CN101892086B - 一种用于水煤浆气化的水煤浆气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于水煤浆气化的水煤浆气化炉，包括燃烧室与激冷室，其特征在于，燃烧室进一步包括：类椭球状宽径燃烧室壳体，至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室，对称设置在燃烧室壳体的宽径处且稍向下倾斜，至少两个水煤浆与氧气三流道喷嘴，稍向下倾斜可拆卸地安装于每一水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室内且喷嘴开口朝向燃烧室内部，耐火砖，衬于燃烧室壳体内，至少两个氧气喷嘴室，位于每一水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室下方的圆周处且向上倾斜，至少两个氧气喷嘴，向上倾斜可拆卸地安装于每一氧气喷嘴室内且喷嘴开口朝向燃烧室内部，和燃烧室渣口，设置在所述燃烧室的底部，其中，激冷室设置在燃烧室的下部并设置在燃烧室渣口下方。

Description

一种用于水煤浆气化的水煤浆气化炉

技术领域

本发明涉及煤气化领域，具体而言涉及一种用于水煤浆直接气化的水煤浆气化炉。

背景技术

以煤为原料直接生产合成气，我国目前通常采用常压固定层气化炉，以无烟块煤或焦炭为原料。该工艺能耗高、对于煤质的要求高，需要用无烟块煤或焦炭，操作时“三废”排放量大，对环境污染比较严重。

近20年来，国外很多公司为了提高燃煤电厂热效率，减少对环境污染，对煤气化联合循环发电技术进行了大量的开发研究工作，促进了煤气化技术的发展。目前生产合成气使用的水煤浆气化装置主要有美国GE公司的水煤浆气化炉和华东理工大学的多喷嘴对置式气化炉，这两种技术较大提高了气化效率，但依然还存在着一些需要解决的问题。

美国专利文献U.S.Pat.Nos.4637823、4527997、5281243公开了德士古气化炉的主要结构特征。德士古气化炉是一个装有耐火衬里并能承受高温高压的容器，其以水煤浆为原料，采用O₂为气化剂，工作压力高，属于增压喷流床气化。

美国专利文献U.S.Pat.Nos.4637823、4527997、5281243公开了德士古气化炉的主要结构特征，该气化炉的几何特征是喷嘴轴线与煤气及液渣出口轴线重合，两者都在气化炉主体轴线上。德士古气化炉工艺中，由于是单喷嘴的射流以及气化炉高径比本身的限制，炉内湍流混合比较弱，雾化角较小，煤浆小颗粒雾化不充分且其分布不均匀，使得局部地方发生氧气过剩，生成CO₂，且已生成的有效气(H₂+CO)容易发生二次反应，导致有效气产量下降，而氧气过少的地方，形成未燃烧区，就会有一些煤浆颗粒未能气化就落到激冷室中。

而且射流方式造成煤浆颗粒停留时间过短，甚至部分煤浆小颗粒喷射出燃烧室后还未来得及燃烧气化，从而使得德士古工艺的气化效率和碳转化率不高。德士古气化装置还存在另外一个问题，就是合成气带灰过多易堵塞合成器出口管线，激冷室容易带水，容易对水平衡产生不利的影响。

中国专利文献01210097.8以及高春雷等人的“新型多喷嘴对置式气化炉与德士古炉的对比”[J]《中氮肥》，2005，No.6：p36-37中提出的两种多啧嘴对置式水煤浆气化炉相对于德士古气化炉而言，其性能有所改善，来自不同喷嘴的射流流股在炉膛内相互撞击，形成撞击流，端流得到加强，使得水煤浆颗粒在炉膛中的停留时间增加，从而使得更多的水煤浆颗粒燃烧，这样气化效率得到了提高。

但是这两种多喷嘴对置式气化炉主要存在如下问题：①在细长的圆筒内采用径向喷嘴直接对冲，由于空间狭窄，从各喷嘴喷出的水煤浆颗粒还没来得及充分分散雾化便相互撞击，限制了德士古喷嘴的雾化效果；②对置式喷嘴喷出的水煤浆颗粒相互撞击以后产生一股向下的撞击流，高速向下的水煤浆颗粒撞击流必定有部分未来得及燃烧就冲出炉膛进入激冷室，从而限制了气化效率的提高；③两两相对的喷嘴距离太近在狭窄的圆筒中相向高速喷出水煤浆颗粒，必有部分高动能的水煤浆颗粒对于对面的喷嘴和耐火砖形成冲刷磨蚀，且上行的撞击流及其形成的火焰的冲击和烧蚀也会造成拱顶砖过早损坏，这样就缩短了喷嘴的使用寿命和气化炉的运行周期，增加了维护成本；④大块渣落下时，静态破渣器的棱角将其破碎，而破碎不彻底体积还较大的渣块被静态破渣器上的格栅拦截，堆积于静态破渣锥的底部，容易造成堵塞，检修时才能将其清除。

