CN101475840B - 一种热壁煤气发生炉 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤气发生装置技术领域，公开了一种热壁煤气发生炉。其主要技术特征为：包括炉壁，所述炉壁的内侧设置有耐热混凝土构成的导温隔热层，导温隔热层内设置有上盘管和下盘管，上盘管和下盘管通过竖向导管相连通；所述导温隔热层的内侧设置有热壁；所述的导温隔热层内掺杂有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和金属粉。本发明热壁煤气发生炉，将鸟笼结构的水冷壁设置在导温隔热层内，不接触炉内高温炭层和灰渣层，使用安全系数非常高。内层热壁温度始终维持在400～600℃之间，不会产生欺火、掛壁现象。热壁传导热量少，使炉内制气热量增加，吹风时间缩短，制气时间加长，蒸汽分解率提高，煤气发生炉产量提高。
Description
技术领域
本发明属于煤气发生装置技术领域，尤其涉及一种热壁煤气发生炉。
背景技术
在化肥和甲醇行业多用煤气发生炉进行制气。原始的煤气发生炉的炉壁没有水夹套，易发生高温结渣掛壁问题。现在使用的煤气发生炉一般设有筒形水夹套，虽然解决了高温结渣掛壁问题，但也存在以下缺点：
1、欺火。通过传热计算证明，夹套内壁最高温度是130～140℃，夹套内水温120℃，夹套高2——3m。夹套内径￠2610mm，内壁厚18mm，钢板导热系数40千卡/小时/米/度，无结垢，则每炉内炭层传给水夹套的热量为： 
千卡/小时，相当于753kg/h蒸汽。这一计算结果与实际情况基本相符。当然实际上是中上部靠近氧化层和高温还原层部位产汽量大，下部灰渣层产汽量很少，但夹套内壁最高温度不会超过140℃是在无结垢情况下，否则计算出的产汽量会大大超过以上值，与实际情况不符。从而说明靠近水夹套80～100毫米的炭层的温度很低，约为300～500℃，根本达不到无烟煤700℃的着火点温度，更不用说能与水蒸汽反应制取煤气。如此众多达不到着火点的煤块进入灰仓形成残炭，造成煤炭的巨大浪费。另外，空气氧化剂经此处没有和炭起氧化反应，造成煤气中氧含量高，进而造成后工段变换反应，水蒸汽消耗增高。而蒸汽气化剂流经此处没有和炭起反应造成蒸汽白白浪费。
2、容易形成露点腐蚀，尤其是下封头处。
3、传统水夹套对内壁来说是外压容器。外压容器最危险的破坏是失稳。当有结垢的情况下内壁温度会超温，钢板强度迅速降低，出现梅花形鼓包或局 部鼓包，这就是失稳破坏。仅仅是夹套鼓包倒是小事故，如果夹套内的水进入高温炭层将会发生巨大爆炸事故。
为找到一个中间值，使煤气发生炉既不掛壁，又不致于欺火，带走炉内炭层积蓄的宝贵热量，有的采用提高夹套内的蒸汽压力来提高夹套内壁温度。但由于蒸汽压力不可能提得很高，克服水冷壁效应的作用也就不很明显，并且随着蒸汽压力的提高产生失稳破坏的危险性迅速增加。还有的采用双层夹套来提高夹套内壁温度，外层是水夹套，内层是导热油夹套，可将导热油夹套内壁温度提高到300～400℃。通过计算证明这个办法确实能大大减少从炭层导出的热量。但由于导热油夹套内的导热油仅起传热作用，不循环，长期运行会结焦和分解，也可能出现导热油夹套鼓包和着火爆炸等安全事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是提供一种既不掛壁、又不欺火的热壁煤气发生炉。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：包括炉壁，所述炉壁的内侧设置有耐热混凝土构成的导温隔热层，导温隔热层内设置有上盘管和下盘管，上盘管和下盘管通过竖向导管相连通，所述导温隔热层的内侧设置有热壁；所述的导温隔热层内掺杂有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和金属粉。
本发明所提供的一种热壁煤气发生炉与现有技术相比，由上盘管、下盘管和竖向导管构成一个鸟笼结构的水冷壁替代原来的传统水夹套，且该水冷壁设置在由一定导热系数的耐热混凝土等多种无机材料组成的导温隔热层内，导温隔热层的内侧设置有耐高温钢板等构成的热壁。使用时，结合炉内温度分布情况，通过调整耐热混凝土内膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和金属粉等多种无机材料的导热系数，使内层热壁温度始终维持在400～600℃之间，使靠近热壁的炉内炭层能达到较高温度，在气化反应区达到扩散控制反应温度900℃以上，使灰渣中残炭降到极低，不会产生欺火现象。同时因为热壁温度不会超过600℃，不 会产生结疤掛壁现象。热壁从高温炭内导出的热量降为同等高度传统水夹套导出的热量的十分之一以下，使炉内炭层积蓄的用于制气热量大大增加，从而使吹风时间缩短，制气时间加长，蒸汽分解率提高，煤气发生炉产量提高。由于本热壁煤气发生炉的鸟笼式水冷壁在外层，设置在导温隔热层内，不接触炉内高温炭层和灰渣层，其使用安全系数非常高，即使热壁烧坏了也不会出安全事故。且鸟笼式结构也较传统筒形水夹套牢靠。
附图说明
图1为本发明一种热壁煤气发生炉的结构示意图；
图2为水冷壁的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种热壁煤气发生炉的具体结构和使用原理做进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种热壁煤气发生炉包括炉壁1，炉壁1的内侧设置有耐热混凝土构成的导温隔热层2，导温隔热层2内设置有上盘管3和下盘管4，上盘管3和下盘管4通过竖向导管5相连通，导温隔热层2的内侧设置有耐高温钢板等构成的热壁6。导温隔热层2内掺杂有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和金属粉等多种无机材料。如图2所示，上盘管3、下盘管4和竖向导管5构成的水冷壁为鸟笼式。
煤气发生炉工作时，向上盘管3、下盘管4和竖向导管5构成的鸟笼式水冷壁内通入水，热壁6将炉内热量传导给导温隔热层2，导温隔热层2将热量传导给上盘管3、下盘管4和竖向导管5，由上盘管3、下盘管4和竖向导管5内的水将热量带走。在整个过程中，热壁6从高温炭内导出的热量降为同等高度传统水夹套导出的热量的十分之一以下，使炉内炭层积蓄的用于制气热量大大增加，从而使吹风时间缩短，制气时间加长，蒸汽分解率提高，煤气发生炉产量提高。结合炉内温度分布情况，通过调整耐热混凝土构成的导温隔热层2内膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和金属粉等多种无机材料的导热系数，使内层热壁6 温度始终维持在400～600℃之间，使靠近热壁6的炉内炭层能达到较高温度，在气化反应区达到扩散控制反应温度900℃以上，使灰渣中残炭降到极低，不会产生欺火现象。同时因为热壁6温度不会超过600℃，不会产生结疤掛壁现象。上盘管3、下盘管4和竖向导管5构成的鸟笼式水冷壁在外层，设置在导温隔热层2内，不接触炉内高温炭层和灰渣层，其使用安全系数非常高，即使热壁6烧坏了也不会出安全事故。且鸟笼式结构也较传统筒形水夹套牢靠。
Claims (1)
1.一种热壁煤气发生炉，包括炉壁，其特征在于：所述炉壁的内侧设置有耐热混凝土构成的导温隔热层，导温隔热层内设置有上盘管和下盘管，上盘管和下盘管通过竖向导管相连通，所述导温隔热层的内侧设置有热壁，所述的导温隔热层内掺杂有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和金属粉。
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