[发明专利]一种燃烧室及其水冷壁多喷嘴对置式水煤浆气化炉和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧室及其水煤浆气化炉的结构，采用水冷壁作为多喷嘴对置式水煤浆气化炉的内件衬里。

背景技术

气流床水煤浆气化技术近年来已经获得广泛应用。其中有代表性的技术包括美国GE公司的水煤浆气化技术（原Texaco水煤浆气化技术）、华东理工大学开发的多喷嘴对置式煤气化技术（中国专利，专利号ZL98110616.1，ZL2005101114824.8，ZL01210097.8）。

传统的气流床水煤浆气化技术一般采用以耐火砖及隔热保温材料作为气化炉燃烧室隔热衬里。这种气化炉燃烧室的衬里形式具有高温保护及蓄热、隔热作用。

耐火砖形式的燃烧室衬里主要存在以下几点不足：

1、对水煤浆气化的原料煤有限制。目前，传统的以耐火砖为衬里的水煤浆气化炉，一般采用灰熔融温度较低的烟煤作为气化煤原料。之所以采用灰熔融温度较低的煤，是因为气流床气化炉一般都采用液态排渣的方式，要使煤灰变成液态渣，就需要气化区温度高于灰熔融温度以将煤灰烧熔。但是，气化温度过高，会大大加剧耐火衬里材料的蚀损，为了保证一定的耐火衬里材料使用寿命，就不得不采用灰熔融温度较低的煤，这大大限制了中国广泛存在的高灰融点煤在水煤浆气化工艺中的适用性。

2、耐火砖需要定期更换，费用高，环境问题较大。即使采用适宜的水煤浆气化用煤（指灰熔点较低），耐火砖衬里，尤其是最内层抗高温的耐火砖，由于其受到高温气渣的侵蚀、冲刷，在使用一段时间后，就需要对局部或者整体耐火砖衬里进行更换。这一方面增加了企业的运行成本，另外，由于目前的耐火砖材料基本采用铬作为主要原料，而铬的制备熔融等过程带来严重的环境问题。

耐火砖需要预热，增加了运行成本，减少了设备可利用率。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种以水冷壁为水煤浆气化炉燃烧室衬里的技术，以解决传统的以耐火砖为衬里的水煤浆气化炉燃烧室存在的弊端。

一种燃烧室，所述燃烧室包括金属炉壳1、盘管式水冷壁内件2、设于所述燃烧室顶部的预热喷嘴室3、工艺喷嘴室4、位于所述燃烧室下端中心部位的气渣出口5；

所述工艺喷嘴室4按水平方向分1～3层（每一层的工艺喷嘴室4位于同一水平面）设置在所述燃烧室的上半部分空间，每一层设有1～3对所述工艺喷嘴室4，且每一层的所述工艺喷嘴室4在所述气化炉的圆周方向上均匀布置；

所述盘管式水冷壁内件2由2～10根相同规格的金属管盘绕而成，所述金属管的进出端部与集箱连接；所述盘管式水冷壁内件2的竖直轴线与所述金属炉壳1的竖直轴线重合；

所述气渣出口5与所述燃烧室在竖直方向上同轴，并且，所述气渣出口5由1～5根金属管盘绕而成。

所述预热喷嘴室3与所述金属炉壳1的竖直轴线重合，并且，所述预热喷嘴室3由1～5根金属管盘绕而成。

所述预热喷嘴室3与所述盘管式水冷壁内件2之间具有用弹性轻质耐火材料填充的缝隙。

所述气渣出口5与所述盘管式水冷壁内件2之间具有用弹性轻质耐火材料填充的缝隙。

所述工艺喷嘴室4包括所述金属炉壳1的炉壳水平孔6和所述盘管式水冷壁内件2的水冷壁水平孔7，所述炉壳水平孔6与所述水冷壁水平孔7之间通过波纹管9互相联接，所述炉壳水平孔6、水冷壁水平孔7的水平中心轴线互相平行。

一种水冷壁多喷嘴对置式水煤浆气化炉，具有以上任一所述的燃烧室。

上述水冷壁多喷嘴对置式水煤浆气化炉的应用，具体为：将所述气化炉用于水煤浆进料气流床的气化，包括如下步骤：通过安装于工艺喷嘴室4的工艺喷嘴将水煤浆气化原料和氧气喷入所述燃烧室，进行气化反应，生成的高温气体及高温熔渣向下流动，经过所述气渣出口5排出所述燃烧室。

在所述气化反应的初期，通过所述预热喷嘴室3内安装的预热喷嘴喷入气态或液态的燃料和氧化剂（例如，空气等），进行燃烧反应，使所述盘管式水冷壁内件2进行预热；当所述盘管式水冷壁内件2预热到指定温度时，再将所述水煤浆气化原料和所述氧气通过安装于工艺喷嘴室4的工艺喷嘴喷入所述燃烧室并由所述预热喷嘴的火焰点燃；待所述工艺喷嘴的火焰稳定后，熄灭所述预热喷嘴的火焰。

在所述工艺喷嘴全部或者部分已经建立起与所述水煤浆气化原料和氧气的稳定火焰，并熄灭所述预热喷嘴的火焰后，继续通入氮气、二氧化碳、水蒸汽中的单一或混合气体，或者继续通入新的水煤浆气化原料和氧气作为气化进料，或者通入气化反应所产生的混合气；