一种气化炉及合成气处理方法与流程

本申请总体上涉及煤化工领域，具体地涉及一种在激冷室内应用膜式壁装置的煤化工气化炉。

背景技术：

气化炉作为煤化工的龙头核心设备，其下降筒及相关装置存在结构缺陷。煤在气化炉中燃烧的过程中，合成气及熔渣进入激冷室下降筒，下降筒在高温环境中容易鼓包、变形甚至破损，造成串气，导致设备运行周期短，需要频繁更换；对合成气及熔渣降温需要耗费大量激冷水，大量熔渣容易造成激冷环堵塞；下降筒装置结构复杂，损坏后更换不易。

鉴于以上，如何解决气化炉下降筒装置结构缺陷所导致的问题，保证设备的使用寿命，使设备能够长周期安全稳定运行，节约能源和成本，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请的一个目的在于提供一种气化炉，包括气化室01、合成气熔渣通道8、隔板9、激冷室03；其中合成气熔渣通道8连通气化室01和激冷室03，隔板9围绕合成气熔渣通道8固定于气化室01和激冷室03之间，激冷室03设有膜式壁、调节支架2和激冷段。

优选地，膜式壁包括列管及鳍片组件4、第一集箱7和第二集箱1；列管及鳍片组件4包括多根列管41，相邻列管41之间轴向间距通过具有有效宽度和有效厚度的鳍片42密封连接，有效宽度和有效厚度是指合成气及熔渣与膜式壁在工作状态下接触时，膜式壁本身结构不受到破坏或影响所需的宽度和厚度，有效宽度为0-20mm，有效厚度为5-12mm；列管41的管壁和鳍片42在两端分别与第一集箱7和第二集箱1密封连接，列管41的管腔与第一集箱7和第二集箱1连通。

优选地，膜式壁围成圆柱体或棱柱体通道，该通道的横剖面为圆形或多边形，列管及鳍片组件4围绕圆柱体或棱柱体通道的外周排列，圆柱体或棱柱体通道与合成气熔渣通道8连通。

优选地，膜式壁还包括固定件6，固定件6与第一集箱7和隔板9分别密封连接，使膜式壁通过固定件6与隔板9固定连接；隔板9、固定件6、第一集箱7和列管及鳍片组件4构成密封腔壁，使密封腔壁与激冷室03的外壳之间密封。

优选地，列管41竖直放置，列管及鳍片组件4的上端连接第一集箱7，列管及鳍片组件4的下端连接第二集箱1。

优选地，膜式壁还包括一个或多个进水管3与一个或多个出水管5，进水管3通过设置在第二集箱1上的进水管口与第二集箱1连通，出水管5通过设置在第一集箱7上的出水管口与第一集箱7连通。

优选地，调节支架2设置在膜式壁与激冷室03的外壳之间的炉体环腔中，并与膜式壁活动连接，用于调节膜式壁的径向和轴向位移。

优选地，炉体环腔中设置有三个调节支架2，调节支架2与膜式壁靠近下端的部分活动连接。

本申请的另一个目的是提供一种合成气处理方法，包括在气化炉的激冷室03中采用膜式壁替代下降筒11装置，使合成气通过膜式壁进入激冷室03；气化炉包括气化室01、合成气熔渣通道8、隔板9以及激冷室03；激冷室03设有膜式壁、调节支架2和激冷段；膜式壁包括列管及鳍片组件4、第一集箱7、第二集箱1、进水管3、出水管5和固定件6；膜式壁围成圆柱体或棱柱体通道，该通道的横剖面为圆形或多边形，列管及鳍片组件4围绕圆柱体或棱柱体通道的外周排列，圆柱体或棱柱体通道与合成气熔渣通道8连通；列管41与列管41之间轴向间距通过具有有效宽度和有效厚度的鳍片42密封连接，有效宽度为0-20mm，有效厚度为5-12mm；膜式壁通过固定件6与激冷室顶部的隔板9固定连接，隔板9、固定件6、第一集箱7和列管及鳍片组件4构成密封腔壁，使密封腔壁与激冷室03的外壳之间密封；进水管3与第二集箱1连通，出水管5与第一集箱7连通；第二集箱1、列管41、第一集箱7、出水管5与汽包等设备组成水循环回路系统，其中进水管3、第二集箱1、列管41、第一集箱7与出水管5组成水循环回路系统膜式壁装置；调节支架2设置在膜式壁与激冷室03的外壳之间的炉体环腔中，并与膜式壁靠近下端的部分活动连接，用于调节膜式壁的径向和轴向位移。

