CN102358850A - 低热值固体燃料弥散气化器 - Google Patents

低热值固体燃料弥散气化器 Download PDF

Info

Publication number
CN102358850A
CN102358850A CN2011102692982A CN201110269298A CN102358850A CN 102358850 A CN102358850 A CN 102358850A CN 2011102692982 A CN2011102692982 A CN 2011102692982A CN 201110269298 A CN201110269298 A CN 201110269298A CN 102358850 A CN102358850 A CN 102358850A
Authority
CN
China
Prior art keywords
housing
bluff body
gasifier
calorific value
frustum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102692982A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102358850B (zh
Inventor
艾元方
胡菁菁
刘雨梦
陈洪东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN2011102692982A priority Critical patent/CN102358850B/zh
Publication of CN102358850A publication Critical patent/CN102358850A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102358850B publication Critical patent/CN102358850B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Abstract

低热值固体燃料弥散气化器，主要包括壳体(1)，调速器(2)，细圆管状点火烧嘴(3)和圆锥形钝体(4)。壳体(1)底部内壁面为倒置式圆锥台斜面。调速器(2)主要包括倒置式圆锥台斜面和立式圆柱筒，能上下移动。壳体(1)底部内壁面和调速器(2)圆锥台斜面平行并围成气化剂通道，调速器(2)圆柱筒为燃料通道。和调速器(2)同轴线的点火烧嘴(3)沿钝体(4)中心轴线穿过钝体(4)，钝体(4)顶点和壳体(1)底面中心重合。以生物质或粉煤为主的化肥煤制合成气，电力(IGCC)和城市煤气等可使用本发明。本发明节能经济效益显著，下料系统简单，调控简便，CO+H2含量89～92％，碳转化率＞99％，煤气化热效率高达95％，煤气热值达到中热值水平。