因此，为了克服上述缺陷，需要提供一种新型的适用于水煤浆气化的水煤浆气化炉。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种新型的用于适用于水煤浆气化的水煤浆气化炉，以解决目前的用于水煤浆气化的水煤浆气化炉所存在的技术问题。

为此，本发明提供了一种新型的适用于水煤浆气化的水煤浆气化炉，包括：

燃烧室与激冷室，

其特征在于，所述燃烧室进一步包括：

类椭球状宽径燃烧室壳体，

至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室，对称设置在所述燃烧室壳体的宽径A-A处，且稍向下倾斜，

至少两个水煤浆与氧气三流道喷嘴，稍向下倾斜可拆卸地安装于每一所述水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室内，且喷嘴开口朝向所述燃烧室内部，

耐火砖，衬于所述燃烧室壳体内，

至少两个氧气喷嘴室，位于每一所述水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室下方的圆周B-B处，且向上倾斜，

至少两个氧气喷嘴，向上倾斜可拆卸地安装于每一所述氧气喷嘴室内，且喷嘴开口朝向所述燃烧室内部，和

燃烧室渣口，设置在所述燃烧室的底部，

其中，所述激冷室设置在所述燃烧室的下部并设置在所述燃烧室渣口下方，所述激冷室进一步包括：

激冷环，设置在所述燃烧室渣口下方并环绕所述燃烧室渣口，所述激冷环包括激冷水入口和激冷水出口，

下降管，设置在所述激冷环下方，垂直延伸进入所述激冷室液面下方，

第一合成气出口，设置在所述激冷室上部，位于所述激冷室液面上方，

气化炉黑水出口，设置在所述激冷室下部的侧壁上，和

排渣口，设置在所述激冷室底部下方。

优选地，安装于对称设置的所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室内的所述水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体的中部周边A-A在同一水平面上两两相对均匀设置，安装于每一所述氧气喷嘴室内的所述氧气喷嘴沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体下方的圆周B-B在同一水平面上两两相对均匀设置。

更优选地，所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室为四个，且两两相邻相互垂直设置在所述燃烧室壳体的宽径A-A处，所述至少两个氧气喷嘴室为二个且沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体下方的一圆周B-B直径上相对设置。

优选地，所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室为四个，且两两相邻相互垂直设置在所述燃烧室壳体的宽径A-A处，所述至少两个氧气喷嘴室为四个，且沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体下方的圆周B-B在同一水平面上两两相邻相互垂直设置。

优选地，所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室为六个或八个，且均匀设置在所述燃烧室壳体的宽径处的同一圆周A-A直径上，两两相对地设置，所述至少两个氧气喷嘴室为四个且沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体下方的一圆周B-B直径上两两相邻相互垂直设置。

优选地，所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室为六个或八个，且均匀设置在所述燃烧室壳体的宽径A-A处的同一圆周直径上，两两相对地设置，所述至少两个氧气喷嘴室为六个或八个且沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体下方的一圆周B-B直径上，两两相对设置。

优选地，所述激冷室进一步包括至少一层第一破泡条，设置在所述激冷室液面上方，并围绕所述下降管。

优选地，所述至少一层第一破泡条的每一根破泡条上均匀设置有金属刺。

优选地，所述至少一层第一破泡条为二至四层，且上下相邻的两层相互垂直设置。

优选地，所述激冷室进一步包括至少一层散气网，设置在所述激冷室液面下方，并围绕所述下降管的下端口。

优选地，所述至少一层散气网为二至四层。更优选，所述至少一层散气网为二至三层。

优选地，所述激冷室进一步包括对称设置的至少两个破渣锥，设置在所述激冷室内侧的底部，且在所述下降管的下方向上倾斜呈尖锥状。

优选地，所述至少两个破渣锥的轴线与水平面夹角在30-75°的范围内。优选地，所述至少两个破渣锥的轴线与水平面夹角在45-70°的范围内。更优选地，所述至少两个破渣锥的轴线与水平面夹角在50-65°的范围内。

