一种用于igcc二段气化炉二段降温的流程设置
阅读说明：本技术 一种用于igcc二段气化炉二段降温的流程设置 (Flow arrangement for two-stage cooling of IGCC two-stage gasification furnace ) 是由 王相平 秦建明 祁海鹏 艾云涛 李志强 孙国平 王超 贾东升 吴平 许冬亮 付彬 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于IGCC二段气化炉二段降温的流程设置,包括炉体,炉体内壁固定安装水冷壁,水冷壁的底部内腔形成一段反应室,水冷壁的顶部内腔形成二段反应室,一段反应室和炉体间固定套接一段烧嘴,二段反应室和炉体间固定套接二段烧嘴,二段烧嘴顶部的炉体上设有出口,二段烧嘴上设有喷汽管和喷水管。气化原料从一段烧嘴进入一段反应室内反应,产生一段高温合成气,一段高温合成气进入二段反应室内,此时二段烧嘴喷入煤粉和水蒸气的同时,通过喷水管向二段反应室内喷水,所喷入的水源从气化炉给水管线引出,利用水与一段高温合成气的显热和未完全燃烧的煤粉进行气化反应,降低炉顶温度和灰尘。(The invention discloses a process setting for two-stage cooling of an IGCC (integrated gasification combined cycle) two-stage gasification furnace, which comprises a furnace body, wherein a water-cooled wall is fixedly arranged on the inner wall of the furnace body, a first-stage reaction chamber is formed in the inner cavity at the bottom of the water-cooled wall, a second-stage reaction chamber is formed in the inner cavity at the top of the water-cooled wall, a first-stage burner is fixedly sleeved between the first-stage reaction chamber and the furnace body, a second-stage burner is fixedly sleeved between the second-stage reaction chamber and the furnace body, an outlet. The gasification raw material enters the first-stage reaction chamber from the first-stage burner to react to generate first-stage high-temperature synthesis gas, the first-stage high-temperature synthesis gas enters the second-stage reaction chamber, the second-stage burner sprays coal dust and water vapor into the second-stage reaction chamber, water is sprayed into the second-stage reaction chamber through the water spraying pipe, the sprayed water source is led out from a water supply pipeline of the gasification furnace, and gasification reaction is carried out by utilizing the sensible heat of the water, the first-stage high-temperature synthesis gas and the incompletely combusted coal dust, so that.)
技术领域
本发明涉及气化炉技术领域，具体为一种用于IGCC二段气化炉二段降温的流程设置。
背景技术
