CN106244244A - 煤气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤气化炉，包括气化室、N个工艺烧嘴和点火烧嘴；点火烧嘴设置在气化室顶部的中心位置处；工艺烧嘴设置在气化室的顶部，且N个工艺烧嘴围设在点火烧嘴的外围，N≥3；各工艺烧嘴的中心线在对应工艺烧嘴的出口中心点与气化室的轴线确定的平面上的投影直线为同一个圆锥的母线，各工艺烧嘴的中心线与对应的所述投影直线的夹角为β，β＞0°。本发明的煤气化炉，实现了干煤粉和气化剂在气化室内的均匀混合，且干煤粉颗粒在气化室内的停留时间长，从而提高了合成气中有效气体成分，避免了偏烧现象，碳转化率高。
Description
技术领域
本发明涉及煤气化技术，尤其涉及一种煤气化炉。
背景技术
煤气化技术是煤炭清洁高效利用的核心，已经工业化的煤气化技术主要有固定床技术、流化床技术和气流床技术。其中，气流床技术由于处理量大、碳转化率高、冷煤气效率高等优点逐渐成为煤气化技术发展的主要方向。
传统的气流床气化炉中，煤粉烧嘴的布置方式主要包括侧置多烧嘴和对置多烧嘴，相应的气流混合方式分别为旋转撞击流和对撞流。然而，对于侧置多烧嘴和对置多烧嘴的气流混合方式，当其中一个烧嘴出现故障时会出现偏烧的问题，碳转化率低，严重影响气化炉的安全稳定运行。
发明内容
本发明实施例提供一种煤气化炉，以克服现有技术中的气化炉容易出现偏烧现象，碳转化率低的技术问题。
本发明提供一种煤气化炉，包括：气化室、N个工艺烧嘴和点火烧嘴；
所述点火烧嘴设置在所述气化室顶部的中心位置处；
所述工艺烧嘴设置在所述气化室的顶部，且N个工艺烧嘴围设在所述点火烧嘴的外围，所述N≥3；
各所述工艺烧嘴的中心线在对应所述工艺烧嘴的出口中心点与所述气化室的轴线确定的平面上的投影直线为同一个圆锥的母线，各所述工艺烧嘴的中心线与对应的所述投影直线的夹角为β，所述β＞0°
如上所述的煤气化炉，所述工艺烧嘴的个数为3～6个，0°＜β≤25°。
如上所述的煤气化炉，所述圆锥的半锥角为α，10°≤α≤50°。
如上所述的煤气化炉，所述气化室的顶部为拱形结构，所述气化室的主体为中空的圆柱形结构，所述气化室的下部为中空的锥台结构，所述气化室的主体位于所述气化室的顶部与所述气化室的下部之间。
如上所述的煤气化炉，所述气化室的出口设置在所述锥台结构上，且所述出口处设置有下渣管，所述下渣管和所述锥台结构相连接。
如上所述的煤气化炉，所述下渣管的下部设置有排渣口。
如上所述的煤气化炉，还包括：外壳，所述外壳套设在所述气化室的外部，且所述外壳延伸至所述下渣管的外部。
如上所述的煤气化炉，所述气化室具体为水冷壁围设组成的容纳空间，在煤粉气化过程中，冷却水通入所述水冷壁以降低所述气化室的温度。
本实施例的煤气化炉，包括气化室、N个工艺烧嘴和点火烧嘴；点火烧嘴设置在气化室顶部的中心位置处；工艺烧嘴设置在气化室的顶部，且N个工艺烧嘴围设在点火烧嘴的外围，N≥3，各工艺烧嘴的中心线在对应工艺烧嘴的出口中心点与气化室的轴线确定的平面上的投影直线为同一个圆锥的母线，各工艺烧嘴的中心线与对应的投影直线的夹角为β，β＞0°，实现了干煤粉和气化剂在气化室内的均匀混合且干煤粉颗粒在气化室内的停留时间长，从而提高了合成气中有效气体成分，避免了偏烧现象，碳转化率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的煤气化炉的结构示意图；
图2为本发明实施例的工艺烧嘴布置方式俯视示意图；
图3为本发明实施例的工艺烧嘴布置方式立体示意图；
图4为图3中工艺烧嘴喷射出的射流在气化室内混合流动的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的煤气化炉的结构示意图，图2为本发明实施例的工艺烧嘴布置方式俯视示意图，图3为本发明实施例的工艺烧嘴布置方式立体示意图，图4为图3中工艺烧嘴喷射出的射流在气化室内混合流动的结构示意图。
