CN1025868C - 固体燃料气化设备的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气化固体燃料的设备的生产方法，协同工作的燃烧器具有一条与燃烧器轴线同轴的初级氧输送通道，一条输送燃料的环形通道以及一条输送次级氧的围绕燃料通道的环形通道，同时从粗煤气中分离出的烟尘被引入至少一种燃料/反应剂射束的轴心内，从而被带入气化反应器的初级反应区中并在其中熔化，本发明是在初级氧对次级氧的质量比为1∶1至1∶4，最佳为1∶1至1∶3的情况下进行工作的。

Description

本发明涉及一种使细粒状直至细粉状固体燃料气化的设备的生产方法，该设备具有一个包括气化燃烧器的气化反应器，一个从粗煤气中分离出烟尘的机构，一个烟尘贮存器和一个使烟尘回流到气化反应器的设备。在此方法中，气化燃烧器使一种相对于气化燃烧器出口端旋转对称的燃料/反应剂射束燃烧着进入气化反应器，并且由于燃料/反应剂的射束在气化反应器中形成了高温初级反应区。
上述先有技术的方法是由德国专利DE-PS3837587公开的，该方法的任务是：在处理过程中使从粗煤气中分离出的干的烟尘，未经特别处理，未受气化过程的影响完全留在炉渣中，同时，在烟尘中含有的残余碳也应该完全被烧掉。为了完成这项任务，将烟尘与其所带粗煤气成分以及残余碳通过输送气体流送入至少一种燃料/反应剂射束的轴心中，从而将其带到初级反应区中并在里面熔化。
按照这种方法可以用气化燃料器进行工作，这种燃烧器具有一条初级氧气导引通道，该通道与燃烧器轴线同轴，一条为导引燃料的环形通道以及一条为导引次级氧气的环形通道，此通道围绕着燃料通道。在这种情况下，烟尘应该通过一条特别的导引通道（喷管）来导引，该通道设置在初级氧气导引通道的轴心中。但是在此方法中，关于这两种氧气流量的分配还没有提出详细的报告。
因此在上述方法的基础上提出了本发明使工作条件更为完善的任务。
为完成这个任务，本发明采用了初级氧对次级氧的质量比为1∶1至1∶4，最佳为1∶1至1∶3的工作条件。
初级氧气首先要求在环形通道中排送流量密度较高的，但流速较低的燃料受到充分的加速和旋流作用。通过这种燃料流量的旋流作用，使燃料粒子取得反应所必需提供的氧，从而在烧嘴口近处直接形成烧成二氧化碳的反应。在气化燃烧器的中心，同样具有较高的排送流密度和较低的流速的烟尘在烧嘴口近处到达一个高温区，这一高温区有利于在烟尘中包含的残余碳的反应。
次级氧必须从外部使燃料流松散并且加速。除此之外，已产生的粗合成气体，通过以较高流速从气化燃烧器中流出的次级氧和其他材料流，从气化反应器的反应室中重新向烧嘴口回流。
对粗合成气体供应的次级氧是借助于本发明中初级氧对次级氧的质量比来限制的。因此，90%由CO+H2构成的粗合成气体只能在很有限的程度内进一步燃烧成CO2+H2O。这样在保持所要求的初级氧对次级氧的质量比的情况下，就可使绝大部分的燃料，通过气化所得合成气体中CO2的含量保持在1%和3%之间。
在实施本发明的方法时，将水蒸气添加入氧气流中是有利的，该水蒸气在反应区中用作温度缓和剂，这时氧（总的）与水蒸气的质量比应该是在1∶0.1至1∶0.6的范围内。这时最好将水蒸气添加 入次级氧中。在某些情况下，若对所得局部氧化粗煤气中所需成分无不良影响时，也可以采用CO2代替蒸汽作为温度缓和剂。
当然也可不采用工业氧而采用不纯的氧，例如含有15%的N2和Ar的氧或者强烈预热的空气作为氧载体，这时上述给出的数值当然还是与纯氧有关。
在实施本发明的方法时，较有效的还是采用气化燃烧器，但与德国专利DE-PS3837587中所描述的燃烧器结构不同。烟尘的输入不是通过在初级氧输入通道的轴心中设置的喷管。而是通过相应设置的环形通道。通过这种方法初级氧气流被分配到两个通道中，也就是通到气化燃烧器中央的第一通道和另一环形通道中，该环形通道从外面包围住烟尘的输入通道。这时，初级氧在第一和第二通道中的分配是根据压力损失约按1∶2的比值得出的。通过这种方法烟尘能够较好地与初级氧反应。
不过，通过一个环形通道输入烟尘时，在大部分情况下必须通过添加气体载体降低烟尘的排送流量密度。为此可以用例如氮气（N2）和/或二氧化碳（CO2）或者生成的合成气体的一部分。为避免环形通道的堵塞，烟尘颗粒尺寸不得大于1毫米。超过此颗粒尺寸的烟尘必须在烟尘输入气化燃烧器之前采用适当措施排除。
图中表示了一种实施这种方法的气化燃烧器的头部的纵剖面图。图中，燃烧器外壳1装备有一条环形冷却通道2和一条输入保护气体的环形通道3。环形通道4用于次级氧的输入而环形通道5用于燃料的输入。如附图所示，环形通道3至5的排出口向着燃烧器轴心倾斜。本发明通过环形通道6来输送烟尘，环形通道6设置在初级氧气的中心输送区域内，以致初级氧是通过中心的输送通道7以及环形通道8导入的。在输送通道7和环形通道8中设置了涡旋头9，通过该涡旋头9，初级氧与烟尘以及燃料的旋流会被改善。此外，这种效应还可借助环形通道3至5的排出口向着燃烧器轴心斜置来达到。通过在环形通道3中通过的保护气体，在受冷却的烧嘴口10近处的氧气浓度就减少了。
初级氧通过输送通道7的中心输送具有下述优点，即在燃烧器外面安装的控制燃烧的光电继电器的光导体11能够固定在燃烧器的中心。
当一种气态点火介质如石油气或丙烷被导入烟尘环形通道6时。前述的燃烧器也可以作为点火喷嘴来使用。因此，这种燃烧器结构对气化反应器的起动操作也是很适合的。

