防止液態(tài)排渣氣化爐渣屏掛渣的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防止渣屏掛渣的裝置，尤其是防止液態(tài)排渣氣化爐渣屏掛渣的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在粉煤氣化設(shè)備中，為提高反應(yīng)效率，需要提高反應(yīng)溫度。當(dāng)反應(yīng)溫度高于煤中灰分的熔融溫度時(shí)，灰渣以液態(tài)形式排出。相比于固態(tài)排渣，液態(tài)排渣更為方便，但是對設(shè)備的耐高溫性能也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的耐火磚結(jié)構(gòu)氣化爐往往難以承受長時(shí)間的高溫環(huán)境，需要經(jīng)常更換耐火材料。現(xiàn)有的“以渣抗渣”的思想，通過附著在氣化爐壁耐火材料上的固態(tài)渣來保護(hù)耐火材料免受高溫的腐蝕，以延長氣化爐的使用壽命。
[0003]然而，“以渣抗渣”的形式也給氣化爐液態(tài)排渣帶來了一定的問題。由于渣口附近氣流的作用，液態(tài)渣從下渣口排出時(shí)會(huì)附著到渣屏表面，形成一層固態(tài)渣。隨著氣化爐運(yùn)行時(shí)間的增加，固態(tài)渣層厚度不斷增加。當(dāng)固態(tài)渣層厚度達(dá)到一定程度時(shí)，由于重力的作用或者氣化爐的振動(dòng)，固態(tài)渣層與渣屏脫離形成片狀渣塊落入渣池，形成渣池架渣堵塞出渣口，這將嚴(yán)重影響氣化爐的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004]為了避免或減少氣化爐渣池堵渣，目前工廠所采取的措施主要是穩(wěn)定煤質(zhì)，即生產(chǎn)過程中盡量少更換煤種，同時(shí)通過在原煤中加入適量的助熔劑(石灰石)使得更換煤種與原有煤種的灰熔點(diǎn)接近。然而實(shí)際操作中，由于市場原因煤種需要經(jīng)常更換，而石灰石與煤的均勻混合也無法實(shí)現(xiàn)。因此，通過穩(wěn)定煤質(zhì)的方法很難保證氣化爐的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]另一條途徑是通過對氣化爐排渣情況的在線檢測實(shí)現(xiàn)堵渣的提前預(yù)警。比如，美國專利US4850001中提出用放射性射線來檢測渣口的排渣狀態(tài)，在US4988368和US4834778中分別提出通過比較渣池上方和氣化爐中聲壓的差異以及通過氣化爐和渣池外側(cè)環(huán)形空間的壓差來檢測渣口的堵塞程度。歐洲專利EP0800569B1中，通過監(jiān)測渣池水的pH值、電導(dǎo)率、硫酸根含量、總的固體含量等參數(shù)的變化，間接地判斷排渣狀態(tài)。美國專利US2010/0207785A1中提出在渣池中設(shè)置水聽器，通過監(jiān)聽熔渣落入渣池時(shí)產(chǎn)生的聲音和水汽蒸發(fā)產(chǎn)生的聲音來判斷排渣狀態(tài)。進(jìn)一步的在W02011/034184A1中引入照相機(jī)，通過在渣池上方設(shè)置兩個(gè)照相機(jī)，分別觀測渣口和渣池水面的落渣狀況，再結(jié)合渣池中水聽器的檢測結(jié)果來綜合判斷排渣狀態(tài)。
[0006]中國專利CN201010588856.7中使用振動(dòng)傳感器和導(dǎo)波桿接收會(huì)聚壁上熔渣流動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)熔渣臨界粘度溫度的檢測。在CN201010228582.0中使用同樣的檢測裝置，通過反饋調(diào)節(jié)噴嘴粉煤流量使得振動(dòng)信號(hào)的能量或特征頻段的能量分率在目標(biāo)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)氣化爐的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。進(jìn)一步在CN201210359665中提出基于熔渣流動(dòng)性指數(shù)檢測的堵渣預(yù)警和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了堵渣的提前預(yù)警。但是這類技術(shù)非法無法從根本上避免或減少氣化爐渣池堵渣。
