BR112019021310A2 - queimador de gasificação - Google Patents

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Chen Shuanzhu
Ma Dong
Guo Jinjun
Zhang Yan
Zhou Quan
Ge Zhihong
Zhang Xuezhi
Jiang Congbin
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Changzheng Engineering Co., Ltd.
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Abstract

a presente invenção refere-se a um queimador de gasificação que compreende um queimador principal, subqueimadores de n-estágios dispostos no lado interno do queimador principal, em que n é um número inteiro maior ou igual a 1, o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores têm canais de combustível e canais de oxidante independentes, respectivamente, o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores é disposto em uma luva coaxial de fora para dentro; o diâmetro interno do queimador principal é maior que o diâmetro externo do primeiro estágio dos subqueimadores, e o diâmetro interno de cada estágio dos subqueimadores é maior que o diâmetro externo de seu próximo estágio dos subqueimadores; o queimador de gasificação pode garantir que os combustíveis e oxidantes sejam misturados completa e uniformemente em espaço de reação e tempo de permanência limitados, acelerem a taxa de reação de combustão aprimorando, desse modo, o desempenho da taxa de conversão de combustível e de gasificação; enquanto isso, o mesmo pode ajustar de modo flexível o formato das chamas sem reduzir a carga do forno de gasificador ao ajustar a carga do queimador principal e cada estágio dos subqueimadores evitando efetivamente, desse modo, o superaquecimento do forno de gasificador para satisfazer os requisitos de carga de produção diferente dos locais de projeto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para QUEIMADOR DE GASIFICAÇÃO.
CAMPO DA TÉCNICA
[001] A presente invenção refere-se ao campo da técnica de equipamento de gasificação de alta temperatura e alta pressão para carvão, em particular, a um queimador de gasificação.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
[002] No presente documento, no campo de gasificação de carvão de alta temperatura e alta pressão, as usinas de gasificação de carvão no processo de aplicação industrial têm, geralmente, problemas como superaquecimento local ou até mesmo ablação do lado aquecido das câmaras de gasificação ou queimadores, baixa taxa de conversão de combustível, etc. que afetam seriamente a segurança,estabilidade, economia da operação de usinas de gasificação; uma das principais razões para os problemas acima é que devido ao pequeno espaço de reação nas câmaras de gasificação e curto tempo de permanência das partículas de combustível e oxidantes nas câmaras de gasificação, as partículas de combustível e oxidantes não são mescladas adequadamente ou misturadas uniformemente em espaço e tempo limitados, resultando em razão de oxigênio local para carvão excessiva causando, desse modo, o superaquecimento local ou até mesmo ablação do lado aquecido das câmaras de gasificação ou queimadores; parte dos combustíveis não estão em contato total com os oxidantes e, portanto, não podem participar efetivamente na reação de gasificação, resultando em baixa taxa de conversão de combustível; além disso, a fim de avaliar o superaquecimento local do lado aquecido das câmaras de gasificação ou queimadores, os operadores têm que reduzir a carga da operação das usinas de gasificação para ajustar o formato das chamas, levando à redução da temperatura e pressão de gasificador, impedindo a progressão da reação de gasifi
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2/20 cação reduzindo, desse modo, ainda mais a taxa de conversão de combustíveis.
[003] Nas tecnologias de gasificação de carvão existentes, os queimadores de gasificação comumente usados Texaco e GSP são canais de combustível unidirecionais, resultando em uma pequena área de contato entre os combustíveis e oxidantes nos bocais dos queimadores, e mistura uniforme e insuficiente entre os mesmos levando, desse modo, facilmente aos problemas supramencionados de superaquecimento, ablação e baixa taxa de conversão de combustível. Adicionalmente, além dos meios de redução da quantidade de combustíveis e oxidantes introduzida nos queimadores, os queimadores carecem de outros meios eficazes para ajustar o formato das chamas. Também, quatro queimadores independentes são dispostos uniformemente em um determinado plano da câmara de combustão ao longo da direção circunferencial para formar uma estrutura de chamas tangencial de contrafluxo. Embora essa estrutura aprimore parcialmente o grau de mescla de combustíveis e oxidantes, a mesma também tem problemas como a necessidade de que os queimadores sejam montados com alta precisão e sendo que a operação é complicada, e os meios e métodos pelos quais a estrutura ajusta o formato das chamas são muito limitados.
[004] Portanto, um queimador de gasificação é necessário para solucionar os problemas acima na técnica anterior.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[005] O objetivo da presente invenção é fornecer um queimador de gasificação para solucionar problemas que são comuns em usinas de gasificação de carvão existentes, como combustíveis e oxidantes que não são mesclados uniformemente em espaço de reação e tempo de permanência limitados, superaquecimento local ou até mesmo ablação de local aquecido, baixa taxa de conversão de combustível,
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3/20 que afetam seriamente a segurança, estabilidade, economia da operação de usinas de gasificação.
