CN1005571B - 煤气化炉的气化方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种煤的气化炉的气化方法及其装置。该方法是，喷出煤和氧化剂，使其沿气化室的圆周方向形成旋流，使煤和氧化剂接触并进行反应，生成可燃性气体，同时使煤中的灰分熔化而形成渣状物，通过渣槽流入炉渣冷却室。由于旋流作用而产生了压力差，即从气化室的壁到中心部位压力逐渐降低。这种压力差形成一个循环系统：把一部分可燃性气体从气化室导向煤渣冷却室，再返回气化室。利用这种循环的可燃性气体来加热渣槽。

Description

煤气化炉的气化方法及其装置

本发明是关于煤的气化装置，详细地说是关于如下这种煤气化炉的气化方法及其装置，即将煤或其它碳化氢类燃料与气化剂一起，供给煤气化炉，使其在高温高压下产生反应，得到可燃性气体。与此同时，在煤气化炉底部，使煤中的灰分熔化（下面将这种熔化的灰分称为煤渣），并且在位于下部的急冷室中配置了滴下煤渣的滴渣器。

煤是一种具有丰富储量和有用能源。但由于煤是固体，并且含有很多灰分。因此，与石油和天然气相比，其利用领域受到了限制。然而，如果将煤转换成气体和液体，可以大大地扩大利用领域，成为一种有益的能源。因此，各国都在开发研究将煤转变成流体的技术。

在这种情况下，特别是煤气化复合发电系统作为下一代的发电方法而引起人们注意。所谓煤气化复合发电系统，是用煤气化炉生成高温的可燃性气体，回收生成气体的显热，产生蒸汽，驱动蒸汽透平，与此同时，用气化的可燃性气体驱动燃气涡轮机。采用这种系统，与过去的蒸汽涡轮机相比，发电效率可提高百分之几。煤气化炉是这种煤气化复合发电系统的主要设备，各公司都在进行研究开发。

关于煤的气化，正在试验的有采用固定层、流动层、喷流层等形式高效率地转换成煤气。采用各种形式的课题是，气化时如何有效地将煤中的灰分与生成气体分离，并作为无公害物从气化炉中分离出来。

使煤中的灰分成为无公害物的方法是，使灰分熔化。用灰分自身具有的成分包住灰分的表面，形成玻璃质。这种灰分处理方法可以将煤灰中含有的有害金属封在里面，如果将这种煤灰用于填平河海时。不会由于接触水分等流出有害金属，因此，对于防止公害来说，这是一种有效的处理灰分的方法。此外，这种处理方法与以往的煤粉火力发电锅炉排出的灰分-烟灰相比，其比重大数倍，因此可大大缩小灰分的容积，在处理上具有很大优点。因而，在固定层、喷流层等气化炉中，都采取如下结构形式：使煤灰熔化成煤渣，将煤渣积存在炉子底部的渣槽中，进而使其下滴到下部的煤渣冷却室中。

当煤渣不能稳定地从渣槽滴入煤渣冷却室时会产生各种各样的事故。例如，不能正常地滴下煤渣时，煤中的灰分会大量地飞散到气化炉的后面，设置在气化炉后面的旋风集尘器和袋滤器等除尘装置因侵入超过设计值的灰尘，会产生压差过大、堵塞等事故，最严重时，由于管路堵塞而不得不使气化炉紧急停产。

此外，当渣槽堵塞时，煤渣积存在炉子底部，若继续运转，会使下段烧嘴的出口堵塞，因而不得不停止炉子的运转。为了重新使炉子运转，必须拆开炉子，修补炉子的底部，更换渣槽，严重时炉子再也不能用了。

一般来说，因产煤地不同，煤所含灰分的比例、灰分的成分不同，因此灰分的熔点也是不同的，既有在较低温度时在1200℃左右熔化的灰分，也有在1600℃以上也不熔化的灰分。

