一种气化剂强旋转粉煤气化炉及气化方法，本发明专利技术涉及一种气化炉及气化方法，本发明专利技术是为了解决现有技术中气化炉内壁面容易磨损，气化炉中心回流区不稳定，容易引发偏烧的问题，导致气化炉停车，给企业造成经济损失的问题，它包括粉煤烧嘴、气化炉体、水冷壁、合成气通道管和气化剂喷口，气化炉体是由半球体和圆柱体组成，水冷壁安装在气化炉体内，水冷壁由多根竖直圆管并排设置组成，气化炉膛是由水冷壁围成的回转体，渣池位于气化炉体的底部，合成气通道插装在气化炉体的下部，气化剂喷口由上至下依次均布并排设置在气化炉体上部的侧壁上，粉煤烧嘴安装在气化炉体的顶部，本发明专利技术属于煤气化领域。
【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，具体涉及一种气化剂强旋转粉煤气化炉及气化方法，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。气化剂强旋转粉煤气化技术是一种新型的干粉煤气化技术，具有气化强度高、生产能力大、碳转化率高、煤种适用性强等优点，在煤气化领域已经开始崭露头角。为了解决现有粉煤气化技术中存在的烧嘴寿命短、气化炉内壁面挂渣不均匀等问题，本申请人前期申请了一系列与气化剂强旋转粉煤气化剂技术相关的中国专利技术专利如CN201510578780.2、CN105087073A、CN201510579029.4、CN201510578779.X、CN201510579028.X、CN201510579030.7、CN201510579057.6和CN201510578724.9。以上专利技术专利虽然解决了气化炉内壁面挂渣不均匀等问题，但是仍然存在着以下可能影响气化炉安全、经济稳定运行的隐患：1气化炉内壁面容易磨损；2气化炉中心回流区不稳定，容易引发偏烧等问题。以上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。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术中气化炉内壁面容易磨损，气化炉中心回流区不稳定，容易引发偏烧的问题，导致气化炉停车，给企业造成经济损失的问题，进而提供一种气化剂强旋转粉煤气化炉及气化方法。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：它包括粉煤烧嘴、气化炉体、水冷壁、合成气通道管和气化剂喷口，气化炉体是由半球体和圆柱体组成，水冷壁安装在气化炉体内，水冷壁由多根竖直圆管并排设置组成，气化炉膛是由水冷壁围成的回转体，气化炉膛的内径为D，渣池位于气化炉体的底部，合成气通道插装在气化炉体的下部，气化剂喷口由上至下依次均布并排设置在气化炉体上部的侧壁上，且每个气化剂喷口沿气化炉膛的切线方向插入气化炉膛内，且每个气化剂喷口的喷口中心线均水平设置，粉煤烧嘴安装在气化炉体的顶部，且粉煤烧嘴的轴线与气化炉膛的轴线重合，位于上方的气化剂喷口至粉煤烧嘴出口端的距离为L,L的取值为0.2D-0.45D。所述气化方法的具体步骤如下：步骤一、设定气化炉膛内部压力为0.1～4MPa，气化炉膛的运行温度为1250～1600℃；步骤二、温度为25～100℃的干粉煤由氮气或二氧化碳气体携带以旋流方式经粉煤烧嘴送入气化炉膛内部；占总量10％～40％的温度为20～400℃的气化剂以旋流的方式经粉煤烧嘴喷入气化炉膛内部，气化剂与粉煤在炉顶区域同向旋转向下混合流动；步骤三、粉煤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，被其点燃，在气化炉膛顶部燃烧形成熔渣；步骤四、剩余占总量60％～90％的温度为20～400℃的气化剂通过所述气化剂喷口以100～200m/s的速度沿炉高分层切向喷入气化炉膛，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，约80％的熔渣被甩在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所述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。本专利技术的有益效果是：一、本专利技术的气化炉能够形成稳定、适中的中心回流区，粉煤着火稳定。如本申请人前期申请的，与气化剂强旋转粉煤气化炉技术相关的中国专利技术专利CN201510578780.2、CN105087073A、CN201510579029.4、CN201510578779.X、CN201510579028.X、CN201510579030.7、CN201510579057.6和CN201510578724.9所述，气化剂强旋转粉煤气化炉顶部存在着三股气流，分别为外层贴壁强旋转气流，中心的高温回流，以及夹于二者之间由烧嘴喷入炉内的粉煤气化剂混合气流。在最优条件下，高温的中心回流能够回流到粉煤烧嘴根部，与粉煤气流混合，点燃粉煤，可保证粉煤稳定着火。但是上述这些中国专利技术专利没有限制烧嘴与炉体直径的比例，会出现下面这些问题：1当粉煤烧嘴内布置的环形粉煤通道与环形气化剂通道的中径小于气化炉炉体直径的0.3倍时，从烧嘴喷出的粉煤气化剂混合气流与中心回流气流会发生碰撞，向下挤压回流区，导致中心回流区减小，中心回流无法向上回流到粉煤烧嘴根部，无法与粉煤气流混合，不能及时点燃粉煤，燃烧不稳定；2当粉煤烧嘴内布置的环形粉煤通道与环形气化剂通道的中径大于气化炉炉体直径的0.65倍时，此时粉煤气流接近气化炉壁：容易导致未经历过燃烧的固体粉煤颗粒直接冲刷气化炉壁面，气化炉内壁面磨损，最终导致停车事故。