[006] A fim de alcançar o objetivo acima, a presente invenção fornece um queimador de gasificação que compreende um queimador principal, e subqueimadores de N-estágios dispostos no lado interno do queimador principal, em que N é um número inteiro maior ou igual a 1, o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores têm canais de combustível e canais de oxidante independentes, respectivamente; o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são dispostos em uma luva coaxial de fora para dentro; o diâmetro interno do queimador principal é maior que o diâmetro externo do primeiro estágio dos subqueimadores, e o diâmetro interno de cada estágio dos subqueimadores é maior que o diâmetro externo de seu próximo estágio dos subqueimadores.
[007] Opcionalmente, o queimador principal compreende um tubo externo principal e um tubo interno principal que são coaxialmente dispostos de fora para dentro, sendo que o tubo externo principal e o tubo interno principal são conectados por uma placa de cobertura principal; um espaço anular entre a parede interna do tubo externo principal e a parede externa do tubo interno principal constitui um canal de combustível principal; um espaço anular entre a parede interna do tubo interno principal e a parede externa do primeiro estágio dos subqueimadores constitui um canal de oxidante principal; uma entrada de combustível principal é disposta na placa de cobertura principal ou na parede lateral do tubo externo principal; uma entrada de oxidante principal é disposta na parede lateral do tubo interno principal.
[008] Opcionalmente, o corpo do queimador principal é dotado de um flange de montagem de corpo principal conectado ao corpo de forno de gasificador; a porção de extremidade do queimador principal é dotada de um flange de montagem de porção de extremidade principal
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4/20 conectado ao primeiro estágio dos subqueimadores.
[009] Opcionalmente, cada estágio dos subqueimadores inclui um tubo subexterno e um tubo subinterno que são coaxialmente dispostos de fora para dentro, respectivamente, sendo que o tubo subexterno e o tubo subinterno são conectados por uma placa de subcobertura; um espaço anular entre a parede interna do tubo subexterno e a parede externa do tubo subinterno constitui um canal de subcombustível; um espaço anular entre a parede interna do tubo subinterno e a parede externa de seu próximo estágio dos subqueimadores, ou o espaço interno da parede interna do último estágio do tubos subinternos, constitui um canal de suboxidante; uma entrada de subcombustívelé disposta na placa de subcobertura ou na parede lateral do tubo subexterno; uma entrada de suboxidante é disposta na parede lateral do tubo subinterno.
[0010] Opcionalmente, o corpo dos subqueimadores é dotado de um subflange de montagem de corpo conectado ao queimador principal; sendo que a porção de extremidade dos subqueimadores é dotada de um flange de montagem de porção de subextremidade conectado ao seu próximo estágio dos subqueimadores, ou a porção de extremidade do último estágio dos subqueimadores é dotada de um equipamento de conexão externa (por exemplo, flange cego, dispositivo de ignição e/ou o dispositivo de monitoramento de chamas) e um flange de montagem de porção de subextremidade conectado ao equipamento de conexão externa. Desse modo, a ignição totalmente automática e a função de controle de monitoramento de chamas do queimador de gasificação podem ser realizadas.
[0011] Opcionalmente, o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são conectados a um todo pelos respectivos flanges de montagem.
[0012] Opcionalmente, o tubo externo principal, o tubo interno
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5/20 principal, o tubo subexterno e o tubo subinterno são todos dotados de revestimentos de resfriamento, os revestimentos de resfriamento são dotados de uma entrada de resfriamento e uma saída de resfriamento, respectivamente. Desse modo, a resistência à ablação da superfície interna exposta a chama próxima da cabeça do queimador pode ser melhorada, e a vida útil do queimador pode ser prolongada.
[0013] Opcionalmente, o canal de combustível principal e o canal de subcombustível são dotados de um tubo de transferência de combustível, respectivamente. De preferência, um a seis tubos de transferência de combustível podem ser dispostos simultaneamente em um único canal de combustível.
[0014] Opcionalmente, a saída do tubo de transferência de combustível é uma estrutura espiralada; de preferência, os tubos de transferência de combustível são distribuídos uniformemente de modo tangential ou circunferencial, e o tubo de transferência de combustível individual é um tubo reto tangential horizontal ou um tubo espiral vertical.
[0015] Especificamente, um a seis tubos de transferência de combustível são dispostos em cada um dentre o canal de combustível principal e os canais de subcombustíveis; os tubos de transferência de combustível são tubos retos tangenciais horizontais, e os tubos de transferência de combustível são, todos, dispostos ao longo da direção tangential do canal de combustível principal e dos canais de subcombustíveis, e uma pluralidade de tubos de transferência de combustível é distribuída uniformemente ao longo da direção tangential do canal de combustível principal e dos canais de subcombustíveis; alternativamente, os tubos de transferência de combustível são, todos, tubos espirais verticais, e os tubos de transferência de combustível são dispostos ao longo da direção circunferencial do canal de combustível principal e dos canais de subcombustíveis, e uma pluralidade de tubos
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6/20 de transferência de combustível é distribuída uniformemente ao longo da circunferência do canal de combustível principal e dos canais de subcombustíveis.