因此，要开发的气化方法是，即使使用具有不同灰分成分的煤，也能稳定地滴下熔化的煤渣，这对于煤的气化来说是一个重要课题。

关于渣槽，在有些专利公报中已有记载，例如日本专利昭55-54395号公报、昭54-58703号公报。前一个专利是关于煤渣滴下部分的结构和材质，后一个专利是关于加热滴下部分的烧嘴的结构。研究这些技术的目的是为了使煤渣稳定地滴下，前一个专利是灰分熔点低的煤可采用的方法，但是滴下高熔点灰分是困难的。后一个专利由于具有加热烧嘴，对于高熔点的灰分也是有效的。但是，设置在滴下部分的加热器是由空气环和煤气环构成的，长期使用会产生热变形。火焰会偏离良好的位置。另外，气流方向与煤渣的滴下方向是相反的，因此，难以实现良好的滴下。又，在日本专利昭57-76506号公报中，将加热部分设计成一个炉子，构成多段的气化炉，渣槽下部的炉子，使用灰分较少的重油进行加热。

这些方法的难题在于使用烧嘴作为辅助的加热手段。为了使煤渣很好地滴下去，必须将滴渣器的温度保持在灰分的熔点温度以上。因此，使用烧嘴作为热效率高的辅助性的加热手段是最合适的。

但是，为了加热渣槽的下部，必须使用不含灰分的高价的净化燃料作为辅助燃料，因此从经济上考虑是不利的。为了弥补这一缺点，进行了种种研究。这些研究的提案主要是关于燃料问题。例如，提出使用所生成的煤气作为辅助燃料。本来，在煤气化炉中生产了可燃性气体，因此，不需要其他任何燃料是有效的。然而，使生成煤气再循环时，必须进行加压，再供给气化炉，因此，装置很复杂。另外，将高温气体冷却、精制，再进行使用，热损失很大。又，使用煤作为辅助燃料在日本专利昭51-76302号公报中是个提案。但是，使煤燃烧时，产生的熔融灰分附着在渣槽下部，使运转产生问题。

总之，设置烧嘴时，必须设置附属的燃料供给装置和控制装置，因此，构成极为复杂的系统。此外，最近为了提高气化炉的效率和增大容量，气化炉向高压方向发展。在高压下，烧嘴的点火和控制存在很多技术问题。关于高压下使用的烧嘴正在进行开发研究，但至今未研究出可靠性高的技术。

对渣槽的要求是用炉子自身的热量进行加热。根据这一观点，＊出的方案大致可分为两种，一种是使炉内生成的高温煤气通过渣槽加热渣槽的所谓“下吹法”，另一种是将气化炉内的热量通过传热传给渣槽。

使炉内的高温生成气体通过渣槽内而加热渣槽的典型例子是Texeco型炉。所谓Texeco型炉是从配置在气化炉底部的渣槽直接排出生成气体，因而渣槽不易堵塞。然而，当气流向下流动时，＊粒子和气化剂的相对速度减小，使气化效率降低。并且，本来希望＊渣槽中使熔化渣从生成气体中分离出来，只排出煤渣，但由于全部成气体都从渣槽流出去，因此，煤渣和气体同时流出，使煤渣的分＊效率下降。

由于气流向上流动，生成气体的一部分从渣槽排出的例子在日＊专利昭59-232173号公报中已公布。但是，高温气体管的＊质尚存在问题。另外，为了充分发挥节流孔的吸引效果，炉子的出＊速度必须为100米/秒以上，对炉子出口部分的材料的磨损也是担心的问题。

本发明是关于气化炉的渣槽，本发明的目的是在各种负荷条件＊对各种煤进行气化时，不需对渣槽采用任何附加的加热手段，而能＊煤渣很好地滴下去。

本发明的概况和基本原理说明如下。为了在滴下煤渣时保持熔＊状态，必须将滴下时的气氛温度保持在足够熔化煤渣的温度，更具＊地说，必须保持在煤中灰分的熔点以上。因此，使煤中的灰分熔化＊形成煤渣的炉内气氛气体与煤渣一起从炉内流出，直至煤渣滴下终了为止，这是理想的方法。即，为了滴下煤渣，带出一部分炉内高温气体，并迅速返回炉内，这是维持渣槽温度的理想的方法。

为了此决这一课题，产生了本发明。从渣槽流出的煤渣的同时，带出了炉内气体，气体再从渣槽返回炉内。下面叙述这一基本原理。

向具有垂直轴的圆筒或类似的容器内喷入煤和氧化剂，形成以轴为中心的旋流。一般来说，形成强旋流时，圆周速度比径向速度、轴向速度快得多。在这种情况下，容器内径向的气体压力分布可用下式表示。

