一种气化炉的制作方法

本实用新型属于煤气化技术领域，更具体地说，涉及一种气化炉。

背景技术：

煤气化技术是煤炭高效清洁利用的有效途径之一，煤在气化炉中与气化剂即水蒸气和氧气的混合在高温条件下发生氧化还原反应生成粗煤气，由于生成的粗煤气温度很高，可达1100摄氏度，需要进行冷却降温后才能进入后序换热系统。目前气流床气化炉与流化床气化炉中用于冷却高温含灰煤气的工艺可分为废锅工艺和水激冷工艺，废锅工艺能有效回收高温煤气的热量，热利用率高，但结构复杂，煤气冷却器经常出现堵塞现象，影响气化炉稳定运行，同时投资成本高、制作周期长、施工难度大。使用激冷水工艺，需使用雾化喷嘴，而雾化喷嘴易损坏，且装置复杂，控制困难，稳定性差，启动和关闭时炉膛内瞬态变化过大。

针对上述问题也进行了相同的改进，如中国专利申请号cn01240407.1，公开日为2002年2月13日，该专利公开了一种两段式干煤粉气化炉，它具有上下两段炉膛,在下炉膛段约80％的干煤粉与氧气和蒸汽发生气化反应,在上炉膛段喷入约20％的干煤粉和蒸汽,其与下炉膛段生成的高温煤气进行热解和气化反应后,可使煤气的可燃成分增加,热值提高,并使高温煤气得到冷却,有助于煤气中的熔融态灰渣凝固并从煤气中分离出来。该专利的不足之处在于：结构复杂，维修与更换繁琐。

又如中国专利申请号cn201821636360.0，公开日为2019年月18日，该专利公开了一种高效煤炭气化炉，包括气化炉炉体、气化段、熔渣涡流室和煤气冷却段，所述的气化炉炉体由三段组成，第一段为熔渣涡流室，第二段为气化段，第三段为煤气冷却段，所述的熔渣涡流室下端安装有排渣装置，所述的第一段的熔渣涡流室和第二段气化段的内壁中安装有熔渣水冷壁管，所述的熔渣涡流室的侧面设置有熔渣冷却进水口，熔渣冷却进水口与熔渣水冷壁管连接，所述的熔渣涡流室的侧面设置有熔渣冷却出水口。该专利的不足之处在于：结构复杂，且整体成本偏高。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有技术气化炉生成的高温煤气温度过高对后续设备造成损坏，且对高温煤气冷却效果差的问题，本实用新型提供一种气化炉。本实用新型利用喷射装置向气化炉本体内部喷射150～200℃的蒸汽，蒸汽与煤气出口处的高温煤气迅速混合，在短时间内对高温煤气进行迅速冷却，冷却效果好，有效避免高温煤气对后续设备造成高温损坏，提高部件的使用寿命，保证气化炉的安全高效运行。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种气化炉，包括气化炉本体，气化炉本体上部设有煤气出口，煤气出口与旋风分离器连接，气化炉本体底部设有出渣口，气化炉本体侧壁上设有原煤进口和气化剂入口，旋风分离器的底部通过返料管与气化炉本体连通，且气化炉本体在靠近煤气出口的一侧设有向气化炉本体内部喷射蒸汽的喷射装置。

更进一步的，所述喷射装置包括喷管，且喷管上设有调节阀。

更进一步的，若干个喷管沿着气化炉本体的周向等间距设置。

更进一步的，所述喷射装置距离煤气出口1～3m。

更进一步的，所述煤气出口为两个，两个煤气出口在气化炉本体的上部呈对称设置。

更进一步的，返料管的一端与旋风分离器连通，另一端与气化炉本体的下部连通，且返料管与旋风分离器通过法兰连接。

更进一步的，气化炉本体的上部呈圆柱形，下部呈倒锥形。

更进一步的，所述气化炉本体的炉顶呈圆弧形。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型利用喷射装置向气化炉本体内部喷射150～200℃的蒸汽，利用蒸汽与煤气出口处的高温煤气迅速混合，在较短的时间内将煤气温度进行冷却，避免气化炉本体内产生的高温煤气对后续旋风分离器等设备造成高温损坏，提高部件的使用寿命，保证了气化炉的安全高效和稳定利用；同时将旋风分离器中分离出来的固体进入到气化炉本体内部进行重复利用，有效节约了资源并且废物利用率高；

