煤气化方法及气化炉技术

本发明专利技术一方面提供了一种煤气化方法，在煤气化过程中，当气化运行不稳定时，向气化炉内喷入保护气，保护气形成用于保护气化炉的拱顶内壁的保护气层。本发明专利技术的目的在于提供一种煤气化方法，使得运行过程中气化炉拱顶内壁形成一种层状保护层。另一方面，本发明专利技术提供了一种气化炉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤气化领域，更具体地，涉及一种煤气化方法及气化炉。
技术介绍
煤气化是将一次能源转化成洁净的二次能源的主要途径，其产品为燃料气(煤气)、合成气、还原气、氢气、一氧化碳。煤的气化技术在联合循环(IGCC)发电装置、合成氨和合成甲醇工业、纯一氧化碳的制备、纯氢气的制备等领域得到了广泛的应用，而气化炉则是煤气化的关键设备。采用气流床进行气化的技术中，早期的气化炉只有一个进料口，气化炉的煤处理量比较低，物料在炉内的停留时间短、与气化剂接触不充分，导致碳转化率较低，然后出现的多喷嘴对置式水煤浆或粉煤气化炉是一个多喷嘴对置的竖式气流床，在炉体周边同一水平面或多个水平面对称设置两个或两个以上的喷嘴，气化物料对置射入气化炉发生撞击，强化接触；而多喷嘴旋风气流床气化炉，气化原料通过喷嘴以偏斜射流方式进入炉膛，原料以切圆旋流方式在气化炉内运动。两种气化炉均能实现来自不同喷嘴物料流股在炉膛中相互撞击掺混，停留时间增加，同时湍流强度显著增加，使传热传质速率大幅提高，从而提高了燃料的碳转化率和水蒸汽的分解率。但是这类气化炉和气化方式也存在比较大的弊端：要控制物料上冲高度，防止冲刷气化炉的内部拱顶；另外，一旦喷嘴进料不稳定，造成炉内高温层上移危及气化炉的内部拱顶时，就必须停炉，更换或维修喷嘴以恢复其进料能力。针对现有技术中存在的问题，需要在不降低气化炉性能的情况下，减少气化炉的拱顶内壁的烧蚀和冲蚀，延长气化炉拱顶的寿命。
技术实现思路
针对相关技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种煤气化方法，使得运行过程中气化炉拱顶内壁形成一种层状保护层。本专利技术一方面提供了一种煤气化方法，在煤气化过程中，当气化运行不稳定时，向气化炉内喷入保护气，保护气形成用于保护气化炉的拱顶内壁的保护气层。根据本专利技术，根据气化炉的拱顶内壁的温度确定气化运行是否稳定。根据本专利技术，当气化炉的拱顶内壁的温度超出预定温度范围时，气化运行不稳定；并且当气化炉的拱顶内壁的温度超出预定温度范围30℃以上时，向气化炉内喷入保护气。根据本专利技术，根据气化炉的炉顶喷嘴的进料量的变化确定气化运行是否稳定。根据本专利技术，当炉顶喷嘴进料量的质量下降20％以上时，气化运行不稳定，并向气化炉内喷入保护气。根据本专利技术，保护气的喷入量为炉顶喷嘴进料量的下降量的10％～50％。根据本专利技术，的保护气是不助燃的气体。根据本专利技术，保护气从气化炉的拱顶内壁或者距离拱顶内壁50cm以内的侧壁上喷入气化炉。另一方面，本专利技术提供了一种气化炉，包括位于气化炉顶部的拱顶内壁以及围绕拱顶内壁的侧壁，在拱顶内壁或侧壁上设置有用于喷射保护气的保护气喷嘴，保护气形成用于保护拱顶内壁的保护气层。根据本专利技术，所述保护气喷嘴可以是环隙通道，也可以是扇形喷嘴。根据本专利技术，气化炉用于上述任一项的煤气化方法。本专利技术的有益技术效果在于：本专利技术提出的一种煤气化方法及气化炉，通过向气化炉内喷入保护气，在使用过程中，在气化炉的拱顶覆盖了一层保护气，以保护气化炉的内部拱顶不被高温烧蚀或气化物料冲蚀。可以实现必要时启动保护气化炉的内部拱顶，延长气化炉拱顶寿命，减少停炉维修次数。附图说明图1示出的是本专利技术的气化炉的第一实施例的示意图。图2示出的是本专利技术的气化炉的第二实施例的局部示意图。具体实施方式参考附图公开示出的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅为可以以各种和替代形式显示的实施例。附图未必按比例绘制，并且可能放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践本公开的代表性基础。针对相关技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种煤气化方法，使得运行过程中气化炉1拱顶内壁2形成一种层状保护层。参考图1，本专利技术一方面提供了一种煤气化方法，在煤气化过程中，当气化运行不稳定时，向气化炉1内喷入保护气，保护气形成用于保护气化炉1的拱顶内壁2的保护气层。