＊式中，P表示压力，p表示气体密度，V_θ表示圆周速度，r表示半径，如上式所示，由于在旋流中加在流体上的离心力与压力相平衡，因此在中心附近形成负压，中心与炉壁之间产生很大的压力差。利用这种压力差，使炉内的高温气体通过渣槽。

在上述容器的下方设置煤渣冷却室，将由于旋流而在容器底部产生的沿水平方向压力不同的部分与煤渣冷却室连通。即，所谓压力低的部分是容器的轴与炉底部分相交叉的部位，将这一部位与煤渣冷却室连通，构成气体返回孔。另外，所谓在压力高的部分是从气体返回孔到容器侧壁的部分，将这一部分与煤渣冷却室连通，构成煤渣流下孔。由于煤渣冷却室是不存在旋流的区域，因此，其压力比容器内压力高的部分要低，而比容器内压力低的部分要高。在连通部分，气体从压力高的部分向压力低的部分流动，即气体从产生旋流的压力高的部分向不存在旋流的区域流动，该气体再从不存在旋流的区域向产生旋流的压力低的中心部分流动。利用这一原理，用气化炉内的气体加热渣槽。

下面，首先用图3详细说明本发明的基本原理。图3（a）表示气化炉内圆周方向的速度V_θ沿着半径（r）方向分布的略图，图3（b）表示气化炉内压力P沿着半径（r）方向分布的略图，图3（c）表示本发明的渣槽部分的断面图。

在旋流中，如图3（a）所示，在特定的半径位置上，圆周方向上的速度分布为极大值，这种速度分布是一般的旋涡的典型的流动情况，是强制旋涡和自由旋涡合成的。在旋流的中心附近是强制旋涡区。半径与速度呈正比关系，速度随着半径的增大而增大。另外，旋流中心的外侧是自由旋涡区，半径与速度呈反比关系，速度随着半径的增加而减小。因此，如图3（a）所示那样，在特定的半径位置上速度的分布为极大值。

其次，图3（b）表示在这样的圆周方向速度分布的情况下的半径方向的压力分布。为了与因圆周方向的速度产生的离心力相平衡，中心外侧的压力升高。从而，如图3（b）所示那样，中心部位的压力分布向下凸。

为了在半径方向形成这样的压力分布，从设置在炉周壁切线方向上的煤烧嘴1喷出细煤粉5和氧化剂，在炉内下部设置图3（c）中所示的渣槽3。在该渣槽3上，在旋流的外侧设置煤渣流下孔7，在旋流的中心设置气体返回孔4，另外，在本说明中，在旋流中心的气体返回孔4上设置隔墙或斜墙2，采用不滴下煤渣6的结构。因为在渣槽的下部不形成旋流，表示在半径方向上的压力分布相同。比较渣槽上部和下部的压力，上部的压力比下部的压力低。而在旋流中心外侧的煤渣流下孔7上，上部的压力比下部的压力低。因此，在旋流中心的气体返回孔4上，气体从下向上流动，而在旋流外侧的煤渣流下孔7上，气体从上向下流动。于是炉内的高温气体，从煤渣流下孔7流出渣槽3下部以后，变成气流8从气体返回孔4再次返回炉内。

为使煤渣6熔化，炉内的气体温度是非常高的。从煤渣流下孔7流出炉外的气体也和炉内的一样，温度是非常高的。该气体经过煤渣流下孔7时，气体带有的热量通过对流或辐射传热，将热量传向煤渣流下孔7。为使煤渣熔化，煤渣流下孔7应保持非常高的温度。

另外，煤中的灰分因炉内的热熔化成煤渣，并因随气体的旋流受到离心力，而移向炉壁。炉壁由于已经熔化的煤渣6而变成浸润状态。煤渣6附着在炉壁上，达到某一定量时，由于重力的作用，顺着炉壁向渣槽流动，从煤渣流下孔7滴下。

煤渣6由于重力的作用滴下，而气流流向气体返回孔4。煤渣6不能跟随气体的急流改变方向，从而与气流分离，滴入煤渣冷却室。

如上所述，不需要任何辅助加热手段，通过使高温气体在气化炉内循环，即可将渣槽3的煤渣流下孔7加热到煤渣的熔化温度以上，以使煤渣稳定地流下。

进而，通过图1、图2和图4对本发明的实施例1进行说明。

图4表示本发明的实施例1的气化装置的略图。该气化装置由供煤装置、气化炉及再循环装置构成。

供煤装置由煤粉16的加压料斗23及紧接在其下方连续开孔的料斗24、设在料斗23下部的旋转供料器33及支管32组成。这些料斗及支管的压力用阀101、102、103进行调整。同时，在支管32上设供给载气17的配管。

