一种煤液化残渣与水煤浆联合气化喷嘴，包括煤液化残渣管、蒸汽环管、内环氧气管、水煤浆环管、外环氧气管、水冷环管以及煤液化残渣和蒸汽混合室，其中煤液化残渣管、蒸汽环管、内环氧气管、水煤浆环管、外环氧气管和水冷环管为由内到外依次同轴设置；煤液化残渣和蒸汽混合室的一端与煤液化残渣管的末端连通，混合室的另一端与煤液化残渣和蒸汽喷口连通，混合室的室壁上设置有与蒸汽环管相连通的蒸汽喷口；蒸汽环管的末端是封闭的；水煤浆环管的末端与水煤浆喷口连通；内环氧气管的末端与内环氧气喷口连通；外环氧气管的末端与外环氧气喷口连通。采用本发明专利技术气化喷嘴，可实现熔融的煤液化残渣、高温液态的重油及渣油等粘稠的重质燃料与水煤浆的联合气化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气化喷嘴，更具体而言，涉及一种用于水煤浆气化炉的气化喷嘴。
技术介绍
气流床水煤浆气化炉是一种重要的煤炭气化设备，其中气化原料是水煤浆状流体，气化原料和氧气经由气化喷嘴送入气化炉，在气化炉内进行充分的混合、燃烧和气化反应。水煤浆气化技术在我国二十世纪八十年代实现工业化应用，到目前有数十台水煤浆气化炉在运行，用于生产合成氨、合成甲醇、合成二甲醚和煤间接液化制油及MTO生产的原料气。在气流床水煤浆气化工艺过程中，气化喷嘴是其中关键设备之一，其结构和性能直接影响水煤浆气化过程的连续性、经济性和安全性。目前，水煤浆气化喷嘴通常采用三流道式结构，气化喷嘴的中间通道走氧气，中环通道走水煤浆，外环通道走氧气。中国专利ZL95111750. 5披露了一种带有旋流器的三通道组合式水煤浆气化喷嘴。美国专利US3705108披露了一种中心管走氧气、内环管走缓和剂以及外环管走油-缓和剂的三通道气化喷嘴。在煤直接液化工艺过程中，伴随着煤液化油品的生产，同时产生大量的煤液化残渣。在使用减压蒸馏的煤直接液化工艺中，所生产的煤液化残渣量约占液化原料煤质量的 30 %左右，如此大量的煤液化残渣，其综合利用问题一直是煤直接液化项目亟待解决的关键问题，其利用程度直接影响煤直接液化过程的技术、经济和环境性能。煤液化残渣具有较高的碳、氢含量，因此，以煤液化残渣为原料通过气化炉燃烧可以生产合成气(CCHH2)或其他有用的化工原料气体。但是，通常从煤直接液化装置中获得的煤液化残渣为熔融的高温 (180 320°C )粘稠液体，对于这种高温粘稠状的煤液化残渣，如果采用传统的水煤浆气化喷嘴将其送入气化炉进行气化，会导致煤液化残渣与喷嘴金属壁及冷流体间换热，致使煤液化残渣降温、增粘或凝固，从而影响煤液化残渣在喷嘴内的流动特性，甚至造成喷嘴堵塞，影响气化炉的正常生产；如果将上述煤液化残渣冷却后再加以利用，势必将增加油渣冷却排放工序和研磨工序，并且煤液化残渣的降温、升温过程也会造成大量能量损失。另外， 在石油工业中，原油经加热(360 370°C )后送入常压蒸馏塔、减压蒸馏塔可分别获得重油、渣油，对于这种高温粘稠的重油、渣油，如果采用传统的水煤浆气化喷嘴将其送入气化炉中气化燃烧，也存在类似问题。在国内外关于水煤浆气化喷嘴的文献中，对不同喷嘴的结构及使用性能有很多介绍，但尚没有将热法熔融的煤液化残渣与水煤浆一起送入气流床水煤浆气化炉内的气化喷嘴的报道。当气化原料为热法熔融的煤液化残渣时，采用现有的水煤浆气化喷嘴无法获得较好的气化效果。因此，需要开发一种适用于气化热法熔融的煤液化残渣并能够实现热法熔融的煤液化残渣与水煤浆联合气化的气化喷嘴。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种新型的煤液化残渣与水煤浆联合气化喷嘴，采用该喷嘴可直接利用热法熔融的煤液化残渣与水煤浆进行联合气化，并能获得良好的气化效果。本专利技术的另一目的是提供所述气化喷嘴在水煤浆气化炉中的应用。本专利技术所提供的煤液化残渣与水煤浆联合气化喷嘴包括煤液化残渣管、蒸汽环管、内环氧气管、水煤浆环管、外环氧气管、水冷环管以及煤液化残渣和蒸汽混合室，其中所述煤液化残渣管、蒸汽环管、内环氧气管、水煤浆环管、外环氧气管和水冷环管为由内到外依次同轴设置；所述煤液化残渣和蒸汽混合室的一端与煤液化残渣管的末端连通，所述混合室的另一端与煤液化残渣和蒸汽喷口连通，混合室的室壁上设置有与蒸汽环管相连通的蒸汽喷口 ；蒸汽环管的末端是封闭的；水煤浆环管的末端与水煤浆喷口连通；内环氧气管的末端与内环氧气喷口连通；外环氧气管的末端与外环氧气喷口连通。根据本专利技术所提供的气化喷嘴的一个优选实施方式，在煤液化残渣管的末端与煤液化残渣和蒸汽混合室之间设有渐扩通道，并且在所述混合室与所述煤液化残渣和蒸汽喷口之间设有渐缩通道。本专利技术对于所述渐扩通道和所述渐缩通道的形状并无特殊要求，一般为圆台状，只要能有助于煤液化残渣的顺利流入、为原料的气化提供足够的空间，并有利于气化后的原料经煤液化残渣和蒸汽喷口注入气化炉即可。进一步优选地，所述渐扩通道的室壁上设置有与蒸汽环管连通的蒸汽喷口。