参见图1～图4，本发明实施例的煤气化炉，包括：气化室101、N个工艺烧嘴102和点火烧嘴103；
点火烧嘴103设置在气化室101顶部的中心位置处；工艺烧嘴102设置在气化室101的顶部，且N个工艺烧嘴102围设在点火烧嘴103的外围，N≥3；
各工艺烧嘴102的中心线在对应工艺烧嘴102的出口中心点与气化室101的轴线确定的平面上的投影直线为同一个圆锥的母线，各工艺烧嘴102的中心线与对应的投影直线的夹角为β，β＞0°。
本实施例的煤气化炉包括气化室101、工艺烧嘴102和点火烧嘴103，其中，气化室101的顶部为拱形结构，气化室101的主体为中空的圆柱形结构，气化室101的下部为中空的锥台结构104，气化室101的主体位于气化室101的顶部与气化室101的下部之间。
在具体煤粉气化过程中，燃料气及氧化剂进入点火烧嘴103，燃料气被点火烧嘴103内的点火棒点燃，氧化剂与被点燃的燃料气在点火烧嘴103出口处预混之后，喷入气化室101的主体部分；然后将干煤粉和气化剂通入工艺烧嘴102，在工艺烧嘴102出口处预混后也喷入气化室101的主体部分，干煤粉被点燃，并在气化室101的主体内部发生剧烈的燃烧，经过氧化还原反应生成包含一氧化碳和氢气等有效气的煤气。为了防止气化室101内发生熄火现象，在煤粉气化过程中点火烧嘴103常开。
可选地，本实施例的气化剂为空气和水蒸气的混合物或富氧空气与水蒸气的混合物或纯氧与水蒸气的混合物，本实施例的燃料气为石油液化气、天然气、驰放气或其它可替代燃料气；本实施例中的氧化剂可以为空气或者富氧空气或者纯氧。
下面通过具体的实施例对工艺烧嘴102的布置方式进行详细的说明。
优选地，在本实施例中工艺烧嘴的个数为3～6个，0°＜β≤25°，上述圆锥的半锥角10°≤α≤50°，以下以N＝3为例对工艺烧嘴102的布置方式进行说明。
具体地，如图1和图3所示，每个工艺烧嘴102的出口中心点与气化室101的轴线确定一个平面，那么3个工艺烧嘴102就可以确定3个平面。工艺烧嘴102的中心线在其对应的平面上进行投影，得到3条投影直线，该3条投影直线位于同一个圆锥面上，且为同一圆锥的母线，同时，该圆锥的中心线与气化室101的轴线重合，各工艺烧嘴102的中心线与其对应的投影直线的夹角为β，β＞0°；其中，工艺烧嘴102对应的平面是指该工艺烧嘴的出口中心点与气化室101的轴线确定的平面，工艺烧嘴102的中心线对应的投影直线是指工艺烧嘴102在其对应的平面上的投影得到的直线。
下面以工艺烧嘴102按照图2所示实施例的布置方式分布为例，在图1的基础上，结合图4来说明射流在气化室内的流动方式。如图4所示，三股煤粉和气化剂的射流从工艺烧嘴102的出口喷出后向气化室101的出口运动，各射流之间的距离逐渐缩短，当距离达到最短处时三股射流发生相互混合，由于各工艺烧嘴102的中心线与其对应的投影直线之间有一定的夹角，即各工艺烧嘴102的中心线不能相交于一点，三股射流相互混合后使得气化室101中出现三种流动形式：在撞击平面上向气化室101的轴线运动的撞击流动、沿气化室101的轴线向气化室101的出口运动的剪切流动以及沿气化室101的轴线向气化室101出口运动的逐渐扩展的旋转流动。三股射流同时发生的相互撞击、剪切和旋转运动使得干煤粉和气化剂进入气化室101后两者混合更加均匀，且干煤粉颗粒在气化室101内的停留时间长，从而提高了合成气中有效气体成分，避免了偏烧现象，碳转化率高。
另外，由于各工艺烧嘴102设置在气化室101的顶部，其向下喷射射流的方式，使得气化室101的高温区在各烧嘴出口的下方，避免了在工况不稳定时，一侧烧嘴将其他烧嘴烧坏的情况。此外，三股射流同时发生的相互撞击、剪切和旋转运动还避免了火焰长度过长而烧到气化室101的下部锥台结构104的壁面。