在煤气化炉12上设置下段煤烧嘴1、上段煤烧嘴52、炭烧嘴51，同时向这些烧嘴中供给氧气或空气等气化剂18。气化剂18的流量用阀104～106进行调节。在煤气化炉12的下部连接冷却煤渣用水的循环装置，在煤气化炉12上部的出口连接再循环装置。

作为冷却煤渣用水的循环装置，为了使水向煤气化炉12中循环，设蓄水池42，在蓄水池42中存冷却水。蓄水池42的冷却水通过泵41、阀111送到煤气化炉12的水槽中。进而，为了把从煤气化炉12中排出的煤渣排到常压的系统外，设置排渣用的漏斗28，作为废煤渣20被排出。

再循环装置由以下设备构成：设置在煤气化炉12后面的旋风集尘器31，暂时贮存捕集炭的旋风集尘器漏斗25，紧接着漏斗25设置的炭加压漏斗26和供炭漏斗27，设在供炭漏斗27下面的炭旋转供料器35、及炭支管34。这些设备通过阀107、108、109、110调节压力。同时，在炭支管34上设供给载气的配管。在支管35的出口连接炭烧嘴51。19是用旋风集尘器31分离炭以后生成的气体。

煤气化炉12内部的详细情况通过图1和图2进行详细的说明。图1表示煤气化炉的纵断面图，图2表示图1中A-A′的断面图。气化室10的周围用耐火材料11砌炉衬，并用绝热材料15保温。渣槽3的下部因温度低，故可用耐火度较低的耐火材料覆盖。另外，在渣槽3的下部设水槽9。如图2所示，在渣槽3的中央设置气体返回孔4，并在其周围设置复数个煤渣流下孔7。

做成这样的结构，即气体返回孔4的上面比煤渣流下孔7的上面高，煤渣不能滴下。同时，煤烧嘴1设置在炉子的切线方向。

下面通过图4说明本发明的动作。将粉碎成适当粒度的煤粉16供给加压料斗23，用通过阀101供给的载气17加压，直到高于煤气化炉12的压力，然后通过阀102送至已经加压的供料料斗24。煤16用旋转供料器33计量。在支管32内与通过阀103控制流量的载气17混合，送入上段煤烧嘴52、下段煤烧嘴1。用阀104、105调节流量的气化剂18和煤16从上段煤烧嘴52、下段煤烧嘴1喷入气化炉12中。

供给炉内的煤16与气化剂18的氧气（或空气）接触反应，产生高温和可燃性气体。特别是因为炉子的切线方向上设置了上段煤烧嘴52、下段煤烧嘴1，在炉内形成强烈的气体旋流，促进煤16与气化剂18很好的混合和反应。

煤16中含有的灰分通过高温的气体介质和煤16自身的燃烧发生的热熔化成煤渣。由于炉内的旋流，煤渣受到离心力的作用附着在炉壁上，顺着炉壁流到炉底的渣槽13中。

进而，通过图1说明气化炉12中的动作。如上所述，为了与在旋流中因圆周方向速度产生的离心力相平衡，压力的分布的情况是，中心外侧的压力升高，中心部的压力向下凸。在渣槽3的下部，由于不形成旋流，表示在半径方向上压力的分布相同。将渣槽3上部和下部的压力进行比较的话，在旋流的中心，上部的压力比下部的低。而在旋流的外侧，上部的压力比下部的高。因此，在旋流中心的气体返回孔4，气体从下向上流动，而在旋流外侧的煤渣流下孔7，气体则从上向下流动。

于是，气化室10中的高温气体，从煤渣流下孔7经过渣槽3流向渣槽3的下部，随后从气体返回孔4再次返回气化室10内。为使煤渣熔化，气化室10中气体的温度是非常高的。因此，从煤渣流下孔7流出气化室10的气体，与气化室10内的气体一样，温度也是非常高的。这种高温气体带有的热量在经过煤渣流下孔7时，通过辐射或对流传热，将热量传至煤渣流下孔7。为使煤渣熔化，煤渣流下孔7的上面和下面的温度应保持的非常高。

