一种气化炉炉壁保护系统及其使用方法与流程

本发明涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种防止气化炉炉壁超温的保护系统及其使用方法。

背景技术：

富煤、贫油、少气的能源结构使得我国煤化工行业发展迅速，而气流床煤气化凭借其煤种适应性强、气化效率高、碳转化率高、清洁高效等优势在煤化工行业占据着非常重要的位置。

目前，根据粗合成气的能量回收程度划分，气流床气化技术主要分为激冷流程、半废锅流程和全废锅流程。在当前能源综合利用的全球形势下，半废锅流程和全废锅流程赢得了越来越多人的关注。废锅流程的气化炉结构上主要分为气化反应室、整流过渡区和辐射废锅段，其中，气化反应室为粉煤与气化剂(氧源、氢源)的主要反应场所，通过一系列氧化还原反应得到粗合成气(有效成分为一氧化碳和氢气)，操作温度普遍在1300～1700℃之间；整流过渡区的作用是调整合成气的流场，由旋流态过渡为管束状，防止熔融态液渣甩至辐射废锅段水冷壁上，影响辐射换热效果；辐射废锅段是粗合成气能量回收的重要场所，高温的粗合成气与废锅段水冷壁和水冷屏内的流体进行辐射换热，充分回收粗合成气中高位热能，副产中/高压饱和蒸汽，换热后的粗合成气温度大约在700～900℃。

而气化炉炉壁的设计温度一般在300～400℃左右，无法适应高温高压的工作环境。为了防止气化炉炉壁超温，气化炉气化室和辐射废锅段均采用了水冷壁结构，且在水冷壁与气化炉炉壁间预留环隙，气化炉运行过程中可向环腔内通入气体，因气体的传热阻力大，所以能有效防止气化炉炉壁超温。但在实际项目运行中，因系统设计的问题，可能会出现高温合成气反窜入环腔进而导致气化炉炉壁局部超温、水冷壁变形损坏或破裂的情况，因此，一套安全有效的防止气化炉炉壁超温的保护系统的发明显得尤为重要。

cn107163993b，提供一种气化炉冷却保护装置，包括：冷却装置，所述冷却装置设置在气化炉气化室下渣口与激冷装置连接段处。所述冷却装置包括：进水管、冷却盘管、出水管、弯曲膨胀弯；所述冷却盘管环绕在气化炉气化室下渣口与激冷装置连接段内侧，所述冷却盘管的进出口分别与进水管和出水管相连，所述冷却盘管进出口内侧段设置有弯曲膨胀弯；但实际工作中可能出现高温合成气反窜入环腔进而导致气化炉炉壁局部超温、水冷壁变形损坏或破裂的情况。

因此，有针对性的对煤化工技术领域提供一种防止气化炉炉壁超温的保护系统及其使用方法，是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气化炉炉壁保护系统及其使用方法，实现对气化炉炉壁的温度保护，以解决高温合成气反窜入环腔导致气化炉炉壁局部超温、水冷壁变形损坏或破裂的情况。

为达到上述目的，本发明的解决方法是提供一种气化炉炉壁保护系统，包括：气化炉、保护气管线和保护气加热器，所述保护气管线与所述气化炉连接，所述保护气加热器设于所述保护气管线上，所述气化炉内设有气化炉气化反应室、气化炉过渡区和气化炉辐射废锅段，所述保护气管线用于向所述气化炉内通入保护气，所述保护气加热器用于保护气的加热；气化炉气化反应室和气化炉辐射废锅段均采用了水冷壁结构，且在水冷壁与气化炉的炉壁间预留环隙，气化炉运行过程中可向气化炉环腔内通入保护气，因保护气的传热阻力大，所以能有效防止气化炉的炉壁超温。优选地，所述保护气为惰性气体。

进一步地，所述气化炉气化反应室与所述保护气管线通过一道以上的管路连接，且管路上设有流量阀。

进一步地，所述气化炉过渡区与所述保护气管线通过一道以上的管路连接，且管路上设有流量阀。

进一步地，所述气化炉辐射废锅段与所述保护气管线通过一道以上的管路连接，且管路上设有流量阀。

进一步地，所述保护气加热器通过管路与热源连接，且管路上设有流量阀，来自于热源的流体通过所述保护气加热器换热后循环回热源；优选地，所述流体为循环水。

一种气化炉炉壁保护系统的使用方法，其特征在于，来自界区的保护气进入保护气加热器，被来自于热源的流体加热，换热后的流体返回热源，被加热后的保护气通过管路分别接入到气化炉气化反应室、气化炉过渡区和气化炉辐射废锅段，最终进入气化炉环腔的保护气会通过预留的内孔进入气化炉炉膛内，随高温合成气进入后续工段。

