顶部及炉体同时供入气化剂强旋转煤粉气化方法技术

顶部及炉体同时供入气化剂强旋转煤粉气化方法，它涉及一种气化方法。方法：一、设定气化炉膛内部压力和温度；二、干煤粉由氮气或二氧化碳携带由煤粉通道送入气化炉膛内部；三、干煤粉与气化剂混合气流被高温合成气点燃；四、剩下的气化剂通过气化剂喷口切向喷入气化炉膛；五、气化生成的粗煤气通过合成气通道流出气化炉膛，生成的液态渣沿壁面流入渣池。本发明专利技术用于煤气化领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气化炉及气化方法，具体涉及一种顶部及炉体同时供入气化剂强旋转煤粉气化炉装置及方法，属于煤气化领域。
技术介绍
煤气化技术是高效清洁的洁净煤技术。当前的煤气化技术主要分为移动床气化、流化床气化、气流床气化和熔融床气化四类。其中，气流床气化技术因其气化强度高、生产能力大、碳转化率高等优点已成为现在煤气化技术的主要发展方向。气流床气化有两个主要特点，一是运行温度高，约为1300℃～1600℃，炉内形成的灰渣为液态，排渣方式为液态排渣；另外一个特点是采用“以渣抗渣”技术来保护炉壁和减少热损失。现有气流床气化炉(见图3)存在的问题是：(1)、气化炉内壁面容易烧损。该问题导致气化炉经常停车，而气化炉作为化工企业的生产源头，一旦停车，导致整个生产线全部停运，整个生产线停运一次给企业造成巨额经济损失。例如:一套造气量80000Nm3/h的煤气化生产线停运一次经济损失达4000万元以上。(2)、气化炉高度方向温度分布不均，存在局部超温问题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中气化炉壁面挂渣不均匀，高度方向温度分布不均的问题，进而提出一种顶部及炉体同时供入气化剂强旋转煤粉气化炉装置及方法。本专利技术为解决上述问题采用的技术方案是：本专利技术所述装置包括煤粉烧嘴、气化炉体、水冷壁、合成气通道、气化剂喷口、流量调节阀、煤粉通道、气化剂通道和两个旋流叶片，水冷壁设置在气化炉体的内侧壁上，水冷壁由数根竖直圆管组成，由水冷壁围成的回转体内腔为气化炉膛，气化炉体的底部为渣池，合成气通道设置在气化炉体下部的外侧壁上，且合成气通道与气化炉膛连通，气化剂喷口设置在气化炉体上部的侧壁上，且气化剂喷口沿气化炉膛的切线方向插入气化炉膛内，流量调节阀安装在气化剂喷口上，煤粉烧嘴设置在气化炉体的顶部，且煤粉烧嘴的轴线与气化炉膛的轴线重合，所述煤粉烧嘴内同轴线径向由内向外装有环形的气化剂通道和环形的煤粉通道，煤粉通道和气化剂通道的下部均设置有旋流叶片。本专利技术所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一：设定气化炉膛内部压力为0.1MPa～4MPa，气化炉膛的运行温度为1250℃～1600℃；步骤二：温度为25℃～100℃的干煤粉由氮气或二氧化碳携带，以旋流方式经煤粉烧嘴上的煤粉通道送入气化炉膛内部，气化剂以旋流的方式经煤粉烧嘴上的气化剂通道喷入气化炉膛内部，其中气化剂占气化炉运行所需总气化剂量的10％～40％，气化剂的温度为20℃～400℃，气化剂与煤粉在炉顶区域同向旋转向下混合流动；步骤三：干煤粉与气化剂混合气流接触到中心回流区卷吸回来的高温合成气后，被高温合成气点燃，在气化炉膛顶部燃烧形成熔渣；步骤四：剩下的60％～90％的温度为20℃～400℃的气化剂通过气化剂喷口以100m/s～200m/s的速度切向喷入气化炉膛，高速的气化剂气流冲入炉膛后形成强烈旋转气流，在离心力的作用下，80％的熔渣被甩到炉壁面形成较厚的渣层，渣层均匀，旋转气流不断冲刷炉膛壁面上的渣层，并与其发生强烈气化反应；步骤五：气化生成的粗煤气通过合成气通道流出气化炉膛，生成的液态渣沿壁面流入渣池，冷却后通过底部排渣口排出气化炉体。