第一通道(13)之间的管道上并联有第一阀门(21)和第二阀门(22)，所述干煤粉储罐(3)与烧嘴第二通道(14)之间的管道上依次设有第一加压泵(31)，第三阀门(23)，所述水煤浆储罐(5)与烧嘴第三通道(15)之间的管道上依次设有第二加压泵(32)，第五阀门(25)，所述有机废污水储罐(1)与烧嘴第四通道(16)之间的管道上设有第六阀门(26)；所述第三阀门(23)和烧嘴第二通道(14)之间的管道上设有第一三通，第五阀门(25)和烧嘴第三通道(15)之间的管道上设有第二三通，所述第一三通的第三端通过第四阀门(24)与第二三通的第三端相连；所述第三三通和增氧增气喷嘴(8)之间的管道上设有第七阀门(27)。

6.根据权利要求1所述的可燃烧有机废污水的煤气化装置，其特征在于：所述燃烧器(6)的上部设有大法兰(30)。

7.一种可燃烧有机废污水的煤气化装置的工艺，其特征在于：该工艺包括四种方法分别为：干煤粉有机废污水焚烧方法，水煤浆有机废污水焚烧方法，干湿物料有机废污水同烧嘴焚烧方法和干湿物料有机废污水异烧嘴焚烧方法，

一、干煤粉有机废污水焚烧方法，其方法步骤如下：

a、关闭第五阀门(25)，打开第一阀门(21)，第二阀门(22)，第三阀门(23)，第四阀门(24)，第六阀门(26)，第七阀门(27)；

b、干煤粉储罐(3)中流量为100t/h，粒度大小为120～150微米的干粉煤经过第一加压泵(31)加压至6.5～6.6MPa后经过第三阀门(23)，第四阀门(24)送至烧嘴的第二通道(14)与第三通道(15)中；

c、氧气储罐(2)中纯度≥99.6％，压力为6.6～6.7MPa的氧气分别进入烧嘴的第一通道(13)和增氧增气喷嘴(8)内，其中，流量为45000Nm³/h的氧气经过第一阀门(21)，第二阀门(22)送至烧嘴的第一通道(13)中；流量为5000Nm³/h的氧气经过第七阀门(27)送至增氧增气喷嘴(8)中；

d、有机废污水储罐(1)中流量为10t/h，含有COD浓度为30000～50000mg/L，氨氮浓度为4000mg/L，压力为6.6～6.7MPa的高浓度有机废污水通过第六阀门(26)送至烧嘴的第四通道(16)中；

e、水储罐(4)中流量为3t/h，压力为6.6～6.7MPa的水送至膜式水冷壁(7)中，在吸收燃烧室中的热量后产生同等量的温度为360℃的蒸汽送至增氧增气喷嘴(8)内；

f、使上述步骤b、c、d、e中进入烧嘴和增氧增气喷嘴(8)的物料进入膜式水冷壁(7)内燃烧，进行气化反应，高浓度有机废污水中的COD及氨氮等有机物在高温下与部分氧气发生反应完全燃烧生成不具污染的CO和CO₂有效气体，燃烧反应中膜式水冷壁(7)内的整体压力在6.3～6.4MPa，燃烧反应温度为：1450～1480℃；

g、上述步骤f中膜式水冷壁(7)内反应后的物料通过连接筒(9)进入水冷器(10)内，物料与水冷器(10)内部的水直接换热，固体物料通过重力作用沉降至出渣口(12)排出，气态物料包括水冷器(10)内部分水气化的蒸汽，合成气和固体杂质，气态物料上升经过多层折流升气筒时，携带的固体杂质由多层折流升气筒除去，合成气通过合成气出口(11)进入合成气储罐(28)内；所述合成气出口(11)的合成气流量为：250000Nm³/h，温度为245℃，压力为6.2～6.3MPa，成份为：CO：36％，CO₂：3％，H₂：26％，H₂O：35％；

二、水煤浆有机废污水焚烧方法，其方法步骤如下：

a、关闭第三阀门(23)，打开第一阀门(21)，第二阀门(22)，第四阀门(24)，第五阀门(25)，第六阀门(26)，第七阀门(27)；

b、干煤粉储罐(3)中流量为100t/h，粒度大小为120～150微米的干粉煤送至水煤浆储罐(5)中，水储罐(4)中流量为40t/h的水送至水煤浆储罐(5)中，水与干煤粉在水煤浆储罐(5)中混合制成浓度为63～65％的水煤浆，其经过第二加压泵(32)加压至6.4～6.5MPa后，经过第五阀门(25)和第四阀门(24)分别送至烧嘴的第三通道(15)和第二通道(14)中；

