一种气化炉的制作方法

1.本实用新型总地涉及煤气化设备的技术领域，更具体地涉及一种气化炉。


背景技术：

2.煤化工是清洁高效利用煤炭资源的重要途径，通过高温高压的反应将煤炭转化为co和h2为主要成分的合成气，用于甲醇、煤制氢、煤制气、煤制乙烯等化工领域。煤气化技术是煤化工领域的重要技术之一，其核心设备是产生气化反应的气化炉。
3.水冷壁型气化炉的合成气通道由水冷壁构造而成，安装固定在气化炉压力壳体内部。在运行过程中，压力壳体和合成气通道水冷壁之间的环形空间压力必须要与合成气通道压力保持平衡，以避免水冷壁型气化炉承受过大的内外压差，否则很容易损坏。水冷壁型气化炉其他设置有水冷壁受热面的位置同样也存在上述如问题，例如废锅水冷壁受热面以及合成气输送通道等部位。
4.相关技术中，通过在水冷壁上直接开设平衡孔的方式来平衡环形空间与合成气通道压力，但是这种方案容易造成合成气通道内高温气体的外泄，导致环形空间超温危害压力壳体安全，同时高温合成气携带的灰渣往往会造成平衡孔的堵塞，使得压力平衡的效果减弱，达不到工艺要求。
5.因此，需要提供一种气化炉以至少部分地解决上述问题。