本申请提供的气化炉及合成气处理方法能够提供的有益效果包括：通过在激冷室03中采用膜式壁替代下降筒11装置，有效地解决了下降筒的鼓包、变形、破损等缺陷问题，并避免了激冷环10容易堵塞的缺陷；气化室01煤燃烧生成的合成气及熔渣经过上下通道进入激冷室03后，膜式壁装置能起到合成气导向效果，将合成气携带的热量与气化炉激冷室03的外壳隔绝，避免造成激冷室的外壳温度升高，又能起到合成气余热的回收作用，提高了能源转化效率，节省了激冷水的用量；能够有效保证设备的使用寿命，满足设备的长周期安全稳定运行，提高了经济效益；膜式壁装置适用性强，结构简单，安装使用方便，避免了下降筒11结构复杂、频繁更换所带来的不便；节能降耗，降低成本，提高了工作效率，增加了经济效益。

综上，本申请提供了一种气化炉，包括气化室01、合成气熔渣通道8、隔板9、激冷室03；合成气熔渣通道8连通气化室01和激冷室03，隔板9围绕合成气熔渣通道8固定于气化室01和激冷室03之间，激冷室03设有膜式壁、调节支架2和激冷段。通过在激冷室03中采用膜式壁替代下降筒11装置，解决了设备运行中由下降筒11装置的缺陷而导致的问题。本申请还提供了一种合成气处理方法，包括在气化炉的激冷室03中采用膜式壁替代下降筒11装置，使合成气通过膜式壁进入激冷室03。

附图说明

图1示出了装有膜式壁的气化炉的一种实施方案和装有下降筒装置的气化炉的纵剖面的对比图；以及

图2示出了一种实施方案中的膜式壁和下降筒装置的横剖面的对比图。

图中：1-第二集箱，2-调节支架，3-进水管，4-列管及鳍片组件，41-列管，42-鳍片，5-出水管，6-固定件，7-第一集箱，8-合成气熔渣通道，9-隔板，10-激冷环，11-下降筒，01-气化室，02-合成气出口，03-激冷室。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施方案仅仅是本申请的一部分实施方案，而不是全部的实施方案。基于本申请中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所能够想到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

本申请提供了一种气化炉，包括气化室01、合成气熔渣通道8、隔板9、激冷室03；其中合成气熔渣通道8连通气化室01和激冷室03，隔板9围绕合成气熔渣通道8固定于气化室01和激冷室03之间，激冷室03设有膜式壁、调节支架2和激冷段。合成气及熔渣通过合成气熔渣通道8进入激冷室03后与激冷室03内的膜式壁接触，膜式壁可以吸收合成气的余热，缓解或避免高温对激冷室03的外壳的影响，由于膜式壁替代了下降筒11装置，避免了下降筒在高温下的鼓包、变形和破损，也避免了合成气及熔渣造成的激冷环10堵塞，从而起到保护设备的作用。

在一些实施方案中，膜式壁包括列管及鳍片组件4、第一集箱7和第二集箱1；列管及鳍片组件4包括多根列管41，相邻列管41之间轴向间距通过具有有效宽度和有效厚度的鳍片42密封连接，有效宽度为0-20mm，有效厚度为5-12mm；列管41的管壁和鳍片42在两端分别与第一集箱7或第二集箱1密封连接，列管41的管腔与第一集箱7和第二集箱1连通。

