CN101948699A - 用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法及其装置，装置为：加热提升管的出口与I号旋风分离器的下部入口联通，I号旋风分离器的上部出口与废热锅炉的下部入口联通、侧壁出口与气流部分气化管侧壁的一入口联通，废热锅炉的侧壁出口与气流部分气化管的底部入口联通，气流部分气化管的顶部出口与II号旋风分离器的底部入口联通，II号旋风分离器的顶部出口与荒煤气净化装置的入口联通、侧壁出口与水蒸气发生器的顶部入口联通，水蒸气发生器的顶部出口与气流部分气化管底部的入口联通，水蒸气发生器的底部出口与加热提升管的侧壁入口联通。制备水煤气的方法由半焦粉加热升温、用废水制备水蒸气、部分半焦粉气化制水煤气组成。

Description

用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法及其装置
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及到用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法及其专用设备。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，以煤为原料进行热解生产焦粉的产业也得到了相应的发展。焦粉是一种重要的化工原料和清洁燃料，主要用于生产合成气制合成氨和甲醇，用作炼铁的高温喷吹料，制金属镁的原料，作为清洁燃料用于发电、工业锅炉和民用燃料。我国目前焦粉的产量已达2600万吨，随着国民经济的快速发展，预计到2015年将达到5000万吨。
水煤气是生产合成氨、甲醇、二甲醚、燃料油的原料，城市煤气、工业燃气。传统的水煤气的制造方法大多数是采用固定床造气炉，以优质无烟块煤或焦炭为原料，虽然我国是煤资源较丰富的国家，但是适应固定床造气炉的优质无烟煤产量相对较少，加上近年来优质无烟块煤价格不断上涨，致使我国600多家中小型氮肥厂成本加大，企业几乎全面亏损，而储量较大，价格便宜的烟煤由于生产水煤气煤焦油及有机物过多而导致整个系统无法生产。
现有的水煤气的制备方法很多，有GSP气化方法、德士古水煤浆气化方法、Lurgi(鲁奇)气化方法、Shell(壳牌)气化方法、清华非熔渣-熔渣分级气化方法等，但它们都是煤的全部气化，转化率高，但投资大，在气化过程中使用氧气，使用脱盐水，加大了运行费。如采用分级转化的方式制水煤气，利用余热废水汽化，可降低制气的苛刻度、减少投资，降低运行费用，同时能利用热解产生的废水。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于提供一种设计合理、生产操作安全的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气装置。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种效率高、易控制、能使半粉焦和废水得到合理利用的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：加热提升管的出口通过管道与I号旋风分离器的下部入口相联通，I号旋风分离器的上部出口通过管道与废热锅炉的下部入口相联通、侧壁出口通过安装在管道上的阀门与气流部分气化管侧壁的一入口相联通，废热锅炉的侧壁出口通过管道与气流部分气化管的底部入口相联通，气流部分气化管的顶部出口通过管道与II号旋风分离器的底部入口相联通，II号旋风分离器的顶部出口通过管道与荒煤气净化装置的入口相联通、侧壁出口通过安装在管道上的阀门与水蒸气发生器的顶部入口相联通，水蒸气发生器的顶部出口通过管道与气流部分气化管底部的入口相联通，水蒸气发生器的底部出口通过安装在管道上的阀门与加热提升管的侧壁入口相联通。
本发明的水蒸气发生器为：在外筒的上端设置有水蒸气排出管和热焦粉接入管，热焦粉接入管的下端伸入到外筒内的上部，外筒内至少设置有两级水蒸气产生器，外筒的下端设置有下椎体，下椎体的底部设置有与外筒内相联通的焦粉出口管。
