一种干煤粉气流床气化炉制造技术

一种干煤粉气流床气化炉，外壁为直立圆筒，内部结构由上段的主气化室和下段的激冷室构成；主气化室水平设有煤粉和气化剂喷嘴，激冷室设有激冷水雾化喷嘴、出渣口和合成气出口；特征是在主气化室上部布置两个中心对喷式的一级煤粉喷嘴和两个平行于一级煤粉喷嘴并相向偏移一定距离的两个一级气化剂喷嘴，并以相同方式在主气化室中部布置二级煤粉喷嘴和二级气化剂喷嘴各两个，且一级煤粉喷嘴与二级煤粉喷嘴的中心线相垂直，一级气化剂喷嘴与二级气化剂喷嘴喷出气化剂的旋转方向相同。本发明专利技术使气化反应空间化，炉内温度场更均匀，炉内平均温度略高于灰熔点５０℃以上，灰渣呈液态顺利排出，实现煤粉的安全、高效气化。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及气化装置，具体地说是一种干煤粉气流床气化炉。
技术介绍
：洁净煤技术已成为我国煤化工、工业燃气及电力工业技术升级的重大关键性技术，而煤炭气化技术是洁净煤技术的重要方向之一，是以煤基为能源的化工系统中最重要的核心技术。到目前为主，世界上已经工业化的煤气化工艺有几十种，可归纳为三类：以Lurgi为代表的固定床气化工艺；以HTW(高温温克勒)、灰熔聚为代表的流化床气化工艺；以Texaco、Shell、GSP为代表的气流床气化工艺。当前大型工厂的煤制合成气(或H2)气化技术普遍认同的是气流床气化工艺，具有处理化合物种类多、气化效率高、原料消耗低、设备生产强度大等优点。其中，干煤粉加压气流床气化技术，如Prenflo、Shell和GSP等技术，具有煤种的适应性广、比氧耗和比煤耗低、有效气成分高、冷煤气效率、碳的转化率高、单炉容量大等优点，是煤气化工艺技术的发展方向，有很强的市场竞争力。我国煤炭的特点是，灰熔点高，流动温度大于1400℃的煤占总储量的50％左右；另外，煤灰含量平均较高，平均23％，动力煤的平均灰含量达到25％，商业动力煤的平均灰含量甚至达到27～28％。这种高灰分高灰熔点(“双高”)煤在气化领域被称之为最难气化的煤种。高灰熔点高灰分煤在我国能源消费结构中具有举足轻重的作用，可以说“双高”煤气化技术才是真正意义上的先进煤气化技术。改善煤灰熔融特性的常用方法有使用添加剂和配煤。使用添加剂改变煤灰熔融特性在一定程度上会导致灰分含量增加，增加了能耗。《大氮肥》(1999，22(3)：154～156.)报道，在同样反应条件下，灰分增加1％，氧耗增加0.7％～0.8％，煤耗增加1.3％～1.5％。通过配煤也可以改善煤灰熔融特性。《煤炭转化》(2006，29(1)：11～18.)将高灰熔点煤A(FT＝1397℃)分别与低灰熔点煤G(FT＝1332℃)和B(FT＝1171℃)按不同配比配制成配煤样，测定其在弱还原性气氛下的熔融特征温度。在均为1∶1的配比下，A与G的配煤灰熔点降低到了1370℃，A与B的配煤灰熔点降低到了1280℃，相对A煤分别降低了27℃、117℃。可见，配煤技术需要调运大量的外地低灰熔点煤，这违背了我国就地发展煤化工的政策，而且也没有如此大量的低灰熔点煤可调。-->针对高灰熔点煤，如典型的“双高”煤——淮南煤，淮南化工集团与多家国内外科研院所和煤气化公司都做过合作研究，结果还是要添加一定量的助熔剂或采用配煤技术。《大氮肥》(2005，28(5)：317)报道，在干煤粉加压气流床GSP中试装置上，仍然需要添加助熔剂才可气化处理淮南煤。中国专利申请号200810019552.1提出的《高灰熔点煤种气化方法及其装置》将煤粉喷入到高速旋转的高温低氧的氧化性气流中，使煤粉和氧化剂的接触与反应发生在整个旋转气流中，炉内温度均匀，气化热负荷显著提高，气化反应在空间进行而不是在某一个峰面上，避免产生火舌或火炬，避免了传统的反应局部温度过高；同时，炉内物料的高速旋转，增加了煤粉和气化剂在炉内的接触与反应时间，使得气化反应更完全，从而有助于进一步提高气化效率；再者，采用合成气和液渣向下并流方式，使排渣口的温度保持在灰渣流动温度以上，并利用高温合成气对高粘度熔渣的良好携带作用，顺利实现了高灰熔点煤粉的液态排渣。但由于采用的单一煤粉径向喷嘴入料方式容易使煤粉直接撞击炉内胆，而单一气化剂沿圆周切向喷嘴旋转入料方式易使气化反应区域偏离气化炉中心；另外，下段的喷嘴喷入的水蒸气迅速降低合成气的温度，而要维持高灰熔点煤气化的液态排渣，必须要升高炉体上段的平均温度水平，这将对炉内胆材料提出更苛刻的要求。
技术实现思路