[0016] Desse modo, a estrutura espiralada pode aumentar a velocidade tangencial de combustíveis, e promover a mescla de combustíveis e oxidantes.
[0017] Opcionalmente, os dispositivos de espiralamento de gás são dispostos nas saídas do canal de oxidante principal e nos canais de suboxidantes, respectivamente. Desse modo, a velocidade tangencial dos oxidantes pode ser aumentada, e a mescla dos oxidantes e dos combustíveis pode ser promovida.
[0018] Opcionalmente, as posições espaciais do canal de combustível principal e do canal de oxidante principal são intercambiáveis, e as posições espaciais dos canais de subcombustíveis e dos canais de suboxidantes são intercambiáveis. De preferência, o canal de combustível principal e os canais de subcombustíveis, e o canal de oxidante principal e os canais de suboxidantes podem ser dispostos alternativamente em sequência ao longo da direção radial do queimador, por exemplo, combustível-oxidante-combustível-oxidante... ou oxidantecombustível-oxidante-combustível... de fora para dentro. Desse modo, a disposição espacial compatível de combustíveis e oxidantes pode ser obtida de acordo com os requisitos de projeto do campo de temperatura e campo de corrente da câmara de gasificação. Além disso, o combustível aspergido do canal de combustível de um determinado estágio de queimadores pode estar em contato com o oxidante aspergido do canal de oxidante do mesmo estágio do queimadores e o oxidante aspergido do canal de oxidante dos queimadores adjacentes, aumentando ainda mais a área de contato de combustíveis e dos oxidantes, garantindo mistura suficiente e uniforme de combustíveis e oxidantes, acelerando a taxa de reação de combustão, e aprimorando
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7/20 o desempenho da taxa de conversão de combustível e de gasificação. [0019] Opcionalmente, o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são independentes entre si, não comunicados entre si, e operados de modo independente; alternativamente, o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são integralmente operados em combinação. Desse modo, a flexibilidade e a economia da operação das usinas de gasificação pode ser intensificada, sob a premissa de garantir a segurança e a estabilidade das usinas de gasificação, a carga de operação das usinas de gasificação pode ser ajustada de modo enormemente flexível ao aumentar ou reduzir o número dos subqueimadores colocados na operação para satisfazer diferentes requisitos de produção do local do projeto.
[0020] O processo de acordo com a presente invenção tem as seguintes vantagens:
[0021] O queimador de gasificação de acordo com a presente invenção pode solucionar os problemas que são comuns em usinas de gasificação de carvão existentes, por exemplo, sendo que os combustíveis e oxidantes não são mesclados uniformemente em espaço de reação e tempo de permanência limitados, superaquecimento local ou até mesmo ablação de local aquecido, baixa taxa de conversão de combustível, que afeta seriamente a segurança, estabilidade, economia da operação de usinas de gasificação.
[0022] O queimador principal e N-estágio dos subqueimadores são dispostos em uma luva coaxial de fora para dentro, e têm canais de gás combustível e canais de oxidante independentes que podem ser dispostos em combinação sucessivamente alternativa coaxial, e o queimador principal e N-estágio dos subqueimadores podem ser operados seja individualmente ou em combinação. O queimador de gasificação com as características combinadas acima podem aumentar efetivamente a área de contato de combustíveis e oxidantes ao aumentar
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8/20 o número de canais de combustível e canais de oxidante no queimador de gasificação em espaço de reação de câmara de gasificação e tempo de permanência limitados sob a mesma entrada de materiais total, ao garantir a mistura suficiente e uniforme dos combustíveis e dos oxidantes, ao acelerar a taxa de reação de combustão, e aprimorar o desempenho da taxa de conversão de combustível e de gasificação; em segundo lugar, ao ajustar a carga do queimador principal e cada estágio dos subqueimadores, isto é, ao ajustar adequadamente a razão da entrada de materiais entre o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores, o formato das chamas de combustão pode ser flexivelmente ajustado sob a premissa de que a entrada de materiais total é constante, ao perceber o campo de corrente e o campo de temperatura compatíveis com a câmara de gasificação, e alcançar a finalidade de solucionar as condições de operação desvantajosas como superaquecimento local da câmara de gasificação sem reduzir a carga de gasificação; por fim, quando o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores forem operados em conjunto como um todo, ao aumentar ou reduzir o número dos subqueimadores colocados em operação, a carga da operação da usina de gasificação pode ser enormemente ajustada para satisfazer os requisitos de produção do local de projeto.
[0023] Além disso, a disposição da estrutura de revestimento de resfriamento de água do queimador de gasificação pode aprimorar a resistência à ablação na superfície interna exposta a chama próxima da cabeça do queimador, e prolongar a vida útil do queimador. A disposição da estrutura espiralada da linha de fornecimento de combustível e linha de fornecimento de oxidante pode aumentar a velocidade tangencial de combustíveis e oxidantes, intensifica ainda mais a uniformidade da mescla de combustíveis e oxidantes, e aprimora a taxa de reação, desempenho da taxa de conversão de combustível e de
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9/20 gasificação de usinas de gasificação no espaço de reação e tempo de permanência limitados.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0024] A Figura 1 é um diagrama esquemático da estrutura do queimador de gasificação de acordo com a presente invenção.