本发明的两级水蒸气产生器为：在热焦粉接入管的下端设置有下端与第一级伞形分布器联接的第一级连接杆，第一级伞形分布器的侧壁与水平面间的夹角α1为30°～60°，第一级伞形分布器的底面内径与热焦粉接入管的内径的比为1～2，外筒的上部设置有与第一级雾化喷头联接、与第一级雾化喷头联通的第一级废水进口管，第一级雾化喷头下外筒内设置有第一级斗形分布器，第一级斗形分布器的侧壁与水平面的夹角α2为30°～60°，第一级斗形分布器下端开口的内径与热焦粉接入管的内径的比为2～3，外筒的内径与第一级斗形分布器上端开口的内径比为1∶0.9。第一级斗形分布器的底部设置有下端与第二级伞形分布器联接的第二级连接杆，第二级伞形分布器与水平面的夹角α3为30°～60°，外筒的上部右侧筒壁上设置有与第二级雾化喷头联通的第二级废水进口管，第二级雾化喷头的下方外筒上设置有第二级斗形分布器，第二级斗形分布器侧壁与水平面的夹角α4为30°～60°，第二级斗形分布器下端开口的内径与热焦粉接入管的内径比为2～3，外筒内径与第二级斗形分布器上端开口的内径比为1.1。
本发明的第二级伞形分布器与第一级伞形分布器相同，第二级斗形分布器与第一级斗形分布器相同。
本发明的第一级伞形分布器的侧壁与水平面间的夹角α1最佳为45°，第一级伞形分布器的底面内径D2与热焦粉接入管的内径D1的最佳比为1.5，第一级斗形分布器的侧壁与水平面的夹角α2最佳为45°，第二级伞形分布器与水平面的夹角α3最佳为45°，第二级斗形分布器侧壁与水平面的夹角α4最佳为45°。
本发明的第一级斗形分布器和第二级斗形分布器的垂直高度的下3/4侧壁上加工有2～6圈在同一圆周上排列孔径为10～20mm的导气孔，一圈导气孔中的一个导气孔与相邻一圈导气孔中相邻的一个导气孔在同一径向排列或一圈导气孔与相邻一圈导气孔交错排列。
采用上述装置用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法由下述步骤组成：
A.半焦粉加热升温
将煤热解工序生产焦粉过程中产生的温度为510～550℃、粒径1mm以下的半焦粉从加热提升管的侧壁入口送入加热提升管，从加热提升管底部通入流速为5～15米/秒的空气和烟气，空气与烟气的体积比1∶2～3，5％的半焦粉与空气在加热提升管内燃烧，半焦粉温度达到900～950℃，900～950℃半焦粉和烟气从加热提升管顶部排出并经管道送入I号旋风分离器内除尘，除尘后的烟气从I号旋风分离器顶部送入废热锅炉内对水加热产生蒸汽，降温后的烟气从废热锅炉顶部排出，水蒸气从废热锅炉侧壁送出，900～950℃的半焦粉通过管道进入气流部分气化管，部分烟气循环利用。
B.用废水制备水蒸气
800～850℃半焦粉从水蒸气发生器顶部进入，经第一级伞形分布器分布在第一级斗形分布器内壁上，废水从第一级伞形分布器下方的第一级雾化喷头喷入，与第一级斗形分布器内壁上的半焦粉直接接触产生水蒸气，第二级伞形分布器再次分布到第二级斗形分布器，废水从第二级伞形分布器下方的第二级雾化喷头再次喷入到半焦粉，第二级斗形分布器上产生的蒸汽通过第一级斗形分布器的导气孔，并将半焦粉流化，废水至少经两级汽化，产生水蒸汽将半焦粉冷却到150℃。水蒸气夹带的半焦粉在水蒸气发生器上部空间沉降后，水蒸气从水蒸气发生器顶部送出并与从废热锅炉送出的水蒸气混合后进入气流部分气化管。150℃半焦粉一部分由水蒸气发生器底部送出回收，另一部分经管道进入加热提升管循环利用。
C.部分半焦粉气化制水煤气
从气流部分气化管的底部进入的流速为5～15米/秒的氧气和水蒸气的混合气将900～950℃的半焦粉提升，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.5～0.8，质量为10％～40％的半焦粉气化，气化温度为950～1000℃，制成水煤气，水煤气和半焦粉从气流部分气化管顶部排出并经管道送入II号旋风分离器内分离，分离后的水煤气从II号旋风分离器顶部排出并经管道进入荒煤气净化装置净化，净化后的水煤气从荒煤气净化装置排出，800～850℃半焦粉从II号旋风分离器右侧经管道进入水蒸气发生器。
在本发明的部分半焦粉气化制水煤气步骤C中，水蒸气与氧气的最佳体积比为1∶0.65，质量为25％的半焦粉气化，气化温度为950～1000℃，制成水煤气。