优选地，其中对称设置的所述至少两个破渣锥为四个。

优选地，其中对称设置的所述至少两个破渣锥为六个。

优选地，所述激冷室进一步包括回流罐，

其中所述回流罐进一步包括：

第二合成气入口，设置在所述回流罐的底部，和

第二合成气出口，设置在所述回流罐的上部，

其中，所述回流罐的第二合成气入口通过与设置在所述激冷室上部的第一合成气出口相连的合成气管线与所述激冷室连通，设置在所述回流罐底部的第二合成气入口稍高于所述第一合成气出口。

优选地，所述回流罐进一步包括至少一层第二破泡条，安装在所述回流罐内壁上。

优选地，所述至少一层第二破泡条的每一根破泡条上均匀设置有金属刺。

优选地，所述至少一层第二破泡条为二至四层，且上下相邻的两层相互垂直设置。

优选地，所述至少两个氧气喷嘴的轴线与其所处的水平面之间的夹角在1～30°的范围内。更优选地，所述至少两个氧气喷嘴的轴线与其所处的水平面之间的夹角在5～25°的范围内，优选在10～25°之间，最好在10～20°之间。

优选地，所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴的轴线与其所处的水平面之间的夹角在1～20°的范围内。更优选地，所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴的轴线与其所处的水平面之间的夹角在3～15°的范围内，优选在5～15°之间，最好在8～12°之间。

优选地，所述激冷水出口沿所述激冷环均匀分布使得激冷水沿所述下降管的内壁流动，或者所述激冷水出口设置为至少四个均匀分布的开口，使得激冷水沿所述下降管的切向射出并使得激冷水沿所述下降管的内壁流动。

本发明提供的新型的、优选包括稍向下倾斜的对置式四个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴的用于水煤浆气化的气化炉，主要由燃烧室和激冷室构成。燃烧室为类椭球状宽径壳体，下部设置有两斜向上喷的氧气喷嘴，此设计能够有效地提高气化效率，减少在细长的燃烧室内的对置式喷嘴和耐火砖遭受的冲刷热蚀，延长了喷嘴寿命和生产运行周期；激冷室设置有独特的造泡破泡和破渣结构，能够有效地减少合成气出口管线灰渣堵塞以及激冷室带水现象，同时可有效破渣。通过本发明提供的新型的用于水煤浆气化的水煤浆气化炉具有以下的优点：

(1)使水煤浆的充分雾化，最大限度地提高气化效率；

(2)避免烧嘴与耐火砖被严重冲刷和热蚀；

(3)通过设置多个斜向上的破渣锥，使得单一破渣锥不一定能够破成合适尺寸的大块渣被破扎成合适尺寸的渣块，避免了使用破渣设备，降低了设备成本；

(4)避免了合成气带灰过多，易堵塞气化炉合成气出口管线的问题；

(5)避免了出激冷室的合成气带水严重的问题。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的新型气化炉沿设置两个相对的水煤浆与氧气三流道喷嘴且设置两个相对的氧气喷嘴的燃烧室与激冷室的纵向剖面示图；

图2是根据本发明图1的宽径燃烧室及其水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴部分的俯视图；

图3是根据本发明图1的激冷室中的散气网的结构简图；以及

图4是根据本发明图1的激冷室中的破泡条的结构简图。

具体实施方式

以下提供了本发明的具体实施方式。本领域技术人员应该理解其中实施例仅是为了说明的目的，不应被视为以任何方式限制由权利要求所限定的本发明的范围。

在本发明的一个具体实施方式中，提供了一种新型的用于水煤浆的多喷嘴水煤浆气化炉，包括：

燃烧室10与激冷室20，

其特征在于，燃烧室10进一步包括：

类椭球状宽径燃烧室壳体110，

至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160，对称设置在燃烧室壳体110的宽径A-A处，且稍向下倾斜，

至少两个水煤浆与氧气三流道喷嘴120，稍向下倾斜可拆卸地安装于每一水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160内，且喷嘴开口朝向燃烧室内部，

耐火砖140，衬于燃烧室壳体110内，

至少两个氧气喷嘴室180，位于每一水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160下方的圆周B-B处，且向上倾斜，

