一种水煤浆气化炉系统的制作方法

1.本实用新型涉及煤气化技术领域，特别涉及一种水煤浆气化炉系统。


背景技术：

2.造纸、化工、医药和纺织等行业每年都会产生大量有机废液。有机废液含有有机物和盐类，随意排放会造成环境污染。以工业废水取代水煤浆制浆用水是工业废水回用的方式之一。国内外学者针对有机废液制水煤浆、有机废液水煤浆燃烧等方向开展了相关研究。
3.以工业废水取代水煤浆制浆用水主要包括两种方式，一是将工业废水与煤粉混合制备水煤浆，但工业有机废液有机物种类众多，其中部分组分会降低水煤浆的成浆性，高煤水比的条件下无法顺利成浆；二是将工业废水直接喷入气化炉内，该方式主要用于处理甲醛等易挥发、有毒、有害物质的工业废水，该处理方式也会造成气化炉煤水比的降低，进一步影响气化反应性能影响气化温度、合成气成分等，降低气化炉运行经济性。
4.因此，如何在处理工业废水的同时保证气化炉运行的经济性是本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种水煤浆气化炉系统，其设置了补碳剂进料系统，补碳剂进料系统通过补碳剂进料喷嘴向气化炉内输送补碳剂，提高了气化炉内的碳氧比，从而提高气化炉运行经济性。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种水煤浆气化炉系统，包括气化炉、位于所述气化炉顶部的水煤浆工艺烧嘴以及用以向所述气化炉添加补碳剂的补碳剂进料系统，所述补碳剂进料系统包括补碳剂进料罐，所述气化炉的上部设有补碳剂进料喷嘴，所述补碳剂进料罐通过补碳剂下料管与所述补碳剂进料喷嘴相连。
7.优选地，所述补碳剂进料罐下部设有进料罐底活化管，所述补碳剂进料罐的顶部设有泄压管。
8.优选地，所述补碳剂进料罐为两个，所述气化炉上部设有两根所述补碳剂进料喷嘴，两个所述补碳剂进料罐分别与两根所述补碳剂进料喷嘴相连。
9.优选地，所述补碳剂进料罐的中部还设有进料罐中活化管。
10.优选地，所述进料罐底活化管和所述进料罐中活化管均为二氧化碳输送管。
11.优选地，所述补碳剂进料喷嘴包括补碳剂喷嘴内管和补碳剂喷嘴外管，所述补碳剂喷嘴内管的内侧形成补碳剂通道，所述补碳剂喷嘴外管和所述补碳剂喷嘴内管之间形成输送气通道，所述补碳剂喷嘴内管的侧壁具有沿厚度方向贯穿的输送气孔，所述补碳剂喷嘴外管设有输送气进气管。
12.优选地，所述水煤浆工艺烧嘴包括中心氧气通道，所述中心氧气通道外周设有水煤浆通道。
13.优选地，所述补碳剂喷嘴内管和所述补碳剂喷嘴外管之间设有隔板，所述输送气
通道位于所述隔板上方，所述隔板下方形成冷却水腔，所述补碳剂喷嘴外管设有与所述冷却水腔位置相对应的冷却腔进水管和冷却腔出水管。
14.优选地，所述水煤浆通道外周设有外环氧气通道，所述外环氧气通道外周设有有机废液通道。
15.优选地，所述有机废液通道外周设有冷却水夹套。
16.本实用新型所提供的水煤浆气化炉系统，包括气化炉、位于气化炉顶部的水煤浆工艺烧嘴以及用以向气化炉添加补碳剂的补碳剂进料系统，补碳剂进料系统包括补碳剂进料罐，气化炉的上部设有补碳剂进料喷嘴，补碳剂进料罐通过补碳剂下料管与补碳剂进料喷嘴相连。
17.水煤浆气化炉系统设置了补碳剂进料系统。水煤浆气化过程中，补碳剂进料罐通过补碳剂进料喷嘴向气化炉中输送补碳剂，提高气化炉内的碳氧比。补碳剂在气化炉内参与反应，生成一氧化碳等可燃气体，进而提高煤气中可燃气体的比重，提高气化炉的运行经济性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型所提供的水煤浆气化炉系统的结构示意图；