本发明采用空气替代氧气助燃部分半焦粉燃烧，对其余半焦粉加热，部分半焦粉气化，降低了运行成本，利用未气化的高温粉焦汽化废水产生蒸汽，废水得到综合利用，节约了水资源，避免了污水排放对环境的污染。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1中水蒸气发生器7的结构示意图。
图3是图2的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1中，本实施例的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气装置由加热提升管1、I号旋风分离器2、废热锅炉3、气流部分气化管4、II号旋风分离器5、荒煤气净化装置6、水蒸气发生器7联接构成。
加热提升管1的出口通过管道与I号旋风分离器2的下部入口相联通，I号旋风分离器2的上部出口通过管道与废热锅炉3的下部入口相联通、侧壁出口通过安装在管道上的阀门与气流部分气化管4侧壁的一入口相联通，废热锅炉3的侧壁出口通过管道与气流部分气化管4的底部入口相联通，气流部分气化管4的顶部出口通过管道与II号旋风分离器5的底部入口相联通，II号旋风分离器5的顶部出口通过管道与荒煤气净化装置6的入口相联通、侧壁出口通过安装在管道上的阀门与水蒸气发生器7的顶部入口相联通，水蒸气发生器7的顶部出口通过管道与气流部分气化管4底部的入口相联通，水蒸气发生器7的底部出口通过安装在管道上的阀门与加热提升管1的侧壁入口相联通。
在图2中，本实施例的水蒸气发生器7由水蒸气排出管7-1、热焦粉接入管7-2、外筒7-3、第一级连接杆7-4、第一级伞形分布器7-5、第一级废水进口管7-6、第一级雾化喷头7-7、第一级角钢支撑环7-8、第一级斗形分布器7-9、第二级废水进口管7-10、第二级伞形分布器7-11、第二级雾化喷头7-12、第二级角钢支撑环7-13、第二级斗形分布器7-14、下椎体7-15、焦粉出口管7-16、第二级连接杆7-17联接构成。
在外筒7-3的上端焊接联接有水蒸气排出管7-1和热焦粉接入管7-2，热焦粉接入管7-2和水蒸气排出管7-1与外筒7-3内相联通，热焦粉接入管7-2的下端伸入到外筒7-3内的上部，热焦粉接入管7-2的下端焊接联接有4根等分圆周均布设置的第一级连接杆7-4，第一级连接杆7-4的下端焊接联接有第一级伞形分布器7-5，第一级伞形分布器7-5的侧壁与水平面间的夹角α1为45°，第一级伞形分布器7-5的底面内径D2与热焦粉接入管7-2的内径D1的比为1.5。外筒7-3的上部右侧筒壁上焊接联接有水平设置的第一级废水进口管7-6，第一级废水进口管7-6的右端伸出于外筒7-3外、左端穿过第一级伞形分布器7-5的侧壁与第一级雾化喷头7-7的顶端焊接联接并与第一级雾化喷头7-7相联通，将第一级雾化喷头7-7固定在第一级伞形分布器7-5的正下方，第一级雾化喷头7-7为圆锥形结构，第一级雾化喷头7-7的底面为球面形状，底面上加工有喷孔，每一圈上的喷孔等分圆周均布设置。在外筒7-3内第一级雾化喷头7-7的下筒壁上焊接联接有第一级角钢支撑环7-8，第一级角钢支撑环7-8上用螺纹紧固联接件固定联接有第一级斗形分布器7-9，第一级斗形分布器7-9的侧壁与水平面的夹角α2为45°，第一级斗形分布器7-9下端开口的内径D3与热焦粉接入管7-2的内径D1的比为2.5，外筒7-3的内径D5与第一级斗形分布器7-9上端开口的内径D4比为1∶0.9。第一级连接杆7-4、第一级伞形分布器7-5、第一级废水进口管7-6、第一级雾化喷头7-7、第一级角钢支撑环7-8、第一级斗形分布器7-9联接构成第一级水蒸气产生器。