本实施例的煤气化炉，包括气化室、N个工艺烧嘴和点火烧嘴；点火烧嘴设置在气化室顶部的中心位置处；工艺烧嘴设置在气化室的顶部，且N个工艺烧嘴围设在点火烧嘴的外围，N≥3，各工艺烧嘴的中心线在对应工艺烧嘴的出口中心点与气化室的轴线确定的平面上的投影直线为同一个圆锥的母线，各工艺烧嘴的中心线与对应的投影直线的夹角为β，β＞0°，实现了干煤粉和气化剂在气化室内的均匀混合，且干煤粉颗粒在气化室内的停留时间长，从而提高了合成气中有效气体成分，避免了偏烧现象，碳转化率高。
由于气化室在煤粉燃烧过程中会产生大量热量，为了降低气化室壁面的温度，延长煤气化炉的使用寿命，本实施例在上述实施例的基础上作了进一步的改进，如图1所示，本实施例的气化室101具体为水冷壁105围设组成的容纳空间，在煤粉气化过程中，冷却水通入水冷壁105以降低气化室101的温度。
具体地，水冷壁105的结构可以是由螺旋缠绕或者环形直列的或者其他形式的换热管道组成。煤气化炉在运行过程中，冷却水由进水口107入水冷壁，从出水口106开水冷壁105，在煤气化炉工作过程中冷却气化室101的壁面，也就是水冷壁105的外壁；干煤粉燃烧后产生的熔融渣渣颗粒，被水冷壁壁面捕获，在冷却水的作用下凝固形成一层固态渣层，由于固态渣层的传热系数小，这层固态渣层可有效的保护水冷壁105免受高温和腐蚀的破坏，使煤气化炉的故障率低、连续运行时间长且运行稳定，延长了煤气化炉的使用寿命。
进一步地，为了将煤粉气化产生的融渣排出气化室，本实施例的煤气化炉还包括下渣管108，下渣管108的下部设置有排渣口109，其中，气化室101的出口设置在锥台结构104上，下渣管108设置在气化室101的出口处，并与锥台结构104相连接。
具体地，随着气化炉的运行，煤粉气化产生的熔融渣层沉积在固态渣层上并保持流动状态，在重力的作用下，沿下渣管108从排渣口109排出气化炉。
为了对上述实施例中的煤气化炉的内部结构进行隔离并起到保护的作用，本实施例的煤气化炉，还包括：外壳110，外壳110套设在气化室101的外部，且延伸至下渣管108的外部。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种煤气化炉，其特征在于，包括：气化室、N个工艺烧嘴和点火烧嘴；
所述点火烧嘴设置在所述气化室顶部的中心位置处；
所述工艺烧嘴设置在所述气化室的顶部，且N个工艺烧嘴围设在所述点火烧嘴的外围，所述N≥3；
各所述工艺烧嘴的中心线在对应所述工艺烧嘴的出口中心点与所述气化室的轴线确定的平面上的投影直线为同一个圆锥的母线，各所述工艺烧嘴的中心线与对应的所述投影直线的夹角为β，所述β＞0°。
2.根据权利要求1所述的煤气化炉，其特征在于，所述工艺烧嘴的个数为3～6个，0°＜β≤25°。
3.根据权利要求2所述的煤气化炉，其特征在于，所述圆锥的半锥角为α，10°≤α≤50°。
4.根据权利要求1所述的煤气化炉，其特征在于，所述气化室的顶部为拱形结构，所述气化室的主体为中空的圆柱形结构，所述气化室的下部为中空的锥台结构，所述气化室的主体位于所述气化室的顶部与所述气化室的下部之间。
5.根据权利要求4所述的煤气化炉，其特征在于，所述气化室的出口设置在所述锥台结构上，且所述出口处设置有下渣管，所述下渣管和所述锥台结构相连接。
6.根据权利要求5所述的煤气化炉，其特征在于，所述下渣管的下部设置有排渣口。
7.根据权利要求5或6所述的煤气化炉，其特征在于，还包括：外壳，所述外壳套设在所述气化室的外部，且所述外壳延伸至所述下渣管的外部。
8.根据权利要求1所述的煤气化炉，其特征在于，所述气化室具体为水冷壁围设组成的容纳空间，在煤粉气化过程中，冷却水通入所述水冷壁以降低所述气化室的温度。
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