在一些实施方案中，膜式壁围成圆柱体或棱柱体通道，该通道的横剖面为圆形或多边形，列管及鳍片组件4围绕圆柱体或棱柱体通道的外周排列，圆柱体或棱柱体通道与合成气熔渣通道8连通。合成气及熔渣经过合成气熔渣通道8后进入该圆柱体或棱柱体通道，使膜式壁发挥合成气及熔渣的导向作用。

在一些实施方案中，膜式壁还包括固定件6。膜式壁通过固定件6与激冷室03的其他结构固定连接。在一些实施方案中，固定件6与隔板9和第一集箱7分别密封连接，使膜式壁与隔板9固定连接；隔板9、固定件6、第一集箱7和列管及鳍片组件4构成密封腔壁，使密封腔壁与激冷室03的外壳之间密封。合成气及熔渣进入激冷室03后，由于密封腔壁的存在而完全与激冷室03的外壳隔绝，防止由于合成气互串造成激冷室的外壳超温而产生损伤破坏，从而起到保护设备、延长设备使用寿命的作用。

在一些实施方案中，列管41竖直放置，列管及鳍片组件4的上端连接第一集箱7，列管及鳍片组件4的下端连接第二集箱1。在一些实施方案中，固定连接和密封连接的具体方式为焊接。

在一些实施方案中，膜式壁还包括一个或多个进水管3与一个或多个出水管5，进水管3通过设置在第二集箱1上的进水管口与第二集箱1连通，出水管5通过设置在第一集箱7上的出水管口与第一集箱7连通。进水管3、第二集箱1、列管41、第一集箱7、出水管5与汽包等设备组成水循环回路系统，其中进水管3、第二集箱1、列管41、第一集箱7与出水管5组成水循环回路系统膜式壁装置，保证合成气及熔渣顺利通过膜式壁的同时合成气部分余热由列管41内的水吸收回收利用，从而提高能源转化效率，节省激冷水的用量。

在一些实施方案中，进水管口水平方向或向上倾斜任意角度与一个或多个进水管3连接；出水管口向下倾斜或垂直向上与一个或多个出水管5连接，出水管口的倾斜角度取决于周围结构的限位。

在一些实施方案中，调节支架2设置在膜式壁与激冷室03的外壳之间的炉体环腔中，并与膜式壁活动连接，用于调节膜式壁径向和轴向位移，解决了膜式壁膨胀及伸缩位移的整体稳定性，保证设备的安全性及长周期运行。

在一些实施方案中，炉体环腔中设置有三个调节支架2，调节支架2与膜式壁靠近下端的部分活动连接。在一些实施方案中，三个调解支架分别位于膜式壁的三个不同径向上，以从三个不同方向调节膜式壁的位移。在一些实施方案中，膜式壁为圆筒状或具有圆形横剖面，调解支架连接在膜式壁靠近下端的圆周上。

在一些实施方案中，按图1左侧的气化炉分别进行零件的放样下料、加工、组焊和装配，再对各个部件进行组装，按要求与气化炉壳体进行装配。该气化炉包括：气化室01、合成气熔渣通道8、隔板9和激冷室03；其中合成气熔渣通道8连通气化室01与激冷室03；激冷室03设有膜式壁、调节支架2和激冷段；膜式壁包括：第二集箱1、进水管3、列管及鳍片组件4、出水管5、固定件6和第一集箱7。膜式壁第二集箱1上设有进水管口，第二集箱下部设有短节，进水管口水平方向或向上倾斜任意角度与一个或多个进水管3连接；第一集箱7上设有出水管口，出水管口向下倾斜或垂直向上与一个或多个出水管5连接，出水管口的倾斜角度取决于周围结构的限位；第一集箱7通过固定件6与隔板9焊接连接固定。膜式壁围成圆柱体或棱柱体通道，该通道的横剖面为圆形或多边形，列管及鳍片组件4围绕圆柱体或棱柱体通道的外周排列，圆柱体或棱柱体通道与合成气熔渣通道8连通。列管41竖直放置，列管41与列管41之间轴向间距通过具有有效宽度和有效厚度的鳍片42密封连接，有效宽度为0-20mm，有效厚度为5-12mm。列管41与鳍片42上下端部分别与第一集箱7和第二集箱1焊接密封，隔板9、固定件6、第一集箱7和列管及鳍片组件4构成密封腔壁，保证密封腔壁与激冷室03的外壳之间的密封，防止合成气互串，造成激冷室的外壳超温；进水管3、第二集箱1、列管41、第一集箱7、出水管5与汽包等设备组成水循环回路系统，其中进水管3、第二集箱1、列管41、第一集箱7和出水管5组成水循环回路系统膜式壁装置，保证了合成气及熔渣的顺利通过的同时合成气部分余热由列管41内水吸收回收利用，克服了原下降筒结构的缺陷；炉体环腔中设有三个与膜式壁靠近下端的部分活动连接的调节支架2，用于调节膜式壁径向和轴向位移，消除了膜式壁膨胀及伸缩位移对设备整体稳定性造成的影响，保证了设备的安全性及长周期运行。