顺着炉壁流下的煤渣，由于煤渣流下孔7通过气体，故滴下的煤渣保持非常高的温度，可顺利地通过煤渣流下孔7。滴下的煤渣是由于重力的作用落下的，与气流分离滴入炉子下部的水槽9中。为流下煤渣用的高温炉内气体，通过气体返回孔4再次返回到炉内。

如上所述，不用任何辅助加热手段，可将渣槽3的煤渣流下孔7加热到煤渣熔点以上的高温，使煤渣稳地流下。

下面，通过图4说明煤渣冷却水循环装置的动作。用泵41经常地向水槽9中供给冷却水，为了使水槽9中的温度保持在水的蒸发温度以下，通过阀111来进行控制。另外，将变成高温的返回水22冷却后，再次返回到循环水槽42中，不加任何处理作为好水使用。

煤渣的温度是1000℃以上的高温，滴入100℃以下的水槽9内时，进行急冷。煤渣因急冷产生的密度差而被粉碎，成为水淬煤渣。保留在水槽9中的水淬煤渣，通过阀门的操作贮存在煤渣料斗28中，降低压力作为废渣20排出。

下面用图4说明再循环装置的动作。在煤气化炉12中生成的炭用旋风集尘器31捕集，保存在设置在集尘器31下面的旋风集尘器漏斗25中，经过炭加压漏斗26和炭加压漏斗27，送到炭旋转供料器35中。旋风集尘器漏斗25、炭加压漏斗26和炭加压漏斗27均通过阀107、108、109进行调整，用供给的载气17使旋风集尘漏斗25与旋风集尘器31保持相同的压力，炭加压漏斗26，供炭漏斗27保持比煤气化炉12高的压力。将用炭旋转供料器35定量供给的炭与经过炭支管34的载气17混合，从炭烧嘴51与气化剂18一起送入煤气化炉12，再次进行气化。

通过计算求出使煤渣流下的合适的气体循环量。

炉内圆周方向速度的分布，根据1981年7三由山海堂公司发行的（小川明著的）“旋涡学”96页假定为下式：

式中，r表示半径（米）;V_θ表示圆周方向的速度（米/秒）;a表示旋流半径（米）;Va表示在旋流半径上的圆周方向的速度（米/秒）。

煤烧嘴的喷出速度与气体在圆周方向上速度分布的关系可用角运动量求出。炉内的角运动量用下式表示：

式中，Gφ表示角运动量（公斤米²/秒²）;R表示炉子半径（米）;ρ表示气体密度（公斤/米³）;Vz表示轴向速度（米/秒）。此外，从煤烧嘴供给的角运动量用下式表示：

Gz＝a∑（MiVi）

式中，Mi表示i成分的质量流量（公斤/秒），Vi表示i成分的喷出速度（米/秒）。角运动量是保存力，经常是恒定值。从而根据前面的2式，下式成立：

从上式求ρ、Vz，可表示炉内气体速度的分布。

圆周方向的速度比轴向速度大时，炉内的压力分布和圆周方向的速度分布的关系如下式所示：

将前面所说的速度分布代入上式求压力分布，从而可求出煤渣流下孔7与气体返回孔4的压力差。

下面，根据这种压力分布算出气体的循环量。自身加热式渣槽的形状类似于节流孔。因此，利用计算气体通过载流孔时产生的压力损失的计算方法，求出煤气通过自身加热型渣槽的煤渣流下孔时以及通过煤气返回孔时的压力损失。

式中（S）表示阻力系数（一）;是个变数，它是根据断面收缩比的不同而变化的。煤气循环量Q和压力损失ΔP之间的关系可用下式表示。

式中：Q为煤气循环量（标米³/小时）

S₀为炉子断面积（米²）

S₁为煤渣流下孔的断面积（米²）

S₂为煤气返回孔的断面积（米²）

上式中，如果根据已经求出的ΔP和渣槽的形状求出（S），就可以计算出煤气循环量。

下面介绍控制煤渣流下孔的温度的方法，即由于煤气化炉12的负荷发生变化，或由于改变煤种而引起渣槽3的温度波动时，对渣槽3的煤渣流下孔7的温度进行最佳控制的方法。

在炉内，只要是煤产生熔融现象，则气化炉12内部的煤气温度便高于煤渣熔点温度。煤中的灰分一旦与这种煤气接触便熔化。因此，在气化炉内，只要煤中的灰分熔化，那么自身加热型渣槽3的煤渣流下孔7的温度便可维持在煤的灰分的熔点以上，煤渣便从渣槽3的煤渣流下孔7向下流。