本专利技术与现有气化装置及方法相比具有以下有益效果：1、本专利技术中渣层由离心力作用形成。现有技术中(见图3)，煤粉与气化剂均从气化炉顶部喷入炉膛，煤粉进入炉膛后在高温下形成熔渣，熔渣与气化剂气流一起同向一般以直流的方式流向炉膛底部。在流动过程中，只有少量的壁面附近的熔渣由于气流脉动粘到壁面上形成渣膜；而本专利技术中，煤粉和约10％～40％的气化剂从气化炉顶部喷入，在炉膛内混合燃烧形成熔渣，剩余60％～90％的气化剂以100～200m/s的速度切向喷入炉膛，在炉内形成强烈的旋转气流，在旋转气流的引射下，熔渣与气化剂一起在近壁面区高速旋转向下流动，约80％的熔渣受强旋产生的离心力作用不断地被甩到壁面上形成渣层。2、本专利技术中粘附在炉壁上的渣量多，渣层厚度大。现有技术中，煤粉与气化剂均从气化炉顶部喷入炉膛，煤粉进入炉膛后在高温下形成熔渣，熔渣与气化剂气流一起同向一般以直流的方式流向炉膛底部。在流动过程中，只有少量的壁面附近的熔渣由于气流脉动粘到壁面上形成渣膜，离壁面较远处的熔渣无法粘到壁面上，因此只有约10％左右的熔渣能够粘到壁面形成渣膜，由于粘附在炉壁上的渣量小，导致壁面渣膜较薄，一般渣膜厚度为2mm～3mm；本专利技术依靠离心力将熔渣甩到壁面形成渣层，约占60％～90％的气化剂以100m/s～200m/s的速度切向喷入炉膛3，形成强烈的旋转气流，产生的离心力足以将熔渣甩到壁面上形成渣层，气化过程中约占80％左右的熔渣都被甩到壁面上形成渣层，由于粘附在炉壁上的渣量多，因此壁面渣层较厚，渣层厚度可达5mm～6mm。3、本专利技术中壁面渣层厚度比较均匀。现有技术中，煤粉与气化剂均从气化炉顶部喷入炉膛，煤粉进入炉膛后在高温下形成熔渣，熔渣与气化剂气流一起同向一般以直流的方式流向炉膛底部。在流动过程中，只有少量的壁面附近的熔渣由于气流脉动粘到壁面上形成渣膜，离壁面较远处的熔渣无法粘到壁面上，因此只有约10％左右的熔渣能够粘到壁面形成渣膜，由于粘附在炉壁上的渣量小，当沿气化炉圆周方向的气量分布不均时，沿圆周方向壁面熔渣粘附情况不均，导致圆周方向壁面渣膜厚度不均匀。而本专利技术中，煤粉和约10％～40％的气化剂从气化炉顶部喷入，在炉膛内混合燃烧形成熔渣，剩余约60％～90％的气化剂以100m/s～200m/s的速度切向喷入炉膛，在炉内形成强烈的旋转气流，在旋转气流的引射下，熔渣与气化剂一起在近壁面区高速旋转向下流动。本专利技术中气流速度高，湍流强度大，有利于气化剂与熔渣的混合。熔渣与气化剂沿圆周方向混合均匀后在强旋产生的离心力作用下甩到壁面形成渣层，壁面渣层厚度比较均匀。4、本专利技术能更有效保护气化炉内壁面。壁面渣层主要成分为二氧化硅，二氧化硅导热系数约为7.6W/mk，常用耐火砖的导热系数约为20W/mk～28W/mk，渣层导热系数比耐火砖小很多，因此渣层的隔热效果好。现有技术中壁面渣膜较薄，渣膜厚度一般为2mm～3mm，而且沿圆周方向渣膜厚度不均匀，易出现部分内壁面没有渣膜覆盖的问题，气化炉内壁面裸露于高温烟气环境中，容易出现超温而被烧损。气化炉内气体中含有60％～70％的一氧化碳，高温的一氧化碳为腐蚀性气体，气化炉内壁面裸露于高温且富含一氧化碳的环境下，容易发生化学腐蚀。本专利技术中壁面渣层厚，渣层厚度高达5mm～6mm，是现有技术的2倍～3倍，同时渣层厚度比较均匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