第一级斗形分布器7-9的底部焊接联接有4根等分圆周均布的第二级连接杆7-17，第二级连接杆7-17的下端焊接联接有第二级伞形分布器7-11，第二级伞形分布器7-11与水平面的夹角α3为45°，第二级伞形分布器7-11的其它结构与第一级伞形分布器7-5的结构相同。外筒7-3的上部右侧筒壁上焊接联接有水平设置的第二级废水进口管7-10，第二级废水进口管7-10的右端伸出于外筒7-3外、左端穿过第二级伞形分布器7-11的侧壁与第二级雾化喷头7-12的顶端焊接联接并与第二级雾化喷头7-12相联通，将第二级雾化喷头7-12固定在第二级伞形分布器7-11的正下方，第二级雾化喷头7-12的结构与第一级雾化喷头7-7的结构相同。在外筒7-3内第二级伞形分布器7-11的下方外筒7-3内壁上焊接联接有第二级角钢支撑环7-13，第二级角钢支撑环7-13上用螺纹紧固联接件固定联接有第二级斗形分布器7-14，第二级斗形分布器7-14侧壁与水平面的夹角α4为45°，第二级斗形分布器7-14的其它结构与第一级斗形分布器7-9的结构相同。外筒7-3的下端焊接联接有下椎体7-15，下椎体7-15的底部焊接联接有与外筒7-3内相联通的焦粉出口管7-16。第二级废水进口管7-10、第二级伞形分布器7-11、第二级雾化喷头7-12、第二级角钢支撑环7-13、第二级斗形分布器7-14、第二级连接杆7-17联接构成第二级水蒸气产生器。
如图3所示，第一级斗形分布器7-9垂直高度的下3/4侧壁上加工有4圈在同一圆周上排列的导气孔，每一圈上的导气孔等分圆周均布排列，一圈导气孔中的一个导气孔与相邻一圈导气孔中相邻的一个导气孔在同一径向排列，一圈导气孔与相邻一圈导气孔也可交错排列，导气孔的孔径为15mm。
采用实施例1装置用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法由下述步骤组成：
A.半焦粉加热升温
将煤热解工序生产半焦粉过程中产生的温度为510～550℃、粒径为1mm以下的半焦粉从加热提升管1的侧壁入口送入加热提升管1，从加热提升管1底部通入流速为5～15米/秒的空气和烟气，空气与烟气的体积比为1∶2.5，质量为5％的半焦粉与空气在加热提升管1内燃烧，半焦粉温度达到900～950℃，900～950℃半焦粉和烟气从加热提升管1顶部排出并经管道送入I号旋风分离器2内除尘，除尘后的烟气从I号旋风分离器2顶部送入废热锅炉3内对水加热产生蒸汽，降温后的烟气从废热锅炉3顶部排出，水蒸气从废热锅炉3侧壁送出，900～950℃的半焦粉通过管道进入气流部分气化管4，部分烟气循环利用。
B.用废水制备水蒸气
800～850℃半焦粉从水蒸气发生器7顶部进入，经第一级伞形分布器7-5分布在第一级斗形分布器7-9内壁上，废水从第一级伞形分布器7-5下方的第一级雾化喷头7-7喷入，与第一级斗形分布器7-9内壁上的半焦粉直接接触产生水蒸气，第二级伞形分布器7-11再次分布到第二级斗形分布器7-14，废水从第二级伞形分布器7-11下方的第二级雾化喷头7-12再次喷入到焦粉，第二级斗形分布器7-14上产生的蒸汽通过第一级斗形分布器7-9的导气孔，并将半焦粉流化，废水经两级气化，产生水蒸汽将半焦粉冷却到150℃；水蒸气夹带的半焦粉在水蒸气发生器7上部空间沉降后，水蒸气从水蒸气发生器7顶部送出并与从废热锅炉4送出的水蒸气混合后进入气流部分气化管3利用；150℃半焦粉一部分由水蒸气发生器7底部送出回收，另一部分经管道进入加热提升管1循环利用。
C.部分半焦粉气化制水煤气
从气流部分气化管4的底部进入的流速为5～15米/秒的氧气和水蒸气的混合气将900～950℃的半焦粉提升，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.65，质量为25％的半焦粉气化，气化温度为950～1000℃，制成水煤气，水煤气和半焦粉从气流部分气化管4顶部排出并经管道送入II号旋风分离器5内分离，分离后的水煤气从II号旋风分离器5顶部排出并经管道进入荒煤气净化装置6净化，净化后的水煤气从荒煤气净化装置6排出，800～850℃半焦粉从II号旋风分离器5右侧经管道进入水蒸气发生器7。
实施例2