c、氧气储罐(2)中纯度≥99.6％，压力为6.6～6.7MPa的氧气分别进入烧嘴的第一通道(13)和增氧增气喷嘴(8)内，其中，流量为55000Nm³/h的氧气经过第一阀门(21)，第二阀门(22)送至烧嘴的第一通道(13)中；流量为5000Nm³/h的氧气经过第七阀门(27)送至增氧增气喷嘴(8)中；

d、有机废污水储罐(1)中流量为10t/h，含有COD浓度为30000～50000mg/L，氨氮浓度为4000mg/L，压力为6.6～6.7MPa的高浓度有机废污水通过第六阀门(26)送至烧嘴的第四通道(16)中；

e、水储罐(4)中流量为3t/h，压力为6.6～6.7MPa的水送至膜式水冷壁(7)中，在吸收燃烧室中的热量后产生同等量的温度为340℃的蒸汽送至增氧增气喷嘴(8)内；

f、使上述步骤b、c、d、e中进入烧嘴和增氧增气喷嘴(8)的物料进入膜式水冷壁(7)内燃烧，进行气化反应，高浓度有机废污水中的COD及氨氮等有机物在高温下与部分氧气发生反应完全燃烧生成不具污染的CO和CO₂有效气体，燃烧反应中膜式水冷壁(7)内的整体压力在6.3～6.4MPa，燃烧反应温度为：1350～1380℃；

g、上述步骤f中膜式水冷壁(7)内反应后的物料通过连接筒(9)进入水冷器(10)内，物料与水冷器(10)内部的水直接换热，固体物料通过重力作用沉降至出渣口(12)排出，气态物料包括水冷器(10)内部分水气化的蒸汽，合成气和固体杂质，气态物料上升经过多层折流升气筒时，携带的固体杂质由多层折流升气筒除去，合成气通过合成气出口(11)进入合成气储罐(28)内；所述合成气出口(11)的合成气流量为：250000Nm³/h，温度为240℃，压力为6.2～6.3MPa，成份为：CO：25％，CO₂：9％，H₂：16％，H₂O：50％；

三、干湿物料有机废污水同烧嘴焚烧方法，其方法步骤如下：

a、关闭第四阀门(24)，打开第一阀门(21)，第二阀门(22)，第三阀门(23)，第五阀门(25)，第六阀门(26)，第七阀门(27)；

b、干煤粉储罐(3)内粒度为120～150微米的干粉煤分别进入烧嘴的第二通道(14)，第三通道(15)和水煤浆储罐(5)中，流量为50t/h的干粉煤经过第一加压泵(31)加压至6.5～6.6MPa后经过第三阀门(23)，第四阀门(24)送至烧嘴的第二通道(14)与第三通道(15)中；流量为50t/h的干粉煤送至水煤浆储罐(5)中；

c、氧气储罐(2)中纯度≥99.6％，压力为6.6～6.7MPa的氧气分别进入烧嘴的第一通道(13)和增氧增气喷嘴(8)内，其中，流量为50000Nm³/h的氧气经过第一阀门(21)，第二阀门(22)送至烧嘴的第一通道(13)中；流量为5000Nm³/h的氧气经过第七阀门(27)送至增氧增气喷嘴(8)中；

d、有机废污水储罐(1)中流量为10t/h，含有COD浓度为30000～50000mg/L，氨氮浓度为4000mg/L，压力为6.6～6.7MPa的高浓度有机废污水通过第六阀门(26)送至烧嘴的第四通道(16)中；

e、水储罐(4)分别进入水煤浆储罐(5)和增氧增气喷嘴(8)内，其中流量为20t/h的水送至水煤浆储罐(5)中，水与步骤b进入水煤浆储罐(5)中的混合后浓度为63～65％的水煤浆，经过第二加压泵(32)加压至6.4～6.5MPa后经过第五阀门(25)送至烧嘴的第三通道(15)中；流量为3t/h，压力为6.6～6.7MPa的水送至膜式水冷壁(7)中，在吸收燃烧室中的热量后产生同等量的温度为350℃的蒸汽送至增氧增气喷嘴(8)内；

f、使上述步骤b、c、d、e中进入烧嘴和增氧增气喷嘴(8)的物料进入膜式水冷壁(7)内燃烧，进行气化反应，高浓度有机废污水中的COD及氨氮等有机物在高温下与部分氧气发生反应完全燃烧生成不具污染的CO和CO₂有效气体，燃烧反应中膜式水冷壁(7)内的整体压力在6.3～6.4MPa，燃烧反应温度为：1380～1430℃；

g、上述步骤f中膜式水冷壁(7)内反应后的物料通过连接筒(9)进入水冷器(10)内，物料与水冷器(10)内部的水直接换热，固体物料通过重力作用沉降至出渣口(12)排出，气态物料包括水冷器(10)内部分水气化的蒸汽，合成气和固体杂质，气态物料上升经过多层折流升气筒时，携带的固体杂质由多层折流升气筒除去，合成气通过合成气出口(11)进入合成气储罐(28)内；所述合成气出口(11)的合成气流量为：250000Nm³/h，温度为242℃，压力为6.2～6.3MPa，成份为：CO：33％，CO₂：6％，H₂：24％，H₂O：37％；