进一步地，所述气化炉内的压力范围为2.0-7.5mpa，所述保护气的压力和所述气化炉内的压力维持一个稳定的压差，所述保护气压力过低可能会导致高温合成气反窜至气化炉环腔，导致气化炉炉壁超温，还可能使得飞灰进入气化炉环腔内，所述保护气压力过高会使得水冷壁前后压差过大，进而导致水冷壁变形损坏。

进一步地，所述保护气内包括高压二氧化碳，进入所述气化炉气化反应室的高压二氧化碳参与部分气化反应，能增加气化炉中产生的合成气中co的浓度，达到增加有效气气率的目的。

进一步地，被加热后的所述保护气温度范围为100～280℃，此温度与水冷壁内流体温度接近，若保护气温度与水冷壁内流体温度温差较大，会使得水冷壁前后侧受热不均，进而可能导致水冷壁破裂的情况发生。

本发明优点：

1、能够防止气化炉炉壁局部超温、水冷壁变形损坏或破裂。

2、避免飞灰进入气化炉环腔。

3、占地面积小、投资少、效果优、流程及操作方法简便。

附图说明

图1是本发明提供的一种气化炉炉壁保护系统示意图；

如图所述，1-气化炉，2-保护气加热器，3-界区，4-热源，5-气化炉气化反应室，6-气化炉过渡区，7-气化炉辐射废锅段。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种气化炉炉壁保护系统，包括：气化炉1、保护气管线和保护气加热器2，所述保护气管线与所述气化炉1连接，所述保护气加热器2设于所述保护气管线上，所述气化炉1内设有气化炉气化反应室5、气化炉过渡区6和气化炉辐射废锅段7，所述保护气管线用于向所述气化炉1内通入保护气，所述保护气加热器2用于保护气的加热；气化炉气化反应室5和气化炉辐射废锅段7均采用了水冷壁结构，且在水冷壁与气化炉1的炉壁间预留环隙，气化炉1运行过程中可向气化炉环腔内通入保护气，因保护气的传热阻力大，所以能有效防止气化炉1的炉壁超温，所述保护气为高压二氧化碳；气化炉气化反应室5为粉煤与气化剂的主要反应场所，通过一系列氧化还原反应得到粗合成气；气化炉过渡区6的作用是调整合成气的流场，由旋流态过渡为管束状，防止熔融态液渣甩至气化炉辐射废锅段7的水冷壁上，影响辐射换热效果；辐射废锅段是粗合成气能量回收的重要场所，高温的粗合成气与废锅段水冷壁和水冷屏内的流体进行辐射换热，充分回收粗合成气中高位热能。

所述气化炉气化反应室5与所述保护气管线通过一道管路连接，且管路上设有流量阀，所述气化炉过渡区6与所述保护气管线通过一道管路连接，且管路上设有流量阀，所述气化炉辐射废锅段7与所述保护气管线通过一道管路连接，且管路上设有流量阀。

所述保护气加热器2通过两条管路与热源4连接，且管路上设有流量阀，来自于热源4的流体通过所述保护气加热器2换热后循环回热源4，所述流体为循环水。

具体工作方式：来自界区3的保护气进入保护气加热器2，被来自于热源4的循环水加热，换热后的循环水返回热源4，被加热后的保护气通过管路分别接入到气化炉气化反应室5、气化炉过渡区6和气化炉辐射废锅段7，并通过管路上的流量阀控制流量；最终进入气化炉环腔的保护气会通过预留的内孔进入气化炉炉膛内，随高温合成气进入后续工段。

所述气化炉1内的压力范围为2.0-7.5mpa，所述保护气的压力和所述气化炉1内的压力维持一个稳定的压差，所述压差的范围为5～100kpa，所述保护气压力过低可能会导致高温合成气反窜至气化炉环腔，导致气化炉炉壁超温，还可能使得飞灰进入气化炉环腔内，所述保护气压力过高会使得水冷壁前后压差过大，进而导致水冷壁变形损坏。

所述保护气内包括高压二氧化碳，进入所述气化炉气化反应室5的高压二氧化碳参与部分气化反应，能增加气化炉1中产生的合成气中co的浓度，达到增加有效气气率的目的。

被加热后的所述保护气温度范围为100～280℃，此温度与水冷壁内流体温度接近，若保护气温度与水冷壁内流体温度温差较大，会使得水冷壁前后侧受热不均，进而可能导致水冷壁破裂的情况发生。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。