但是，即使是在煤渣稳定地向下流的情况下，如果使气化炉的负荷降低，则炉子内部10的温度也会降低，即使炉内温度高于煤渣的熔点温度，已经熔化的煤渣也可能很快地聚集在煤渣流下孔7的附近。在这种情况下，即使煤渣流下孔7的温度高于煤渣的熔点，要想将炉渣处理干净，这一温度也还是太低，煤渣流下孔有可能产生堵塞现象。

此外，即使是用同一种煤进行气化反应，但由于煤的批次不同，则煤中所含灰分的性质状况也有可能发生变化。在这种情况下，必须使煤渣流下孔7的温度迅速变化，从已经熔化的煤渣熔点温度向新煤渣（由新成分的煤生成的煤渣）的熔点温度变化。

除了上述煤渣流下孔7开始堵塞的那种低温状况外，如果煤渣流下孔7的温度比煤渣可以向下流动的温度高得多，那么热损失就会增大，使煤的气化率降低，出现这种情况也不好。因此，煤渣流下孔7的温度应高于煤渣熔点温度，而且在满足这一条件的前提下，最好是将煤渣流下孔7的温度维持在最低温度水平。

在本发明方法中，由于气化室10的煤气从煤渣槽3的煤渣流下孔7通过，所以可以使该孔的温度维持在煤渣能够向下流动的温度以上。因此，如果想使煤渣流下孔7的温度上升，就需要增加从煤渣流下孔7通过的高温煤气量，或者是进一步提高煤气温度。如果想降低煤渣流下孔7的温度，那么就需要减少从煤渣流下孔7通过的高温煤气的量，或者是降低高温煤气的温度。

在上述情况下，如果采用本发明方法，只需要增加或减少供给下段煤烧嘴1的氧气量，就可以比较容易地控制煤渣流下孔7的温度。

在气化炉运转状态下，下段煤烧嘴1的氧气喷嘴直径一般是一定＊。因此，当增大供氧量时，氧气喷出速度便增大，这样就加强了整个炉子内部的旋流，使旋流中心与炉墙附近的压力差增大，于是增大了从煤渣流下孔7通过的高温煤气的循环量。如果增加供给煤烧嘴1的氧气量，则氧气比增大，生成的煤气温度便升高。

由于上述两个效果相叠加，当增加对下段煤烧嘴1的氧气供给量时，煤渣流下孔7的温度便可立即上升。当降低对下段煤烧嘴1的氧气供给量时，煤渣流下孔7的温度便可立即降低。也就是说，只要增减对下段煤烧嘴1的氧气供给量，就可以自由地控制煤渣流下孔7的温度。

用本实施例的方法对渣槽3的温度进行控制的结果表示在图5中。横轴表示氧气供给量与煤供给量的比例α，纵轴表示煤渣流下孔7的温度变化情况。当α值增大时，炉内温度和煤渣流下孔7的温度均上升。另外，随着α值的增大，煤渣流下孔7的温度便渐渐接近炉内温度。这是因为下述原因引起的，即随着α值的增大，通过煤渣流下孔7的循环煤气量增加，从而促进了高温煤气向煤渣流下孔7传递热量。

如上所述，只要增加或减少对下段煤烧嘴1的氧气供给量，就可以自由地控制煤渣流下孔7的温度，说明即使在上述状况下，本发明也是有效的。

下面利用图6和图7对实施例2进行说明。

渣槽部分的气化炉纵断面图示于图6，其B-B′断面图示于图7。实施例2的基本原理同实施例1的一样。本实施例与实施例1在结构上的区别有以下两点：其一是本实施例是采用水冷结构，即在渣槽3的内部设有水冷管61，用于冷却渣槽3;其二是煤气返回孔4的周围不是倾斜的，而是设有隔墙2。

渣槽3不仅曝露在气化炉内的高温下，而且熔化的高温煤渣经常在槽的表面流动。煤渣呈液体状态，反应性很好，而且是多种成分的混合物，本专利的渣槽很适合于这种物质。渣槽3的材质一般是使用二氧化硅、三氧化铝之类的金属氧化物。但是，由于煤的灰分中也含有这些成分，所以渣槽3和煤渣容易亲和。因此，很容易因渣的侵蚀或浸润而使渣槽受侵蚀。

