[实用新型]一种煤气化炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤化工行业的气化炉，具体为一种旨在防止激冷装置的激冷环破坏并防止激冷装置的下降管内壁黑水偏流的煤气化炉。

背景技术

作为煤炭大国，以煤为原料的国产化大型工业装置的技术进步，对煤化工产业的发展和国家能源安全有十分重要的意义，然而煤化工核心装置——气化装置目前还存在一系列问题，影响着煤化工生产长周期高负荷稳定运行。对多个厂家的调查结果显示，煤气化装置核心设备气化炉的激冷环开裂及其下降管的龟裂烧穿就是一个影响设备长周期运转的严重问题。由于激冷环使用寿命短且检修期长，往往造成巨大的能源浪费和经济损失，虽然大家一直在寻找办法改进，并提出了一些措施，但结果仍不乐观。因此，对激冷环结构的改进具有十分重要的意义和应用价值。本专利提出一种新型激冷环及下降管结构，旨在提高结构的使用寿命与激冷效果。

煤气化激冷流程中，气化炉上部为气化室，下部为激冷室，见图1。激冷装置主要由激冷环和下降管两部分组成，其中激冷环(材质为In-coloy825)上与气化室锥口托环相接，其下部为下降管。下降管下端浸入激冷水中。激冷水泵从碳黑洗涤塔底部通过4条供水管把激冷水(黑水)送入激冷环的环形水室中，在该腔室形成相同的水压，然后通过在圆周均匀排列的多个径向通水孔进入布水环管，其中一部分黑水通过环管上的小孔喷至激冷环内侧，对炉渣起到初步冷却作用，其余大部分黑水通过布水环缝隙沿激冷环下降管内壁均匀流下，与高温物料并流接触，进行热质同时传递，经炉底水封鼓泡后，高温工艺气迅速降温并增湿，水大量汽化进入气相，其汽化热消耗了高温工艺气释放的大部分热量，激冷水温度基本恒定。被水蒸汽所饱和的气相经裙状挡板，离开气化炉。

激冷过程中，气化室出口物料温度高达1350℃～1450℃，激冷环金属表面直接与之相向，激冷环受到气化室物料的高温辐射，导致激冷环内外物料温差高达1100℃以上，瞬时壁面温差高达500℃，热流密度高达684761W/m²。分析发现,现有引进设备的激冷环存在结构缺陷，使得操作过程中激冷环分配室含汽或气，造成激冷环室水侧壁面被气膜覆盖，引起激冷室中传热过程极不稳定并可能导致传热过程的恶化，从而产生激冷环壁面频繁的冷热交变使材质疲劳损伤，与此同时，过大的壁面温差导致激冷环壁面长期承受过大的热应力，加速了材质的损坏，从而最终导致激冷环金属壁面的龟裂甚至脱落。而下降管的龟裂与烧穿则归因于激冷环水分布情况欠佳，导致局部干烧，造成损坏。

因此，有效降低激冷环热流密度，减小环壁热应力，是防止激冷环开裂的根本，增加激冷环布水均匀性，避免下降管管壁黑水偏流，是防止下降管局部过冷或过热的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的为针对上述问题，提出将燃烧室锥口耐火砖6下伸到激冷环以下，使激冷环彻底隐蔽起来，隔绝高温物料与激冷环之间直接辐射传热，从而大大降低激冷环的热流密度，减小环壁热应力，有效避免激冷环的开裂。此时，激冷环主要起下降管端部布液作用，不起对物料的冷却作用，增加了物的流动性，有助于防止物料挂渣。在下降管内壁设置多组螺旋弹簧7，上端焊在下降管与激冷环的间隙处，起调节圆周环隙的作用，下端点焊在下降管内壁。螺旋弹簧不仅可防止黑水沿管壁向下流动过程中的偏流聚集，而且在流体激励下可产生一定量微幅振动，强化黑水的蒸发，更均匀、有效地起到对物料的激冷作用。

本实用新型的技术方案为：

一种煤气化炉，该煤气化炉上部为气化室，下部为激冷室；气化室的出口设置有锥口托环，气化室内壁铺设有耐火砖；激冷室上部设置有激冷装置，激冷装置包括激冷环和下降管；激冷环上部与锥口托环固接，下部与下降管固接；其特征为耐火砖在铺设至锥口托环后，继续向激冷环内侧铺设并向下延伸，耐火砖超过激冷环下端面3～5cm；

同时，在下降管内水平均匀设置有6～12个相同大小的螺旋弹簧，每个螺旋弹簧的上端焊接在激冷环与下降管的环形间隙处，螺旋弹簧下端点焊在下降管的内壁。

本实用新型的有益效果为：本实用新型设计的激冷环全隐蔽结构带来的益处有两方面，其一激冷环不再直接面向高温物料，避免了高温辐射的直接作用，大大降低了激冷环热流密度，激冷环内不会出现过大的热应力，从根本上解决了激冷环热应力疲劳开裂问题；其二在于高温物料在激冷环部位的冷却弊大于利，高温物料过早地冷却下来会降低物料的的流动性，容易在激冷环及下降管上挂渣，不利于激冷操作，隐蔽激冷环有助于避免上述现象发生。