至少两个氧气喷嘴150，向上倾斜可拆卸地安装于每一氧气喷嘴室180内，且喷嘴开口朝向燃烧室内部，和

燃烧室渣口190，设置在燃烧室10的底部，

其中，激冷室20设置在燃烧室10的下部并设置在燃烧室渣口190下方，激冷室20进一步包括：

激冷环210，设置在燃烧室渣口190下方并环绕燃烧室渣口190，激冷环210包括激冷水入口210a和激冷水出口210b，

下降管220，设置在激冷环210下方，垂直延伸进入激冷室液面202下方，

第一合成气出口230，设置在激冷室20上部，位于激冷室液面202上方，

气化炉黑水出口260，设置在激冷室20下部的侧壁上，和排渣口240，设置在激冷室20底部下方。

在一优选实施方式中，安装于对称设置的至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160内的水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴120沿着类椭球状宽径燃烧室壳体110的中部周边A-A在同一水平面上两两相对均匀设置，安装于每一氧气喷嘴室180内的氧气喷嘴150沿着类椭球状宽径燃烧室壳体110下方的圆周B-B在同一水平面上两两相对均匀设置。

在一更优选实施方式中，至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160为四个，且两两相邻相互垂直设置在燃烧室壳体110的宽径A-A处，至少两个氧气喷嘴室180为二个且沿着类椭球状宽径燃烧室壳体110下方的一圆周B-B直径上相对设置。

在另一优选实施方式中，至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160为四个，且两两相邻相互垂直设置在燃烧室壳体110的宽径A-A处，至少两个氧气喷嘴室180为四个，且沿着类椭球状宽径燃烧室壳体110下方的圆周B-B在同一水平面上两两相邻相互垂直设置。

在又一优选实施方式中，至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160为六个或八个，且均匀设置在燃烧室壳体110的宽径A-A处的同一圆周的直径上，两两相对地设置，至少两个氧气喷嘴室180为四个且沿着类椭球状宽径燃烧室壳体110下方的一圆周B-B直径上两两相邻相互垂直设置。

在一进一步的优选实施方式中，至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160为六个或八个，且均匀设置在燃烧室壳体110的宽径A-A处的同一圆周直径上，两两相对地设置，至少两个氧气喷嘴室180为六个或八个且沿着类椭球状宽径燃烧室壳体110下方的一圆周B-B的直径上，两两相对设置。

在一优选实施方式中，激冷室20进一步包括至少一层第一破泡条250，设置在激冷室液面202上方，并围绕下降管220。

在一更优选实施方式中，至少一层第一破泡条250的每一根破泡条上均匀设置有金属刺255。

在一更优选实施方式中，至少一层第一破泡条250为二至四层，且上下相邻的两层相互垂直设置。

在一优选实施方式中，激冷室20进一步包括至少一层散气网270，设置在激冷室液面202下方，并围绕下降管220的下端口。

在一更优选实施方式中，散气网270为二至四层。在一进一步优选实施方式中，散气网270为二至三层。

在一优选实施方式中，激冷室20进一步包括对称设置的至少两个破渣锥280，设置在激冷室20内侧的底部，且在下降管220的下方向上倾斜呈尖锥状。

在一优选实施方式中，至少两个破渣锥280的轴线与水平面夹角在30-75°的范围内。在一更优选实施方式中，至少两个破渣锥280的轴线与水平面夹角在45-70°的范围内。在一进一步优选实施方式中，至少两个破渣锥280的轴线与水平面夹角在50-65°的范围内。

在一更优选实施方式中，其中对称设置的至少两个破渣锥280为四个。

在另一优选实施方式中，其中对称设置的至少两个破渣锥280为六个。

在一优选实施方式中，激冷室20进一步包括回流罐30，

其中回流罐30进一步包括：

第二合成气入口310，设置在回流罐30的底部，和

第二合成气出口320，设置在回流罐30的上部，

其中，回流罐30的第二合成气入口310通过与设置在激冷室20上部的第一合成气出口230相连的合成气管线290与激冷室20连通，设置在回流罐30底部的第二合成气入口310稍高于第一合成气出口230。

在一优选实施方式中，回流罐30进一步包括至少一层第二破泡条330，安装在回流罐30内壁上。

在一更优选实施方式中，至少一层第二破泡条330的每一根破泡条上均匀设置有金属刺335。

在一更优选实施方式中，至少一层第二破泡条330为二至四层，且上下相邻的两层相互垂直设置。

在一优选实施方式中，至少两个氧气喷嘴150的轴线与其所处的水平面之间的夹角在1～30°的范围内。在一更优选实施方式中，至少两个氧气喷嘴150的轴线与其所处的水平面之间的夹角在10～25°的范围内。

