本发明专利技术公开了一种气化炉及其进料系统，该气化炉具有一进料燃烧器与一气化炉，该进料燃烧器的出料口连通一气化炉心反应区，该进料燃烧器的进料口连通该气化炉的外界，该进料燃烧器从该气化炉的外界分别依序通过该气化炉壁、绝热层、保温层及耐高温层，而到达该气化炉心反应区，其特征在于：该进料燃烧器的周围包覆一耐高温材料，该耐高温材料自该气化炉壁起分别依序通过该绝热层而延伸至该保温层。本发明专利技术能有效防止气化过程中不稳定及温度变化所产生的剧烈变动性，提升整体操作的安全性与运转时间，且对于气化效率也有所提升。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种气化炉及其进料系统，尤指一种通过不同耐火材的施作 机构与进料燃烧器结合运送粉煤与输送气体的高温气化炉及其进料系统。
技术介绍
近年来由于全球同时面临环保与能源问题，以致于各国政府及工业界皆非常重视有关于髙能源效率及低污染的净煤技术(clean coal technology)的研 发。如何提升煤炭的使用效率以及降低煤炭污染为目前使用净煤技术发展的首 要课题。在各种净煤技术中，以气化技术(gasification technique)最受瞩 目，可利用^1各各种燃料如煤炭、石油焦、生质能及废弃物等作为进料，且生产 的合成气(syngas)可多元化应用，如产生电力、当作燃料与转化成化学品等， 因此各国均积极发展气化技术。煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下，使煤中有机质与 氧化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有 C0、 H2、 CH4等可燃气体和C02、 N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须 具备三个条件，即气化炉、氧化剂以及供给热量，三者缺一不可。气化过程发 生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、 液三相产物的过程。煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型，即非均相气一 固反应和均相的气相反应，至于氧化剂的选择主要在于氧气与空气两种，氧气 将有利于合成气热值的提升，但相对需要提供制氧设备的成本，相反的空气则 不需提供制气设备，但所获得的合成气热值则相对较低。目前相关的气化炉可约略区分为四种型式，选择的重要考虑参数包括进料 量、操作压力、操作温度、产出合成气成份…，其中高压气化有利于节省设计 炉体的体积，降低建构成本与后端出口合成气高压输送利用，至于气化炉操作温度则取决于后端出口合成气的成份比例，主要由所需制造的产品来决定合成气成份， 一般炉内温度在1000 1500。C之间，而为了保持气化炉的温度，气化 炉内部通常使用三层型式的耐火泥(或耐火砖)。请参阅图7，其为显示公知高 温气化炉的剖面图，三层耐火泥分别具有不同的特性与功用，最内层耐火泥为 耐高温层21，该耐高温层21的特色为可承受的温度上限是介于1600 1700°C 左右的高温，且能够持续保持气化炉心反应区24的高温以利气化进行。最外层 与气化炉壁25相连接的耐火泥为绝热层23，最主要是要阻断热传导效应以保 护气化炉壁25的材料， 一般容许温度上限是介于1000 1200°C。至于中间层 的耐火泥则为保温层22，让气化炉内的高温得以保持， 一般容许的温度上限是 介于1200 1400。C。至于进料燃烧器26主要的工作在于将燃料(粉煤、水煤浆、石油焦)、氧 气(空气)与蒸汽同时送入气化炉中进行燃烧-气化反应，是气化技术中一个相 当重要的关键技术之一，为了能够在进料前将燃料与氧气提前混合完成， 一般 会采用所谓的内外管式的预混进料燃烧器26做为进料系统。进料燃烧器26的 外管27用于输送气体(通常为氧气或空气)，进料燃烧器26的内管28用于输 送燃料-粉煤，而外管27的气体与内管28的燃料-粉煤在进料燃烧器26的渐縮 段29预先混合后，再喷进到气化炉心反应区24内进行气化反应。因为煤炭气化一般都是在高温高压的剧烈环境下进行的，故在操作上必须 相当谨慎，得避免在进料燃烧器26出口端出现因为外在因素而发生熔断及内在 发生燃料堵塞状况，进而发生高温回火现象，此时可能在同时具有燃料(煤炭)、 氧化剂(氧气)与高温环境三种条件下，直接在进料燃烧器26内部进行燃烧反 应，通过高温而直接侵蚀进料燃烧器26周围较耐低温的保温层22或是绝热层 23的耐火泥，由于燃料与氧化剂仍然持续进料，且炉温并无明显变化，所以相 当不易察觉，最后可能因气化炉壁25无法承受高温，而造成极大的危险性。