：本专利技术提出一种干煤粉气流床气化炉，以克服现有技术的上述缺陷，使气化反应空间化，炉内温度场更均匀，炉内平均温度略高于灰熔点50℃以上，灰渣呈液态顺利排出，实现高灰熔点煤的安全、高效气化。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种干煤粉气流床气化炉，外壁为直立圆筒，内部结构由上段的主气化室和下段的激冷室构成；主气化室水平设有煤粉和气化剂喷嘴，激冷室设有激冷水雾化喷嘴、出渣口和合成气出口；其特征在于：在主气化室上部布置两个中心对喷式的一级煤粉喷嘴和两个平行于一级煤粉喷嘴并相向偏移一定距离的两个一级气化剂喷嘴，并以相同方式在主气化室中部布置二级煤粉喷嘴和二级气化剂喷嘴各两个，且一级煤粉喷嘴与二级煤粉喷嘴的中心线相垂直，一级气化剂喷嘴与二级气化剂喷嘴喷出气化剂的旋转方向相同。本专利技术的特点也在于：所述的一级气化剂喷嘴偏移量为主气化室内径的二级气化剂喷嘴偏移量-->为主气化室内径的所述的主气化室为水冷壁结构，从内到外由盘管式水冷壁、耐火保温层和外壁围护而成。所述的激冷室为水冷壁结构，在其内部四周布置列管式水冷壁，出渣口设在其底部，合成气出口设在其侧壁上。所述的激冷水雾化喷嘴呈环向切圆式布置在激冷室的上部，其喷出的雾化水形成的假想切圆半径小于主气化室底部出口半径，且其旋转方向与一级气化剂、二级气化剂的旋转方向相同。与已有技术方案相比，本专利技术的显著效果体现在：采用中心对喷式的煤粉喷嘴，避免了使用单一煤粉径向喷嘴的入料方式所造成的煤粉直接撞击气化炉内胆；采用两级平行于煤粉喷嘴并相向偏移的四个气化剂喷嘴使低温气化剂沿气化炉四周旋转，有利于保护气化炉炉胆内壁；两级送料使煤粉在高速气化剂旋转射流的带动下均匀分布在整个气化炉空间内，使气化反应也随之发生在气化炉空间内，而不是在某一个峰面上，使气化炉内温度更均匀，实现高灰熔点煤的空间气化，避免了常规气化方式的超高温火舌或火炬的出现，避免了传统的气化反应局部温度过高，从而显著地降低了炉内最高温度和温度梯度；通过调节氧化剂的供给量，使炉内平均温度略高于灰熔点50℃以上；在每一级喷嘴水平面上采用两个平行于煤粉喷嘴并相向偏移相同距离的两个气化剂喷嘴，避免了使用单一气化剂沿圆周切向喷嘴的旋转入料方式所造成的气化反应区域偏离气化炉中心；同时，这种入料方式使得煤粉和气化剂在炉内高速旋转，增加了煤粉和气化剂在炉内的接触与反应时间，使得气化反应更完全，从而有助于进一步提高气化效率。另外，采用合成气和液渣向下并流方式，使排渣口的温度保持在灰渣流动温度以上，并利用高温合成气对高粘度熔渣的良好携带作用，顺利实现了高灰熔点煤粉的液态排渣。该气化反应器具有结构简单、加工容易、操作方便、投资成本低等特点，而且，该气化炉的碳转化率、冷煤气效率和合成气有效气成分(CO+H2)含量高，所得产品可用于化工合成、煤气化发电、制氢、合成液体燃料，或作为燃料气等。附图说明：图1为本专利技术一种干煤粉气流床气化炉实施例1的结构示意图。图2为本专利技术实施例1结构示意图的A-A剖视图。-->图3为本专利技术实施例1结构示意图的B-B剖视图。图4为本专利技术实施例1结构示意图的C-C剖视图。图中标号：1出渣口，2渣池，3下降管，4列管式水冷壁，5上升管，6激冷水雾化喷嘴，7盘管式水冷壁，8耐火保温层，9外壁，10一级气化剂喷嘴，11一级煤粉喷嘴，12二级煤粉喷嘴，13主气化室，14激冷室，15合成气出口，16二级气化剂喷嘴。下面结合附图进一步说明本专利技术一种干煤粉气流床气化炉的具体实施方式。具体实施方式：参见图1，气化炉外壁9为直立圆筒，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干煤粉气流床气化炉，外壁（９）为直立圆筒，内部结构由上段的主气化室（１３）和下段的激冷室（１４）构成；主气化室（１３）水平设有煤粉和气化剂喷嘴，激冷室（１４）设有激冷水雾化喷嘴（６）、出渣口（１）和合成气出口（１５）；其特征在于：在主气化室（１３）上部布置两个中心对喷式的一级煤粉喷嘴（１１）和两个平行于一级煤粉喷嘴（１１）并相向偏移一定距离的两个一级气化剂喷嘴（１０），并以相同方式在主气化室（１３）中部布置二级煤粉喷嘴（１２）和二级气化剂喷嘴（１６）各两个，且一级煤粉喷嘴（１１）与二级煤粉喷嘴（１２）的中心线相垂直，一级气化剂喷嘴（１０）与二级气化剂喷嘴（１６）喷出气化剂的的旋转方向相同。

【技术特征摘要】
1、一种干煤粉气流床气化炉，外壁(9)为直立圆筒，内部结构由上段的主气化室(13)和下段的激冷室(14)构成；主气化室(13)水平设有煤粉和气化剂喷嘴，激冷室(14)设有激冷水雾化喷嘴(6)、出渣口(1)和合成气出口(15)；其特征在于：在主气化室(13)上部布置两个中心对喷式的一级煤粉喷嘴(11)和两个平行于一级煤粉喷嘴(11)并相向偏移一定距离的两个一级气化剂喷嘴(10)，并以相同方式在主气化室(13)中部布置二级煤粉喷嘴(12)和二级气化剂喷嘴(16)各两个，且一级煤粉喷嘴(11)与二级煤粉喷嘴(12)的中心线相垂直，一级气化剂喷嘴(10)与二级气化剂喷嘴(16)喷出气化剂的的旋转方向相同。2、如权利要求1所述的一种干煤粉气流床气化炉，特征在于所述的一级气化...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐志国，唐超君，邢献军，林其钊，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]