[0025] A Figura 2 é um diagrama em seção transversal da estrutura do queimador de gasificação de acordo com a presente invenção.
[0026] A Figura 3 é uma vista ampliada parcial de uma porção I do queimador de gasificação de acordo com a presente invenção mostrada na Figura 2;
[0027] Nas Figuras, 1 é um queimador principal, 2 é um subqueimador, 3 é um tubo externo principal, 4 é um tubo interno principal, 5 é uma placa de cobertura principal, 6 é um canal de combustível principal, 7 é um canal de oxidante principal, 8 é uma entrada de combustível principal, 9 é uma entrada de oxidante principal, 10 é um flange de montagem de corpo principal, 11 é um flange de montagem de porção de extremidade principal, 12 é um tubo subexterno, 13 é um tubo subinterno, 14 é uma usina de subcobertura, 15 é um canal de subcombustível, 16 é um canal de suboxidante, 17 é uma entrada de subcombustível, 18 é uma entrada de suboxidante, 19 é um flange de montagem de subcorpo, 20 é um flange de montagem de porção de subextremidade, 21 é um revestimento de resfriamento, 22 é uma entrada de resfriamento, 23 é uma saída de resfriamento, 24 é um tubo de transferência de combustível, 25 é um dispositivo de espiralamento de gás, 26 é uma saída de combustível principal, 27 é uma saída de oxidante principal, 28 é uma saída de subcombustível, e 29 é uma saída de suboxidante.
MODALIDADES
[0028] Os exemplos a seguir se destinam a ilustrar a presente invenção, mas não se destinam a limitar o escopo da presente invenção.
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EXEMPLO 1
[0029] Um queimador de gasificação, mostrado na Figura 1 a Figura 3, inclui um queimador principal 1, subqueimadores de N-estágios 2 dispostos no lado interno do queimador principal 1, N é um número inteiro maior ou igual a 1, o queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2 têm canais de combustível e canais de oxidante independentes, respectivamente; o queimador principal 1 e cada estágio do subqueimador 2 são dispostos em uma luva coaxial de fora para dentro, o diâmetro interno do queimador principal 1 é maior que o diâmetro externo do primeiro estágio dos subqueimadores 2, e o diâmetro interno de cada estágio dos subqueimadores 2 é maior que o diâmetro externo de seu próximo estágio dos subqueimadores 2.
[0030] Deve-se notar que a Figura 1 mostra um queimador de gasificação combinado composto de um queimador principal 1 e um subqueimador 2, ou seja, o número N de subqueimadores 2 é 1.
[0031] Pode-se ver que o queimador de gasificação, nesse exemplo, o combustível e o oxidante aspergidos do mesmo, podem aumentar efetivamente a área de contato do combustível e oxidante ao aumentar o número de canais de combustível e canais de oxidante no queimador de gasificação sob o mesmo espaço de reação de câmara de gasificação e tempo de permanência sob a mesma entrada de materiais total garantindo, desse modo, mistura suficiente e uniforme do combustível e do oxidante, acelerando a taxa de reação de combustão, e aprimorando o desempenho da taxa de conversão de combustível e de gasificação; sob a premissa de que a entrada de materiais total é constante, ao ajustar a carga do queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2, isto é, ao ajustar adequadamente a razão de entrada de materiais entre o queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2, o campo de corrente e o campo de temperatura compatíveis com a câmara de gasificação podem ser organizados
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11/20 para ajustar flexivelmente o formato da chama de combustão evitando, desse modo, o superaquecimento local da câmara de gasificação como o forno de gasificador sem reduzir a carga de gasificação.
EXEMPLO 2
[0032] Um queimador de gasificação, que é similar àquele no Exemplo 1, exceto que o queimador principal 1 inclui um tubo externo principal 3 e um tubo interno principal 4 que são coaxialmente dispostos de fora para dentro, o tubo externo principal 3 e o tubo interno principal 4 são conectados por uma placa de cobertura principal 5; o tubo externo principal 3 e o tubo interno principal 4 são tubos de aço inoxidável ou tubos de liga metálica à base de níquel que têm uma determinada espessura, e têm capacidade de suportar a pressão do combustível ou do oxidante em contato com as paredes do tubo interno e externo do mesmo; o espaço anular entre a parede interna do tubo externo principal 3 e a parede externa do tubo interno principal 4 constitui um canal de combustível principal 6; o espaço anular entre a parede interna do tubo interno principal 4 e a parede externa do primeiro estágio subqueimador 2 constitui um canal de oxidante principal 7; uma entrada de combustível principal 8 é disposta na placa de cobertura principal 5 ou na parede lateral do tubo externo principal 3; uma entrada de oxidante principal 9 é disposta na parede lateral do tubo interno principal 4.
