喷射组件、多喷嘴气化炉及其供料系统技术方案

本发明专利技术公开了一种喷射组件、多喷嘴气化炉及其供料系统，该气化炉包括气化炉炉体(1)和炉体顶部封头(2)，喷射组件(3)包括安装于炉体顶部封头上的喷嘴台(32)，喷嘴台上安装有大于两个的喷嘴单元，喷嘴单元的喷嘴口(31)呈环状分布且沿周向彼此间隔，各个喷嘴口的喷射方向竖直向下或倾斜向下但并不汇集于一点。粉煤或煤浆输送装置(4)可分别独立地为每个喷嘴或每组喷嘴输送粉煤或煤浆。这样，在多喷嘴提高传质效率的同时，可获得稳定、对称的流场分布，增大颗粒在炉腔内的停留时间，强化颗粒与气化剂的混合效果。在其供料系统中，各喷嘴的独立或分组独立的粉煤供应规避了分料器分料不均匀、易堵塞以及不易拆卸维修的诸多缺点。

Injection assembly, multi nozzle gasifier and its feeding system

The invention discloses a spraying component, multi nozzle gasification furnace and feeding system, the gasification furnace comprises a gasification furnace body (1) and the top of the furnace head (2), (3) the spray assembly includes a nozzle installed on the top of the furnace body (32), head of the nozzle is installed on the nozzle is greater than Taiwan unit two, unit outlet nozzle (31) annularly distributed and circumferentially spaced, each nozzle jet direction vertical or inclined downward but not together in one point. The pulverized coal or coal slurry conveying device (4) can independently transfer pulverized coal or coal slurry to each nozzle or group of nozzles. In this way, the stable and symmetrical flow field distribution can be obtained at the same time of improving the mass transfer efficiency of the multi nozzle, and the residence time of the particles in the furnace cavity can be increased, and the mixing effect of the particles and the gasifying agent can be enhanced. In the feeding system, the independent or independent pulverized coal supply of each nozzle avoids the shortcomings of the sub distributor, such as the material is not uniform, easy to be blocked, and is not easy to disassemble and maintain.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气化炉，尤其是一种顶置多喷嘴气化炉。
技术介绍
气流床煤气化技术是要求在高温高压下进行的，其动力学控制基本转化为传质控制，因此在煤气化装置的设计过程中如何提高传质混合效率是关键要素之一，喷嘴的设计至关重要。目前的气化炉多采用多喷嘴模式，多喷嘴模式下的气化炉由于传质面积的增加、传质距离的缩短会显著提高微观混合效率，而顶置下喷的多喷嘴气化炉由于喷嘴间以及喷嘴与壁面间的相互作用，炉内很难获得如单喷嘴条件下稳定对称的自由射流场，为了克服这一难题目前多采用对置式的多喷嘴、顶置的集束型喷嘴或顶置对撞式喷嘴(喷嘴成角度汇集与中轴线)。例如，美国专利US7547423B2中公开了一种紧凑型高效气化炉。该专利技术的特点是粉煤在粉体泵的挤压下来到喷嘴前的分料器，在分料器的作用下，由物料入口进入的单股煤粉通过多根管线分成若干股煤粉喷入气化炉炉腔内，形成顶置多喷嘴的结构。