IGCC机组的气化炉为二段式干煤粉气化炉，利用二段烧嘴喷入的煤粉与一段高温合成气的显热进行气化吸热反应，以降低合成气的温度，防止因气化炉炉顶温度过高，导致导管段和合成器冷却器积灰。但在气化炉的实际运行过程中，为保证合适的炉顶温度，二段投煤量一直居高不下，原有二段烧嘴投入煤粉运行，是利用一段高温合成气的显热进行二段煤粉的气化反应，由于反应不彻底，降温效果不好，不能达到预期效果，而且产灰量大，碳转化率低，造成后续除灰系统的运行压力大，使得后续除灰系统的安全运行带来较大的安全隐患，为此我们提出一种用于IGCC二段气化炉二段降温的流程设置用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于IGCC二段气化炉二段降温的流程设置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于IGCC二段气化炉二段降温的流程设置，包括炉体，所述炉体内壁固定安装水冷壁，所述水冷壁的底部内腔形成一段反应室，所述水冷壁的顶部内腔形成二段反应室，所述一段反应室和炉体间固定套接一段烧嘴，所述二段反应室和炉体间固定套接二段烧嘴，所述二段烧嘴顶部的炉体上设有出口，所述二段烧嘴上设有喷汽管和喷水管。
优选的一种实施案例，所述炉体的底部内腔形成渣池，所述炉体的底板安装排渣口
优选的一种实施案例，所述水冷壁和炉体间隙底部安装入水口，所述水冷壁和炉体间隙顶部安装出水口。
优选的一种实施案例，所述一段烧嘴和二段烧嘴分别位于一段反应室和二段反应室高度方向的中部，且一段烧嘴和二段烧嘴均沿炉体圆周方向均匀分布，所述二段烧嘴沿炉体外壁倾斜安装，且二段烧嘴的轴线与炉体的半径夹角为0-9°。
优选的一种实施案例，所述二段烧嘴包括外套，所述外套贯穿炉体和二段反应室，所述外套中部固定套接中心管，所述外套上开有蒸汽腔和水腔，所述外套的圆周外壁固定套接蒸汽进入管和进水管，所述蒸汽进入管和进水管分别连通蒸汽腔和水腔，所述外套内固定套接多个喷汽管和喷水管，所述喷汽管和喷水管的一端分别连通蒸汽腔和水腔，所述中心管、喷汽管和喷水管的另一端均连通二段反应室，所述进水管上固定连接氮气支管。
优选的一种实施案例，所述外套的内腔和中心管的内壁间形成空气夹层，避免中心管和外套膨胀量不同导致的应力，所述喷汽管靠近二段反应室的一端固定安装单向阀，所述喷水管靠近二段反应室的一端安装雾化喷头。
优选的一种实施案例，所述水腔的直径大于蒸汽腔的直径，所述喷汽管和喷水管均沿外套圆周方向均匀分布，且喷水管围成的圆周直径大于喷汽管围成的圆周直径，所述喷汽管和喷水管交错分布，且蒸汽进入管位于相邻两个喷水管间。
优选的一种实施案例，所述外套的外壁、中心管、蒸汽进入管和进水管的端面均固定设有法兰，便于二段烧嘴与气化炉安装连接。。
优选的一种实施案例，所述蒸汽进入管、进水管和氮气支管均安装有阀门，所述进水管连接气化炉供水管管线，且管线上安装隔离手阀和导淋阀，导淋阀用于管线放水，冬季防冻使用，所述氮气支管连接中心管处的煤粉氮气吹扫管线，作为喷水管路的保护氮气，在不投运喷水功能时，向喷水管引入高压氮气作为保护气，防止喷水管被高温合成气侵蚀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、改进设计的二段烧嘴，利用水与一段高温合成气的显热和未完全燃烧的煤粉进行气化反应，大幅度降低炉顶温度且气化炉SGC压差未见明显变化，在二段投煤量未减少的情况下，飞灰的残碳含量降低，二段的碳转化率得到明显上涨，提高气化炉效率和安全性；
2、喷水管的喷水量根据炉顶温度和负荷的变化情况而定，当炉顶温度低，投煤量少时，喷水管不喷水，此时，氮气支管从二段烧嘴的煤粉氮气吹扫管线引入一路高压氮气作为喷水管路的保护氮气，在不投运喷水功能时，向喷水管引入高压氮气作为保护气，防止喷水管被高温合成气侵蚀，提高系统安全性；
3、二段烧嘴的轴线与炉体的半径夹角为0-9°，二段烧嘴喷入的煤粉、蒸汽和水沿二段反应室切向射入，从而多个二段烧嘴喷出的原料形成旋流，便于各成分充分混合并与一段高温合成气充分反应，通过旋流将灰尘等分离落入渣池内，减少出口流出的灰尘；
4、通过环形结构的蒸汽腔和水腔，使得蒸汽和水能够顺利进入多个喷汽管和喷水管，且喷汽管和喷水管交错分布互不影响，结构连接紧密。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明二段反应室处俯视结构示意图；
图3为本发明二段烧嘴结构示意图；
图4为本发明图3中A处放大结构示意图；
图5为本发明二段烧嘴横截面剖面结构示意图；
图6为本发明二段烧嘴处管线连接示意图。
图中：1、炉体；2、水冷壁；3、一段反应室；4、二段反应室；5、一段烧嘴；6、二段烧嘴；61、外套；62、中心管；63、蒸汽腔；64、蒸汽进入管；65、喷汽管；66、水腔；67、进水管；68、喷水管；69、氮气支管；7、出口；8、出水口；9、入水口；10、渣池；11、排渣口；12、空气夹层；13、单向阀；14、雾化喷头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种用于IGCC二段气化炉二段降温的流程设置，包括炉体1，炉体1内壁固定安装水冷壁2，水冷壁2的底部内腔形成一段反应室3，水冷壁2的顶部内腔形成二段反应室4，一段反应室3和炉体1间固定套接一段烧嘴5，二段反应室4和炉体1间固定套接二段烧嘴6，二段烧嘴6顶部的炉体1上设有出口7，二段烧嘴6上设有喷汽管65和喷水管68。气化原料从一段烧嘴5进入一段反应室3内反应，产生一段高温合成气，一段高温合成气进入二段反应室4内，此时二段烧嘴6喷入煤粉和水蒸气的同时，通过喷水管68向二段反应室4内喷水，所喷入的水源从气化炉给水管线引出，利用水与一段高温合成气的显热和未完全燃烧的煤粉进行气化反应，降低炉顶温度和灰尘。