顶部及炉体同时供入气化剂强旋转煤粉气化炉装置，其特征在于：所述顶部及侧壁面同时气化剂强旋转煤粉气化炉装置包括煤粉烧嘴(1)、气化炉体(2)、水冷壁(4)、合成气通道(5)、气化剂喷口(7)和流量调节阀(8)，水冷壁(4)设置在气化炉体(2)的内侧壁上，水冷壁(4)由数根竖直圆管组成，由水冷壁(4)围成的回转体内腔为气化炉膛(3)，气化炉体(2)的底部为渣池(6)，合成气通道(5)设置在气化炉体(2)下部的外侧壁上，且合成气通道(5)与气化炉膛(3)连通，其特征在于：所述顶部及侧壁面同时气化剂强旋转煤粉气化炉装置还包括煤粉通道(10)和气化剂通道(11)，气化剂喷口(7)设置在气化炉体(2)上部的侧壁上，气化剂喷口(7)沿气化炉膛(3)的切线方向插入气化炉膛(3)内，流量调节阀(8)安装在气化剂喷口(7)上，煤粉烧嘴(1)设置在气化炉体(2)的顶部，且煤粉烧嘴(1)的轴线与气化炉膛(3)的轴线重合，所述煤粉烧嘴(1)内同轴线径向由内向外装有环形的气化剂通道(11)和环形的煤粉通道(10)，煤粉通道(10)和气化剂通道(11)的下部均设置有旋流叶片(9)。

【技术特征摘要】
1.顶部及炉体同时供入气化剂强旋转煤粉气化炉装置，其特征在于：所述顶部及侧壁
面同时气化剂强旋转煤粉气化炉装置包括煤粉烧嘴(1)、气化炉体(2)、水冷壁(4)、合
成气通道(5)、气化剂喷口(7)和流量调节阀(8)，水冷壁(4)设置在气化炉体(2)的
内侧壁上，水冷壁(4)由数根竖直圆管组成，由水冷壁(4)围成的回转体内腔为气化炉
膛(3)，气化炉体(2)的底部为渣池(6)，合成气通道(5)设置在气化炉体(2)下部的
外侧壁上，且合成气通道(5)与气化炉膛(3)连通，其特征在于：所述顶部及侧壁面同
时气化剂强旋转煤粉气化炉装置还包括煤粉通道(10)和气化剂通道(11)，气化剂喷口(7)
设置在气化炉体(2)上部的侧壁上，气化剂喷口(7)沿气化炉膛(3)的切线方向插入气
化炉膛(3)内，流量调节阀(8)安装在气化剂喷口(7)上，煤粉烧嘴(1)设置在气化
炉体(2)的顶部，且煤粉烧嘴(1)的轴线与气化炉膛(3)的轴线重合，所述煤粉烧嘴(1)
内同轴线径向由内向外装有环形的气化剂通道(11)和环形的煤粉通道(10)，煤粉通道(10)
和气化剂通道(11)的下部均设置有旋流叶片(9)。
2.一种利用权利要求1所述的装置实现顶部及炉体同时供入气化剂强旋转煤粉气化方
法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：
步骤一：设定气化炉膛(3)内部压力为0.1MPa～4MPa，气化炉膛(3)的运行温度
为1250℃～1600℃；
步骤二：温度为25℃～100℃的干煤粉由氮气或二氧化碳携带，以旋流方式经煤粉烧
嘴(1)上的煤粉通道(10)送入气化炉膛(3)内部，气化剂以旋流的方式经煤粉烧嘴(1)
上的气化剂通道(11)喷入气化炉膛(3)内部，其中气化剂占气化炉运行所需总气化剂量
的10％～40％，气化剂的温度为20℃～400℃，气化剂与煤粉在炉顶区域同向旋转向下混合
流动；
步骤三：干煤粉与气化剂混合气流接触到中心回流区卷吸回来的高温合成气后，被高
温合成气点燃，在气化炉膛(3)顶部燃烧形成熔渣；
步骤四：剩下的60％～90％的温度为20℃～400℃的气化剂通过气化剂喷口(7)以
100m/s～200m/s的速度切向喷入气化炉膛(3)，高速的气化剂气流冲入炉膛后形成强烈旋
转气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾令艳，陈智超，李争起，王浩鹏，刘晓英，蒋炳坤，朱群益，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23