本发明涉及一种同向多轴煤气化装置,该气化装置包括进料机构、气化机构和洗涤机构;气化机构包括由气化室和激冷室组成的气化炉,气化室的顶部均匀设置有多个与进料连通的烧嘴,底部具有伸入激冷室的锥形出口;激冷室的上部设置有煤气出口,下部存在一定液位的激冷水;气化室的锥形出口下部依次设置有一激冷环和一下降管,激冷环的内环壁上沿周向均匀开设有若干具有一定倾斜角的出水孔,下降管的出口端伸入到激冷室的液面以下;洗涤机构包括通过洗涤器与激冷室的煤气出口连通的洗涤塔,洗涤塔的出水口通过激冷水泵分别连通洗涤器和激冷环。本发明解决了现有技术中制浆浓度低、烧蚀拱顶砖、煤浆雾化效果不好、气化炉流场不均匀等问题。
1.一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,该气化装置包括:一进料机构,一与所述进料机构连通的气化机构,以及一与所述气化机构的排气口连通的洗涤机构;其中,所述气化机构包括一气化炉,所述气化炉为由气化室和激冷室组成的一体式结构;所述气化室的顶部设置有若干个与所述进料机构连通的烧嘴,底部具有伸入所述激冷室的锥形出口;所述激冷室的上部设置有煤气出口,下部存在一定液位的激冷水;所述气化室的锥形出口下部依次设置有一激冷环和一下降管,所述激冷环的内环壁上沿周向均匀开设有若干具有一定倾斜角的出水孔,所述下降管的出口端伸入到所述激冷室的液面以下;所述洗涤机构包括一洗涤器、一洗涤塔和一激冷水泵;所述洗涤器的进口与所述激冷室的煤气出口连通,所述洗涤器的出口与所述洗涤塔连通;所述洗涤塔的出水口分成两路,一路为外排水,另一路与所述激冷水泵的进口连通;所述激冷水泵的出口也分成两路,一路与所述洗涤器连通,另一路与所述激冷环连通;所述激冷室底部通过排水管线与所述洗涤塔连通。
2.如权利要求1所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述进料机构为粉煤制备机构或水煤浆制备机构,其中所述水煤浆制备机构包括一粗磨机、一细磨机和一煤浆泵;所述粗磨机的出料口分成两路,一路与所述细磨机的进料口连通,另一路与所述煤浆泵连通,所述细磨机的出料口与所述粗磨机的进料口连通;所述水煤浆制备机构采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法制取高浓度水煤浆。
3.如权利要求1所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述气化室、激冷环、下降管、激冷室、破渣机和锁斗所处位置为同一条轴线,且呈由高到低垂直布置。
4.如权利要求2所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述气化室、激冷环、下降管、激冷室、破渣机和锁斗所处位置为同一条轴线,且呈由高到低垂直布置。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述烧嘴的数量为三个以上,并沿所述气化炉的顶部呈圆周均匀分布,每个所述烧嘴的轴线均与所述气化炉的轴线相交于同一点。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述气化室的内壁上设置有一层绝热层或水冷壁结构。
7.如权利要求5所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述气化室的内壁上设置有一层绝热层或水冷壁结构。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述洗涤器内设置有一文丘里管。
9.如权利要求5所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述洗涤器内设置有一文丘里管。