该技术的不足之处是粉体泵挤压煤粉的过程压力较大，颗粒的体积含量很高，颗粒流动缓慢，管线内及与分料器连接处易发生堵塞。而且分料器对煤粉颗粒在各根管线上的分配存在不稳定性，具有较大偏差，这样若某根管线发送堵塞等故障，则其余管线的输送压力增大，分料器容易整体失效。同时，一体的多喷嘴(即多管线)结构不易拆卸维修，任一单元喷嘴(即单一管线)损坏后的维修置换需要较高的成本。公开号为CN1186840A的专利申请中公开了一种多喷嘴对置式水煤浆或煤粉气化炉应用技术。位于气化炉体上端的四个喷嘴两两左右对置排列，对撞的射流长会提高湍动增强传质进而增进气化炉的转化效率，但此类技术因侧面的喷嘴沿径向喷射，为了规避对射火焰导致对侧喷嘴及炉体壁面的烧蚀损坏，炉体的直径往往较大，侧面排布的喷嘴也需要炉体具有较高的高度以使煤粉颗粒在炉内获得足够的停留时间，因此设备的投资与维护成本都比较高。此外，CN101255362A公开了由科林技术有限责任公司开发的一种顶置三喷嘴气化炉(或称克林炉)，该气化炉的顶部包括居中设置的一个点火烧嘴和围绕该点火烧嘴设置的三个工艺烧嘴，其特点是煤种适应性较广，同时三喷嘴的方案使得气化炉的负荷调节余地比单喷嘴方案要大，更有利于气化炉大型化。但科林炉的三喷嘴距离较近，集中于炉体顶部中心，设计理念趋近于集束型喷嘴结构，即类似于单喷嘴结构，三个喷嘴喷出的流体在点火烧嘴的中心轴线处汇合，这一结构的喷嘴间距虽然较小，从而提高了气固微观混合效率，但并不能有效改善炉内颗粒的宏观混合模式，颗粒的停留时间分布类似于周轴线对称的单喷嘴体系。与此同时，过于集中的喷嘴使得射流中心温度较高，这会降低喷嘴的使用寿命。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷或不足，本专利技术提供了一种多喷嘴气化炉及其供料系统，该多喷嘴气化炉能够优化炉内的流场分布，有效增进传质效率，增大颗粒停留时间，供料系统能够规避分料不均、易堵塞及不易拆卸维护等缺点。为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种喷射组件，该喷射组件包括喷嘴台，该喷嘴台上安装有多个喷嘴单元，所述喷嘴单元的喷嘴口呈环状分布且沿周向彼此间隔，各个所述喷嘴口的喷射方向竖直向下或倾斜向下但并不汇集于一点。优选地，所述喷嘴口的所述喷射方向沿所排布的环形的切线方向偏离所述竖直向下方向向前或向后倾斜；和/或所述喷射方向朝向所述环形的中心轴线方向倾斜。优选地，多个所述喷嘴单元的所述喷嘴口排布成同心圆形状。优选地，所述喷嘴单元为包括同轴嵌套的单元喷管和套管的管壳式同轴射流结构，在每个所述喷嘴单元中，所述喷嘴口形成在所述喷嘴台的底部，所述套管的顶端封闭且底端从所述喷嘴台的上方插入并对接所述喷嘴口，所述单元喷管从所述套管的顶端插入该套管内并对接所述喷嘴口，所述单元喷管的管腔形成为第一射流通道，所述套管与所述单元喷管之间的环状间隙管腔形成为第二射流通道。优选地，所述喷嘴单元包括顶端封闭的多个所述套管，该多个套管径向间隔地逐级嵌套于所述单元喷管外以形成多级射流通道，该多级射流通道中的至少一个射流通道为气化剂通道。根据本专利技术的另一方面，提供了一种多喷嘴气化炉，包括气化炉炉体、炉体顶部封头和喷射组件，所述喷射组件包括安装于所述炉体顶部封头上的喷嘴台，该喷嘴台上安装有大于两个的喷嘴单元，所述喷嘴单元的喷嘴口呈环状分布且沿周向彼此间隔，以向炉腔内喷入气化剂与粉煤或煤浆的混合射流，其中各个所述喷嘴口的喷射方向竖直向下或倾斜向下但并不汇集于一点。优选地，所述喷射方向沿排布的环形的切线方向偏离所述竖直向下方向向前或向后倾斜0～30°，和/或所述喷射方向朝向所述气化炉炉体的中心轴线的方向倾斜0～30°。优选地，所述喷嘴口环绕所述气化炉炉体的中心轴线呈环形排布。优选地，在所述喷嘴台的底部，所述喷嘴口排布成环绕所述气化炉炉体的中心轴线的多个同心圆形状。优选地，所述喷嘴口为偶数个且在周向上等间隔地一一对置分布。优选地，任意两个所述喷嘴口的中心轴线之间的间距为3d～20d，所述d为所述单元喷管的管径。更优选地，所述喷嘴单元为包括同轴嵌套的单元喷管和套管的管壳式同轴射流结构，在每个所述喷嘴单元中，所述喷嘴口形成在所述喷嘴台的底部，所述套管的顶端封闭且底端从所述喷嘴台的上方插入并对接所述喷嘴口，所述单元喷管从所述套管的顶端插入该套管内并对接所述喷嘴口，所述单元喷管的管腔形成为输送粉煤或煤浆的第一射流通道，所述套管的顶部设有气化剂接口，使得所述套管与所述单元喷管之间的环状间隙管腔形成为输送气化剂的第二射流通道。优选地，所述喷嘴单元包括顶端封闭的多个所述套管，该多个套管径向间隔地逐级嵌套于所述单元喷管外以形成多级射流通道，该多级射流通道中的至少一个射流通道为气化剂通道。