在一优选实施方式中，至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴120的轴线与其所处的水平面之间的夹角在1～20°的范围内。在一更优选实施方式中，至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴120的轴线与其所处的水平面之间的夹角在5～15°的范围内。在一优选实施方式中，激冷水出口210b沿激冷环210均匀分布使得激冷水沿下降管220的内壁流动。

在另一优选实施方式中，激冷水出口210b设置为至少四个均匀分布的开口，使得激冷水沿下降管220的切向方向射出并使得激冷水沿下降管220的内壁流动。

下面结合附图1～4和具体实施例，对本发明提供的新型的用于水煤浆的多喷嘴水煤浆气化炉详细描述如下，其仅是为了对本发明予以进一步的说明，应该理解其并不因此限制本发明的权利范围。

图1是根据本发明的一个实施方式的新型气化炉沿设置两个相对的水煤浆与氧气三流道喷嘴且设置两个相对的氧气喷嘴的燃烧室与激冷室的纵向剖面示图；

参照图1，本发明用于水煤浆的多喷嘴水煤浆气化炉1，包括燃烧室10与激冷室20。

其中，燃烧室10包括：内衬耐火砖140的类椭球状宽径燃烧室壳体110、水煤浆与氧气三流道喷嘴120、氧气喷嘴150、四个稍向下倾斜对称设置在燃烧室壳体110的宽径A-A处的水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160、向上倾斜的氧气喷嘴室180、和燃烧室渣口190。

四个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴120沿着燃烧室壳体110中部周边在同一水平面上对称且相邻两两垂直均布，水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴120稍向下倾斜，并以可拆卸方式，如机械紧固方式，例如螺接、套接，粘接、焊接方式等连接方式，尤其是机械紧固方式，如螺接或套接，而安装在每一个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室160中。

在两个相对设置的水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴120下方设置的两个氧气喷嘴150向上倾斜，并以机械方式，如机械紧固方式，例如螺接、套接，粘接、焊接方式等连接方式，尤其是机械紧固方式，如螺接或套接而安装在每一个氧气喷嘴室180中。

燃烧室渣口190设置在燃烧室10底部，用于使煤直接气化后产生的合成气与炉渣一并排出燃烧室10。

激冷室20设置在燃烧室10下部。

激冷室20包括：激冷环210、下降管220、排渣口240、第一合成气出口230、和气化炉黑水出口260。

激冷环210设置在燃烧室渣口190下方，包括激冷水入口210a和激冷水出口210b，用于通过激冷水，下降管220设置在激冷环210下方，并向下延伸进入激冷室液面202下方。激冷水从激冷环210的四个均匀分布的作为激冷水出口210b的开口内流出，并沿下降管220内壁流下而在下降管220内壁上形成水膜，使得高温合成气及夹带的飞灰与下降管220内壁上形成的水膜直接接触，避免了下降管220受到高温而产生变形。

在另一实施方式中，激冷环210沿下降管220内壁均匀分布有若干激冷水出口210b，使得激冷水沿下降管220的内壁流动，也可以使得高温合成气及夹带的飞灰与下降管220内壁上形成的水膜直接接触，避免了下降管220受到高温而产生变形。

第一合成气出口230，设置在激冷室20上部并位于激冷室液面202上方。

三层破泡条250，设置在下降管220周边位于激冷室液面202上方，破泡条250上可以带有金属破泡刺255，也可以没有金属破泡刺，其可以根据需要而设置。三层破泡条250中上下相邻的两层可相互垂直设置。破泡条250根据需要也可以设置为二至四层。

散气网270设置在下降管220周边位于激冷室液面202的下方。散气网270可以设置为二至四层，也可以设置为两层。其可以根据需要而进行调节。散气网270可以将每一层的网格设置成相同或不同形状，每一层的网格的大小也可以根据需要进行调整。

排渣口240设置在激冷室20下方。

经激冷后的合成气由第一合成气出口230经合成气管线290排出进入回流罐30底部的第二合成气入口310，其中第二合成气入口310稍高于第一合成气出口230，进入的合成气再由回流罐30顶部的第二合成气出口320排出。

回流罐30内设置有上下两层破泡条，其相互垂直安装在回流罐30内壁上。

破渣锥280设置在激冷室20内，在底部下降管220正下方而向上倾斜。

下面结合附图进行具体阐述，如图1所示，该气化炉1为四喷嘴对置式结构(仅在宽径燃烧室10的中心处以一小圆表示另外两烧嘴，未示出与其关联的水煤浆和氧气管线)，其中水煤浆氧气喷嘴120为德士古的三流道工艺喷嘴，水煤浆介于中心氧和外环氧之间走中间通道。