[0033] De preferência, cada estágio dos subqueimadores 2 inclui um tubo subexterno 12 e um tubo subinterno 13 que são coaxialmente dispostos de fora para dentro, respectivamente, e o tubo subexterno 12 e o tubo subinterno 13 são conectados por uma placa de subcobertura 14; o tubo subexterno 12 e o tubo subinterno 13 são tubos de aço inoxidável ou tubos de liga metálica à base de níquel que têm uma determinada espessura, e têm capacidade de suportar a pressão do combustível ou do oxidante em contato com as paredes do tubo inter
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12/20 no e externo dos mesmos; o espaço anular entre a parede interna do tubo subexterno 12 e a parede externa do tubo subinterno 13 constitui o canal de subcombustível 15; o espaço anular entre a parede interna do tubo subinterno 13 e a parede externa de seu subqueimador de próximo estágio 2 do mesmo, ou o espaço interno da parede interna do tubo subinterno de último estágio 13 constitui o canal de suboxidante 16; uma entrada de subcombustível 17 é disposta na placa de subcobertura 14 ou na parede lateral do tubo subexterno 12; uma entrada de suboxidante 18 é disposta na parede lateral do tubo subinterno 13.
EXEMPLO 3
[0034] Um queimador de gasificação, que é similar àquele no Exemplo 2, exceto que o corpo do queimador principal 1 é dotado de um flange de montagem de corpo principal 10 conectado ao corpo de forno de gasificador; a porção de extremidade do queimador principal 1 é dotada de um flange de montagem de porção de extremidade principal 11 conectado ao primeiro estágio dos subqueimadores 2.
[0035] De preferência, o corpo dos subqueimadores é dotado de um subcorpo de montagem de flange 19 conectado ao queimador principal 1; a porção de extremidade dos subqueimadores 2 é dotada de um flange de montagem de porção de subextremidade 20 conectado ao seu próximo estágio dos subqueimadores 2, ou a porção de extremidade do último estágio dos subqueimadores 2 é dotada de um flange de montagem de porção de subextremidade 20 conectado a um equipamento de conexão externa.
[0036] Deve-se notar que o equipamento de conexão externa pode ser um flange cego, dispositivo de ignição e/ou o dispositivo de monitoramento de chamas, e assim por diante. Desse modo, a ignição totalmente automática e a função de controle de monitoramento de chamas do queimador de gasificação podem ser realizadas.
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13/20
[0037] De preferência, o queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2 são integralmente conectados por respectivos flanges de montagem.
[0038] Deve-se notar que o queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2 são dispostos em uma luva coaxial de fora para dentro, e são independentes entre si, e não comunicados entre si. O queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2 podem ser combinados como um todo pelo flange de montagem para operar em conjunto, ou podem ser divididos em partes individuais separadas para operar independentemente. Quando o queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2 forem operados em conjunto, a carga de gasificação e o formato das chamas podem ser flexivelmente ajustados ao aumentar ou diminuir o número dos subqueimadores 2 colocados em operação.
EXEMPLO 4
[0039] Um queimador de gasificação, que é similar àquele no Exemplo 3, exceto que o tubo externo principal 3, o tubo interno principal 4, o tubo subexterno 12 e o tubo subinterno 13 são todos dotados de um revestimento de resfriamento 21, o revestimento de resfriamento 21 é dotado de uma entrada de resfriamento 22 e uma saída de resfriamento 23, respectivamente. Desse modo, a resistência à ablação na superfície interna exposta a chama próximo da cabeça do queimador (parte I mostrada na Figura 2 e Figura 3) pode ser intensificada, e a vida útil do queimador pode sermelhorada .
[0040] De preferência, o revestimento de resfriamento 21 é dotado de um resfriamento, sendo que o resfriamento é um meio de resfriamento. O resfriamento escoa de uma entrada de resfriamento 22 para um revestimento de resfriamento 21, e é descarregado do queimador a partir de uma saída de resfriamento 23.
[0041] De preferência, o meio de resfriamento é água.
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14/20
EXEMPLO 5
[0042] Um queimador de gasificação, que é similar àquele no Exemplo 4, exceto que o canal de combustível principal 6 e o canal de subcombustível 15 são dotados de um tubo de transferência de combustível 24, respectivamente. A saída do tubo de transferência de combustível é a estrutura espiralada. Desse modo, a estrutura espiralada pode aumentar a velocidade tangencial de combustíveis, e promover a mescla de combustíveis e oxidantes.
[0043] De preferência, um a seis tubos de transferência de combustível podem ser dispostos em um único canal de combustível, uniformemente distribuídos de modo tangencial ou circunferencial, e o único tubo de transferência de combustível 24 é um tubo reto tangencial horizontal ou um tubo espiral vertical.