故 公知的气化炉的进料系统仍存有缺失而有待改进。目前进料系统的改良设计，大多是朝向增进燃烧效率的需求上，例如中国专利公告号第l， 407， 274号与美国专利公告号第7， 021， 222号。中国专利 公告号第l， 407， 274号「煤粉直流燃烧器」，是着眼于喷头与喷嘴的改良，在 出口端加装档板，喷头带有钝体或船体，使粉煤在出口的分布改变，形成有利 的稳定火源，以达到低负荷及高效率的燃烧特点。该篇中国专利案与本专利技术在 机构概念上具有差异性，本专利技术是针对提升安全性的诉求，并且证明在提升安 全性的改良下，并不影响到其燃烧效率，因此设计重点是在整个进料系统，包 含内管外管分别输送不同的物料、出料口端的特殊设计与进料燃烧器周边的耐 高温材料。美国专利公告号第7， 021， 222号「Coal-burning boiler' s Ignition Burned,其为了增加燃烧的经济效益，在燃烧口端引入空气的冷空气圆柱 (cooling air cylinder)以及扩大通道的效应，提升粉煤燃烧的效率。该篇 专利主要技术是在引入空气以提升燃烧效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在提供一种高温气化炉及其进料系统，在燃烧进料器的周围 包覆一耐高温材料，所以即使产生因外在或内在因素而导致的高温回火现象， 也不致于侵蚀进料燃烧器周边的保温层与绝热层的耐火泥，故包覆于燃烧进料 器的耐高温材料具有保护进料燃烧器周边的保温层与绝热层的耐火泥的作用。本专利技术的另一目的在提供一种高温气化炉及其进料系统，该燃烧进料器为 非预混式的燃烧进料器，燃烧进料器的内管输送燃料与第一气体，燃烧进料器 的外管输送第二气体，可降低燃烧进料器出口端的熔断与堵塞的现象；且内管 输送燃料与第一气体和外管输送第二气体，可避免燃料与第二气体在燃烧进料 器内接触的机会；而外管输送第二气体更可以持续对燃料进料器的前端进行冷 却降温。本专利技术的上述目的可通过如下技术方案来实现， 一种高温气化炉，具有一 进料燃烧器，该进料燃烧器的出料口连通一气化炉心反应区，而该进料燃烧器的进料口连通该气化炉的外界，该进料燃烧器从该气化炉的外界分别依序通过 该气化炉壁、绝热层、保温层及耐高温层，而到达该气化炉心反应区，其中该 进料燃烧器的周围包覆一耐高温材料，该耐高温材料自该气化炉壁起分别依序 通过该绝热层而延伸至该保温层。本专利技术还提出了一种高温气化炉，具有一进料燃烧器，该进料燃烧器的出 料口连通一气化炉心反应区，而该进料燃烧器的进料口连通该气化炉的外界， 该进料燃烧器从该气化炉的外界分别依序通过该气化炉壁、绝热层、保温层及 耐高温层，而到达该气化炉心反应区，其中该进料燃烧器的周围包覆一耐高温 材料，该耐高温材料自该气化炉壁起分别依序通过该绝热层、该保温层而延伸 至该耐高温层。本专利技术还提出了一种高温气化炉，具有一进料燃烧器，该进料燃烧器的出 料口连通一气化炉心反应区，而该进料燃烧器的进料口连通该气化炉的外界， 该气化炉包括有一气化炉壁、 一绝热层、 一保温层及一耐高温层，该绝热层介 于该气化炉壁与该保温层之间，该保温层介于该绝热层与该耐高温层之间，该 耐高温层介于该保温层与该气化炉心反应区之间，其中该气化炉具有一孔槽， 使该孔槽位于该绝热层与该保温层间，而该孔槽内设有一耐高温材料以包覆该 进料燃烧器。本专利技术又提出了 一种高温气化炉的进料系统，该进料系统具有一进料燃烧 器，该进料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气化炉，其具有一进料燃烧器与一气化炉，该进料燃烧器的出料口连通一气化炉心反应区，该进料燃烧器的进料口连通该气化炉的外界，该进料燃烧器从该气化炉的外界分别依序通过该气化炉壁、绝热层、保温层及耐高温层，而到达该气化炉心反应区，其特征在于：该进料燃烧器的周围包覆一耐高温材料，该耐高温材料自该气化炉壁起分别依序通过该绝热层而延伸至该保温层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈政宪，许品超，徐恒文，陈美燕，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。