(2)本实用新型采用喷管作为喷射装置，蒸汽通过喷管进入到气化炉本体内部，喷管结构简单，易于安装和拆卸，极大的节约了企业生产成本；同时在喷管上设有调节阀，用于控制进入到气化炉本体内部蒸汽的流量和速度，使得煤气冷却过程处于一个稳定状态，便于实时调节，提高工作效率同时节省人力劳动成本；

(3)本实用新型在气化炉本体周向等间距设有若干个喷管，一来对气化炉本体内部的高温煤气进行全方面的接触，增加高温煤气与蒸汽的接触面积，保证高温煤气与蒸汽的充分混合，继而提高对高温煤气的冷却效率；二来单个喷管的损坏并不会影响整个煤气冷却工作的进行，不会耽误工时，维修时针对单个损坏的喷管即可，节省维修时间与维修成本；

(4)本实用新型将喷射装置设置在煤气出口的1～3m，喷射装置距离煤气出口过小，高温煤气与蒸汽接触时间短，冷却效果较差；喷射装置距离煤气出口过大，蒸汽对高温煤气的冷却效果较差，因高温煤气距离煤气出口越远，温度越高，蒸汽所起到的作用较为薄弱；且将气化炉的炉顶设置成圆弧形，增大高温煤气与蒸汽的接触面积，进一步保证对高温煤气的冷却效果；

(5)本实用新型设置有两个煤气出口，且煤气出口在气化炉本体上呈对称设置，提高整个气化炉的工作效率；且返料管将旋风分离器中的固体颗粒送入至气化炉本体下部进行重复反应，保证固体颗粒的反应充分，将返料管与旋风分离器通过法兰连接，维修和更换较为方便；且将气化炉本体上部设置成圆柱形，增大上部内部空间，便于高温煤气与蒸汽的充分混合，下部设置成倒锥形，便于物料的排出，不易发生堵塞。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为喷管分布的俯视图。

图中：1、炉顶；2、旋风分离器；3、返料管；4、原煤进口；5、气化炉本体；6、喷管。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1、图2所示，一种气化炉，包括气化炉本体5，气化炉本体5上部设有煤气出口，煤气出口与旋风分离器2连接，气化炉本体5底部设有出渣口，气化炉本体5侧壁上设有原煤进口4和气化剂入口。具体的，原煤进口4与给煤设备连接用于将煤输送至气化炉本体5内部，原煤进口4和气化剂入口设置在气化炉本体5底部的侧壁上，原煤与气化剂在气化炉本体5的底部进行气化反应生成1100℃以上的高温煤气，在该过程中生成的固体颗粒则通过出渣口进行收集。高温煤气向着煤气出口的方向逸出，通过煤气出口进入到旋风分离器2中进行气固分离。优选的，气化炉本体5的上部呈圆柱形，下部呈倒锥形。上部呈圆柱形保证了上部的内部空间大，保证高温煤气的充分流动，便于高温煤气的流出；下部呈圆锥形则便于固体颗粒的收集，避免固体颗粒发生堵塞，提高固体颗粒的排出效率。旋风分离器2的底部通过返料管3与气化炉本体5连通，因旋风分离器2中进行气固分离，高温煤气中的大颗粒则通过返料管3进入到气化炉本体5中进行重复反应，除杂后的高温煤气则进入到后续工序中进行使用，提高了高温煤气的纯净度，并且对大颗粒进行重复利用，提高了废物的利用率同时节省了成本。本申请中的气化炉还包括在气化炉本体5靠近煤气出口的一侧设有向气化炉本体5内部喷射蒸汽的喷射装置。因气化炉本体5内部产生的高温煤气具有较高的温度，此温度高于与高温煤气连接的旋风分离器2或其它设备的温度上限，容易对此类设备产生高温损坏，增加维修成本的同时限制气化炉本体5内煤种反应的适应性，因不同煤种发生气化反应所生成的煤气温度也并不相同，因此导致原料受限。而本申请通过喷射装置向气化炉本体5内部喷射150～200℃的蒸汽，一方面蒸汽与煤气出口处附近的高温煤气迅速混合，在较短的时间内对高温进行冷却，使得高温煤气的温度降至1000℃以下，避免气化炉本体5内产生的高温煤气对后续旋风分离器2等设备造成高温损坏，提高部件的使用寿命，保证了气化炉的安全高效和稳定利用。另一方面，使得气化炉本体5能够适用多种不同的原料煤进行反应，节省企业生产成本。