在实施例2中，渣槽3的内部如图7所示，在煤渣流下孔7以及煤气返回孔4的周围设有水冷管61。冷却水21在水冷管61内部循环，对水冷管61表面进行冷却，对整个渣槽3进行冷却。这样，就可以将渣槽3的表面温度维持在低温状态，以便抑制渣槽和煤渣发生反应，同时还可以使煤渣固结在渣槽3的表面。由于固结的煤渣保护渣槽3的表面，故可通过自挂渣皮来抑制渣槽3的表面被侵蚀。

本实施例的效果是，可以延长渣槽3的寿命，同时还可提高它的可靠性。

下面介绍本实施例与实施例1在结构上的第二个区别，即设有隔墙2。为了不使煤渣流下，实施例1是将煤气返回孔4的周围做成倾斜状的。但是，随着气化装置12处理量的增大，就必须扩大气化炉10的内径，如果把气化炉10的整个底部都做成斜坡状的，那么在结构上可能有困难。在这种情况下，可以很容易地设置像本实施例2中的隔墙2。在决定该隔墙的高度时，应考虑下述两个因素：即隔墙2的上部要充分突出，以保证气化室10的底部积存一定量的煤渣而不流出;使隔墙不曝露在气化室10内的火焰所造成的高温条件下。

本实施例的优点是制造隔墙很容易。

下面利用图8和图9来介绍实施例3。

实施例3的纵断面图示于图8，其C-C′断面图示于图9。本实施例的基本原理和实施例1的相同。与实施例1在结构上的区别是，新设了渣。煤气流通孔71，该孔消除了煤渣流下孔7和煤气返回孔4的区别，兼有两者的作用。渣·煤气流通孔71是从气化炉中心一直延续到炉壁的孔。该孔的作用是：在炉壁附近，起着实施例1中的煤渣流下孔7的作用;在炉子中心，起着煤气返回孔4的作用。也就是说，中心部位高于渣槽3的水平面，使煤渣不向下流。另外，在渣·煤气流通孔71的孔壁附近，炉内的高温煤气从气化室10向煤渣冷却室流动，在渣·煤气流通孔71的中心部位返回到气化室。但是，通过炉内的高温煤气，可使渣·煤气流通孔71的温度保持在煤渣能流下的温度以上，可使炉渣稳定地向下流。

本发明实施例的效果是，不用在渣槽3上开许多孔，只开渣·煤气流通孔71就可以了，因此，渣槽3容易制造。

下面用图10和图11来说明实施例4。该实施例的原理和实施例1的相同。与实施例1在构造上的区别是：煤气返回孔4是设置在气化炉12的轴线以外;在煤气返回孔4的周围既不设隔墙，也不设倾斜部分，而是使煤气返回孔4的上面和煤渣流下孔7的上面处于同一个高度。

由于炉内有旋流存在，因此在炉子中心和炉壁之间可以产生最大的压力差。但是，在渣槽的制造上，有时会遇到困难，例如由于水冷管61的配置等问题，而不能在中心部位设置煤气返回孔4。如果改变与中心之间的距离，设置煤气返回孔4和煤渣流下孔7，也可以产生一定的压力差。因此，即使是把煤气返回孔4设置在气化炉12的轴线以外，也可产生压力差，可以形成煤气循环流，从而使煤渣流下孔7的温度维持在高于煤渣能稳定地向下流动的温度。

在煤气返回孔4的周围不设置隔墙或倾斜部分2的情况下，煤渣从煤气返回孔4流下。但是，对煤气返回孔4来说，煤气是从煤渣冷却室向气化室10流动。也就是说，在煤气返回孔4内产生了一股很强的上升气流，该气流可以阻止煤渣流下。因此，其效果和设隔墙或设倾斜部分2的效果是一样的。

本实施例的效果是，可以在渣槽3的任意位置上设置煤气返回孔4，即使不设隔墙或倾斜部分2也可达到同样效果，渣槽3的制造比较容易。

下面用图12、13和14来说明实施例5。将来陶瓷部件的制造技术提高之后，可以制造形状复杂的渣槽3，适合于采用实施例5。

实施例5的纵断面图示于图12，实施例5的渣槽3的侧视图示于图13，实施例5的渣槽3的俯视图示于图14。本实施例的原理和实施例1的相同。与实施例1在构造上的区别是：渣槽3的煤渣流下孔7呈翅片状，从而增大了煤气循环量;可以抑制从气化炉10、并通过煤渣流下孔7向水槽9辐射热量。