[0007]此外，CN201210086239.6中提出通過在渣池中設(shè)置噴水口使得渣塊在渣池中發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并與渣池壁面的凸起碰撞從而達(dá)到破碎渣塊的目的。但是該方法不適用于硬度較大的渣。
[0008]由于目前氣化爐內(nèi)的堵渣主要是渣屏掛渣脫落所引起的渣池架渣。因此，需要開發(fā)一種能夠有效防止渣屏掛渣的新型液態(tài)排渣裝置，從而實(shí)現(xiàn)避免或減少氣化爐渣池堵渣的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種防止液態(tài)排渣氣化爐渣屏掛渣的裝置，可有效防止渣屏掛渣，提高氣化爐的運(yùn)行穩(wěn)定性，從而延長氣化爐的運(yùn)行周期。
[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0011]—種防止液態(tài)排渣氣化爐渣屏掛渣的裝置，設(shè)置在氣化爐內(nèi)，上述氣化爐包括:壓力殼；位于壓力殼內(nèi)由氣化器壁所限定的氣化室；氣化器壁底部呈開口向上的漏斗狀的匯聚壁部分，其底部的開口構(gòu)成排渣口；排渣口下方設(shè)置的由渣屏上壁和渣屏下壁構(gòu)成的渣屏，其中渣屏上壁呈開口向下的漏斗狀，渣屏下壁為豎直壁；位于壓力殼內(nèi)部下方且在渣屏下壁下方的容納激冷液的渣池；
[0012]上述防止液態(tài)排渣氣化爐渣屏掛渣的裝置包括在渣屏上壁處設(shè)置的多個(gè)環(huán)形噴射裝置，上述環(huán)形噴射裝置包括主噴射環(huán)、次噴射環(huán)，上述主噴射環(huán)設(shè)置有至少四個(gè)均勻布置的主噴射口，上述次噴射環(huán)設(shè)置有至少四個(gè)均勻布置的次噴射口，上述主噴射口的噴射方向?yàn)樗椒较虿⑶遗c其所處的渣屏上壁的切線之間的夾角為80° -100°，上述次噴射口的噴射方向與水平面夾角為-80° -80°并且與其所處的渣屏上壁的切線相互垂直。
[0013]根據(jù)氣化爐實(shí)際操作過程中由于熔渣旋轉(zhuǎn)和反濺回渣屏引起的渣屏上壁和渣屏下壁掛渣的嚴(yán)重程度不同，所述環(huán)形噴射裝置可僅設(shè)置在渣屏上壁或渣屏下壁；也可同時(shí)設(shè)置在渣屏上壁部分和下壁部分。
[0014]進(jìn)一步地，上述渣屏下壁處設(shè)置有多個(gè)環(huán)形噴射裝置，上述環(huán)形噴射裝置包括主噴射環(huán)、次噴射環(huán)，上述主噴射環(huán)設(shè)置有至少四個(gè)均勻布置的主噴射口，上述次噴射環(huán)設(shè)置有至少四個(gè)均勻布置的次噴射口，上述主噴射口的噴射方向?yàn)樗椒较虿⑶遗c其所處的渣屏下壁的切線之間的夾角為80° -100°，上述次噴射口的噴射方向與其所處水平面的夾角為10° -80°并且與其所處的渣屏下壁的切線相互垂直。
[0015]進(jìn)一步地，上述主噴射口射噴出的介質(zhì)所構(gòu)成的流場方向與上述壓力殼內(nèi)原本的流場方向相反。
[0016]根據(jù)主噴射口噴射方向的不同，可選在渣池空間內(nèi)形成順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的流場。旋轉(zhuǎn)方向選擇與渣池空間內(nèi)原氣流的旋轉(zhuǎn)方向相反，以部分抵消原有的氣流旋轉(zhuǎn)，使得更多液態(tài)熔渣按照自由落體軌道落入渣池，從而減少渣屏掛渣。