20.图2为图1中补碳剂进料系统的结构示意图；
21.图3为图1中补碳剂进料喷嘴的结构示意图；
22.图4为图1中水煤浆工艺烧嘴的结构示意图。
23.其中，图1至图4中的附图标记为：
24.补碳剂进料系统1、补碳剂进料喷嘴2、气化炉3、水煤浆工艺烧嘴4、补碳剂进料罐11、补碳剂进料管12、泄压管13、进料罐底活化管14、补碳剂下料管15、补碳剂喷嘴内管21、补碳剂喷嘴外管22、输送气进气管23、冷却腔进水管24、冷却腔出水管25、冷却水腔26、输送气通道27、补碳剂通道28、冷却水夹套41、有机废液通道42、外环氧气通道43、水煤浆通道44、中心氧气通道45。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
27.请参考图1至图4，图1为本实用新型所提供的水煤浆气化炉系统的结构示意图；图2为图1中补碳剂进料系统的结构示意图；图3为图1中补碳剂进料喷嘴的结构示意图；图4为
图1中水煤浆工艺烧嘴的结构示意图。
28.本实用新型所提供的水煤浆气化炉系统，结构如图1所示，包括气化炉3、水煤浆工艺烧嘴4以及补碳剂进料系统1。其中，水煤浆工艺烧嘴4位于气化炉3的顶部，并向气化炉3内输送水煤浆和空气或氧气。气化炉3的上部设有补碳剂进料喷嘴2，补碳剂进料喷嘴2可固定在气化炉3顶部的封头上，补碳剂进料喷嘴2的下端伸入气化炉3内部。补碳剂进料系统1包括补碳剂进料罐11，补碳剂进料罐11通过补碳剂下料管15与补碳剂进料喷嘴2相连，补碳剂进料罐11的压力高于气化炉3内压，补碳剂进料罐11中的补碳剂在压差的作用下进入气化炉3内。补碳剂可为煤粉、生物质、固体垃圾，如果补碳剂为煤粉，其可选的粒度范围为100-500μm；如果补碳剂为生物质或固体垃圾其可选的粒度范围为200μm-1000nm。当然，用户可根据需要选择补碳剂的种类和粒度，在此不做限定。
29.本实施例中，水煤浆气化炉系统设置了补碳剂进料系统1，向气化炉3内输送补碳剂，可调节炉内碳氧比，控制气化炉3炉温、产气量、合成气成分等。另外，采用生物质或固体垃圾作为补碳剂时，可协同处理废水和固体废弃物垃圾，提高水煤浆气化炉系统的垃圾处理能力。
30.可选的，补碳剂进料罐11的中部还设有进料罐中活化管，进料罐中活化管可向补碳剂进料罐11中充压，使补碳剂进料罐11的压力高于气化炉3。补碳剂在压差的作用下向气化炉3输送。
31.可选的，补碳剂进料罐11下部设有进料罐底活化管14，如图2所示，活化气进入补碳剂进料罐11底部，对其中的补碳剂进行松动，使补碳剂保持疏松状态，便于物料输送。另外，补碳剂进料罐11的顶部设有泄压管13，补碳剂进料罐11内的补碳剂料位低于预设料位时，停止输送，并通过泄压管13进行泄压。泄压完成后，补碳剂进料罐11通过补碳剂进料管12进料。补碳剂进料罐11可采用二氧化碳作为充压和活化的气体介质，二氧化碳可参与气化炉3中的反应，生成一氧化碳，进一步提高合成气中可燃气体的含量。进料罐底活化管14和进料罐中活化管均为二氧化碳输送管。
32.补碳过程需要经过进料、充压、下料和泄压四个步骤。其中，进料、充压和泄压过程无法向气化炉3中输送补碳剂。本技术的一种具体实施方式中，补碳剂进料罐11为两个，气化炉3上部设有两根补碳剂进料喷嘴2，两个补碳剂进料罐11分别与两根补碳剂进料喷嘴2相连。两套补碳剂进料系统1交替向气化炉3中输送补碳剂，保证了补碳操作的连续性。当然，用户也可参考现有技术中其他的气力输送系统，实施补碳剂进料操作，在此不做限定。
