本发明专利技术提供了一种两段式气流床气化装置，包括气化炉上段气化室和气化炉下段气化室，所述气化炉上段气化室四周设有至少一层侧面工艺烧嘴室，至少两个侧面工艺烧嘴对称设于侧面工艺烧嘴室内；所述气化炉下段气化室两侧同轴设有对置式工艺烧嘴室，两个对置式工艺烧嘴同轴设于对置式工艺烧嘴室内。本发明专利技术还提供了所述两段式气流床气化装置的气化方法，将含碳燃料和气化剂一同分别从所述侧面工艺烧嘴和对置式工艺烧嘴送入，从所述对置式工艺烧嘴送入的气化剂中氧气量占含碳燃料和气化剂总氧量的80～100％。本发明专利技术提供的装置运行稳定可靠，合成气冷却工艺高效，提高了碳转化率，燃料适应性广，使用寿命长，适合于大规模化应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于气化反应装置
技术介绍
煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液态燃料、联合循环发电、制氢等过程工业的基础，是这些行业的关键技术和龙头技术。现有的可将煤、焦等含碳燃料气化，在采用气流床进行气化的技术中，有代表性的干煤粉气化技术主要有我国华东理工大学等单位开发的多烧嘴对置式干煤粉气化炉、Shell气化炉，E-Gas气化炉以及GSP气化炉和国家电力公司热工研究院的两段式干煤粉气 化炉。目前气流床气化装置设计存在几个主要难题一是最优化炉内温度分布和提高燃料利用效率；二是气化产物的冷却和高温净化过程；三是提高气化装置设备的整体使用寿命；四是提闻气化装置运行稳定性，提闻整体开工率。从气流床气化炉烧嘴个数角度看，多烧嘴气化炉易于大型化和大规模化推广应用，单烧嘴气化炉受烧嘴本身的限制，在气化负荷上受较大限制；从气流床气化炉本体设计角度看，两段式或多段式气化由于采用燃料分级燃烧或氧气分级燃烧技术，相比单段式气化炉，炉内温度分布更加合理，碳转化率高，气化炉出口温度相对略低；从气流床气化产物流向角度看，合成气上行式较适合于IGCC发电、煤制天然气等产业，而合成气下行较适合于化工生产，如合成氨、合成甲醇等产业；从气流床气化炉炉壁材料设计角度看，水冷壁设计相对造价较高，但相比于耐火砖等耐火衬里式设计，水冷壁结构气化炉运行稳定，使用寿命长，能够承受较高温度的气化运行，故提高了气化炉的煤种适应性。现有的合成气上行式气化炉主要缺陷是炉内温度分布和流场不合理，易造成液态排渣堵渣和碳转化率低等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种适合于大规模化应用、运行稳定可靠、煤种适应性广泛、合成气冷却工艺高效的两段式多烧嘴进料、分段式气化的气流床气化装置及其气化方法。为了解决上述第一个技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种两段式气流床气化装置，其特征在于包括气化炉上段气化室，气化炉上段气化室上部设有合成气出口 ；气化炉下段气化室通过气化炉中部喉口段与气化炉上段气化室连接，气化炉上段气化室轴线和气化炉下段气化室轴线垂直相交；底部渣池通过气化炉下部渣口与气化炉下段气化室连接，底部渣池下部设有渣池排渣口，其特征在于所述气化炉上段气化室四周设有至少一层侧面工艺烧嘴室，至少两个侧面工艺烧嘴对称设于侧面工艺烧嘴室内；所述气化炉下段气化室两侧同轴设有对置式工艺烧嘴室，两个对置式工艺烧嘴同轴设于对置式工艺烧嘴室内。优选地，所述气化炉上段气化室主体为内壁面设有耐火衬里的垂直圆柱形壳体，所述气化炉下段气化室主体为内壁面设有耐火衬里的水平圆柱形壳体。优选地，所述耐火衬里为耐火砖衬里结构或水冷壁衬里结构。优选地，所述侧面工艺烧嘴室轴线与所述气化炉上段气化室径向的夹角a为0 30° ;所述侧面工艺烧嘴室轴线与所述气化炉上段气化室轴向的夹角β为60 120°。优选地，所述侧面工艺烧嘴轴线与所述侧面工艺烧嘴室在水平面上的夹角ξ为O 30° ,所述侧面工艺烧嘴轴线与所述侧面工艺烧嘴室在垂直面上夹角δ为O 15°。优选地，所述合成气出口内直径为所述气化炉上段气化室主体内直径的5% 50%。优选地，所述侧面工艺烧嘴室与合成气出口的距离为I. 5 5倍气化炉上段气化室主体内直径，所述侧面工艺烧嘴室与对置式工艺烧嘴室垂直中心距为O. 5 3倍气化炉上段气化室主体内直径。优选地，所述气化炉上段气化室主体高度为I. 5 8倍气化炉上段气化室主体内直径，所述气化炉下段气化室主体内直径为O. 3 2倍气化炉上段气化室主体内直径，所述气化炉下段气化室主体单侧长度为I 3倍气化炉下段气化室主体内直径。为了解决上述第二个技术问题，本专利技术的技术方案是提供所述两段式气流床气化装置的气化方法，其特征在于将含碳燃料和气化剂一同分别从所述侧面工艺烧嘴和对置式工艺烧嘴送入气化装置，从所述对置式工艺烧嘴送入的气化剂中氧气量占含碳燃料和气化剂总氧量的80 100%。