10.如权利要求6所述的一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,所述洗涤器内设置有一文丘里管。技术领域
本发明涉及一种煤气化装置,具体涉及一种同向多轴煤气化装置。
背景技术
目前,煤炭气化技术按照气化炉的形式来划分,主要有三大类:固定床、流化床和气流床。固定床气化存在对原料要求高(必须块煤),生产压力低,存在一定的环境污染问题;流化床气化虽然存在数量较多,但是工程上也存在一定问题,且环境污染较大;气流床气化目前主要应用于煤化工板块,气流床主要特点是原料易得,采用烟煤末,原料价格低廉,最重要的是其生产压力较大,生产强度大,加之纯氧气化,气化效率较高,气流床反应温度高,环保性强,属于煤炭清洁利用技术。气流床气化按照进料分为水煤浆气流床气化和粉煤气流床气化。目前,水煤浆气流床气化存在的问题是制浆浓度低,煤浆中含水量高,消耗系统部分热量致使有效气产出比粉煤气化低约10%,所以急需要一种高浓度制浆技术支持,提高煤浆浓度,减少系统热量浪费。水煤浆气流床气化按照烧嘴多少分为顶部单烧嘴下行制气和侧面多喷嘴对置下行制气两种类型,单喷嘴下行制气技术适宜投煤量小的炉型,但投煤量过大且烧嘴雾化问题得不到很好地解决;多喷嘴对置下行制气技术喷嘴数量多,虽然解决了雾化效果问题,但是由于采用水平碰撞,气化炉顶部受到高温辐射,气化炉拱顶砖和喷嘴周围面火砖无法承受高温侵蚀,更换砖的频率很高,影响正常生产;还有,多喷嘴对置技术的气化炉内流场在碰撞过程中得到强化,但是还存在继续优化的空间。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种同向多轴煤气化装置,以解决现有技术中制浆浓度低、烧蚀拱顶砖、煤浆雾化效果、流场强化不好等问题。为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种同向多轴煤气化装置,其特征在于,该气化装置包括:一进料机构,一与所述进料机构连通的气化机构,以及一与所述气化机构的排气口连通的洗涤机构;其中,所述气化机构包括一气化炉,所述气化炉为由气化室和激冷室组成的一体式结构;所述气化室的顶部设置有若干个与所述进料机构连通的烧嘴,底部具有伸入所述激冷室的锥形出口;所述激冷室的上部设置有煤气出口,下部存在一定液位的激冷水;所述气化室的锥形出口下部依次设置有一激冷环和一下降管,所述激冷环的内环壁上沿周向均匀开设有若干具有一定倾斜角的出水孔,所述下降管的出口端伸入到所述激冷室的液面以下;所述洗涤机构包括一洗涤器、一洗涤塔和一激冷水泵;所述洗涤器的进口与所述激冷室的煤气出口连通,所述洗涤器的出口与所述洗涤塔连通;所述洗涤塔的出水口分成两路,一路为外排水,另一路与所述激冷水泵的进口连通;所述激冷水泵的出口也分成两路,一路与所述洗涤器连通,另一路与所述激冷环连通;所述激冷室底部通过排水管线与所述洗涤塔连通。在一个优选的实施例中,所述进料机构为粉煤制备机构或水煤浆制备机构,其中所述水煤浆制备机构包括一粗磨机、一细磨机和一煤浆泵;所述粗磨机的出料口分成两路,一路与所述细磨机的进料口连通,另一路与所述煤浆泵连通,所述细磨机的出料口与所述粗磨机的进料口连通;所述水煤浆制备机构采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法制取高浓度水煤浆。在一个优选的实施例中,所述气化室、激冷环、下降管、激冷室、破渣机和锁斗所处位置为同一条轴线,且呈由高到低垂直布置。在一个优选的实施例中,所述烧嘴的数量为三个以上,并沿所述气化炉的顶部呈圆周均匀分布,每个所述烧嘴的轴线均与所述气化炉的轴线相交于同一点。在一个优选的实施例中,所述气化室的内壁上设置有一层绝热层或水冷壁结构。在一个优选的实施例中,所述洗涤器内设置有一文丘里管。