气化炉1上部为宽径燃烧室10，是水煤浆气化区，类椭球状燃烧室壳体110具有耐火砖衬里140；下部激冷室20，为煤气冷却区。水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴120的对置结构形成撞击流，从而使得水煤浆颗粒与氧气混合得更加均匀，促进氧化端流混合，减少了不燃烧区的形成。

由于由三流道工艺喷嘴喷出的氧气和水煤浆是稍斜向下射流，其相对于直接垂直向下射出的物料，将会有更长的停留时间。其中，三流道工艺喷嘴120的轴线与其所处的水平面A-A之间的夹角在1～20°的范围内，优选在3～15°之间，或5～15°之间，最好在8～12°之间。

同时，由于有两股小量的氧气由氧气喷嘴150斜向上喷射，从而将撞击流中大部分向下射出渣口的煤浆小颗粒吹回燃烧室10，同时促进了水煤浆颗粒与氧化端流的混合，从而使得气化更加充分。

两个氧气喷嘴150的轴线与其所处的水平面B-B之间的夹角在1～30°的范围内，优选在5～25°之间，或10～25°之间，最好在10～20°之间。

图1和图2中所示的宽径燃烧室10，相对于华东理工大学开发的四喷嘴气化炉而言，两两对置的水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴距离拉长，减轻了喷射对彼此的冲击磨蚀，从而延长了喷嘴的使用寿命；同时这四只喷嘴微微斜向下(与水平面成10°左右的夹角)，从而减轻了上行的撞击流及其形成的火焰对拱顶砖的冲击和烧蚀。另外，宽敞的燃烧室10为充分雾化提供了足够的空间，类椭球状燃烧室壳体110使得壳体内各处雾化颗粒都处于流动状态，有助于雾化颗粒的均匀混合和燃烧，避免了其他形状的气化炉，如圆筒形或正方体，在边角处形成不流动的死区而造成无法燃尽的炭黑产生。

仍参照附图1，本发明设置在燃烧室10下面的激冷室20类似于德士古气化炉的激冷室结构，不同之处是，其下部设置有四个对置式的斜向上竖起的在上端呈尖锥状的破渣锥280，可借助大块渣落下的巨大动量将其破碎，从而防止排渣管线被堵塞；相对于华东理工大学开发的单一破渣锥，本发明的四个对置式破渣锥280，其中锥顶间的对角线距离小于排渣管管径，使得落下的大块渣破碎成更小的渣块，进一步减少了排渣口堵塞情况的发生。根据需要破渣锥280可以为三至六个，每个破渣锥280的轴线与水平面夹角在30～75°的范围内，优选在45～70°的范围内，最优选在50～65°的范围内，其可以根据需要而调整。

该气化炉1的激冷室20内具有独特的造泡和/或破泡设计。

参照图1，合成气离开下降管220以后从下降管220外围与激冷室内壁之间的空间上升，经过位于激冷室液面下方并围绕下降管220的散气网270(如图3)，再经破泡条250(如图4)后排出激冷室；离开下降管220的合成气携带有大量的灰，经两层散气网270后，原来的大气泡被分割成若干细长气泡或更小的气泡，使得合成气与激冷水之间的接触面积大大提高，从而激冷水能够洗出合成气中更多的固体颗粒，从而减少了这些固体颗粒堵塞合成气出口管线290情况的发生。根据需要散气网270可以设置为二至四层，优选设置为二至三层。

但是大量的气泡会造成合成气携带大量的激冷水，为了防止此类激冷室带水，如图4在下降管220与激冷室20内壁之间设置有三层破泡条250，每层由若干带金属刺255的长条组成。如图1，相邻两层破泡条250相互垂直设置。同时，如图1，最上层和最下层两层破泡条250错开放置，经过水浴后的合成气的气泡遇到设置在破泡条250上的金属刺255，大部分气泡被捅破，从而减少了泡沫夹带，减少了激冷室带水。根据需要破泡条250可以设置为二至四层，优选为三层，且上下相邻的两层相互垂直设置。

参照图1、图3和图4，本发明的气化炉1的激冷室20内的合成气通过交替垂直设置的其上设置有金属破泡刺255的破泡条250，散气网270实现了合成气的造泡和/或破泡。