优选地，所述气化剂为含氧量为21% 100%的空气，或富氧气体、蒸汽、二氧化碳气体中的一种或几种的混合气体；所述含碳燃料为浆态含碳燃料或粉态固体含碳燃料。本专利技术提供的一种两段式气流床气化装置通过气化炉下段气化室对置式工艺烧嘴喷入燃料的气化，在气化炉下段气化室发生气化和燃烧反应，产生的高温熔融态灰渣向下进入渣池，通过渣池排出；气化和燃烧产生的高温烟气夹带着少量细灰渣颗粒向上流动进入气化炉上段气化室，与从气化炉上段气化室侧面工艺烧嘴喷入的燃料相遇，气化炉上段气化室喷入的燃料通过吸收来自气化炉下段气化室的高温烟气显热迅速发生热解和脱挥发份，并与烟气中的二氧化碳、残留氧气以及水蒸汽发生二次气化反应，且在向上流动过程中温度略有下降，即利用化学法吸收了气化和燃烧产生的显热，使炉内流场和温度场更加合理，达到了部分显热回收和提高碳转化率的效果。相比现有技术，本专利技术提供的具有如下有益效果(I)分两段式通入含碳燃料，气化炉下段气化室主要为燃烧和气化反应区，气化炉上段气化室为气化反应区，实现燃料气化分区，使炉内温度场分布更加合理，大大提高了气化炉内衬材料的使用寿命；(2)采用多级多烧嘴设计，在气化炉大规模放大上具有明显优势，气化炉上段气化室侧面工艺烧嘴层数和烧嘴数量更具可调性，气化炉的整体气化负荷的可控性较强；(3)适用于煤、石油焦、渣油、浙青生物质和污泥等含碳物质的气化，可采用干粉或浆体燃料进料方式，燃料适应性广；(4)采用下排渣式液态排渣方法，在气化炉下段气化室设计较高的操作温度，有助于顺利实现液态排渣，合成气上行式设计减少了灰渣夹带量，有助于后续合成气净化除尘。本专利技术提供的装置克服了现有技术的不足，运行稳定可靠，合成气冷却工艺高效，提高了碳转化率，燃料适应性广，使用寿命长，适合于大规模化应用。附图说明图I为本专利技术提供的一种两段式气流床气化装置的轴向剖面示意图；图2为图I中的局部放大图；图3为图I中的A-A剖视图；附图标记说明 I-气化炉上段气化室；2a_侧面工艺烧嘴室；2b_对置式工艺烧嘴室；3a_侧面工艺烧嘴；3b-对置式工艺烧嘴；4_气化炉下段气化室；5_合成气出口 ；6_气化炉中部喉口段；7-气化炉下部渣口 ；8_渣池；9-排渣口 ；α-侧面工艺烧嘴室轴线与气化炉上段气化室径向的夹角；β-侧面工艺烧嘴室轴线与气化炉上段气化室轴向的夹角；I-侧面工艺烧嘴轴线与侧面工艺烧嘴室在水平面上的夹角；S-侧面工艺烧嘴轴线与侧面工艺烧嘴室在垂直面上夹角！D1-气化炉上段气化室I主体内直径；D2-气化炉下段气化室主体内直径；H1-气化炉上段气化室I主体高度；H2-气化炉下段气化室主体单侧长度。具体实施例方式为使本专利技术更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。图I为本专利技术提供的一种两段式气流床气化装置的轴向剖面示意图，所述的一种两段式气流床气化装置包括气化炉上段气化室I，气化炉上段气化室I上部开有合成气出口 5 ;气化炉下段气化室4通过气化炉中部喉口段6与气化炉上段气化室I连接，底部渣池8通过气化炉下部渣口 7与气化炉下段气化室4连接，底部渣池8下部装有渣池排渣口 9。气化炉上段气化室I主体为内壁面装有耐火砖衬里结构或水冷壁衬里结构的垂直圆柱形壳体，气化炉下段气化室4主体为内壁面装有耐火砖衬里结构或水冷壁衬里结构的水平圆柱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种两段式气流床气化装置，包括气化炉上段气化室(1)，气化炉上段气化室(1)上部设有合成气出口(5)；气化炉下段气化室(4)通过气化炉中部喉口段(6)与气化炉上段气化室(1)连接，气化炉上段气化室(1)轴线和气化炉下段气化室(4)轴线垂直相交；底部渣池(8)通过气化炉下部渣口(7)与气化炉下段气化室(4)连接，底部渣池(8)下部设有渣池排渣口(9)，其特征在于：所述气化炉上段气化室(1)四周设有至少一层侧面工艺烧嘴室(2a)，至少两个侧面工艺烧嘴(3a)对称设于侧面工艺烧嘴室(2a)内；所述气化炉下段气化室(4)两侧同轴设有对置式工艺烧嘴室(2b)，两个对置式工艺烧嘴(3b)同轴设于对置式工艺烧嘴室(2b)内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：倪建军，张建文，池国镇，程相宣，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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