Description

低热值固体燃料弥散气化器
技术领域  本发明涉及一种具有强化气粒两相混合、均匀分布燃料颗粒和弥散均匀气化等特征的低热值固体燃料弥散气化器，适用于以生物质燃料或低热值煤等低热值固体燃料为主的民用合成燃气，化工化肥行业煤制合成气，电力(IGCC)和城市煤气化等领域使用。
背景技术  传统煤气化原料以块煤为主。块煤气化装置普遍存在的缺陷有：气化剂气流和块煤接触的表面积有限；块煤空隙分布不均匀导致气化剂气流分布不均匀，出现局部火焰和局部高温，相当多的二氧化碳气体未被还原而流出炉膛。为了克服这两个缺陷，气化操作时往往供给大大过量的气化剂，结果煤气中含有大量过剩的氮气、氧气和二氧化碳气体，煤气热值不高(低热值煤气)。解决块煤气化技术不足的途径在于：原料改为粉末颗粒，并使得颗粒和气化剂混合均匀。专利02827056.8公开了一种粉煤加压气化系统，原料为粉煤，但使用了多个喷嘴，多喷嘴形成撞击流以强化混合和热质传递过程，显然气粒混合均匀性差，系统操作调控复杂，且需加压，既存在安全隐患，又加大了日常运行费用。专利98110616.1公开了一种多喷嘴对置式水煤浆或煤粉气化炉，在炉体周边同一水平面或多个水平面对称设置多喷嘴对置的两个或两个以上的喷嘴，显然存在气固混合不均匀、颗粒分布不均匀、系统复杂且调控困难。专利200510031316.8公开了一种高温闪速气化装置和工艺，在水平喷出的辅助气流作用下燃料颗粒由自由下落改为水平分散，除结构完全不同外，气化剂气流流速不可调节，且需要高压辅助气流才能运行工作。开发结构简单、调控性好、气固混合均匀、气化性能指标先进的以生物质和粉煤为主的低热值粉末状固体燃料气化技术和装置，具有良好的经济效益和社会效益，也适应当今节能减排形势需要。
发明内容  为了克服传统块煤气化中的气固两相接触面积小，气化剂气流分布不均匀，存在局部火焰，二氧化碳还原不彻底等缺点，本发明提供一种具有气粒混合均匀、气粒混合调控范围宽、炉内燃料分布均匀，炉内气化反应均匀、无明显火焰等特征的低热值固体燃料弥散气化器。
低热值固体燃料弥散气化器，主要包括壳体，调速器，细圆管状点火烧嘴和圆锥形钝体，壳体底部内壁面为倒置式圆锥台斜面，调速器主要包括倒置式圆锥台斜面和立式圆柱筒，调速器圆柱筒底圆和圆锥台斜面底圆大小相等且焊接连接，调速器能上下移动，壳体底部内壁面和调速器圆锥台斜面平行，壳体底部内壁面中心轴线和调速器圆锥台中心轴线重合，壳体底部内壁面和调速器圆锥台斜面之间的空间为气化剂气流通道，调速器圆柱筒以内和点火烧嘴之外的空间为燃料颗粒通道，点火烧嘴中心轴线和调速器中心轴线重合，点火烧嘴沿钝体中心轴线穿过钝体，钝体在点火烧嘴底部和点火烧嘴焊接连接，钝体底圆直径大于调速器圆柱筒内径但小于壳体底部内壁面底圆内径，钝体顶点和壳体底部内壁面底圆中心重合。
以生物质燃料或低热值煤等低热值固体燃料为主的各类民用合成燃气，化工化肥行业煤制合成气，电力(IGCC)和城市煤气化等领域都可以使用本发明。
发明节能和经济效益显著。和传统块煤气化相比，发明结构简单，调控简便，比氧耗330～360Nm3O2/kNm3(CO+H2)，有效燃气成分(CO+H2)含量89～92％，碳转化率大于99％，冷煤气热效率80～83％，煤气化热效率高达95％。
附图说明
图1为发明结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对发明作进一步的说明。
如图1所示，低热值固体燃料弥散气化器，主要包括壳体1，调速器2，细圆管状点火烧嘴3和圆锥形钝体4。壳体1底部内壁面为倒置式圆锥台斜面。调速器2主要包括倒置式圆锥台斜面和立式圆柱筒，圆柱筒底圆和圆锥台斜面底圆大小相等且焊接连接成一体，圆柱筒中心轴线和圆锥台中心轴线重合，调速器2能上下移动以调节气化剂气流速度。壳体1底部内壁面和调速器2圆锥台斜面平行，壳体1底部内壁面和调速器2圆锥台中心轴线重合，壳体1底部内壁面和调速器2圆锥台斜面之间的空间为气化剂气流通道，气化剂气流通道中心线延长相交于调速器2中心轴线，调速器2移动到最低位置时完全切断气化剂气流通道。调速器2圆柱筒内腔设置点火烧嘴3，调速器2圆柱筒以内和点火烧嘴之外的空间为燃料颗粒通道。点火烧嘴3呈细圆管状，安装在调速器2圆柱筒内，点火烧嘴3圆管内通入点火燃料和点火助燃空气。点火烧嘴3中心轴线和调速器2中心轴线重合，点火烧嘴3沿钝体4中心轴线穿过钝体4，钝体4在点火烧嘴3底部和点火烧嘴3焊接连接成一体。钝体4底圆直径大于调速器2圆柱筒内径，但小于壳体1底部内壁面底圆内径。钝体4顶点和壳体1底部内壁面底圆中心重合。除调速器2在壳体1内能上下移动外，其余部件位置均为固定不动，即壳体1位置固定不动，钝体4固定在点火烧嘴3上，点火烧嘴3连同钝体4位置固定不动。
