工业废水回用气化炉及气化工艺

摘要

本发明公开了一种工业废水回用煤气化炉,包括压力炉体、带法兰连接的炉体顶盖、设置于顶盖中心的废水燃烧器及其周围三个燃煤器的安装口、与炉体内部水冷壁隔离的反应器、反应釜底渣口下方的冷却水喷雾环、设有下降管和上升套管的冷却室。本发明还涉及一种使用气化炉的气化工艺。


权利要求书

1.本实用新型涉及一种采用工业废水作为气化炉的顶部有多个燃烧器的冷壁煤粉气化炉,包括炉体顶部有法兰式顶盖的压力炉体、顶盖中心和周围三个燃烧器的安装口的废水燃烧器、由水墙隔离的炉体内部、反应釜底部有冷水喷淋圈、带下降管和上升管的冷却室。

2.根据权利要求1所述的粉煤气化炉,其特征在于,炉体上封头与筒体采用法兰连接,便于气化炉内件以整体方式放入承压外壳进行安装,上封头中央位置设置以法兰形式连接的端头顶盖,顶盖上设置一个中心废水烧嘴和三个煤烧嘴的法兰式安装口,废水烧嘴喷射方向为竖直向下,煤烧嘴的喷射方向为自上而下,煤烧嘴轴线延长线经过反应器腔体中心点。

3.根据权利要求1所述的粉煤气化炉,其特征在于,炉体内上半部分由水冷壁盘管围出反应器腔体,腔体上方开口为烧嘴喷射入口,腔体下方开口为渣口,水冷壁盘管在反应器内侧表面均匀布置长度为10-20毫米的销钉,以销钉为附着物在水冷壁内侧敷设一层碳化硅耐火材料,水冷壁盘管与炉体承压外壳之间留有隔热环隙,环隙内设置惰性气体吹扫接口。

4.根据权利要求1-3任一项所述的粉煤气化炉,其特征在于,炉体内位于反应器下方的空间形成激冷室,激冷室底部开口为渣水出口,激冷室上部侧面开口为合成气出口,激冷室下部侧面开口为黑水出口,激冷室内设置下降管和上升套管,激冷水喷淋环管位于渣口与下降管之间,喷淋环向下降管内壁沿切线方向喷入激冷水。

5.一种采用权利要求1至4任一项所述的粉煤气化炉的气化工艺,包括:(1)废水烧嘴从气化炉顶端将工业废水雾化后喷入气化炉;(2)废水烧嘴在气化炉启动期间使用燃气作为燃料,从气化炉顶端中心部位向下喷入火焰对炉膛进行预热;(3)煤烧嘴使用粉煤作为燃料,氧气和工业废水作为气化剂;(4)粉煤通过三条管线分别进入三个煤烧嘴喷入气化炉;(5)三个煤烧嘴全部由气化炉顶端将粉煤和氧气向下方喷射入炉发生气化反应;(6)合成气和液态渣由反应器下部渣口进入激冷室下降管;(7)渣口和下降管之间切向喷水到金属材质的下降管内侧形成均匀水膜,将合成气和液态渣降温;(8)固体渣从激冷室底部的渣水出口离开气化炉;(9)合成气从下降管下端口齿状开口进入上升管,从冷冻水中分离出来,使气化炉从冷却室上部的合成气出口离开。

6.根据权利要求5所述的气化过程,飞煤通过三个通道分别进入三个煤燃烧器,氧气通过三个管道分别进入三个煤燃烧器,飞煤和氧气在煤燃烧器末端混合并喷入气化炉。

7.根据权利要求5所述的气化工艺,粉煤粒度为10微米到100微米,废水烧嘴对炉膛预热温度设定为800℃到900℃,反应器内部气化温度为1500℃到1700℃。

8.根据索赔5-7所述的任何气化工艺,煤燃烧器投入使用后的废水燃烧器将工业废水喷入气化炉作为气化剂,与粉煤产生煤气化反应。

说明书

工业废水回用气化炉及气化工艺

技术领域

本发明涉及一种用于煤的气化用于化学工业的气化装置和方法,尤其涉及工业废水回收作为气化剂水冷壁型燃烧器顶部喷雾多个PF气流床气化装置和方法。

背景技术

煤的气化技术被广泛用于从煤或氨,甲醇合成,合成石油和天然气和煤气化联合循环发电过程制备氢。煤炭气化是煤化工厂的核心设备。 目前已有多种技术,如固定床技术、流化床技术、气流床煤炭气化技术等实现了工业化。

气流床气化炉气化温度和压力高,单一气化炉负荷大,煤种适应性广,液态除渣流化床煤炭气化技术表现出越来越优良的环保性能,成为煤炭气化技术发展的主要方向。国外已工业化的气流床煤气化技术主要有以水煤浆为原料的GE公司的Texaco气化技术,以干粉煤为原料的Shell公司的SCGP气化技术、西门子公司的GSP技术等。我国还发展了多喷嘴反定煤水浆气化炉,灰熔流化床气化炉,二级气化炉,航空航天炉,清华炉,东方炉,五环炉等煤气化技术。

水煤浆气化工艺操作参数易于控制,操作稳定。 但由于耐火砖温度适应性的限制,不可能将灰熔点高于1400 °c 的原煤进行气化,而由于其反应温度高、对煤种适应性强、气化反应完全、副反应少,采用了水冷壁干粉煤炭气化技术。