在一些实施方案中，膜式壁的结构如图2左侧所示。膜式壁围成圆柱体通道，该通道的横剖面为圆形，列管及鳍片组件4围绕圆柱体通道的外周排列。合成气及熔渣经过合成气熔渣通道8后进入该圆柱体通道，使膜式壁发挥合成气及熔渣的导向作用。列管及鳍片组件4包括多根列管41，相邻列管41之间轴向间距通过具有有效宽度和有效厚度的鳍片42密封连接，有效宽度为0-20mm，有效厚度为5-12mm；列管41的管壁和鳍片42在一端与第二集箱1密封连接，列管41的管腔与第一集箱7和第二集箱1连通。

本申请还提供了一种合成气处理方法，包括在气化炉的激冷室03中采用膜式壁替代下降筒11装置，使合成气通过膜式壁进入激冷室03；气化炉包括气化室01、合成气熔渣通道8、隔板9以及激冷室03；激冷室03设有膜式壁、调节支架2和激冷段；膜式壁包括列管及鳍片组件4、第一集箱7、第二集箱1、进水管3、出水管5和固定件6；膜式壁围成圆柱体或棱柱体通道，该通道的横剖面为圆形或多边形，列管及鳍片组件4围绕圆柱体或棱柱体通道的外周排列，圆柱体或棱柱体通道与合成气熔渣通道8连通；列管41与列管41之间轴向间距通过具有有效宽度和有效厚度的鳍片42密封连接，有效宽度为0-20mm，有效厚度为5-12mm；膜式壁通过固定件6与激冷室顶部的隔板9固定连接，隔板9、固定件6、第一集箱7和列管及鳍片组件4构成密封腔壁，使密封腔壁与激冷室03的外壳之间密封，合成气及熔渣进入激冷室03后，由于密封腔壁的存在而完全与激冷室03的外壳隔绝，防止由于合成气互串造成激冷室的外壳超温而产生损伤破坏，从而起到保护设备、延长设备使用寿命的作用。进水管3与第二集箱1连通，出水管5与第一集箱7连通；第二集箱1、列管41、第一集箱7、出水管5与汽包等设备组成水循环回路系统，其中进水管3、第二集箱1、列管41、第一集箱7与出水管5组成水循环回路系统膜式壁装置，保证合成气及熔渣顺利通过膜式壁的同时合成气部分余热由列管41内的水吸收回收利用，从而提高能源转化效率，节省激冷水的用量；调节支架2设置在膜式壁与激冷室03的外壳之间的炉体环腔中，并与膜式壁靠近下端的部分活动连接，用于调节膜式壁的径向和轴向位移，消除了膜式壁膨胀及伸缩位移对设备整体稳定性造成的影响，保证了设备的安全性及长周期运行。

尽管本文中已经示出并描述了本申请的优选实施方案，但对于本领域技术人员容易理解的是这些实施方案仅以示例的方式提供。本领域技术人员在不脱离本申请的情况下现将想到多种变化、改变和替代。应当理解本文中的本申请实施方案的各种替代方案可用于实施本申请。目的在于以下述权利要求限定本申请的范围，并由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同项。