[0044] Especificamente, um a seis tubos de transferência de combustível 24 são dispostos em cada um dentre o canal de combustível principal 6 e os canais de subcombustíveis 15, respectivamente; os tubos de transferência de combustível 24 são tubos retos tangenciais horizontais, e os tubos de transferência de combustível 24 são, todos, dispostos ao longo da direção tangencial do canal de combustível principal 6 e dos canais de subcombustíveis 15, e uma pluralidade de tubos de transferência de combustível 24 é distribuída uniformemente ao longo da direção tangencial do canal de combustível principal 6 e dos canais de subcombustíveis 15; alternativamente, os tubos de transferência de combustível 24 são, todos, tubos espirais verticais, e os tubos de transferência de combustível 24 são dispostos ao longo da direção circunferencial do canal de combustível principal 6 e dos canais de subcombustíveis 15, e uma pluralidade de tubos de transferência de combustível 24 é distribuída uniformemente ao longo da circunferência do canal de combustível principal 6 e dos canais de subcombustíveis 15.
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EXEMPLO 6
[0045] Um queimador de gasificação, que é similar àquele no Exemplo 5, exceto que um dispositivo de espiralamento de gás 25 é disposto nas saídas do canal de oxidante principal 7 e nos canais de suboxidantes 16, respectivamente. Desse modo, a velocidade tangencial dos oxidantes pode ser aumentada, e a mescla de oxidantes e combustíveis pode ser promovida.
EXEMPLO 7
[0046] Um queimador de gasificação, que é similar àquele no Exemplo 6, exceto que as posições espaciais do canal de combustível principal 6 e do canal de oxidante principal 7 são intercambiáveis, e as posições espaciais dos canais de subcombustíveis 15 e dos canais de suboxidantes 16 são intercambiáveis.
[0047] Deve-se notar que o queimador de gasificação combinado que tem o queimador principal 1 e os N subqueimadores 2 (N é um número inteiro maior ou igual a 1) tem 2N+1 disposições ao longo da direção radial de queimador para cada meio do duto do mesmo. Para o queimador de gasificação combinado que tem o queimador principal 1 e os subqueimadores de N-estágios 2 (N é um número inteiro maior ou igual a 1), há N+1 grupos de combustíveis e oxidantes cuja taxa de fluxo pode ser ajustada independentemente. Cada um dos combustíveis do duto entra em seus respectivos canais de combustível 6 e 15 a partir das entradas de combustível 8, 17 no queimador principal 1 e em cada estágio dos subqueimadores 2, e são injetados nas câmaras de gasificação das saídas 26, 28 dos canais de combustível, e a faixa de velocidade dos combustíveis nas saídas 26, 28 é 1~30 m/s; cada um dos oxidantes do duto entra em seus respectivos canais de oxidante 7 e 16 a partir de entradas de oxidante 9 e 18 no queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2, e são injetados nas câmaras de gasificação a partir das saídas 27, 29 dos canais de oxidante, e a ve
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16/20 locidade do oxidante nas saídas 27, 29 é 10~300 m/s. Nas saídas do queimadores, cada um dos combustíveis do duto está em contato total e misturado com oxidantes adjacentes, e ocorre uma reação de gasificação para gerar um gás de síntese. A pressão de gasificação é 1 ~10 MPa, e a temperatura de gasificação é 1200~1800 °C.
[0048] De preferência, o canal de combustível principal 6 pode ser disposto no lado externo ou no lado interno do canal de oxidante principal 7, e o canal de subcombustivel 15 pode ser disposto no lado externo ou no lado interno do subcanal de oxidante 16.
[0049] De preferência, quando o canal de combustível principal e os canais de subcombustíveis, e o canal de oxidante principal e os canais de suboxidantes forem dispostos alternativamente ao longo da direção radial do queimador de fora para dentro, isto é, combustíveloxidante-combustível-oxidante... ou oxidante-combustível-oxidantecombustível... de fora para dentro, o combustível aspergido da saída do canal de combustível de um determinado queimador em estágios pode estar em contato tanto com o oxidante aspergido da saída do canal de oxidante do mesmo queimador em estágios quanto com o oxidante aspergido do canal de oxidante do queimador adjacente, desse modo, aumentando ainda mais a área de contato de combustíveis e oxidantes.
EXEMPLO 8
[0050] Um queimador de gasificação, que é similar àquele no Exemplo 7, exceto que o canal de combustível principal 6 e o canal de subcombustivel 15 são dotados de combustíveis, respectivamente.
[0051] De preferência, o combustível é carvão ou pasta fluida de carvão.
[0052] De preferência, o combustível é uma mistura de um ou mais combustíveis de particulado sólido que pode ser combustível, combustíveis líquidos, e combustíveis gasosos.
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17/20
EXEMPLO 9
[0053] Um queimador de gasificação, que é similar àquele no Exemplo 8, exceto que o canal de oxidante principal 7 e o subcanal de oxidante 16 são fornecidos com um oxidante, respectivamente.
[0054] De preferência, o oxidante é oxigênio ou ar, ou é obtido ao misturar oxigênio ou ar ou uma mistura dos mesmos e vapor d’água ou CO2 ou uma mistura dos mesmos.
