预热燃料气化反应器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种预热燃料气化反应器(1)，包括气化炉壳体(4)，所述气化反应器(1)还包括：预热燃料入口(3)，所述预热燃料入口(3)设置在气化炉壳体(4)上，用于向气化反应器(1)内通入预热燃料(C)；气化剂入口(6)，所述气化剂入口(6)设置在气化炉壳体(4)上，用于向气化反应器(1)内通入气化剂(D)；以及煤气和液渣出口(7)，其中，所述预热燃料入口(3)和气化剂入口(6)被构造为相互独立地布置在气化炉壳体(4)的不同位置上。本实用新型专利技术提供的预热燃料气化反应器能够避免烧蚀喷嘴，实现预热燃料和气化剂的快速反应和提高气化效率。

Preheating fuel gasification reactor

【技术实现步骤摘要】
预热燃料气化反应器
本技术涉及能源化工或燃料气化
，具体地，涉及一种预热燃料气化反应器。
技术介绍
煤气化是煤炭清洁高效利用技术的核心技术之一，是发展煤基化学品、煤基清洁燃料、工业燃气及多联产系统等煤化工过程工业的基础。气流床煤气化工艺反应温度高、采用液态排渣，气化强度高、生产能力大、碳转化率高，是现在煤气化技术的主要发展方向。但现有的气流床气化工艺存在入炉煤粉粒径小、煤粉制备成本高、对煤种限制大等问题。预热式气化工艺通过将煤的预热和气化相结合，实现对煤气化反应过程的梯级控制，在有效降低系统对燃料煤粒径的要求的同时，以富氧/纯氧或空气加水蒸气为气化剂，实现高效气化。现有的气流床气化技术的气化喷嘴多为多通道喷嘴，输送的物料主要是水煤浆或煤粉等冷气化燃料和气化剂，为防止气化炉内高温对喷嘴过热损坏，气化炉的高温区一般远离喷嘴，这减少了气化燃料停留时间，导致部分气化燃料未完全反应即排出了气化炉；为了实现稳燃和高的气化效率，喷嘴的流场组织非常复杂；为了延长喷嘴寿命，对喷嘴的使用材料要求非常严格。这样导致现有气流床气化技术的喷嘴制造成本非常高，同时气化喷嘴的性能对气流床运行稳定性和是否能达到设计要求影响显著。中国专利申请CN107880940A公开了一种预热式气化方法及装置，不同于常规气流床气化，预热气化工艺中，进入气化反应器的热燃料温度达到800～1300℃，已高于燃料的着火温度，热燃料与气化剂一接触，即可充分反应，不存在稳燃的问题，对燃料和气化剂流场组织要求降低。但同时，预热后的热燃料和气化剂若采用现有气流床气化工艺中的多通道喷嘴来组织喷嘴流场和气化炉流场，在气化剂与热燃料接触的喷嘴头部会出现局部高温区，导致喷嘴烧蚀；特别在加压工况下，相比常压工况，截面热负荷大幅提高，反应产生的热量更容易将与气化剂和热燃料接触的喷嘴头部烧损。中国专利申请CN107880940A公开了采用预热气化工艺的气化装置，有必要针对其公开的预热气化工艺，进一步开发适用于热燃料和气化剂反应的气化反应器及基于该气化反应器的气化方法。
技术实现思路
本技术的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种预热燃料气化反应器。本技术的目的还在于提供一种预热燃料气化反应器，避免可能的喷嘴烧蚀问题。本技术的目的还在于提供一种预热燃料气化反应器，使预热燃料与气化剂快速混合，提高气化反应速度。本技术的目的还在于提供一种预热燃料气化反应器，延长预热燃料的停留时间，提高气化效率。为达到上述目的或目的之一，本技术的技术解决方案如下：一种预热燃料气化反应器，包括气化炉壳体，所述气化反应器还包括：预热燃料入口，所述预热燃料入口设置在气化炉壳体上，用于向气化反应器内通入预热燃料；气化剂入口，所述气化剂入口设置在气化炉壳体上，用于向气化反应器内通入气化剂；以及煤气和液渣出口，其中，所述预热燃料入口和气化剂入口被构造为相互独立地布置在气化炉壳体的不同位置上。根据本技术的一个优选实施例，所述预热燃料入口和气化剂入口分别布置在气化炉壳体的不同壁面上。根据本技术的一个优选实施例，所述预热燃料入口位于气化炉壳体的顶部，并且所述气化剂入口位于气化炉壳体的侧壁上。根据本技术的一个优选实施例，所述气化剂入口的数量为多个，多个气化剂入口均匀布置在气化炉壳体的同一水平高度上。根据本技术的一个优选实施例，多个气化剂入口是中心对称的，每个气化剂入口的轴向延伸中心线相对于多个气化剂入口的对称中心偏移。根据本技术的一个优选实施例，偏移距离介于d1～0.8D之间，其中d1为预热燃料入口的直径，D为气化炉壳体的内径。根据本技术的一个优选实施例，气化剂入口最内端中心距预热燃料入口最下端的竖直距离为h1，其中h1介于d1～D之间。根据本技术的一个优选实施例，多个气化剂入口是中心对称的，相对的气化剂入口的轴向延伸中心线重合。根据本技术的一个优选实施例，气化剂入口最内端中心距预热燃料入口最下端的竖直距离为h1，其中h1介于d1～1.5D之间，其中d1为预热燃料入口的直径，D为气化炉壳体的内径。根据本技术的一个优选实施例，所述气化反应器还包括附加气化剂入口，附加气化剂入口与气化剂入口布置在气化炉壳体的不同水平高度上。根据本技术的一个优选实施例，附加气化剂入口的轴向延伸中心线在水平面上的投影与气化剂入口的轴向延伸中心线在水平面上的投影不重叠。根据本技术的一个优选实施例，附加气化剂入口与气化剂入口的竖直距离为0.5D～1.5D，其中D为气化炉壳体的内径。根据本技术的一个优选实施例，所述气化剂入口设有水冷夹套。根据本技术的一个优选实施例，所述预热燃料入口为绝热的。根据本技术的一个优选实施例，所述气化反应器还包括耐火保温层，所述耐火保温层设置在气化炉壳体内。根据本技术的一个优选实施例，所述预热燃料入口的数量为多个，多个预热燃料入口均位于气化炉壳体的顶部，并且一个预热燃料入口位于气化炉壳体的顶部中心，其它预热燃料入口围绕该一个预热燃料入口布置。根据本技术的一个优选实施例，所述其它预热燃料入口的轴向延伸中心线与水平线夹角的范围为30°～60°。根据本技术的一个优选实施例，多个预热燃料入口的轴向延伸中心线相交，并且交点位于多个气化剂入口所在平面上。根据本技术的另一个方面，提供了一种预热燃料气化方法，所述气化方法采用前述实施例中任一项所述的预热燃料气化反应器，所述气化方法包括：通过预热燃料入口向气化反应器内通入预热燃料，通过气化剂入口向气化反应器内通入气化剂，使预热燃料和气化剂在气化反应器内发生气化反应；调节预热燃料和气化剂喷入气化反应器的速度和喷入角度；以及排出气化过程生成的煤气和液渣。根据本技术的一个优选实施例，所述气化剂为纯氧或纯氧与蒸汽的混合物。根据本技术的一个优选实施例，所述预热燃料喷入气化反应器的速度范围为5m/s～20m/s，并且所述气化剂喷入气化反应器的速度范围为40m/s～100m/s。根据本技术的一个优选实施例，所述预热燃料喷入气化反应器的速度范围为10m/s～25m/s，并且所述气化剂喷入气化反应器的速度范围为40m/s～120m/s。根据本技术提供的预热燃料气化反应器，以预热改性后的燃料作为气化反应器的气化燃料，将预热燃料和气化剂分别采用预热燃料入口和气化剂入口喷入气化反应器，通过调整预热燃料入口和气化剂入口的角度以及预热燃料和气化剂的速度来组织气化反应器内流场，避免了采用传统喷嘴结构时，预热燃料和气化剂在通道的喷嘴处形成局部高温，烧蚀喷嘴及该区域的耐火保温层，同时该方案可实现气化反应器内预热燃料和气化剂的快速反应，并延长气化燃料的停留时间，提高了气化效率。此外，这种气化反应器结构设计更加灵活，不需要设计复杂、成本较高的喷嘴。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预热燃料气化反应器(1)，包括气化炉壳体(4)，其特征在于：所述气化反应器(1)还包括：/n预热燃料入口(3)，所述预热燃料入口(3)设置在气化炉壳体(4)上，用于向气化反应器(1)内通入预热燃料(C)；/n气化剂入口(6)，所述气化剂入口(6)设置在气化炉壳体(4)上，用于向气化反应器(1)内通入气化剂(D)；以及/n煤气和液渣出口(7)，/n其中，所述预热燃料入口(3)和气化剂入口(6)被构造为相互独立地布置在气化炉壳体(4)的不同位置上。/n