有很多问题含酚废水不能处理煤化工,可以如果涉及煤的气化反应的工业废物,工业有机废物被转换成高温气化炉的低分子量的简单分子一起使用煤气化炉环境作为整体的产物合成气中的活性成分,氧消耗可以被保存,而化学公司实现废水零排放。


发明内容

针对化工企业废水处理难度大、成本高、难以达到完全处理效果的特点,本发明提供了一种可回收利用工业废水的多燃烧器顶喷水冷壁式粉煤气化设备及气化工艺。具有煤炭适应性广,碳转化率高,单炉容量大,负荷调节弹性大,生产运行稳定,设备投资节约,维护保养简单,环保性能好等特点。

为此,本发明采用以下技术要点实现: 粉煤加料、加压纯氧气化、工业废水回用部分纯氧作为气化剂、水壁反应器、多燃烧器顶喷、水淬工艺。

本实用新型涉及一种粉煤气化炉,包括压力炉体、炉体内水冷壁隔离的反应器、与反应器渣口连接的下降管、渣池和反应器下方的激冷室。

压力炉上部采用法兰连接的椭圆头,便于炉内各部件的整体安装。上端椭圆头的中心位置设有法兰连接的顶盖。顶盖的中心位置是废水燃烧器接口。在废水燃烧器周围,三个煤粉燃烧器接口均匀布置在同一圆周上。废水燃烧器和煤粉燃烧器均安装在顶盖上,顶盖上分别安装工业废水,氧气和煤粉垂直向下喷入炉内。顶盖下预装有水冷盘管,将高温区与顶盖隔离开来。

使用由碳化硅耐火材料衬里的反应器中的水冷却壁区域的高温气化反应所包围的上部空间的气化器,在销上的内侧壁伸出的设计以固定的约20毫米的水壁厚。在水冷壁反应器下部中心的水冷壁包围渣口。气化的高温气体和熔化的炉渣从渣口流出,通过重力进入冷却室。

采用金属降液管连接渣口和冷室。降液管直径大于渣口直径。降液管下端为齿形结构,浸入渣池液位以下。降液管排出管到设置在切线方向进入骤冷水的顶部喷雾环,所述骤冷水,以形成用于保护均匀流动沿降液管的降液管的高温气体不燃烧的保护膜。

高温液态渣从渣口进入渣池,水冷渣固态进入渣池底部,高温合成气从渣口进入下降管,冷却水接触降温,下降管底部,下降管齿状间隙通过渣池水体,沿上升管气泡离开液态空间进入淬火室,从淬火室上部合成气出口进入下游气体处理设施。

本发明使用粉碎10〜100微米,使用氮气,二氧化碳,或氢作为载气的煤粉输送之间煤进料粉煤粒度。

气化炉燃烧采用废水烧嘴加煤烧嘴的模式,废水烧嘴设置燃料气、氧气、工业废水通道,启动时可以充当点火烧嘴,使用经过预热的液化石油气(也可以用天然气替代)为燃料与氧气燃烧,气化炉启动时首先点燃燃料气预热炉膛到900℃,然后投用煤烧嘴,煤烧嘴喷出的粉煤与氧气混合物被点火烧嘴引燃,发生煤气化反应生成合成气。当所有三个煤燃烧器进入正常燃烧状态,燃料切断燃烧器废气通道开口连接到工业废水的通道,在燃烧器的端部工业废水喷入雾化气化器的氧气,注射工业废水可以被氧部分取代,作为气化剂向气化反应发生粉煤,以产生合成气。

废水烧嘴安装在气化炉顶部中心位置,三个煤烧嘴安装于气化反应器顶部废水烧嘴外围,均匀布置在同一圆周,每个煤烧嘴的轴向中心线都指向反应器中心点,各个煤烧嘴独立将粉煤和氧气同时喷入气化炉发生燃烧和煤气化反应,低负荷时投用单个煤烧嘴可以保持长期稳定燃烧,提高负荷时投用多个煤烧嘴,根据实际需要可以将气化炉的操作负荷维持在20%到120%之间任意一点。本发明采用水冷壁反应器,以纯氧和工业废水为气化剂,气化压力为0-5mpa。正常运行时炉膛温度为1500-1700℃,温度分布情况由内向外经过水冷壁上附着的渣层以后,温度降低到500℃左右,再经过SiC耐火衬里,温度降低到300℃以下,水冷壁内的加压冷却水的温度为270℃左右,气化炉承压外壳的温度低于200℃,不容易损坏。炉温比耐火砖反应器气化温度高200℃左右。高反应温度提高了气化炉对煤种的适应性,有利于提高煤的转化率。它能将工业废水中的所有有机物反应成合成气产品的有效成分。

粗合成气和液态渣通过反应器底部的渣口进入反应器下方的水冷区进行冷却除尘,渣和水从气化器底部排出,产物合成气从下降管底部的锯齿形间隙溢出,从反应器上部引出通过上升管后的冷却室。合成气的温度和组成适合于直接进入下游一氧化碳变换器的耐硫变换反应。


与现有技术相比,本发明的优点是:

1.工业废水到气化器中作为气化剂,解决了环境的煤化工企业排出的工业废水的污染问题,并能减少气化器的氧消耗。

2.采用水冷壁反应器,拓宽气化温度的选择窗口,可根据原煤灰分熔点的性质选择合适的气化温度,可采用各种原料煤进行气化生产。

3,在多个顶部喷雾气化炉中使用的燃烧器设计,气化炉,以提高调节负载,驱动操作期间提高装置的经济的灵活性,并有利于高气化大量单炉炉设计的。

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