本实施例中，水蒸气发生器7的第一级伞形分布器7-5的侧壁与水平面间的夹角α1为30°，第一级伞形分布器7-5的底面内径D2与热焦粉接入管7-2的内径D1的比为1，第一级斗形分布器7-9的侧壁与水平面的夹角α2为30°，第一级斗形分布器7-9下端开口的内径D3与热焦粉接入管7-2的内径D1的比为2，第二级伞形分布器7-11与第一级伞形分布器7-5的结构相同，第二级斗形分布器7-14的结构与第一级斗形分布器7-9的结构相同。第一级斗形分布器7-9和第二级斗形分布器7-14的垂直高度的下3/4侧壁上加工有2圈在同一圆周上排列孔径为20mm的导气孔，一圈导气孔中的一个导气孔与相邻一圈导气孔中相邻的一个导气孔在同一径向排列或一圈导气孔与相邻一圈导气孔交错排列。水蒸气发生器7的其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
采用本实施例用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置制备水煤气的方法与实施例1相同，制备成水煤气。
实施例3
本实施例中，水蒸气发生器7的第一级伞形分布器7-5的侧壁与水平面间的夹角α1为60°，第一级伞形分布器7-5的底面内径D2与热焦粉接入管7-2的内径D1的比为2，第一级斗形分布器7-9的侧壁与水平面的夹角α2为60°，第一级斗形分布器7-9下端开口的内径D3与热焦粉接入管7-2的内径D1的比为3，第二级伞形分布器7-11与第一级伞形分布器7-5的结构相同，第二级斗形分布器7-14的结构与第一级斗形分布器7-9的结构相同。第一级斗形分布器7-9和第二级斗形分布器7-14的垂直高度的下3/4侧壁上加工有6圈在同一圆周上排列孔径为10mm的导气孔，一圈导气孔中的一个导气孔与相邻一圈导气孔中相邻的一个导气孔在同一径向排列或一圈导气孔与相邻一圈导气孔交错排列。水蒸气发生器7的其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
采用本实施例用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置制备水煤气的方法与实施例1相同，制备成水煤气。
实施例4
本实施例的水蒸气发生器7为：在外筒7-3内设置四级水蒸气产生器。即在外筒7-3内设置四级连接杆7-4、四级伞形分布器7-5、四级废水进口管7-6、四级雾化喷头7-7、四级角钢支撑环7-8、四级斗形分布器7-9，每一级零部件的联接关系与实施例1相同。水蒸气产生器的具体级数应按照生产水煤气的规模大小、半焦粉的最终温度不低于150℃来具体确定，水蒸气发生器7的其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
采用本实施例用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置制备水煤气的方法的用废水制备水蒸气步骤2中，废水经四级汽化，每一级气化的具体步骤与实施例1相同，其它步骤与实施例1相同，制备成水煤气。
与实施例1相同。
实施例5
在以上的实施例1～4的半焦粉加热升温步骤A中，将煤热解工序生产半焦粉过程中产生的温度为510～550℃、细度为粒径1mm以下的半焦粉从加热提升管1的侧壁入口送入加热提升管1，从加热提升管1底部通入流速为5～15米/秒的空气和烟气，空气与烟气的体积比1∶2，该步骤的其它步骤与实施例1相同。在部分半焦粉气化制水煤气步骤C中，从气流部分气化管4的底部进入的流速为5～15米/秒的氧气和水蒸气的混合气将900～950℃的半焦粉提升，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.5，质量为10％的焦粉气化，该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同，制备成水煤气。制备水煤气所用的装置与相应的实施例相同。
实施例6
在以上的实施例1～4的半焦粉加热升温步骤A中，将煤热解工序生产半焦粉过程中产生的温度为510～550℃、粒径为1mm以下的半焦粉从加热提升管1的侧壁入口送入加热提升管1，从加热提升管1底部通入流速为5～15米/秒的空气和烟气，空气与烟气的体积比1∶3，该步骤的其它步骤与实施例1相同。在部分半焦粉气化制水煤气步骤C中，从气流部分气化管4的底部进入的流速为5～15米/秒的氧气和水蒸气的混合气将900～950℃的半焦粉提升，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.8，质量为40％的半焦粉气化。该步骤的其它步骤与实施例1相同。其它步骤与实施例1相同，制备成水煤气。制备水煤气所用的装置与相应的实施例相同。