本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本发明采用由粗磨机、细磨机和煤浆泵组成的水煤浆制备机构,并采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法制取高浓度水煤浆,可在现有的制浆基础上再提高水煤浆浓度3~5%,从而减少了系统无用水的加入,系统更加节能,有效气出产率提高2~3%。2、本发明在气化室的的顶部呈圆周均匀设置多个烧嘴,且每个烧嘴的轴线指向气化室底部的排渣口,多个烧嘴喷射时互相发生卷吸作用,同时在气化室底部发生碰撞,从而进一步加强了传热传质过程,气化反应更加完全,提高缺氧燃烧反应效率,系统残炭率更低,而且还解决了拱顶烧蚀问题,同时单台投煤量可以大幅度提高;此外,由于在顶部采用了多个烧嘴,原来单个烧嘴局部火焰温度过高问题得到缓解,由大火焰变成了多个小火焰,气化室温度更均匀,有利于气化反应。3、本发明在气化室的锥形出口下部依次设置一激冷环和一下降管,激冷环可由外部通入激冷水,激冷环喷射出的激冷水在下降管内壁形成一层水膜沿下降管旋转而下,不仅可以保护下降管和保证熔渣不粘结在下降管上,而且可以使炙热煤气和熔渣在激冷环和下降管中与水初步激冷。4、本发明在洗涤器内安装有一个文丘里管,洗涤水和煤气在文丘里管内充分混合洗涤,以初步除去大颗粒灰渣。5、本发明的洗涤塔内安装有多层塔盘,煤气由下而上,穿过塔盘空隙,与自上而下的加入水进行充分的热量和质量交换,并且能够将较细的灰分彻底洗涤干净。6、本发明将洗涤塔排出的废水分成三部分,第一部分经洗涤泵去洗涤器作为洗涤水洗涤煤气,第二部分经激冷水泵去激冷室的激冷环作为补水保持激冷室水位稳定,第三部分作为外排水保持洗涤塔水位稳定。
附图说明
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解,附图的提供仅为了更好地理解本发明,它们不应该理解成对本发明的限制。图1为本发明的整体结构示意图;图2为本发明烧嘴的平面布置图;图3为本发明烧嘴的立面布置图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示,本发明包括水煤浆制备机构100、气化机构200和洗涤机构300。水煤浆制备机构100包括一粗磨机1、一细磨机2和一煤浆泵3。粗磨机1的出料口分为两路,一路与细磨机2的进料口连通,另一路与煤浆泵3连通,而细磨机2的出料口则与粗磨机1的进料口连通。在本实施例中,水煤浆制备机构100采用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法可以制取得到煤粒质量占水煤浆总质量60%以上的高浓度水煤浆,即通过粗磨机1和细磨机2分别研磨不同粒径的煤粒,形成一定的级配关系,从而达到更高的填充率,制取的高浓度水煤浆最终由煤浆泵3加压输送到气化机构200。需要说明的是,上述利用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法已经在专利号为:ZL200710188396.7的发明专利中公开,故不再赘述。气化机构200包括一气化炉5,气化炉5分为上部的气化室7和下部的激冷室10两个部分,气化室7和激冷室10为一体式结构,且激冷室10的上部侧面设置有煤气出口,下部存在一定液位的激冷水。气化室7的顶部设置有若干个与水煤浆制备机构100的煤浆泵3连通的烧嘴4,底部具有伸入激冷室10的锥形出口。气化室7的锥形出口下部依次设置有一激冷环8和一下降管9,其中激冷环8的内环壁上沿周向均匀开设有若干具有一定倾斜角的出水孔(图中未示出),下降管9的出口端伸入到激冷室10的液面以下。在一个优选的实施例中,水煤浆制备机构100可以由现有技术中的粉煤制备机构取代。