钝体4顶点和壳体1底部内壁面底圆中心重合，壳体1底部内壁面底圆平面即为立式气化炉炉膛内壁顶面，完成发明所指的弥散气化器后钝体4位于立式气化炉炉膛里。立式气化炉顶壁中心留有气化器安装孔，弥散气化器悬挂式安装，弥散气化器中心轴线和立式气化炉中心轴线重合。点火烧嘴3连同钝体4不能从调速器2的燃料通道里拉出。停炉维修时，先移走调速器2，再移走点火烧嘴3和钝体4。
正常工作时，燃料粉末从调速器2圆柱筒内腔自由落下。气化剂从壳体1底部内壁面和调速器2圆锥台斜面之间空间以一定速度斜向下喷入，气化剂气流可以是富氧空气气流、水蒸汽气流或富氧空气与水蒸汽混合气流，温度可以是常温或高温，气化剂气流速度不超过70m/s。燃料在调速器2圆柱筒内腔里沿圆周方向均匀分布。燃料颗粒离开调速器2后沿调速器2中心轴线方向下落，在立式圆锥形钝体4作用下被均匀分散，并沿钝体4圆锥侧面继续下落。在燃料颗粒沿钝体4圆锥侧面斜向下下落过程中遇到斜向喷入的气化剂气流，燃料颗粒和环状气化剂气流“聚焦”于钝体4圆锥侧面上。在气化剂气流强湍流搅混作用下，燃料颗粒自动均匀分布于气化剂射流中。燃料颗粒自动掺混于气化剂气流效果是受控于气-固两相流动量守恒。颗粒离开钝体4圆锥面后，在气化剂气流和钝体4圆锥面作用下，燃料颗粒进行斜抛运动并沿气化炉炉膛圆周方向均匀分布，钝体4底圆下方自然形成高温回流区。燃料颗粒挥发分首先释放，接着固定碳气化，最后形成灰渣。高温灰渣不和气化炉内壁接触，避免高温灰渣对气化炉内壁的冲刷，延长了气化炉炉衬寿命。在回流区作用下，小部分燃料颗粒被卷吸进入，加上点火烧嘴3局部补充热量，回流区燃料颗粒首先气化，高温气化反应接着扩散延伸到钝体4以外的气粒两相流动区，进而引发整个炉膛的气化反应。钝体4底圆下方高温回流区的设置，既保证了燃烧气化反应的稳定性，又启动了气化炉绝大部分燃料颗粒的气化反应。整个气化炉只需安装一个喷嘴，就可以达到大的气化处置能力，高的炉膛空间利用率，满足可工业化煤气化生产需要。
发明具有“调速器2圆锥台斜面能上下移动”技术特征。该特征导致的直接技术效果是在0～70m/s范围连续调节变化气化剂气流速度，弥散气化器的气化处置能力宽调节范围变化，满足了弥散气化器工业化和系列化生产制造的需要。调速器2沿中心轴线能上下移动，从而改变气化剂气流通道面积达到控制气化剂气流流量和喷入速度，当调速器2向下运动到调速器2圆锥台曲面和壳体1底部内壁面重合时，可完全堵死气化剂气流通道而使得气流剂气流流量减小到零。
发明具有“燃料颗粒和气化剂气流炉内预混”技术特征。该特征导致的直接技术效果是强化了气粒两相混合，确保了气化反应安全进行。钝体4圆锥面以上附近区域为气粒预混区，钝体4位置不动确定了气粒预混区位置不动，调速器2上下移动也不会导致气粒预混区位置发生变化。在预混区里，环状气化剂射流斜向喷入使得气粒两相“聚焦”于钝体4圆锥面，存在强的气化剂气流湍流搅混作用，燃料颗粒自然地均匀掺混于气化剂气流中。预混区设置于气化炉内，确保了回火作用不扩散到炉外，提高了气化操作安全性。
发明具有“圆锥形钝体4”技术特征。该特征导致的直接技术效果是在气化炉炉膛里均匀分布气化剂和燃料颗粒，提供了稳定可靠的点火源。钝体4圆锥面使得绝大部分燃料颗粒沿圆周方向均匀散开并在气化炉内作斜抛运动和均匀分布，避免了使用辅助气流。钝体4底圆设置促使了高温回流区的形成，提供了气化炉气化反应所需的稳定点火条件，达到了提前着火，使得燃料颗粒在落至气化炉底面以前后能被完全充分气化。
在弥散气化器的调速器2圆锥台斜面上下移动调节气化剂气流速度、气粒两相炉内预混和钝体4均匀布料等综合作用下，在一个大的气化处置能力范围里，固定碳和二氧化碳气化反应彻底完全，气化炉炉膛里无局部火焰和局部高温，实现弥散气化、均匀气化和无焰气化等理想效果。
以生物质燃料或低热值煤等低热值固体燃料为主的各类民用合成燃气，化工化肥行业煤制合成气，电力(IGCC)和城市煤气化等领域都可以使用本发明所指的弥散气化器。弥散气化器节能和经济效益显著。和传统块煤气化相比，弥散气化器结构简单，调控简便，下料系统简单。安装使用弥散气化器后，比氧耗330～360Nm3O2/kNm3(CO+H2)，有效燃气成分(CO+H2)含量89～92％，碳转化率大于99％，冷煤气热效率80～83％，煤气化热效率高达95％，合成煤气达到中热值水平。