具体的，在本实施中喷射装置包括喷管6，且喷管6上设有调节阀。采用喷管6作为喷射装置，喷管6与蒸汽供应设备连接，蒸汽通过喷管6进入到气化炉本体5内部，因本申请中的蒸汽温度在150～200℃，不需要雾化装置，也不需要复杂的设备去实现蒸汽的喷入，直接采用喷管6进行喷射蒸汽，节约材料成本与维修成本。并且在喷管6上设有调节阀，用于控制进入到气化炉本体5内部蒸汽的流量和速度，使得煤气冷却过程处于一个稳定状态，便于实时调节，提高工作效率同时节省人力劳动成本。将喷管6与气化炉本体5之间的角度设计成小于180°设置，保证蒸汽进入气化炉本体5内部的稳定性能。优选的，将若干个喷管6沿着气化炉本体5的周向等间距设置，一来对气化炉本体5内部的高温煤气进行全方面的接触，增加高温煤气与蒸汽的接触面积，保证高温煤气与蒸汽的充分混合，继而提高对高温煤气的冷却效率；二来单个喷管6的损坏并不会影响整个煤气冷却工作的进行，不会耽误工时，维修时针对单个损坏的喷管6即可，节省维修时间与维修成本。

为了进一步保证冷却效果，本实施例将喷射装置设置在距离煤气出口1～3m处。若喷射装置设置的与煤气出口过近，高温煤气与蒸汽接触时间短，高温煤气来不及充分反应便从煤气出口处逸出，导致冷却效果较差。若喷射装置设置的与煤气出口过远，因气化炉本体5底部生成高温煤气，高温煤气向煤气出口的方向逸出，在高温煤气上升过程中煤气的温度逐渐下降，喷射装置距离煤气出口过远，则意味着喷射装置距离气化炉本体5底部越近，那蒸汽对高温煤气所起到的冷却效果较为薄弱，导致冷却效果差。优选的，气化炉本体5的炉顶1呈圆弧形，增大高温煤气与蒸汽的接触面积，进一步保证对高温煤气的冷却效果。

实施例2

基本同实施例1，为了提供气化炉的工作效率，在本实施中将煤气出口设置为两个，两个煤气出口在气化炉本体5的上部呈对称设置，每个煤气出口均与旋风分离器2连接，进一步提高了高温煤气与蒸汽的混合效果和工作效率。具体的，旋风分离器2的入口与煤气出口连通，高温煤气通过两个煤气出口进入到旋风分离器2内，由于旋风分离器2的入口形状，在入口处形成收缩流场，从流体力学的角度来看，旋风分离器2的入口处是一种典型的收缩流动，这是一种“逆向的射流”，具有稳定的流动结构，这种流动结构可以被利用在极短的时间内、空间范围内实现入射气体的高效、均匀混合，进一步保证蒸汽与高温煤气的混合，提高冷却效果。优选的，在本实施中喷管6与气化炉本体5之间的角度设置在30～60°之间，因为蒸汽从喷管6中进入到气化炉本体5时存在向下运动的部分，从而这部分流体自下转上时的非对称运动会导致整体流动结构失稳，在30～60°之间流动结构更加稳定，进一步保证蒸汽与高温煤气的接触，提高对高温煤气的冷却效果。

同时返料管3的一端与旋风分离器2连通，另一端与气化炉本体5的下部连通，且返料管3与旋风分离器2通过法兰连接。返料管3将旋风分离器2中的固体颗粒送入至气化炉本体5的下部进行重复反应，保证固体颗粒的反应充分，将返料管3与旋风分离器2通过法兰连接，维修和更换较为方便，减轻工人的劳动。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。