技术实现要素：

6.在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
7.为至少部分地解决上述问题，本实用新型提供一种气化炉，所述气化炉包括：
8.壳体；
9.水冷壁，所述水冷壁设置于所述壳体的内侧，所述水冷壁的内侧空间构造为合成气通道，所述水冷壁外侧和所述壳体之间具有环形空腔；
10.膨胀协调装置，所述膨胀协调装置位于所述环形空腔并设置于所述水冷壁；以及
11.压力平衡管道，所述压力平衡管道具有进气口和出气口，所述进气口位于所述壳体的外侧以用于接入气体，所述压力平衡管道构造为延伸穿过所述环形空腔和所述膨胀协调装置且所述出气口延伸至所述合成气通道，所述压力平衡管道还具有连通孔，所述连通孔位于所述环形空腔。
12.可选地，所述气化炉包括至少两个所述压力平衡管道，至少两个所述压力平衡管道沿所述合成气通道的周向间隔均布。
13.可选地，所述压力平衡管道包括：
14.集气箱，所述集气箱位于所述环形空腔内；
15.至少一根进气支管，所述进气支管的一端连通所述集气箱，所述进气支管的另一端构造为所述进气口；以及
16.至少一根输气支管，所述输气支管穿设于所述膨胀协调装置，所述输气支管的一端连通所述集气箱，所述输气支管的另一端构造为所述出气口，所述连通孔设置于所述输气支管。
17.可选地，所述集气箱围绕所述水冷壁设置；
18.多根所述进气支管绕所述水冷壁的周向间隔开设置；
19.多根所述输气支管绕所述水冷壁的周向间隔开设置。
20.可选地，所述气化炉包括第一水冷壁和第二水冷壁，所述第一水冷壁与所述第二水冷壁对接形成所述合成气通道，所述膨胀协调装置及所述压力平衡管道设置在所述第一水冷壁与所述第二水冷壁的接合处。
21.可选地，所述第二水冷壁部分套设于所述第一水冷壁之外，所述压力平衡管道的所述出气口设置于所述第一水冷壁与所述第二水冷壁之间的间隙内。
22.可选地，所述气化炉还包括丝网装置，所述丝网装置填充在所述第一水冷壁与所述第二水冷壁之间的间隙内。
23.可选地，所述丝网装置的孔隙率大于90％。
24.可选地，沿所述合成气通道的轴向，所述丝网装置设置的长度范围为300mm～1000mm。
25.可选地，所述膨胀协调装置及所述压力平衡管道设置在所述水冷壁与所述壳体的接合处。
26.根据本实用新型的一种气化炉，包括壳体、水冷壁、膨胀协调装置和压力平衡管道，其中水冷壁位于壳体的内侧，水冷壁的内侧空间构造为合成气通道。水冷壁和壳体之间具有环形空腔，膨胀协调装置位于环形空腔内且设置于水冷壁。压力平衡管道具有进气口和出气口，进气口位于壳体的外侧以用于接入气体，压力平衡管道构造为延伸穿过环形空腔和膨胀协调装置且出气口延伸至合成气通道。压力平衡管道还具有连通孔，连通孔位于环形空腔，压力平衡管道连通环形空腔和合成气通道，在合成气通道升压时，可以通过进气口向环形空腔内输入气体以提高环形空腔内的气压，在合成气通道降压时，通过出气口将环形空腔内的气体输出至合成气通道内，以使环形空腔与合成气通道内的压力平衡。
附图说明
27.本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，
28.图1为根据本实用新型的一种气化炉的结构示意图；以及
29.图2为图1中a位置处的放大结构示意图，其中示出了根据本实用新型的一种优选实施方式的压力平衡管道的结构。
30.附图标记说明：
31.100：气化炉
32.110：壳体
33.120：第一水冷壁
34.130：第二水冷壁
35.140：膨胀协调装置
36.150：压力平衡管道
37.151：进气口
38.152：出气口
39.153：连通孔
40.154：进气支管
41.155：集气箱
42.156：输气支管
43.160：丝网装置
44.170：固定架
45.200：间隙
46.300：合成气通道
47.400：环形空腔
具体实施方式
48.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
49.为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施方式。
50.应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施方式并且不作为本实用新型的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本实用新型中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。
51.本实用新型中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
52.以下，将参照附图对本实用新型的具体实施方式进行更详细地说明，这些附图示出了本实用新型的代表实施方式，并不是限定本实用新型。
53.根据本实用新型的气化炉包括壳体、水冷壁、膨胀协调装置和压力平衡管道。
54.其中，水冷壁位于壳体的内侧，水冷壁的内侧空间构造为合成气通道，水冷壁和壳体之间具有环形空腔。膨胀协调装置位于环形空腔内且设置于水冷壁，用于吸收水冷壁与
壳体之间和/或相邻水冷壁之间的热膨胀差。压力平衡管道具有进气口和出气口，进气口位于壳体的外侧以用于接入气体，压力平衡管道构造为延伸穿过环形空腔和膨胀协调装置且出气口延伸至合成气通道。压力平衡管道还具有连通孔，连通孔位于环形空腔。