仍然参照图1，经过设置有金属破泡刺255的破泡条250和散气网270破泡的合成气经由第一合成气出口230排出，经由斜向上设置的合成气管线290进入设置在回流罐30底部的第二合成气入口310，该回流罐30内部亦安装有两层破泡条330，破泡条330也设置有金属刺335，合成气由回流罐30底部的第二合成气入口310进入，从回流罐30顶部的第二合成气出口320排出，促使合成气携带的部分水分又重新通过斜向上设置的合成气管线290逆向流回激冷室20内，这样双管齐下，既减轻了合成气带水，又稳定了水平衡和正常生产。

和高春雷等人公开的华东理工大学的锯齿形破泡条相比较，本发明中采用的密集分布有金属刺255、335的破泡条250、330进行破泡，更为高效。

综合以上，本发明的气化炉的具有以下优点：

1)对置结构形成撞击流，从而使得水煤浆颗粒与氧化混合更加均匀，促进端流混合，减少不燃烧区的形成。由于由三流道工艺喷嘴喷出的氧气和水煤浆是稍斜向下射流，相对于直接垂直向下射出的物料，将会有更长的停留时间，同时，由于有两股小量的氧气由氧气喷嘴斜向上喷射，从而将撞击流中大部分向下射出渣口的煤浆小颗粒吹回燃烧室，同时促进了水煤浆颗粒与氧化的端流混合，从而使得水煤浆雾化更加均匀充分，进而使得气化效率获得了提高。

2)相对于华东理工大学的四喷嘴气化炉，在本发明中的两对置的喷嘴距离被拉长，减轻了喷射对彼此的冲击磨蚀，从而延长了喷嘴的使用寿命；同时此四只喷嘴微微斜向下(与水平面成10°左右的夹角)，从而减轻了上行的撞击流及其形成的火焰对拱顶砖的冲击和烧蚀。

3)另外，宽敞的燃烧室为充分雾化提供了足够的空间，类椭球状燃烧室壳体使得壳体内各处雾化颗粒都处于流动状态，有助于雾化颗粒均匀混合燃烧，避免了其他形状气化炉如圆筒形或正方体边角处形成不流动的死区造成无法燃尽的炭黑产生。

4)本发明中的多个对置式破渣锥的设置，使得锥顶之间的对角距离小于排渣管管径，相对于华东理工大学设计的单一破渣锥，使落下的大块渣破碎成更小的渣块，进一步减少了排渣口堵塞情况的发生。

5)本发明的气化炉激冷室具有独特的造泡破泡设置，合成气离开下降管以后上升，经散气网再经破泡条后出激冷室；使得离开下降管的携带有大量灰的合成气经两层散气网后，将原来的大气泡分割成若干细长气泡或更小的气泡，从而使得合成气与激冷水接触面积大大提高，能够洗出合成气中更多的固体颗粒，进而减少了这些固体颗粒堵塞合成气出口管线情况的发生。

6)在下降管与激冷室内壁之间设置的三层破泡条，每层由若干带金属刺的长条组成，相邻两层破泡条相互垂直，最上层和最下层的两层破泡条为错开放置，经过水浴后的合成气的气泡遇到金属刺，大部分气泡将会被捅破，从而减少了泡沫夹带，减少激冷室带水。

7)在合成气出口斜向上的管线上设置了一回流罐，该罐内亦安装有两层破泡条，合成气由回流罐底部流进由顶部排出，促使合成气携带的部分水分又重新逆向流回激冷室，减轻了合成气带水，稳定了水平衡和正常生产。

尽管本发明的各种实施方式已经通过具体实施方式在上下文中进行了描述，但是本发明并不仅限于此。因此，以上的描述不应该当作是本发明范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求进行限定。本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的精神的情况下可以对本发明作出各种改变和变更，其都将落入在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种适用于水煤浆气化的水煤浆气化炉(1)，包括：

燃烧室(10)与激冷室(20)，

其特征在于，所述燃烧室(10)进一步包括：

类椭球状宽径燃烧室壳体(110)，

至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室(160)，对称设置在所述燃烧室壳体(110)的宽径(A-A)处，且稍向下倾斜，

至少两个水煤浆与氧气三流道喷嘴(120)，稍向下倾斜通过螺接、套接、粘接或焊接的连接方式安装于每一所述水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室(160)内，且喷嘴开口朝向所述燃烧室内部

耐火砖(140)，衬于所述燃烧室壳体(110)内，

至少两个氧气喷嘴室(180)，位于每一所述水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室(160)下方的圆周(B-B)处，且向上倾斜，