在一个优选的实施例中,烧嘴4的数量为三个以上,并沿气化炉5的顶部呈圆周均匀分布(如图2所示),烧嘴的具体数量需要根据炉子大小和投煤量大小决定。同时,每个烧嘴4的轴线均与气化炉5的轴线相交于同一点K,交点K的具体位置可以根据煤种、投煤量和气化炉结构选取合适位置。在一个优选的实施例中,可以在气化室7的内壁上覆盖一层绝热层6,绝热层6由耐高温的材料构成,并按照气化室7的形状砌成,用于阻绝热量传递,保护气化室7筒体免受高温辐射。此外,绝热层6还可以用其他方式代替,比如水冷壁结构,也可以起到很好的绝热效果。在一个优选的实施例中,激冷环8和下降管9为同心管道,并通过螺栓紧密连接一起。在一个优选的实施例中,气化室7、激冷环8、下降管9、激冷室10、破渣机11和锁斗12所处位置为同一条轴线,且呈由高到低垂直布置。在工作时,由水煤浆制备机构100制备的高浓度水煤浆通过煤浆泵3加压后分别送入烧嘴4,在气化炉5的气化室7内由不同方向的烧嘴4对水煤浆进行喷射卷吸,雾化后发生碰撞,并与氧气混合在气化炉5的气化室7内进行缺氧燃烧反应,生成炙热煤气,由于多个烧嘴4采用了一定角度喷射,几股喷射火焰互相发生卷吸和碰撞,此举更进一步强化了热质交换的效率,气化效果更好。同时通过给氧量控制反应温度在煤的灰熔点之上,保证水煤浆中灰分熔化并沿绝热层6(或水冷壁)内壁流下,最终炙热煤气和熔渣由气化室7底部的锥形开口流入激冷环8和下降管9。激冷环8由外部通入激冷水,激冷环8喷射出的激冷水在下降管9内壁形成一层水膜沿下降管9旋转而下,以保护下降管9和保证熔渣不粘结在下降管9上。炙热煤气和熔渣在激冷环8和下降管9中与水初步激冷,然后沿下降管9进入激冷室10下部的激冷水中。炙热煤气在激冷室10中形成“水浴”而出,实现彻底激冷,煤气温度降至250度左右,之后从激冷室10上部的煤气出口离开激冷室10,进入洗涤机构300。熔渣在激冷室10中得到彻底冷却掉入激冷室10底部,最后经过破渣机11破碎,间歇排入锁斗12。在一个优选的实施例中,激冷室10可以由现有技术中的辐射废锅和对流废锅代替降温,激冷室10是采用水和炙热煤气与熔渣直接换热来激冷的,而辐射废锅和对流废锅则采用间接换热方式,两者本质上都是给炙热煤气和熔渣降温的,这里就不再赘述。洗涤机构300包括一洗涤器13、一洗涤塔14和一激冷水泵15。其中,洗涤器13的进口与激冷室10上部的煤气出口连通,洗涤器13的出口与洗涤塔14连通。洗涤塔14的顶部侧面设置有加入水的进水口,顶部设置有输出产品气的排气口,底部设置有排出废水的出水口。洗涤塔14的出水口分成两路,一路为外排水,另一路与激冷水泵15的进口连通。激冷水泵15的出口也分成两路,一路与洗涤器13连通,另一路与激冷环8连通。在一个优选的实施例中,可以在洗涤器13内设置一文丘里管(图中未示出),以使洗涤水和冷煤气在文丘里管充分混合洗涤,初步除去大颗粒灰渣。在工作时,经过激冷室10激冷后的热煤气进入洗涤机构300,首先在洗涤器13中进行初步粗洗,在洗涤器13中从激冷水泵15来的洗涤水与热煤气在洗涤器13中混合洗涤后进入洗涤塔14。从洗涤器13出来的汽水混合物在洗涤塔14中分离,大颗粒的积灰和水滴落入洗涤塔14底部,冷煤气分离后从下而上穿过洗涤塔14的塔盘,在洗涤塔14中冷煤气和从洗涤塔14顶部而下的加入水进行更精细的洗涤,以去除冷煤气中的细灰。最后洗涤干净的冷煤气从洗涤塔14顶部的排气口排出进入下游工序。从洗涤塔14底部排出的废水有三个作用:第一部分经激冷水泵15去洗涤器13作为洗涤水洗涤煤气,第二部分经激冷水泵15去激冷环8作为激冷水用,第三部分作为外排水保持洗涤塔14液位稳定。由于激冷室10的激冷环8加入的激冷水是过量的,为了保持激冷室10液位稳定,其底部有专用排水管线将多余激冷水排入洗涤塔14。上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。