33.可选的，补碳剂进料喷嘴2包括补碳剂喷嘴内管21和补碳剂喷嘴外管22。如图3所示，补碳剂喷嘴内管21的内侧形成补碳剂通道28，补碳剂喷嘴外管22和补碳剂喷嘴内管21之间形成输送气通道27，补碳剂喷嘴外管22和补碳剂喷嘴内管21之间可通过连接板或连接杆等固定连接。补碳剂喷嘴内管21具有沿厚度方向贯穿的输送气孔，补碳剂喷嘴外管22的侧壁设有输送气进气管23。输送气通道27的两端封闭，输送气进气管23可向输送气通道27中输入二氧化碳，二氧化碳穿过输送气孔进入补碳剂喷嘴内管21中，形成气流，并携带补碳剂向气化炉3流动。另外，输送气孔与补碳剂喷嘴内管21的轴线之间具有预设角度，输送气孔靠近补碳剂喷嘴内管21轴线的与补碳剂喷嘴内管21出口的距离更小，因而输送气会将补碳剂推向补碳剂喷嘴内管21，促进补碳剂流动。
34.可选的，补碳剂喷嘴内管21和补碳剂喷嘴外管22之间设有环形的隔板，隔板的内
圈与补碳剂喷嘴内管21密封连接，隔板的外圈与补碳剂喷嘴外管22密封连接，因而补碳剂喷嘴内管21、补碳剂喷嘴外管22和隔板之间形成冷却水腔26。冷却水腔26位于输送气通道27的下方，补碳剂喷嘴外管22设有与冷却水腔26位置相对应的冷却腔进水管24和冷却腔出水管25。冷却水进入冷却腔对补碳剂进料喷嘴2进行降温，避免高温向上传递。补碳剂喷嘴内管21可采用烧结金属制成，平均孔径为3-20μm，耐压能力为2mpa。
35.可选的，如图4所示，水煤浆工艺烧嘴4包括中心氧气通道45和水煤浆通道44。其中，水煤浆通道44为位于中心氧气通道45外周的环形通道，水煤浆通道44的侧壁与中心氧气通道45的侧壁可采用连接板或连接杆等固定连接。水煤浆从水煤浆通道44的下端喷向气化炉3内，同时中心氧气向气化炉3内输送氧气，水煤浆、补碳剂以及氧气在气化炉3内发生反应，产生合成气。水煤浆可采用工业废水进行制备，从而实现对废水的处理。
36.可选的，水煤浆通道44外周还可设有外环氧气通道43，外环氧气通道43外周课设置有机废液通道42。外环氧气通道43和有机废液通道42为同轴的环形通道。外环氧气通道43向气化炉3内输送氧气，提高水煤浆与氧气的接触面积，进而提高反应效率。有机废液通道42向气化炉3内喷淋有机废液，进一步提高工业废水的处理效率。
37.可选的，有机废液通道42外周设有冷却水夹套41。冷却水进入冷却水夹套41对水煤浆工艺烧嘴4进行冷却，从而延长水煤浆工艺烧嘴4的使用寿命。水煤浆工艺烧嘴4上端可与中心氧气管、水煤浆管、外环氧气管、有机废液管以及冷却水管相连。上述管线可同轴设置，各管线分别设置输送管线，实现物料的输送。输送管线的具体结构可参考现有技术，在此不再赘述。
38.本实施例中，水煤浆气化炉系统通过水煤浆工艺烧嘴4向气化炉3中喷淋有机废液，进一步提高了工业废水的处理效率。另外，水煤浆气化炉系统采用二氧化碳作为气相介质输送补碳剂，不仅提高了输送过程的安全性，同时能够向气化炉3中补充碳元素，进一步改善合成气的成分，提高气化炉3运行的经济性。
39.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
40.以上对本实用新型所提供的水煤浆气化炉系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。