[0017]渣池空間內(nèi)原氣流的旋轉(zhuǎn)方向可以根據(jù)氣化室中煤燒嘴的噴射方向確定。
[0018]與此同時(shí)，液體從次噴射口以較小速度噴出，在噴口附近形成一圈水幕，使得熔渣在飛濺過程中與水幕接觸并冷卻凝固，使得熔渣在于渣裙壁面接觸時(shí)不會(huì)粘附在上面形成掛渣。
[0019]進(jìn)一步地，所有上述主噴射口噴出的介質(zhì)，其部分或全部蒸發(fā)后形成的氣體流量與液態(tài)排渣氣化爐的氣化器出口的氣體流量之比為〇.15。
[0020]其中的關(guān)鍵在于如何選取合適的噴射氣量:過小的噴射氣量難以抵消原有氣流旋轉(zhuǎn)，而過大的噴射氣量會(huì)形成新的反向氣流旋轉(zhuǎn)，都不利于渣屏掛渣的減少。通過冷態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)研究，我們發(fā)現(xiàn)渣室內(nèi)的氣體旋轉(zhuǎn)速度與噴射氣量具有以下關(guān)系式:
[0021]Vg= 5.08 X (Qr/Qtotal)2-9.86 X (Qr/Qtotal)+1.37
[0022]式中vg為氣體的旋轉(zhuǎn)速度，Q , Q tcltal分別為從主噴射口噴出的氣體流量(對于氣液混合物，該值為將液體全部蒸發(fā)后的氣體總量)與氣化器主體出口氣量。令'等于0即可得到AALg的最佳值約為0.15。
[0023]進(jìn)一步地，上述主噴射口的直徑為20mm-50mm。
[0024]進(jìn)一步地，上述次噴射口的直徑為2_20mm。
[0025]進(jìn)一步地，上述主噴射口的噴射速度為3_20m/s。
[0026]進(jìn)一步地，上述次噴射口的噴射速度為0.3-2m/So
[0027]進(jìn)一步地，上述主噴射口噴射的是介質(zhì)是氣體、液體、氣液混合物中任意一種。
[0028]進(jìn)一步地，上述次噴射口噴射的介質(zhì)是冷卻水或循環(huán)黑水。
[0029]所謂循環(huán)黑水，是指渣池中抽出的灰水以及煤氣濕洗過程中排出的含灰洗滌水經(jīng)水灰分離后，得到的含極少量固體顆粒的循環(huán)冷卻水。
[0030]本發(fā)明的有益效果:
[0031]1.利用環(huán)形噴射裝置中的主噴射口形成旋轉(zhuǎn)流場，抵消部分氣流旋轉(zhuǎn)，使得大部分液態(tài)熔渣按照自由落體軌道落入渣池。利用環(huán)形噴射裝置中的次噴射口形成水幕，冷卻飛濺熔渣。從根源上減少氣化爐渣屏掛渣產(chǎn)生，相比于破碎渣塊等方法效果更好。
[0032]2.通過設(shè)置在渣屏上壁部分或下壁部分的環(huán)形噴射裝置，有效減少氣化爐渣屏兩種不同機(jī)理的掛渣現(xiàn)象產(chǎn)生，降低渣池架渣產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，延長氣化爐的運(yùn)行周期。
[0033]3.次噴射口中采用的噴淋液為冷卻水或者循環(huán)黑水，二者皆可從氣化爐中直接引出利用，屬于物料的循環(huán)利用，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明實(shí)施案例1的氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明實(shí)施案例2的氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為實(shí)施案例1俯視狀態(tài)下主噴射環(huán)和次噴射環(huán)的噴射示意圖；
[0037]圖4為實(shí)施案例1正視狀態(tài)下主噴射環(huán)和次噴射環(huán)的噴射示意圖；
[0038]圖5為實(shí)施案例2俯視狀態(tài)下主噴射環(huán)和次噴射環(huán)的噴射示意圖；
[0039]圖6為實(shí)施案例2正視狀態(tài)下主噴射環(huán)和次噴射環(huán)的噴射示意圖。