[0055] Em suma, para 0 queimador de gasificação de acordo com a presente invenção, há dois grupos de combustíveis e oxidantes cujas taxas de fluxo podem ser ajustadas independentemente. O combustível para 0 queimador principal 1 entra no canal de combustível principal 6 através da entrada de combustível principal 8, 0 combustível para 0 subqueimador 2 entra no canal de subcombustível 15 através da entrada de subcombustível 17, e os combustíveis são injetados na câmara de gasificação a partir de seus respectivos canais de combustível saídas 26, 28, e a velocidade dos combustíveis nas saídas 26, 28 é 1~30 m/s; correspondentemente, 0 oxidante para 0 queimador principal 1 entra no canal de oxidante principal 7 através da entrada de oxidante principal 9, 0 oxidante para 0 subqueimador 2 entra no subcanal de oxidante 16 através da entrada de suboxidante 18, e os oxidantes são injetados na câmara de gasificação a partir de seus respectivos canais de oxidante saídas 27, 29, e a velocidade do agente de gasificação nas saídas 27, 29 é 10~300 m/s. Nas saídas do queimador de gasificação 26, 27, 28, 29, 0 combustível para 0 queimador principal 1, 0 oxidante para 0 queimador principal 1, 0 combustível para 0 subqueimador 2, e 0 oxidante para 0 subqueimador 2 são distribuídos em sequência de fora para dentro. Os combustíveis acima de cada um dos canais estão em contato total e são misturados com os oxidantes adjacentes, e ocorre uma reação de gasificação para gerar um gás de síntese. A pressão de gasificação é 1 ~10 MPa, e a temperatura
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18/20 de gasificação é 1200~1800 °C. Sob a mesma entrada de materiais total e o espaço de reação de câmara de gasificação, o queimador de gasificação de acordo com a presente invenção aumenta efetivamente a área de contato de combustíveis e oxidantes ao aumentar o número de canais de combustível e canais de oxidante no mesmo espaço de reação de câmara de gasificação em comparação com um queimador de gasificação que tem apenas um único canal de combustível, e o combustível aspergido do subqueimador 2 está em contato simultaneamente com os oxidantes aspergidos do queimador principal 1 e do subqueimador 2, aumentando ainda mais sua área de contato, garantindo que os combustíveis e os oxidantes sejam misturados total e uniformemente, acelerando a taxa de reação de combustão, e aprimorando o desempenho da taxa de conversão de combustível e de gasificação do dispositivo. Além disso, sob a premissa de que a entrada de materiais total é constante, ao ajustar a carga do queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2, isto é, ao ajustar adequadamente a razão da entrada de materiais entre o queimador principal 1 e cada estágio dos subqueimadores 2, o campo de corrente e campo de temperatura compatíveis com a câmara de gasificação podem ser organizados para ajustar flexivelmente o formato da chama de combustão obtendo, desse modo, a finalidade de solucionar condições desvantajosas como superaquecimento local da câmara de gasificação sem reduzir a carga de gasificação. Ademais, as posições espaciais dos canais de combustível e dos canais de oxidante do queimador principal 1 e do subqueimador 2 são intercambiáveis, e a disposição de cada meios do duto ao longo da direção radial do queimador (de fora para dentro) tem os seguintes quatro tipos: combustível-oxidantecombustível-oxidante, oxidante-combustível-combustível-oxidante, combustível-oxidante-oxidante-combustível, oxidante-combustíveloxidante-combustível. O queimador de gasificação mostrado na Figura
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19/20 é composto apenas do queimador principal 1 e um subqueimador 2, e o queimador de gasificação da presente invenção pode encamisar coaxialmente o subqueimador de segundo estágio 2 no lado interno do subqueimador 2, e encamisar coaxialmente o subqueimador de terceiro estágio 2 no lado interno do queimador de segundo estágio 2......
até que o número do subqueimador de próximo estágio 2 em lucas satisfaça os requisitos de aplicação ao montar subflange de montagem de porção de extremidade na porção de extremidade do subqueimador durante a aplicação. À medida que o número dos subqueimadores 2 em luvas aumenta, a área de contato de combustíveis e oxidantes na saída do queimador é adicionalmente aumentada sob a condição de que a entrada de materiais total é constante; por outro lado, o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são operados em conjunto como um todo, ao aumentar ou reduzir o número dos subqueimadores colocados em operação, a carga da operação da usina de gasificação pode ser enormemente ajustada para satisfazer diferentes requisitos de produção de local de projeto. O queimador principal 1 e qualquer estágio dos subqueimadores 2 também podem ser separados do queimador de gasificação combinado e operado independentemente como partes individuais. O combustível para o queimador de gasificação é carvão pulverizado ou pasta fluida de carvão, e o oxidante é oxigênio ou ar ou uma mistura dos mesmos com vapor d’água, dióxido de carbono ou similar. Tal queimador de gasificação combinado também pode usar outros materiais combustíveis de particulado sólido, líquidos, gasosos que podem combustíveis como combustíveis.
[0056] Deve-se notar que o queimador de gasificação de acordo com a presente invenção se submete, principalmente, aos aprimoramentos mencionados acima, e outras funções, componentes e estruturas que não são mencionados podem adotar componentes e estrutu
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20/20 ras com capacidade de realizar funções correspondentes na técnica anterior para implementar quando necessário.