Claims (1)

1.低热值固体燃料弥散气化器，主要包括壳体(1)，调速器(2)，细圆管状点火烧嘴(3)和圆锥形钝体(4)，其特征在于：壳体(1)底部内壁面为倒置式圆锥台斜面，调速器(2)主要包括倒置式圆锥台斜面和立式圆柱筒，调速器(3)圆柱筒底圆和圆锥台斜面底圆大小相等且焊接连接，调速器(2)能上下移动，壳体(1)底部内壁面和调速器(2)圆锥台斜面平行，壳体(1)底部内壁面中心轴线和调速器(2)圆锥台中心轴线重合，壳体(1)底部内壁面和调速器(2)圆锥台斜面之间的空间为气化剂气流通道，调速器(2)圆柱筒以内和点火烧嘴之外的空间为燃料颗粒通道，点火烧嘴(3)中心轴线和调速器(2)中心轴线重合，点火烧嘴(3)沿钝体(4)中心轴线穿过钝体(4)，钝体(4)在点火烧嘴(3)底部和点火烧嘴(3)焊接连接，钝体(4)底圆直径大于调速器(2)圆柱筒内径但小于壳体(1)底部内壁面底圆内径，钝体(4)顶点和壳体(1)底部内壁面底圆中心重合。
CN2011102692982A 2011-09-13 2011-09-13 低热值固体燃料弥散气化器 Expired - Fee Related CN102358850B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102692982A CN102358850B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 低热值固体燃料弥散气化器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102692982A CN102358850B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 低热值固体燃料弥散气化器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102358850A true CN102358850A (zh) 2012-02-22
CN102358850B CN102358850B (zh) 2013-11-13

Family

ID=45584227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011102692982A Expired - Fee Related CN102358850B (zh) 2011-09-13 2011-09-13 低热值固体燃料弥散气化器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102358850B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103471095A (zh) * 2013-09-09 2013-12-25 中南大学 生物质粉料燃烧器
CN106675663A (zh) * 2017-02-20 2017-05-17 江苏华威机械制造有限公司 一种煤制气气化系统中的半焦集散器
CN112460793A (zh) * 2020-12-03 2021-03-09 安化孚达泰科智能装备有限公司 链板烘干机供热用生物质颗粒燃烧装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008231294A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Electric Power Dev Co Ltd 二段ガス化炉
CN101432400A (zh) * 2006-05-01 2009-05-13 国际壳牌研究有限公司 气化反应器及其应用
US20110162376A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 General Electric Company Gasification system and method using fuel injectors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101432400A (zh) * 2006-05-01 2009-05-13 国际壳牌研究有限公司 气化反应器及其应用
JP2008231294A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Electric Power Dev Co Ltd 二段ガス化炉
US20110162376A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-07 General Electric Company Gasification system and method using fuel injectors

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103471095A (zh) * 2013-09-09 2013-12-25 中南大学 生物质粉料燃烧器
CN103471095B (zh) * 2013-09-09 2016-04-27 中南大学 生物质粉料燃烧器
CN106675663A (zh) * 2017-02-20 2017-05-17 江苏华威机械制造有限公司 一种煤制气气化系统中的半焦集散器
CN112460793A (zh) * 2020-12-03 2021-03-09 安化孚达泰科智能装备有限公司 链板烘干机供热用生物质颗粒燃烧装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102358850B (zh) 2013-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100394107C (zh) 可控烟气自身再循环量型低污染燃烧器
CN103232860B (zh) 一种高强度的气化反应器
CN109489038B (zh) 一种可调节多种燃料进料比例的燃烧器
CN104312634A (zh) 一种复合式热氧喷嘴及其应用
CN102358850B (zh) 低热值固体燃料弥散气化器
CN103087778B (zh) 一种射流管、带有该射流管的流化床反应器及煤催化气化方法
CN104613466A (zh) 一种带有天然气喷管和预燃室的双蜗壳旋流式煤粉燃烧器
CN202066024U (zh) 一种六通道旋流稳焰无级调节混烧燃烧器
CN103185342B (zh) 一种油气复合燃烧器
CN105953224A (zh) 一种用于水泥分解炉的饱和蒸汽催化燃烧器
CN103148477A (zh) 一种螺旋入粉式煤粉燃烧机
CN206109325U (zh) 粉煤气化组合烧嘴
CN111023083B (zh) 一种采用旋流燃烧器的w火焰锅炉
CN204174180U (zh) 一种复合式热氧喷嘴
CN211650214U (zh) 一种水泥生产用的窑尾燃烧器
WO2021043241A1 (zh) 燃烧器底置煤粉锅炉及其控制方法
CN210856013U (zh) 一种新型低热值浆体燃料气化炉
CN207365059U (zh) 一种环保节能型煤粉煤气燃烧器
CN103615722B (zh) 高温粗制生物质气燃烧器
CN102494340A (zh) 一种煤粉高温氧气点火方法及装置
CN203249237U (zh) 一种螺旋入粉式煤粉燃烧机
CN203203030U (zh) 醇基燃料燃烧器
CN202902271U (zh) 工业锅炉燃烧器及具有其的工业锅炉
CN206751743U (zh) 水煤/焦浆气化炉
CN202849351U (zh) 一种两段式气流床气化装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131113

Termination date: 20140913

EXPY Termination of patent right or utility model