至少两个氧气喷嘴(150)，向上倾斜可拆卸地安装于每一所述氧气喷嘴室(180)内，且喷嘴开口朝向所述燃烧室内部，和

燃烧室渣口(190)，设置在所述燃烧室(10)的底部，

其中，所述激冷室(20)设置在所述燃烧室(10)的下部并设置在所述燃烧室渣口(190)下方，所述激冷室(20)进一步包括：

激冷环(210)，设置在所述燃烧室渣口(190)下方并环绕所述燃烧室渣口(190)，所述激冷环(210)包括激冷水入口(210a)和激冷水出口(210b)，

下降管(220)，设置在所述激冷环(210)下方，垂直延伸进入所述激冷室液面(202)下方，

第一合成气出口(230)，设置在所述激冷室(20)上部，位于所述激冷室液面(202)上方，

气化炉黑水出口(260)，设置在所述激冷室(20)下部的侧壁上，和

排渣口(240)，设置在所述激冷室(20)底部下方。

2.根据权利要求1所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，安装于对称设置的所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室(160)内的所述水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴(120)沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体(110)的中部周边(A-A)在同一水平面上两两相对均匀设置，安装于每一所述氧气喷嘴室(180)内的所述氧气喷嘴(150)沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体(110)下方的圆周(B-B)在同一水平面上两两相对均匀设置。

3.根据权利要求2所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述激冷室(20)进一步包括至少一层第一破泡条(250)，设置在所述激冷室液面(202)上方，并围绕所述下降管(220)。

4.根据权利要求3所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述激冷室(20)进一步包括至少一层散气网(270)，设置在所述激冷室液面(202)下方，并围绕所述下降管(220)的下端口。

5.根据权利要求4所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述激冷室(20)进一步包括对称设置的至少两个破渣锥(280)，设置在所述激冷室(20)内侧的底部，且在所述下降管(220)的下方向上倾斜呈尖锥状。

6.根据权利要求1～5任一项所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述激冷室(20)进一步包括回流罐(30)，

其中所述回流罐(30)进一步包括：

第二合成气入口(310)，设置在所述回流罐(30)的底部，和

第二合成气出口(320)，设置在所述回流罐(30)的上部，

其中，所述回流罐(30)的第二合成气入口(310)通过与设置在所述激冷室(20)上部的第一合成气出口(230)相连的合成气管线(290)与所述激冷室(20)连通，设置在所述回流罐(30)底部的第二合成气入口(310)稍高于所述第一合成气出口(230)。

7.根据权利要求6所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述回流罐(30)进一步包括至少一层第二破泡条(330)，安装在所述回流罐(30)内壁上。

8.根据权利要求1～5任一项所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室(160)为四个，且两两相邻相互垂直设置在所述燃烧室壳体(110)的宽径(A-A)处，所述至少两个氧气喷嘴室(180)为二个且沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体(110)下方的一圆周(B-B)直径上相对设置，或所述至少两个氧气喷嘴室(180)为四个，且沿着所述类椭球状宽径燃烧室壳体(110)下方的圆周(B-B)在同一水平面上两两相邻且相互垂直设置。

9.根据权利要求3～5任一项所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述至少一层第一破泡条(250)的每一根破泡条上均匀设置有金属刺(255)。

10.根据权利要求7所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述至少一层第二破泡条(330)的每一根破泡条上均匀设置有金属刺(335)。

11.根据权利要求4～5任一项所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述至少一层散气网(270)为二至四层。

12.根据权利要求3～5任一项所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述至少一层第一破泡条(250)为二至四层，且上下相邻的两层相互垂直设置。

13.根据权利要求7所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述至少一层第二破泡条(330)为二至四层，且上下相邻的两层相互垂直设置。

14.根据权利要求7所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，其中对称设置的所述至少两个破渣锥(280)为四个，所述至少两个破渣锥(280)的轴线与水平面夹角在30-75°的范围内。

15.根据权利要求1～5任一项所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述至少两个氧气喷嘴(150)的轴线与其所处的水平面之间的夹角在1～30°的范围内。

16.根据权利要求1～5任一项所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述至少两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴(120)的轴线与其所处的水平面之间的夹角在1～20°的范围内。

17.根据权利要求1～5任一项所述的水煤浆气化炉(1)，其特征在于，所述激冷水出口(210b)沿所述激冷环(210)均匀分布使得激冷水沿所述下降管(220)的内壁流动，或者所述激冷水出口(210b)设置为至少四个均匀分布的开口，使得激冷水沿所述下降管(220)的切向射出并使得激冷水沿所述下降管(220)的内壁流动。

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