炉体1的底部内腔形成渣池10，炉体1的底板安装排渣口11，气化产生的高温液渣落入渣池10内遇水冷凝成玻璃态颗粒，最终从排渣口11排出
水冷壁2和炉体1间隙底部安装入水口9，水冷壁2和炉体1间隙顶部安装出水口8。
一段烧嘴5和二段烧嘴6分别位于一段反应室3和二段反应室4高度方向的中部，且一段烧嘴5和二段烧嘴6均沿炉体1圆周方向均匀分布，二段烧嘴6沿炉体1外壁倾斜安装，且二段烧嘴6的轴线与炉体1的半径夹角为0-9°，则二段烧嘴6喷入的煤粉、蒸汽和水沿二段反应室4切向射入，从而多个二段烧嘴6喷出的原料形成旋流，便于各成分充分混合并与一段高温合成气充分反应，通过旋流将灰尘等分离落入渣池10内，减少出口7流出的灰尘。
二段烧嘴6包括外套61，外套61贯穿炉体1和二段反应室4，外套61中部固定套接中心管62，外套61上开有蒸汽腔63和水腔66，外套61的圆周外壁固定套接蒸汽进入管64和进水管67，蒸汽进入管64和进水管67分别连通蒸汽腔63和水腔66，外套61内固定套接多个喷汽管65和喷水管68，喷汽管65和喷水管68的一端分别连通蒸汽腔63和水腔66，中心管62、喷汽管65和喷水管68的另一端均连通二段反应室4，进水管67上固定连接氮气支管69，则煤粉和输煤用高压氮气沿中心管62流通进入二段反应室4内，蒸汽腔63和水腔66均为环形结构，且水蒸气通过蒸汽进入管64进入蒸汽腔63，最终通过喷汽管65喷入二段反应室4内，水通过进水管67进入水腔66，最终通过多个喷水管68喷入二段反应室4内，改进设计的二段烧嘴，利用水与一段高温合成气的显热和未完全燃烧的煤粉进行气化反应，喷水量约为0.8t/h时的炉顶温度降幅约为20～25℃，气化炉SGC压差未见明显变化。在二段投煤量未减少的情况下，飞灰的残碳含量由40％降低至28％，二段的碳转化率得到明显上涨。
进一步的，喷水管68的喷水量根据炉顶温度和负荷的变化情况而定，当炉顶温度低，投煤量少时，喷水管68不喷水，此时，氮气支管69从二段烧嘴的煤粉氮气吹扫管线引入一路高压氮气作为喷水管路的保护氮气，在不投运喷水功能时，向喷水管68引入高压氮气作为保护气，防止喷水管68被高温合成气侵蚀.
外套61的内腔和中心管62的内壁间形成空气夹层12，避免中心管62和外套61膨胀量不同导致的应力，喷汽管65靠近二段反应室4的一端固定安装单向阀13，避免一次反应合成气进入喷汽管65，喷水管68靠近二段反应室4的一端安装雾化喷头14，便于均匀喷水。
水腔66的直径大于蒸汽腔63的直径，喷汽管65和喷水管68均沿外套61圆周方向均匀分布，且喷水管68围成的圆周直径大于喷汽管65围成的圆周直径，喷汽管65和喷水管68交错分布，且蒸汽进入管64位于相邻两个喷水管68间，则通过环形结构的蒸汽腔63和水腔66，使得蒸汽和水能够顺利进入多个喷汽管65和喷水管68，且喷汽管65和喷水管68交错分布互不影响。
外套61的外壁、中心管62、蒸汽进入管64和进水管67的端面均固定设有法兰，便于二段烧嘴6与气化炉安装连接。。
进一步的，蒸汽进入管64、进水管67和氮气支管69均安装有阀门，进水管67连接气化炉供水管管线，且管线上安装隔离手阀和导淋阀，导淋阀用于管线放水，冬季防冻使用，氮气支管69连接中心管62处的煤粉氮气吹扫管线，作为喷水管路的保护氮气，在不投运喷水功能时，向喷水管68引入高压氮气作为保护气，防止喷水管被高温合成气侵蚀。
工作原理：本发明使用时，气化原料从一段烧嘴5进入一段反应室3内反应，产生一段高温合成气，一段高温合成气进入二段反应室4内，此时，煤粉和输煤用高压氮气沿中心管62流通进入二段反应室4内，蒸汽腔63和水腔66均为环形结构，且水蒸气通过蒸汽进入管64进入蒸汽腔63，最终通过喷汽管65喷入二段反应室4内，水通过进水管67进入水腔66，最终通过多个喷水管68喷入二段反应室4内，改进设计的二段烧嘴，利用水与一段高温合成气的显热和未完全燃烧的煤粉进行气化反应，喷水量约为0.8t/h时的炉顶温度降幅约为20～25℃，气化炉SGC压差未见明显变化，在二段投煤量未减少的情况下，飞灰的残碳含量由40％降低至28％，二段的碳转化率得到明显上涨，提高气化炉效率和安全性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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