[发明专利]一种高效长周期稳定运行的水煤浆水冷壁气化炉

说明书

本发明公开了一种高效长周期稳定运行的水煤浆水冷壁气化炉，包括点火投料一体化烧嘴、串级水冷壁炉膛、带吹灰装置的辐射废锅、膜式激冷器；所述点火投料一体化烧嘴从外到内至少依次设置有：外环氧管、煤浆管和中心氧管，点火投料一体化烧嘴的喷嘴处呈收缩状；外环氧管和煤浆管之间为外环氧通道，气膜外环氧管与煤浆管之间为气膜外环氧通道，煤浆管和中心氧管之间为煤浆通道，中心氧管内为中心氧和燃气通道，中心氧和燃气通道的轴线上设有点火杆；中心氧管内同时通入中心氧与燃气，或在中心氧管内再设置一同轴的用于通入燃气的燃气管。本发明气化反应碳转化率高，反应产物分布好，气化炉能效水平高，可大幅提高气化炉连续运行时间，提高经济效益。

技术领域

本发明涉及水煤浆气化炉设备，尤其是一种高效长周期稳定运行的水煤浆水冷壁气化炉。

背景技术

现有带余热回收装置的水煤浆水冷壁气化炉稳定运行时间受限于气化炉内核心部件使用寿命，如：水煤浆雾化工艺烧嘴平均使用寿命在90~120天，每隔90~120天需要停车检修更换工艺烧嘴；另外热回收装置——辐射锅炉内飞灰粘附性强，一段时间后辐射废锅热回收效率下降，需要定期停车吹扫；同时气化操作过程激冷器运行不稳定也频繁导致气化炉临时紧急停车。这些问题的存在导致气化装置年均运行时间得不到有效保障，造成经济效益损失。

发明内容

本发明针对以上存在的问题，开发出了一种高效长周期稳定运行的水煤浆水冷壁气化炉，旨在一定程度上提高带热回收装置的水煤浆水冷壁气化炉稳定运行时间，降低气化装置停车检修频次，提高装置年均运行小时数。

本发明的技术方案如下：

一种高效长周期稳定运行的水煤浆水冷壁气化炉，其特征在于：包括点火投料一体化烧嘴、串级水冷壁炉膛、带吹灰装置的辐射废锅、膜式激冷器；所述点火投料一体化烧嘴安装在气化炉炉体顶部的大法兰上，所述串级水冷壁炉膛、带吹灰装置的辐射废锅与膜式激冷器依次从上至下安装于气化炉炉体内；所述点火投料一体化烧嘴从外到内至少依次设置有：外环氧管、煤浆管和中心氧管，点火投料一体化烧嘴的喷嘴处呈收缩状；外环氧管和煤浆管之间为外环氧通道，外环氧通道内设置有气膜外环氧管，气膜外环氧管与煤浆管之间为气膜外环氧通道，煤浆管和中心氧管之间为煤浆通道，中心氧管内为中心氧和燃气通道，中心氧和燃气通道的轴线上设置有点火杆；所述中心氧管内同时通入中心氧与燃气，或者在中心氧管内再设置一同轴的用于通入燃气的燃气管。所述点火投料一体化烧嘴集烘炉烧嘴与工艺烧嘴于一体，避免投料前更换烧嘴操作，烘炉燃料气通过中心氧/燃气管与来至外环氧管的助燃气可将水冷壁气化炉膛温度迅速提升至800℃以上。

所述气膜外环氧管为套管状，完全将煤浆管与外环氧管分隔陈两个通道，位于外层的通道为雾化外环氧通道，位于内层的通道为气膜外环氧通道。

或者，所述气膜外环氧管为收缩状的半截套管，外环氧管和气膜外环氧管之间为雾化外环氧通道，气膜外环氧管和煤浆管之间为气膜外环氧通道。

所述气膜外环氧管将外环氧管内的气体分割成两路，一路作为雾化外环氧气体用于雾化燃气和水煤浆，另一路作为气膜外环氧用于在煤浆与中心氧的原料预混区的外围形成气膜保护区。

所述煤浆通道中的物流与中心氧和燃气通道的轴线形成夹角a，雾化外环氧通道中的气流与中心氧和燃气通道的轴线形成夹角b，气膜氧通道中的气流与中心氧和燃气通道的轴线形成夹角c，其中a＞b＞c。这样中心氧与煤浆喷出烧嘴在烧嘴头部形成三相态物流的预混区，气膜外环氧喷出气态物流在预混区外形成稳定的气膜保护层。

所述气膜外环氧与雾化外环氧共用一个通道，在烧嘴头部增设环形气体分割板或者通过在煤浆管的管壁上打孔实现，其中气膜外环氧通道大小由气膜外环氧与预混区气液固三相态物流动量比大小设置，以能在预混区外形成稳定气膜保护区为佳，气膜保护区长度大于气膜外环氧暴露在预混区长度l。

所述的点火投料一体化烧嘴投料运行过程中心氧占气化总氧量的0~20%，外环氧占气化总氧量的80~100%。