本专利技术粉煤烧嘴内布置的环形粉煤通道与环形气化剂通道的外径与炉膛直径的比值取0.3-0.65，烧嘴直径适中：能够避免粉煤和气化剂从烧嘴喷出后与中心回流区碰撞，中心回流能够回流至粉煤烧嘴根部，粉煤能够稳定着火。二、本专利技术的气化炉消除了炉体气化剂喷口区域气化炉内壁面容易磨损的隐患。本专利技术中，炉体最上层布置的气化剂喷口7与烧嘴1之间的垂直距离为气化炉炉体直径的0.2～0.45倍，该距离能够使粉煤与由炉体气化剂喷口7高速喷入的气化剂相遇时尚未与炉壁接触，消除了粉煤由于未软化形成液态渣而对炉壁耐火层产生磨损的隐患。如本申请人前期申请的，与气化剂强旋转粉煤气化炉技术相关的中国专利技术专利CN201510578780.2、CN105087073A、CN201510579029.4、CN201510578779.X、CN201510579028.X、CN201510579030.7、CN201510579057.6和CN201510578724.9所述，气化剂经炉体气化剂喷口高速喷入炉内后，使炉内形成强烈的旋转气流场，粉煤在强大的离心力作用下贴壁运动，发生强烈的燃烧气化反应。在最优条件下，粉煤气流进入炉内后在强烈的旋转流场作用下甩向壁面之前必须经历过燃烧反应，使其温度达到灰熔点以上形成液态渣，否则固体粉煤颗粒则会对气化炉内壁面产生强烈的摩擦，磨损水冷壁管最终导致停炉事故。但是如上提到的中国专利技术专利，并没有限制炉体最上层布置的气化剂喷口与烧嘴之间的垂直距离的关系：炉体最上层布置的气化剂喷口与烧嘴之间的垂直距离小于气化炉炉体直径的0.2倍时，由于炉体气化剂喷口区域存在的高速旋转流场，粉煤极易没有经历过充分加热软化形成液态渣即被高速旋转气流捕获，在强离心力作用下固体颗粒状的粉煤在气化炉内壁面高速运动，与气化炉内壁面的耐火材料碳化硅发生强烈摩擦，很快就将耐火材料层磨损而引起水冷壁管烧损发生停炉事故，给企业带来巨大损失；当炉体最上层布置的气化剂喷口与烧嘴之间的垂直距离大于气化炉炉体直径的0.45倍时，此时炉体气化剂喷口与烧嘴之间的距离较远，粉煤喷入炉内后因为长时间无法与约占总量80％的炉体喷入的气化剂接触混合，导致炉内形成了较长的未反应段，浪费了炉内空间，并且在这段较长的空间中，未反应的固态粉煤颗粒极易在炉内旋转流场的作用下被甩至气化炉内壁面磨损气化炉耐火层甚至其耐火层包裹的水冷壁管，最终导致停车事故。本专利技术中气化炉炉体插接的多个气化剂喷口本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气化剂强旋转粉煤气化炉，其特征在于：它包括粉煤烧嘴(1)、气化炉体(2)、水冷壁(4)、合成气通道管(5)和气化剂喷口(7)，气化炉体(2)是由半球体和圆柱体组成，水冷壁(4)安装在气化炉体(2)内，水冷壁(4)由多根竖直圆管并排设置组成，气化炉膛(3)是由水冷壁(4)围成的回转体，气化炉膛(3)的内径为D，渣池(6)位于气化炉体(2)的底部，合成气通道(5)插装在气化炉体(2)的下部，气化剂喷口(7)由上至下依次均布并排设置在气化炉体(2)上部的侧壁上，且每个气化剂喷口(7)沿气化炉膛(3)的切线方向插入气化炉膛(3)内，且每个气化剂喷口(7)的喷口中心线均水平设置，粉煤烧嘴(1)安装在气化炉体(2)的顶部，且粉煤烧嘴(1)的轴线与气化炉膛(3)的轴线重合，位于上方的气化剂喷口(7)至粉煤烧嘴(1)出口端的距离为L,L的取值为0.2D‑0.45D。
【技术特征摘要】
1.一种气化剂强旋转粉煤气化炉，其特征在于：它包括粉煤烧嘴(1)、气化炉体(2)、水冷壁(4)、合成气通道管(5)和气化剂喷口(7)，气化炉体(2)是由半球体和圆柱体组成，水冷壁(4)安装在气化炉体(2)内，水冷壁(4)由多根竖直圆管并排设置组成，气化炉膛(3)是由水冷壁(4)围成的回转体，气化炉膛(3)的内径为D，渣池(6)位于气化炉体(2)的底部，合成气通道(5)插装在气化炉体(2)的下部，气化剂喷口(7)由上至下依次均布并排设置在气化炉体(2)上部的侧壁上，且每个气化剂喷口(7)沿气化炉膛(3)的切线方向插入气化炉膛(3)内，且每个气化剂喷口(7)的喷口中心线均水平设置，粉煤烧嘴(1)安装在气化炉体(2)的顶部，且粉煤烧嘴(1)的轴线与气化炉膛(3)的轴线重合，位于上方的气化剂喷口(7)至粉煤烧嘴(1)出口端的距离为L,L的取值为0.2D-0.45D。2.根据权利要求1所述一种气化剂强旋转粉煤气化炉，其特征在于：粉煤烧嘴(1)内设有内设有旋流叶片(9)、第一粉煤通道(10)和第一气化剂通道(11)，第一粉煤通道(10)套设在第一气化剂通道(11)上，第一粉煤通道(10)外径的取值范围为0.3D-0.65D，第一气化剂通道(11)外径的取值范围为0.3D-0.65D。3.根据权利要求1所述一种气化剂强旋转粉煤气化炉，其特征在于：粉煤烧嘴(1)内沿圆周均布设有多根螺旋粉煤管(20)，每根螺旋粉煤管均旋转缠绕粉煤烧嘴(1)中心的圆柱上，多根螺旋粉煤管...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈智超，方能，李晓光，刘一波，王浩鹏，曾令艳，李争起，
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
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