如图13、图14所示，煤气返回孔4和实施例1的一样，但煤渣流下孔7是呈翅片状的。翅片81应倾斜地设置，以便通过气化室内的旋流使炉内的煤气向下方流动。这样，即使是很小的旋流，也可以使炉内的煤气向煤渣冷却室移动。另外，可以无间隙地将翅片81重叠起来，这样也可以抑制从气化炉、并通过煤渣流下孔7向水槽9辐射热量。

本实施例的效果如下：由于可以增大煤气循环量，因此，可使煤渣流下孔7和煤气返回孔4小型化;可以抑制从气化炉10并通过煤渣流下孔7向水槽9辐射热量，故可减少向水槽9的散热量。

如果采用本发明技术，便可利用气化室内的压力差，而不需要附的任何利用余热的附加加热手段，就可以将渣槽的温度维持在可使煤渣向下流动的温度水平，因此，可以使煤渣顺利地向下滴落。

图的简单说明

图1为本发明实施例1的纵断面图，图2为图1中的A-A′的断面图，图3为本发明的原理图，图4为本发明气化装置的系统图，图5是表示本发明实施例1中进行温度控制的结果的曲线图，图6是本发明实施例2的纵断面图，图7是图6的B-B′断面图，图8是本发明实施例3的纵断面图，图9是图8的C-C′断面图，图10是本发明实施例4的横断面图，图11是图10的D-D′断面图，图12是本发明实施例5的横断面图，图13是图12的渣槽侧视图，图14是图13的渣槽俯视图。

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说明书 3 8 57-76506 NO.194986/83

Claims (10)

1、一种煤气化炉的气化方法是，沿着气化室的圆周方向喷入煤和氧化剂，形成旋流，在该气化室中，使两者接触并产生反应，从煤生成可燃性气体，同时使煤中的灰分熔化，变成煤渣，煤渣通过设置在气化室下方的渣槽流入煤渣冷却室。这种煤气化炉的氧化方法的特征是，由于形成旋流，压力从气化室的壁部向中心部位逐渐降低，产生压力差，利用这样的压力差，将生成的一部分可燃性气体从气化室导入煤渣冷却室，并再返回气化室，形成循环系统，用这种循环的可燃性气体加热渣槽，在旋流外侧设置煤渣流下孔，在旋流中心设置气体返回孔。

2、权利要求1所述的煤气化炉的气化方法的特征是，通过控制氧化剂的喷出速度，来控制气化室与煤渣冷却室之间的气体循环量。

3、权利要求1所述的煤气化炉的气化方法的特征是，通过控制氧化剂的供给量，来控制气化室中生成的可燃性气体的温度。

4、权利要求1所述的煤气化炉的气化方法的特征是，通过控制氧化剂供给量与煤供给量的比例，来控制渣槽的温度。

5、在由圆筒状的气化室（将煤生成可燃性气体）。烧嘴（沿着气化室的圆周方向喷出煤和氧化剂）。煤渣冷却室（设置在气化室下方，是冷却气化室中熔化的灰分的）和渣槽（在气化室与煤渣冷却室之间）构成的煤气化炉中，其气化装置的特征是，它是由气化室、煤渣流下孔（与煤渣冷却室连通）和气体返回孔（与气化室连通）构成的。

6、权利要求5所述的煤气化炉的气化装置其特征是，煤渣流下孔和煤气返回孔被形成为一个单一的煤渣-煤气流通孔，该孔从气化炉中心延续到炉壁。

7、权利要求5所述的煤气化炉的气化装置的特征是：渣槽的气体返回孔部分的高度高于煤渣流下孔部分的高度。

8、权利要求5所述的煤气化炉的气化装置的特征是，在煤渣流下孔和气体返回孔的周围设置水冷管。

9、权利要求5所述的煤气化炉的气化装置的特征是，气体返回孔设置在气化炉的轴线延长线以外以及将气体返回孔的上面高度设成与煤渣流下孔的上面高度相同。

10、权利要求5所述的煤气化炉的气化装置的特征是，将煤渣流下孔制成翅片状，翅片设置成倾斜的。

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