优选地，所述喷嘴台包括由顶盖、周壁和底壁围绕形成的中空腔室，所述喷嘴口贯穿形成在所述喷嘴台的底壁，所述套管从所述喷嘴台的所述顶盖插入至所述底壁上的所述喷嘴口，所述喷嘴台的所述中空腔室连接有冷却介质接口。根据本专利技术的还一个方面，提供了一种根据本专利技术上述的多喷嘴气化炉的供料系统，包括块煤破碎装置、磨煤制粉或制浆装置、粉煤或煤浆输送装置以及为所述喷射组件输送气化剂的气化剂输送装置，其中，所述粉煤或煤浆输送装置分别独立地为每个所述喷嘴单元输送粉煤或煤浆。或者，其中呈环形排布的所述喷嘴单元分为多组，每组的所述喷嘴单元不少于两个且沿周向彼此等间隔设置，所述粉煤或煤浆输送装置分别独立地为每组所述喷嘴单元输送粉煤或煤浆。或者，其中呈环形排布的所述喷嘴单元为偶数个且在周向上呈一一对置分布，所述粉煤或煤浆输送装置连接有相互独立的多个Y型分料器，每个所述Y型分料器为对置的两个所述喷嘴单元输送粉煤或煤浆。根据上述技术方案，在本专利技术的多喷嘴气化炉中，多个喷嘴在炉体顶部沿周向间隔地呈环形排布，射流方向为竖直向下或成一定角度旋流向下，在多喷嘴提高传质效率的同时，可获得稳定、对称的流场分布，所形成的环状的射流单元能够在炉腔中心轴线部分产生负压，形成中心卷吸作用，增大颗粒在炉腔内的停留时间，强化颗粒与气化剂的混合效果。在其供料系统中，各喷嘴的独立或分组独立的粉煤供应规避了分料器分料不均匀、易堵塞以及不易拆卸维修的诸多缺点，使得即使在部分喷嘴发生堵塞时也能保证气化炉的正常使用而无需停机维护。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷射组件，该喷射组件(3)包括喷嘴台(32)，该喷嘴台(32)上安装有多个喷嘴单元，所述喷嘴单元的喷嘴口(31)呈环状分布且沿周向彼此间隔，各个所述喷嘴口(31)的喷射方向竖直向下或倾斜向下但并不汇集于一点。

【技术特征摘要】
1.一种喷射组件，该喷射组件(3)包括喷嘴台(32)，该喷嘴台(32)上安装有多个喷嘴单元，所述喷嘴单元的喷嘴口(31)呈环状分布且沿周向彼此间隔，各个所述喷嘴口(31)的喷射方向竖直向下或倾斜向下但并不汇集于一点。2.根据权利要求1所述的喷射组件，其中，所述喷嘴口(31)的所述喷射方向沿所排布的环形的切线方向偏离所述竖直向下方向向前或向后倾斜；和/或所述喷射方向朝向所述环形的中心轴线方向倾斜。3.根据权利要求1所述的喷射组件，其中，多个所述喷嘴单元的所述喷嘴口(31)排布成同心圆形状。4.根据权利要求1所述的喷射组件，其中，所述喷嘴单元为包括同轴嵌套的单元喷管(34)和套管(33)的管壳式同轴射流结构，在每个所述喷嘴单元中，所述喷嘴口(31)形成在所述喷嘴台(32)的底部，所述套管(33)的顶端封闭且底端从所述喷嘴台(32)的上方插入并对接所述喷嘴口(31)，所述单元喷管(34)从所述套管(33)的顶端插入该套管(33)内并对接所述喷嘴口(31)，所述单元喷管(34)的管腔形成为第一射流通道，所述套管(33)与所述单元喷管(34)之间的环状间隙管腔形成为第二射流通道。5.根据权利要求4所述的喷射组件，其中，所述喷嘴单元包括顶端封闭的多个所述套管(33)，该多个套管(33)径向间隔地逐级嵌套于所述单元喷管(34)外以形成多级射流通道，该多级射流通道中的至少一个射流通道为气化剂通道。6.一种多喷嘴气化炉，包括气化炉炉体(1)、炉体顶部封头(2)和喷射组件(3)，所述喷射组件(3)包括安装于所述炉体顶部封头(2)上的喷嘴台(32)，该喷嘴台(32)上安装有大于两个的喷嘴单元，所述喷嘴单元的喷嘴口(31)呈环状分布且沿周向彼此间隔，以向炉腔内喷入气化剂与粉煤或煤浆的混合射流，其中各个所述喷嘴口(31)的喷射方向竖直向下或倾斜向下但并不汇集于一点。7.根据权利要求6所述的多喷嘴气化炉，其中，所述喷射方向沿排布的环形的切线方向偏离所述竖直向下方向向前或向后倾斜0～30°，和/或所述喷射方向朝向所述气化炉炉体(1)的中心轴线的方向倾斜0～30°。8.根据权利要求6所述的多喷嘴气化炉，其中，所述喷嘴口(31)环绕所述气化炉炉体(1)的中心轴线呈环形排布。9.根据权利要求6所述的多喷嘴气化炉，其中，在所述喷嘴台(32)的底部，所述喷嘴口(31)排布成环绕所述气化炉炉体(1)的中心轴线的多个同心圆形状。10.根据权利要求6所述的多喷嘴气化炉，其中，所述喷嘴口(31)为偶数个且在周向上等间隔地一一对置分布。11.根据权利要求10所述的多喷嘴气化炉，其中，任意两个所述喷嘴口(31)的中心轴线之间的间距为3d～20d，所述d为所述单元喷管(34)的管径。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯子洋，刘臻，陈薇，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11