55.压力平衡管道连通环形空腔和合成气通道，在合成气通道内气压上升时，可以通过进气口向环形空腔内输入气体以提高环形空腔内的气压。可以理解，为了保证安全，进气口输入的气体的气压大于合成气通道内的气压。
56.在合成气通道内气压下降时，可以减少或者停止向进气口输入气体，此时因为环形空腔内的气压大于合成气通道内的气压，环形空腔内的气体会通过连通孔和出气口进入合成气通道内。换句话说，压力平衡管道通过出气口将环形空腔内的气体输出至合成气通道内，以使环形空腔与合成气通道内的压力平衡。
57.本领域技术人员可以理解，气化炉的合成气通道是指包括气化炉的炉膛在内的、气化炉在使用过程中所产生的混合气体的流通通道。
58.本实施方式中，进气口输入的气体可以为混合惰性气体。可以理解，本领域技术人员可以根据实际情况设定进气口、出气口和连通孔的尺寸。同样地，本领域技术人员可以根据实际情况确定进气口输入的气体的气压及流量大小。
59.优选地，压力平衡管道可以为连接管。气化炉包括至少两个压力平衡管道，至少两个压力平衡管道沿合成气通道的周向间隔均布。通过设置多个压力平衡管能够便捷调节输入进气口的气体的流量的大小。
60.如图1和图2所示实施方式中，气化炉100包括壳体110、膨胀协调装置140和压力平衡管道150。气化炉100还包括第一水冷壁120和第二水冷壁130。第一水冷壁120和第二水冷壁130分别在各自的中部位置通过一个固定架170连接至壳体110(参见图1)，第二水冷壁130部分套设于第一水冷壁120之外。
61.其中，第一水冷壁120与第二水冷壁130对接形成合成气通道300。水冷壁(第一水冷壁120与第二水冷壁130)和壳体110之间具有环形空腔400。膨胀协调装置140位于环形空腔400内。具体地，参见图2，第一水冷壁120和第二水冷壁130之间具有间隙200，压力平衡管道150的出气口设置于第一水冷壁120与第二水冷壁130之间的间隙200内。膨胀协调装置140及压力平衡管道150设置在第一水冷壁120与第二水冷壁130的接合处。
62.压力平衡管道150具有进气口151和出气口152，进气口151位于壳体110的外侧以用于接入气体，压力平衡管道150构造为延伸穿过环形空腔400和膨胀协调装置140且出气口152延伸至合成气通道300。压力平衡管道150还具有连通孔153，连通孔153位于环形空腔400。
63.具体地，压力平衡管道150包括集气箱155、至少一根进气支管154以及至少一根输气支管156。集气箱155位于环形空腔400内。参见图2，集气箱155围绕水冷壁设置。集气箱155可以为构造为环形或者弧形，本实施方式中，集气箱155围绕水冷壁呈环形布置。
64.进气支管154的一端连通集气箱155，进气支管154的另一端构造为进气口151。集气箱155的作用在于汇集和混合各个进气支管154输入的气体。输气支管156穿设于膨胀协调装置140。输气支管156的一端连通集气箱155，输气支管156的另一端构造为出气口152。连通孔153设置于输气支管156。多根进气支管154绕水冷壁的周向间隔开设置。多根输气支管156绕水冷壁的周向间隔开设置。
65.参见图2，压力平衡管道150连通环形空腔400和合成气通道300，在合成气通道300内气压上升时，通过进气口151输入进气支管154的气体流入集气箱155内混合，然后经过输气支管156上的连通孔153进入环形空腔400，以提高环形空腔400内的气压。进入输气支管156内的气体还通过出气口152进入合成气通道300。
66.在合成气通道300内气压下降时，可以减少或者停止向进气口151输入气体，此时因为环形空腔400内的气压大于合成气通道300内的气压，环形空腔400内的气体会依次经过连通孔153、输气支管156和出气口152进入合成气通道300内，实现环形空腔400与合成气通道300内的压力平衡。
67.优选地，气化炉100还包括丝网装置160，丝网装置160填充在第一水冷壁120与第二水冷壁130之间的间隙200内。丝网装置160能有效防止合成气通道300合成气通道的高温气体和灰渣的反窜，保证了气化炉100的安全。
68.优选地，丝网装置160的材质为镍基合金材质。丝网装置160的孔隙率大于90％。
69.优选地，沿合成气通道300的轴向，丝网装置160设置的长度范围为300mm～1000mm。
70.参见图1，第一水冷壁120在合成气通道300轴向的两端为自由端，第一水冷壁120与的端部与壳体110的接合处具有一定的间隙；第二水冷壁130在合成气通道300轴向的两端为自由端，第二水冷壁130与壳体110的接合处同样具有一定的间隙。考虑到在水冷壁与壳体110的结合位置，水冷壁存在轴向膨胀的状况，因此可以根据实际需要在水冷壁与壳体110的接合处同样设置膨胀协调装置140及压力平衡管道150，以容许第一水冷壁120和第二水冷壁130发生沿合成气通道300轴向的热膨胀变形，以提高气化炉100的安全性。
71.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
72.本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。