本专利技术的主要目的在于：在气化炉1内部拱顶以下形成保护气层，护住气化炉1的内拱顶，冲击上来的物料在保护气的喷射对冲下，向上的冲击力以及所携带的热量大为下降，即使仍然能冲击到内拱顶，也无法构成大的伤害。根据本专利技术的实施例，保护气是不助燃的气体，可以是诸如氦、氖、氩、氪、氙的惰性气体、氮气、水蒸汽、二氧化碳气等中的一种或几种混合，在本专利技术的优选实施例中，不助燃的气体为氮气、水蒸汽、二氧化碳中的一种或几种混合。此外，不助燃的气体可以为本专利技术实施例之外的其它气体，本专利技术在此不做限制。此外，在气化过程中，根据气化炉1的拱顶内壁2的温度确定气化运行是否稳定，来判断是否需要启动保护气的喷入，方法如下：当气化炉1的拱顶内壁2的温度超出预定温度范围时，气化运行不稳定；并且当气化炉1的拱顶内壁2的温度超出预定温度范围30℃以上时，向气化炉1内喷入保护气。在本专利技术的优选实施例中，当气化炉1的拱顶内壁2的温度超出预定温度范围50℃以上时启动保护气的喷入，促使拱顶内壁2温度回归理想范围。在其它实施例中，超出预定温度的范围可以根据气化炉1的质量和结构调整，本专利技术在此不做限制。继续参考图1，除上述通过温度控制保护气的输入之外，根据气化炉1的炉顶喷嘴的进料量的变化确定气化运行是否稳定，方法如下：当炉顶喷嘴进料量的质量下降20％以上时，气化运行不稳定，并向气化炉1内喷入保护气，在本专利技术的优选实施例中，当炉顶喷嘴进料量的质量下降50％以上时，启动向气化炉1内喷入保护气。其中，上述质量下降20％指的是，炉顶喷嘴进料的消耗总质量对于炉顶喷嘴进料量的总质量的比例。此外，在本专利技术的实施例中，保护气的喷入量为炉顶喷嘴进料量的下降量的10％～50％，在更优选的实施例中，保护气的喷入量为炉顶喷嘴进料量的下降量的20％～30％。其中，上述10％～50％以及20％～30％指的是保护气的喷入质量对于炉顶喷嘴进料的下降质量比例。还有，在本专利技术的可选实施例中，保护气从气化炉1的拱顶内壁2或者距离拱顶内壁250cm以内的侧壁上喷入气化炉1，可以理解的是，根据气化炉1的尺寸和用途不同，保护气喷入气化炉1的最佳位置也不同，本实施例提供的50cm为示意性范围，本专利技术在此不做限制。另一方面，本专利技术提供了一种气化炉1，包括位于气化炉1顶部的拱顶内壁2以及围绕拱顶内壁2的侧壁，在拱顶内壁2或侧壁上设置有用于喷射保护气的保护气喷嘴，保护气形成用于保护拱顶内壁2的保护气层。参考图1，在第一实施例中，保护气喷嘴3为集成在顶部燃料喷嘴周围的环隙通道，该喷嘴3的保护气通道可以是环隙外扩喷口，也可以是扇形喷口。此外，保护气喷嘴3可以是单独喷入保护气的喷嘴，也可以是气化物料(包括燃料和气化剂)和保护气从同一个喷嘴的不同通道喷入气化炉。继续参考图1，在第一实施例中，在粉煤和水煤浆共气化的气化炉1中，气化炉1侧壁上均匀分布的四个进料喷嘴4以一定的偏斜角向气化炉1内喷射水煤浆和气化剂，水煤浆和气化剂以切圆旋流式在气化炉1内向上运动，气化炉1顶部喷嘴3的物料通道分别向气化炉1内喷入粉煤和气化剂，向下喷射的粉煤和气化剂与切圆上旋来的水煤浆和气化剂发生进一步的撞击，以强化混合和热质传递过程，并形成炉内合理的流场结构，从而达到良好的工艺与工程效果，产品有效气(CO+H2)成分高、碳转化率高。顶部喷嘴3的保护气通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤气化方法，其特征在于，在煤气化过程中，当气化运行不稳定时，向气化炉内喷入保护气，所述保护气形成用于保护所述气化炉的拱顶内壁的保护气层。

【技术特征摘要】
1.一种煤气化方法，其特征在于，在煤气化过程中，当气化运行不稳定时，向气化炉内喷入保护气，所述保护气形成用于保护所述气化炉的拱顶内壁的保护气层。2.根据权利要求1所述的煤气化方法，其特征在于，根据所述气化炉的拱顶内壁的温度确定所述气化运行是否稳定。3.根据权利要求2所述的煤气化方法，其特征在于，当所述气化炉的拱顶内壁的温度超出预定温度范围时，所述气化运行不稳定；并且当所述气化炉的拱顶内壁的温度超出所述预定温度范围30℃以上时，向所述气化炉内喷入所述保护气。4.根据权利要求1所述的煤气化方法，其特征在于，根据所述气化炉的炉顶喷嘴的进料量的变化确定所述气化运行是否稳定。5.根据权利要求4所述的煤气化方法，其特征在于，当所述炉顶喷嘴进料量的质量下降20％以上时，所述气化运行不稳定，并向所述气化炉内喷入所述保护气...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，潘霞，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13