本发明专利技术提出了一种用于多种形态原料共气化的气流床气化炉。气化炉由气化室和冷却洗涤室两部分在耐压壳体中叠加而成。通过调整喷嘴配置方案，可实现单一原料气化或气液固原料共气化，并能满足不同规模气化系统的要求。对于中小系统，相当于50～1000吨煤/天，采用顶置喷嘴方案。对于单系列大型系统，相当于1000～6000吨煤/天，采用多喷嘴方案，气化炉通过撞击流（对置多喷嘴）和交叉射流（顶置喷嘴），实现原料之间、原料与气化剂（氧、蒸汽）之间的高效混合。该气化炉具有极强的灵活性，负荷调节范围大，原料切换方便，原料利用率高，可达98%以上，比氧耗、比原料消耗低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于多种形态原料共气化的气流床气化炉。
技术介绍
随着社会进步，化石能源日渐短缺。目前能源研究领域的热点研究方向之一是通过气化技术，将化石能源，例如煤、石油(渣油、浙青、石油焦等)、天然气(含油田气、煤层气)；生物质能源，例如秸秆、木材等；废弃物能源，例如生活垃圾、污泥、粪便、轮胎等；工业废气，例如焦炉气、炼厂气、高炉气等加工为合成气，实现气化原料的高效清洁转化，再将合成气深加工为化肥(氨、尿素)、甲醇、二甲醚、马达燃料，或继续将甲醇深加工为烯烃(ΜΤ0、 MTP)等社会急需商品。气流床气化技术是当今最具代表性的气化技术。形成气流床气化炉特色的关键要素如下喷嘴(工艺喷嘴、烘炉升温喷嘴)的配置及结构；向火面耐火衬里或为水冷壁或为耐火砖；气化室的结构及尺寸；粗合成气的冷却净化方式(激冷或热回收)；冷却净化室的结构及尺寸。目前世界上有代表性的气流床气化炉有多喷嘴对置式气化炉，多喷嘴对置形成撞击射流，向火面为耐火砖，高温粗合成气采用激冷方案；Texaco (德士古)炉为单喷嘴设置，配置在炉顶，向火面为耐火砖，高温粗合成气采用激冷方案；Shell (壳牌)炉为四喷嘴或六喷嘴配置，炉膛中形成旋流，向火面为水冷壁，采用返回煤气激冷及间接换热方式冷却高温合成气ο而目前已商业化应用的气流床气化炉均只适用于单一固定原料的气化。业主及技术决策者总是极力寻求可资利用的廉价气化原料，如有多种不同形态的气化原料(气态、液态或固态)，或出于保护环境的目的，人们就期望一种技术在气化炉不变的条件下可以灵活地由一种气化原料改为另一种气化原料；或实现多种原料共气化，特别适宜于调节合成气中的氢碳比。
技术实现思路
经过20余年的努力，专利技术人进行了大量研究(实验室阶段、中试、示范装置)，结论是可以通过改变喷嘴结构及气化炉喷嘴配置两条途径的改进来解决上述问题。具体方案如下一种用于多种形态原料共气化的气流床气化炉，在一个等直径的耐压壳体中，上部为气化室1，下部为冷却洗涤室2 ；当采用单一喷嘴配置时，喷嘴3置于喷嘴室10中，喷嘴室 10位于气化室1的中心线上并固接于壳体4 ；当采用多喷嘴配置时，偶数个喷嘴6置于喷嘴室11中同时喷嘴3置于喷嘴室10中，喷嘴6的个数为2 8个，喷嘴室11均布于壳体 4的周边，喷嘴6在同一水平面上，其轴线与气化室1的轴线相垂直，喷嘴室11固接于壳体 4 ；喷嘴6所在平面径向上的一对喷嘴相距180°，在气化炉内气化炉形成撞击流(对置多喷嘴)和交叉射流(顶置单喷嘴)。所述气化室1的向火面衬里5的材料是耐火砖或水冷壁。所述冷却洗涤室2由冷却洗涤水均布环7、粗合成气导管9和破泡条8组成。所述喷嘴3和喷嘴6的结构为多通道套筒式，是出口端呈锥形的预膜式外混、气流雾化喷嘴，锥角a为0 120°。所述气化炉的工作压力为0. 1 12MPa，气化温度为1300 1700°C。所述气化原料为化石能源、生物质能源、废弃物能源或工业废气。所述化石能源是煤、石油(渣油、浙青、石油焦等)或天然气(含油田气、煤层气)；所述生物质能源是秸秆或木材等；所述废弃物能源是生活垃圾、污泥、粪便或轮胎等；所述工业废气是焦炉气、炼厂气及高炉气等中的一种或多种。所述气化原料的进料形态为气态、液态或固态。本专利技术采用套筒状多通道外混、气流雾化预膜式喷嘴，出口端呈锥形，不同类型的气化原料(气态、液态或固态)以及气化剂独自进入某一最佳通道，出喷嘴端部形成一定速度且与轴线成一定角度的射流，多流股的原料(含气化剂)相互撞击实现氧化剂(纯氧或空气或水蒸气)与气化原料的均勻混合。只需将待气化的原料通入某一通道，其喷出速度视原料形态而定，一般操作态出喷嘴出口端部的物流速度为1 140m/s之间。该工艺喷嘴可兼作烘炉升温喷嘴，气化系统不需单独设置烘炉升温单元。同时喷嘴的气化原料切换方便，若某一气化原料使用完毕或临时出现供给问题，可关闭喷嘴的该气化原料通道，只需在该气化原料通道通入保护气(乂、CO2、水蒸汽等)以保护喷嘴。对于较小型气化炉，相当于日处理50 1000吨煤，采用顶置单喷嘴方案。对于大型气化炉，其日处理能力相当于1000 6000吨煤，采用多喷嘴方案。气化炉通过撞击流(对置多喷嘴)和交叉射流(顶置单喷嘴)，强化原料之间、原料与气化剂(氧、 蒸汽)之间的混合，实现燃烧与气化反应。