在本专利技术所提供的气化喷嘴中，对所述煤液化残渣和蒸汽混合室的形状没有特别限制，所述混合室除了可包括上述渐扩通道和渐缩通道外，其主体部分垂直于轴向的截面一般为圆形。根据本专利技术气化喷嘴的一个优选的实施方式，所述煤液化残渣和蒸汽混合室的最大径向尺寸与煤液化残渣管的直径之比为1.5 8 1，更优选为2 5 1。根据本专利技术气化喷嘴的另一个优选的实施方式，所述煤液化残渣和蒸汽混合室的轴向高度与所述混合室的最大径向尺寸之比为0.5 5 1，更优选为1 2. 5 1。在本专利技术中，术语“煤液化残渣和蒸汽混合室的最大径向尺寸”是指所述混合室内部的最大径向尺寸，术语“煤液化残渣和蒸汽混合室的轴向高度”是指所述混合室内部的轴向高度；术语“煤液化残渣管的直径，，是指所述煤液化残渣管的内径。通常，设置在所述煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁或所述渐扩通道的室壁上的蒸汽喷口的尺寸及数量根据蒸汽的用量确定，而蒸汽用量主要是根据煤液化残渣的进料量确定。因此，本专利技术对于所述蒸汽喷口的位置、尺寸及数量的具体设置并无特殊要求，只要有利于所述煤液化残渣的雾化即可。例如，所有蒸汽喷口可以是单层或多层设置，每层蒸汽喷口最好呈轴向对称地均勻分布，同一层的蒸汽喷口数量> 3;所有蒸汽喷口的开孔尺寸为 1 15mm，优选为3 IOmm0在本专利技术提供的气化喷嘴中，所述蒸汽喷口的中心线可垂直于所述煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁或渐扩通道的室壁设置，亦可与所述混合室的室壁或渐扩通道的室壁的垂直线形成一定的夹角。在本专利技术气化喷嘴的一个优选的实施方式中，同一层的蒸汽喷口的数量为3，所述蒸汽喷口的中心线与所述煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁的垂直线之间的夹角为0 25° ；在本专利技术气化喷嘴的另一个优选的实施方式中，同一层的蒸汽喷口的数量>4，所述蒸汽喷口的中心线与所述煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁的垂直线之间的夹角为0 35°。在本专利技术提供的气化喷嘴中，所述水冷环管可以采用套管式结构，也可以采用盘管式结构。此外，本专利技术还提供了所述气化喷嘴在水煤浆气化炉中的应用。根据本专利技术的气化喷嘴在水煤浆气化炉中的应用，其中，蒸汽的用量不超过煤液化残渣的进料量的40wt% ；单位时间内进入所述喷嘴的煤液化残渣与单位时间内进入所述喷嘴的水煤浆中所含的干煤的质量比为1 3-3 1。根据本专利技术的气化喷嘴在水煤浆气化炉中的应用，其中，所述内环氧气管内的氧气体积流量占内环氧气管和外环氧气管内的氧气体积流量之和的10-50 %。根据本专利技术的气化喷嘴在水煤浆气化炉中的应用，其中，所述煤液化残渣和蒸汽喷口、氧气喷口、水煤浆喷口的末端截面大小主要是根据出口物料的平均流速确定。在水煤浆气化炉中采用本专利技术的气化喷嘴进行气化时，煤液化残渣和蒸汽喷口处的物料平均流速为10 80m/s ；内环氧气喷口和外环氧气喷口处的物料平均流速为60 250m/s ；水煤浆喷口处的物料平均流速为10 120m/s ；所述煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁或所述渐扩通道的室壁上的蒸汽喷口处的物料平均流速为10 150m/s。 根据本专利技术的气化喷嘴在水煤浆气化炉中本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种煤液化残渣与水煤浆联合气化喷嘴，其特征在于，所述气化喷嘴包括煤液化残渣管（７）、蒸汽环管（８）、内环氧气管（９）、水煤浆环管（１０）、外环氧气管（１１）、水冷环管（１２）以及煤液化残渣和蒸汽混合室（１９），其中所述煤液化残渣管（７）、蒸汽环管（８）、内环氧气管（９）、水煤浆环管（１０）、外环氧气管（１１）和水冷环管（１２）为由内到外依次同轴设置；所述煤液化残渣和蒸汽混合室（１９）的一端与煤液化残渣管（７）的末端连通，混合室的另一端与煤液化残渣和蒸汽喷口（１３）连通，混合室的室壁上设置有与蒸汽环管相连通的蒸汽喷口（１７、１８）；蒸汽环管（８）的末端是封闭的；水煤浆环管（１０）的末端与水煤浆喷口（１５）连通；内环氧气管（９）的末端与内环氧气喷口（１４）连通；外环氧气管（１１）的末端与外环氧气喷口（１６）连通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高聚忠，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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。