Claims (9)

1.一种用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置，其特征在于：加热提升管(1)的出口通过管道与I号旋风分离器(2)的下部入口相联通，I号旋风分离器(2)的上部出口通过管道与废热锅炉(3)的下部入口相联通、侧壁出口通过安装在管道上的阀门与气流部分气化管(4)侧壁的一入口相联通，废热锅炉(3)的侧壁出口通过管道与气流部分气化管(4)的底部入口相联通，气流部分气化管(4)的顶部出口通过管道与II号旋风分离器(5)的底部入口相联通，II号旋风分离器(5)的顶部出口通过管道与荒煤气净化装置(6)的入口相联通、侧壁出口通过安装在管道上的阀门与水蒸气发生器(7)的顶部入口相联通，水蒸气发生器(7)的顶部出口通过管道与气流部分气化管(4)底部的入口相联通，水蒸气发生器(7)的底部出口通过安装在管道上的阀门与加热提升管(1)的侧壁入口相联通。
2.按照权利要求1所述的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置，其特征在于所说的水蒸气发生器(7)为：在外筒(7-3)的上端设置有水蒸气排出管(7-1)和热焦粉接入管(7-2)，热焦粉接入管(7-2)的下端伸入到外筒(7-3)内的上部，外筒(7-3)内至少设置有两级水蒸气产生器，外筒(7-3)的下端设置有下椎体(7-15)，下椎体(7-15)的底部设置有与外筒(7-3)内相联通的焦粉出口管(7-16)。
3.按照权利要求2所述的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置，其特征在于所说的两级水蒸气产生器为：在热焦粉接入管(7-2)的下端设置有下端与第一级伞形分布器(7-5)联接的第一级连接杆(7-4)，第一级伞形分布器(7-5)的侧壁与水平面间的夹角(α1)为30°～60°，第一级伞形分布器(7-5)的底面内径(D2)与热焦粉接入管(7-2)的内径(D1)的比为1～2，外筒(7-3)的上部设置有与第一级雾化喷头(7-7)联接、与第一级雾化喷头(7-7)联通的第一级废水进口管(7-6)，第一级雾化喷头(7-7)下外筒(7-3)内设置有第一级斗形分布器(7-9)，第一级斗形分布器(7-9)的侧壁与水平面的夹角(α2)为30°～60°，第一级斗形分布器(7-9)下端开口的内径(D3)与热焦粉接入管(7-2)的内径D1的比为2～3，外筒(7-3)的内径(D5)与第一级斗形分布器(7-9)上端开口的内径(D4)比为1∶0.9；第一级斗形分布器(7-9)的底部设置有下端与第二级伞形分布器(7-11)联接的第二级连接杆(7-17)，第二级伞形分布器(7-11)与水平面的夹角(α3)为30°～60°，外筒(7-3)的上部右侧筒壁上设置有与第二级雾化喷头(7-12)联通的第二级废水进口管(7-10)，第二级雾化喷头(7-12)的下方外筒(7-3)上设置有第二级斗形分布器(7-14)，第二级斗形分布器(7-14)侧壁与水平面的夹角(α4)为30°～60°，第二级斗形分布器(7-14)下端开口的内径(D6)与热焦粉接入管(7-2)的内径(D1)比为2～3，外筒(7-3)内径(D5)与第二级斗形分布器(7-14)上端开口的内径(D4)比为1.1。
4.按照权利要求2所述的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置，其特征在于：所说的第二级伞形分布器(7-11)与第一级伞形分布器(7-5)相同，第二级斗形分布器(7-14)与第一级斗形分布器(7-9)相同。
5.按照权利要求3或4所述的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置，其特征在于：所说的第一级伞形分布器(7-5)的侧壁与水平面间的夹角(α1)为45°，第一级伞形分布器(7-5)的底面内径(D2)与热焦粉接入管(7-2)的内径D1的比为1.5，第一级斗形分布器(7-9)的侧壁与水平面的夹角(α2)为45°，第二级伞形分布器(7-11)与水平面的夹角(α3)为45°，第二级斗形分布器(7-14)侧壁与水平面的夹角(α4)为45°。