Claims (4)

1、一种使细粒状直至细粉状固体燃料气化的设备的生产方法，该设备具有一个包括气化燃烧器的气化反应器，一个从粗煤气中分离出烟尘的机构，一个烟尘贮存器和一个烟尘回流到气化反应器的设备。在此方法中，协同工作的燃烧器具有与燃烧器轴线同轴的初级氧输送通道，一条输送燃料的环形通道以及一条输送次级氧的围绕燃料通道的环形通道；从粗煤气中分离出的烟尘被引入至少一种燃料/反应剂射束的轴心内从而被带入气化反应器的初级反应区中并且在其中熔化，其特征是，本方法是在初级氧对次级氧的质量比为1∶1至1∶4，最佳为1∶1至1∶3的情况下进行工作的，并且烟尘颗粒大小被限制在1毫米以内，环形通道4用于次级氧的输入而环形通道5用于燃料的输入，通过环形通道6输送烟尘，环形通道6设置在初级氧气的中心输送区域内，以致初级氧是通过中心的输送通道7以及环形通道8导入的，在输送通道7和环形通道8中设置涡旋头9。
2、一种按照权利要求1所述的方法，其特征是，水蒸气作为温度缓和剂被加入氧气流中，同时氧气（总的）对水蒸气的质量比应该从1∶0.1至1∶0.6。
3、一种按照权利要求1和2所述的方法，其特征是，水蒸气最好被添加入次级氧中。
4、按照权利要求1所述的方法，其特征是，在烟尘穿过环形通道输入时，烟尘的输送流密度通过一种载体气体如N2，CO2或合成气的加入而减少。
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