【技术特征摘要】
1.一种预热燃料气化反应器(1)，包括气化炉壳体(4)，其特征在于：所述气化反应器(1)还包括：
预热燃料入口(3)，所述预热燃料入口(3)设置在气化炉壳体(4)上，用于向气化反应器(1)内通入预热燃料(C)；
气化剂入口(6)，所述气化剂入口(6)设置在气化炉壳体(4)上，用于向气化反应器(1)内通入气化剂(D)；以及
煤气和液渣出口(7)，
其中，所述预热燃料入口(3)和气化剂入口(6)被构造为相互独立地布置在气化炉壳体(4)的不同位置上。


2.根据权利要求1所述的预热燃料气化反应器(1)，其特征在于：所述预热燃料入口(3)和气化剂入口(6)分别布置在气化炉壳体(4)的不同壁面上。


3.根据权利要求2所述的预热燃料气化反应器(1)，其特征在于：所述预热燃料入口(3)位于气化炉壳体(4)的顶部，并且所述气化剂入口(6)位于气化炉壳体(4)的侧壁上。


4.根据权利要求3所述的预热燃料气化反应器(1)，其特征在于：所述气化剂入口(6)的数量为多个，多个气化剂入口(6)均匀布置在气化炉壳体(4)的同一水平高度上。


5.根据权利要求4所述的预热燃料气化反应器(1)，其特征在于：多个气化剂入口(6)是中心对称的，每个气化剂入口(6)的轴向延伸中心线相对于多个气化剂入口(6)的对称中心偏移。


6.根据权利要求5所述的预热燃料气化反应器(1)，其特征在于：偏移距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏飞，朱治平，王小芳，王坤，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11