6.按照权利要求3或4所述的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置，其特征在于：所说的第一级斗形分布器(7-9)和第二级斗形分布器(7-14)的垂直高度的下3/4侧壁上加工有2～6圈在同一圆周上排列孔径为10～20mm的导气孔，一圈导气孔中的一个导气孔与相邻一圈导气孔中相邻的一个导气孔在同一径向排列或一圈导气孔与相邻一圈导气孔交错排列。
7.按照权利要求5所述的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的装置，其特征在于：所说第一级斗形分布器(7-9)和第二级斗形分布器(7-14)的垂直高度的下3/4侧壁上加工有2～6圈在同一圆周上排列孔径为10～20mm的导气孔，一圈导气孔中的一个导气孔与相邻一圈导气孔中相邻的一个导气孔在同一径向排列或一圈导气孔与相邻一圈导气孔交错排列。
8.一种使用权利要求1装置用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法，其特征在于由下述步骤组成：
A.半焦粉加热升温
将煤热解工序生产半焦粉过程中产生的温度为510～550℃、粒径为1mm以下的半焦粉从加热提升管(1)的侧壁入口送入加热提升管(1)，从加热提升管(1)底部通入流速为5～15米/秒的空气和烟气，空气与烟气的体积比1∶2～3，质量为5％的半焦粉与空气在加热提升管(1)内燃烧，半焦粉温度达到900～950℃，900～950℃半焦粉和烟气从加热提升管(1)顶部排出并经管道送入I号旋风分离器(2)内除尘，除尘后的烟气从I号旋风分离器(2)顶部送入废热锅炉(3)内对水加热产生蒸汽，降温后的烟气从废热锅炉(3)顶部排出，水蒸气从废热锅炉(3)侧壁送出，900～950℃的焦粉通过管道进入气流部分气化管(4)，部分烟气循环利用；
B.用废水制备水蒸气
800～850℃半焦粉从水蒸气发生器(7)顶部进入，经第一级伞形分布器(7-5)分布在第一级斗形分布器(7-9)内壁上，废水从第一级伞形分布器(7-5)下方的第一级雾化喷头(7-7)喷入，与第一级斗形分布器(7-9)内壁上的半焦粉直接接触产生水蒸气，第二级伞形分布器(7-11)再次分布到第二级斗形分布器(7-14)，废水从第二级伞形分布器(7-11)下方的第二级雾化喷头(7-12)再次喷入到半焦粉，第二级斗形分布器(7-14)上产生的蒸汽通过第一级斗形分布器(7-9)的导气孔，并将半焦粉流化，废水至少经两级汽化，产生水蒸汽将半焦粉冷却到150℃；水蒸气夹带的半焦粉在水蒸气发生器(7)上部空间沉降后，水蒸气从水蒸气发生器(7)顶部送出并与从废热锅炉(4)送出的水蒸气混合后进入气流部分气化管(3)利用；150℃半焦粉一部分由水蒸气发生器(7)底部送出回收，另一部分经管道进入加热提升管(1)循环利用；
C.部分半焦粉气化制水煤气
从气流部分气化管(4)的底部进入的流速为5～15米/秒的氧气和水蒸气的混合气将900～950℃的半焦粉提升，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.5～0.8，质量为10％～40％的半焦粉气化，气化温度为950～1000℃，制成水煤气，水煤气和半焦粉从气流部分气化管(4)顶部排出并经管道送入II号旋风分离器(5)内分离，分离后的水煤气从II号旋风分离器(5)顶部排出并经管道进入荒煤气净化装置(6)净化，净化后的水煤气从荒煤气净化装置(6)排出，800～850℃半焦粉从II号旋风分离器(5)右侧经管道进入水蒸气发生器(7)。
9.按照权利要求8所述的用废水和部分半焦粉气化制备水煤气的方法，其特征在于：在所说的部分半焦粉气化制水煤气步骤C中，水蒸气与氧气的体积比为1∶0.65，25％的半焦粉气化，气化温度为950～1000℃，制成水煤气。
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