该气化炉具有极强的灵活性，负荷调节范围大，原料切换方便，原料利用率高，可达98%以上，比氧耗、比原料消耗低。气化室向火面衬里有耐火砖(热壁型)和水冷壁(冷壁型)两种，专利技术人已授权的专利有ZL98110616. 1,200410067212. 8 (中国专利号)，本专利技术中将根据实际状况优先选择其中之一。气化室的下部为复合床冷却洗涤室，可采用专利技术人已授权的专利ZL01112880. 1、 ZL01112702. 3 (中国专利号)中的方案。附图说明图1是本申请的适用于多形态原料共气化的气流床气化炉的示意图； 图2是多通道喷嘴的结构示意图。符号说明1 气化室；2 冷却洗涤室；3、6 喷嘴；4 壳体(一般为金属材质)；5 耐火衬里；7 冷却洗涤水均布环；8 破泡条；9 粗合成气导管；10、11 喷嘴室；12、13、14 金属套管；15、16、 17 原料或氧(气化剂)通道；a 锥角。具体实施方式参见图1，适用于气液固原料共气化的气流床气化炉在一个等直径的耐压壳体中， 上部为气化室1，下部为冷却洗涤室2。气化室1的向火面衬里5为耐火砖或水冷壁。如采用单一喷嘴配置，则喷嘴3置于喷嘴室10中，喷嘴室10位于气化室中心线上，固接于壳体 4 ；如采用多喷嘴配置，即对置对喷嘴与顶置喷嘴组合配置，喷嘴6置于喷嘴室11中同时喷嘴3置于喷嘴室10中，喷嘴室11均布于壳体4的周边，喷嘴6在同一水平面上，其轴线与气化室1的轴线相垂直，喷嘴室11固接于壳体4。多喷嘴配置时，应保证喷嘴6的数目为偶数(2、个)，喷嘴6所在平面径向上的一对喷嘴相距180°，在气化炉内气化炉形成撞击流 (对置多喷嘴)和交叉射流(顶置单喷嘴)。冷却洗涤室2由冷却洗涤水均布环7、粗合成气导管9以及破泡条8组成。单一喷嘴配置适用于较小型气化炉(相当于日处理50 1000吨煤)，多喷嘴配置适用于较大型气化炉(相当于日处理1000 6000吨煤)。参见图2，喷嘴3和喷嘴6的结构为一套筒式，出口端呈锥形的预膜式外混、气流雾化喷嘴。锥角α为0 120°。不同类型的气化原料(气态、液态或固态)独自进入某一最佳通道，出喷嘴端部形成一定速度且与轴线成一定角度的射流。其喷出速度视原料形态而定，一般操作态速度为1 140m/s之间。实施例 1采用本专利技术的技术，对较小型气化炉(相当于日处理50 1000吨煤)，采用顶置单喷嘴方案实现煤浆与焦炉气共气化，气化炉采用耐火砖衬里。以神华煤和焦炉气各按50%的重量比进行气化，煤以65%的水煤浆输送，焦炉气经压缩后输送进入喷嘴。该气化炉日处理煤 400吨、焦炉气400吨。原煤和焦炉气组成分别列入表1和表2。表2焦炉气组成本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于多种形态原料共气化的气流床气化炉，其特征在于，在一个等直径的耐压壳体中，上部为气化室（１），下部为冷却洗涤室（２）；当采用单一喷嘴配置时，喷嘴（３）置于喷嘴室（１０）中，喷嘴室（１０）位于气化室（１）的中心线上并固接于壳体（４）；当采用多喷嘴配置时，偶数个喷嘴（６）置于喷嘴室（１１）中，同时喷嘴（３）置于喷嘴室（１０）中；喷嘴（６）的个数为２～８个且在同一水平面上，其轴线与气化室（１）的轴线相垂直，喷嘴室（１１）固接于壳体（４）且均布于壳体（４）的周边；喷嘴（６）所在平面径向上的一对喷嘴相距１８０°，以便形成撞击流；冷却洗涤室（２）由冷却洗涤水均布环（７）、粗合成气导管（９）和破泡条（８）组成。
【技术特征摘要】
1.一种用于多种形态原料共气化的气流床气化炉，其特征在于，在一个等直径的耐压壳体中，上部为气化室(1)，下部为冷却洗涤室(2)；当采用单一喷嘴配置时，喷嘴(3)置于喷嘴室(10)中，喷嘴室(10)位于气化室(1)的中心线上并固接于壳体(4);当采用多喷嘴配置时，偶数个喷嘴(6)置于喷嘴室(11)中，同时喷嘴(3)置于喷嘴室 (10)中；喷嘴(6)的个数为2 8个且在同一水平面上，其轴线与气化室(1)的轴线相垂直，喷嘴室(11)固接于壳体(4)且均布于壳体(4)的周边；喷嘴(6)所在平面径向上的一对喷嘴相距180°，以便形成撞击流；冷却洗涤室(2)由冷却洗涤水均布环(7)、粗合成气导管(9)和破泡条(8)组成。2.根据权利要求1所述的气流床气化炉，其特征在于，所述喷嘴(3)和喷嘴(6)的结构为多通道套筒式、出口端呈锥形的预膜式外混气流雾化喷嘴，锥角a为0 12...
【专利技术属性】
技术研发人员：王辅臣，代正华，龚欣，于广锁，刘海峰，王亦飞，陈雪莉，周志杰，王兴军，李伟锋，梁钦锋，郭晓镭，许建良，郭庆华，刘霞，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31
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