四、干湿物料有机废污水异烧嘴焚烧方法，该焚烧方法包括主烧嘴进料和其余烧嘴进料，其方法步骤如下：

主烧嘴进料包括如下步骤：

a、关闭第五阀门(25)，打开第一阀门(21)，第二阀门(22)，第三阀门(23)，第四阀门(24)，第六阀门(26)，第七阀门(27)；

b、干煤粉储罐(3)中流量为25t/h，粒度大小为120～150微米的干粉煤经过第一加压泵(31)加压至6.5～6.6MPa后经过第三阀门(23)，第四阀门(24)送至烧嘴的第二通道(14)与第三通道(15)中；

c、氧气储罐(2)中纯度≥99.6％，压力为6.6～6.7MPa的氧气分别进入烧嘴的第一通道(13)和增氧增气喷嘴(8)内，其中，流量为11250Nm³/h的氧气经过第一阀门(21)，第二阀门(22)送至烧嘴的第一通道(13)中；流量为1250Nm³/h的氧气经过第七阀门(27)送至增氧增气喷嘴(8)中；

d、有机废污水储罐(1)中流量为2.5t/h，含有COD浓度为30000～50000mg/L，氨氮浓度为4000mg/L，压力为6.6～6.7MPa的高浓度有机废污水通过第六阀门(26)送至烧嘴的第四通道(16)中；

e、水储罐(4)中流量为3t/h，压力为6.6～6.7MPa的水送至膜式水冷壁(7)中，在吸收燃烧室中的热量后产生同等量的温度为350℃的蒸汽送至增氧增气喷嘴(8)内；

其余烧嘴进料包括如下步骤：

f、关闭第三阀门(23)，打开第一阀门(21)，第二阀门(22)，第四阀门(24)，第五阀门(25)，第六阀门(26)，第七阀门(27)；

g、干煤粉储罐(3)中流量为75t/h，粒度大小为120～150微米的干粉煤送至水煤浆储罐(5)中，水储罐(4)中流量为30t/h的水送至水煤浆储罐(5)中，水与干煤粉在水煤浆储罐(5)中混合制成浓度为63～65％的水煤浆，其经过第二加压泵(32)加压至6.4～6.5MPa后，经过第五阀门(25)和第四阀门(24)分别送至烧嘴的第三通道(15)和第二通道(14)中；

h、氧气储罐(2)中纯度≥99.6％，压力为6.6～6.7MPa的氧气分别进入烧嘴的第一通道(13)和增氧增气喷嘴(8)内，其中，流量为41250Nm³/h的氧气经过第一阀门(21)，第二阀门(22)送至烧嘴的第一通道(13)中；流量为3750Nm³/h的氧气经过第七阀门(27)送至增氧增气喷嘴(8)中；

i、有机废污水储罐(1)中流量为7.5t/h，含有COD浓度为30000～50000mg/L，氨氮浓度为4000mg/L，压力为6.6～6.7MPa的高浓度有机废污水通过第六阀门(26)送至烧嘴的第四通道(16)中；

j、使上述步骤b、c、d、e、g、h、i中进入烧嘴和增氧增气喷嘴(8)的物料进入膜式水冷壁(7)内燃烧，进行气化反应，高浓度有机废污水中的COD及氨氮等有机物在高温下与部分氧气发生反应完全燃烧生成不具污染的CO和CO₂有效气体，燃烧反应中膜式水冷壁(7)内的整体压力在6.3～6.4MPa，燃烧反应温度为：1380～1430℃；

k、上述步骤f中膜式水冷壁(7)内反应后的物料通过连接筒(9)进入水冷器(10)内，物料与水冷器(10)内部的水直接换热，固体物料通过重力作用沉降至出渣口(12)排出，气态物料包括水冷器(10)内部分水气化的蒸汽，合成气和固体杂质，气态物料上升经过多层折流升气筒时，蒸汽和固体杂质由多层折流升气筒除去，合成气通过合成气出口(11)进入合成气储罐(28)内；所述合成气出口(11)的合成气流量为：250000Nm³/h，温度为242℃，压力为6.2～6.3MPa，成份为：CO：33％，CO₂：6％，H₂：24％，H₂O：37％。