[0057] Embora a presente invenção tenha sido ilustrada em detalhes com a descrição geral e as modalidades da presente invenção, será óbvio para aqueles que são versados na técnica que modificações ou aprimoramentos podem ser feitos à mesma com base na presente invenção. Portanto, tais modificações ou aprimoramentos feitos sem que se afaste do espírito da invenção se destinam a estar dentro do escopo da invenção.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Queimador de gasificação que compreende um queimador principal, caracterizado pelo fato de que os subqueimadores de Nestágios são dispostos no lado interno do queimador principal, em que N é um número inteiro maior ou igual a 1, e o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores têm canais de combustível e canais de oxidante independentes, respectivamente; o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são dispostos em uma luva coaxial de fora para dentro; o diâmetro interno do queimador principal é maior que o diâmetro externo do primeiro estágio dos subqueimadores, e o diâmetro interno de cada estágio dos subqueimadores é maior que o diâmetro externo de seu próximo estágio dos subqueimadores;
    em que o queimador principal inclui um tubo externo principal e um tubo interno principal que são dispostos coaxialmente de fora para dentro, o tubo externo principal e o tubo interno principal são conectados por uma placa de cobertura principal; um espaço anular entre a parede interna do tubo externo principal e a parede externa do tubo interno principal constitui um canal de combustível principal; um espaço anular entre a parede interna do tubo interno principal e a parede externa do primeiro estágio dos subqueimadores constitui um canal de oxidante principal; uma entrada de combustível principal é disposta na placa de cobertura principal ou na parede lateral do tubo externo principal; e uma entrada de oxidante principal é disposta na parede lateral do tubo interno principal;
    em que cada estágio dos subqueimadores inclui um tubo subexterno e um tubo subinterno, respectivamente, que são coaxialmente dispostos de fora para dentro, sendo que o tubo subexterno e o tubo subinterno são conectados por uma placa de subcobertura; um espaço anular entre a parede interna do tubo subexterno e a parede externa do tubo subinterno constitui um canal de subcombustível; um
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  2. 2/4 espaço anular entre a parede interna do tubo subinterno e a parede externa de seu próximo estágio dos subqueimadores, ou o espaço interno da parede interna do último estágio dos tubos subinternos, constitui um canal de suboxidante; uma entrada de subcombustívelé disposta na placa de subcobertura ou na parede lateral do tubo subexterno; uma entrada de suboxidante é disposta na parede lateral do tubo subinterno.
    2. Queimador de gasificação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo do queimador principal é dotado de um flange de montagem de corpo principal conectado a um corpo de forno de gasificador; a porção de extremidade do queimador principal é dotado de um flange de montagem de porção de extremidade principal conectado ao primeiro estágio dos subqueimadores.
  3. 3. Queimador de gasificação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo dos subqueimadores é dotado de um flange de montagem de subcorpo conectado ao queimador principal; a porção de extremidade dos subqueimadores é dotada de um flange de montagem de porção de subextremidade conectado a seu próximo estágio dos subqueimadores, ou a porção de extremidade do último estágio dos subqueimadores é dotada de um equipamento de conexão externa (por exemplo, flange cego, dispositivo de ignição e/ou o dispositivo de monitoramento de chamas) e um flange de montagem de porção de subextremidade conectado ao equipamento de conexão externa.
  4. 4. Queimador de gasificação, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são conectados como um todo pelos respectivos flanges de montagem.
  5. 5. Queimador de gasificação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o tubo externo
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    3/4 principal, o tubo interno principal, o tubo subexterno e o tubo subinterno são todos dotados de um revestimento de resfriamento, e o revestimento de resfriamento é dotado de uma entrada de resfriamento e uma saída de resfriamento, respectivamente.
  6. 6. Queimador de gasificação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um tubo de transferência de combustível é disposto no canal de combustível principal e o canal de subcombustível, respectivamente; de preferência, um a seis tubos de transferência de combustível podem ser dispostos em um único canal de combustível.
  7. 7. Queimador de gasificação, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a saída do tubo de transferência de combustível é uma estrutura espiralada; de preferência, o tubo de transferência de combustível é uniformemente distribuída tangencial ou circunferencialmente, e um único tubo de transferência de combustível é um tubo reto tangencial horizontal ou um tubo espiral vertical.
  8. 8. Queimador de gasificação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um dispositivo de espiralamento de gás é disposto nas saídas do canal de oxidante principal e dos canais de suboxidante.
  9. 9. Queimador de gasificação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as posições espaciais do canal de combustível principal e do canal de oxidante principal são intercambiáveis, e as posições espaciais dos canais de subcombustível e dos canais de suboxidante são intercambiáveis; de preferência, o canal de combustível principal e o canal de subcombustível, e o canal de oxidante principal e o canal de suboxidante podem ser dispostos de modo alternativamente sucedido ao longo da direção radial do queimador.
  10. 10. Queimador de gasificação, de acordo com qualquer
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    4/4 uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são independentes entre si, não comunicados entre si, e operados independentemente; ou o queimador principal e cada estágio dos subqueimadores são operados em conjunto como um todo.
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