CN108431498A - 成角度的主燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气化燃烧器，该气化燃烧器用于在一个气流床气化器中的一个多喷嘴布置，其中气化燃烧器(1)沿着一个主轴线(15)延伸，并且其中用于气化燃烧器中的气化反应的介质在分开的多个介质通道(2、3)中被引导、并且在燃烧器嘴(22)沿着与主轴线(15)具有非零角度(17)的方向(16)处离开。根据本发明的气化燃烧器的实施例组合了竖直安装和最优可适应火焰形状的优点。根据燃烧器的定向，可以调整火焰形状，无论该火焰是使得用于冷却筛的初始熔渣形成的总火焰直径最小、或者是使得用于在反应器壁上增加颗粒沉积的总火焰的总旋流增加。在本发明的气流床气化中，作为改进的一部分，根据本发明的具有成角度的燃烧器尖端的气化燃烧器可以被毫不费力地加以使用。

Description

成角度的主燃烧器

本发明涉及一种气化燃烧器，该气化燃烧器用于在一个气流床气化器中的一种多燃烧器布置，以便在环境压力与8MPa之间的压力下以及在1200℃与1900℃之间的气化温度下，与粉尘形式的燃料或者液体燃料及含游离氧的气化介质一起操作。

在气流床气化期间，具有一个冷却筛的气化反应器不仅与单个组合燃烧器一起使用，而且与多个单燃烧器一起使用。在组合燃烧器的情况下，随着反应器功率增加，燃料和氧的混合由于增加的间隙宽度而变得越来越困难。因此，对于大型反应器，多个单燃烧器是优选的。

单燃烧器的布置以及旋流会影响火焰的形状和燃料的转化，并且还会影响为此所需的反应器的几何结构，其中旋流会在气化介质离开燃烧器嘴处时发生。

朝着反应器中心定向的倾斜单燃烧器有利于使反应器直径最小化，并且有利于使布置在中心的引燃燃烧器更容易地点燃单燃烧器。

在多个单燃烧器的情况下，由于相邻的单燃烧器的介质的旋转方向必然相反，因此难以产生总火焰的一个旋转方向来优化熔渣在冷的筛壁上的沉积。偏心定位的单燃烧器可增加总火焰的角动量。

从DE 102006059149已知一种气流床气化器，在该气流床气化器中，多个单燃烧器被布置为是斜向的，并且是偏心倾斜的。

随着反应器的大小增加，倾斜布置的单燃烧器的安装变得复杂，并且会引起燃烧器被堵塞或者甚至发生变形的风险。由于这些缺点，迄今为止，都是使用竖直定向并且可竖直安装的燃烧器。

本发明的目的是提供一种用于一个燃烧器和一个气流床气化器的结构配置，这种结构配置结合了倾斜定向的多个燃烧器的优点，并且容易安装。

通过具有本专利的权利要求1的特征的一种燃烧器来实现该目的。

根据本发明的气化燃烧器1的大部分沿着一个主轴线15延伸，其中在分开的介质通道2、3中引导用于气化燃烧器中的气化反应的介质，并且介质在燃烧器嘴处沿与主轴线15具有非零角度17的方向16离开。气化燃烧器具有弯曲部分，相对于气化燃烧器的主轴线，该弯曲部分形成介质的倾斜出口，并且因此形成倾斜的气化火焰。气化燃烧器的端部不突出超过燃烧器座14的管状内直径，该端部具有突出到反应室中的燃烧器嘴22。即使在竖直安装的一个燃烧器的情况下，也能够实现介质的一个倾斜的出口。单燃烧器被构造为：使得介质通道2、3的横截面朝着燃烧器嘴22被拉伸或者渐缩，以设置期望的离开速度。为了使压力损失保持较小，拉伸/渐缩仅在进入到反应室中的出口前不远处、因此也就在燃烧器嘴前不远处实现。可通过不对称地并且倾斜地形成拉伸/渐缩，来形成介质的倾斜出口。根据弯曲部分的不对称性和角度的定位，单燃烧器火焰可沿预定义方向被引导至更大或者更小的程度。根据本发明的气化燃烧器的配置结合了传统的倾斜安装的燃烧器中的竖直安装和改进的火焰形状的优点。

通过单燃烧器在其燃烧器座14中的旋转24，可以形成用于实现最佳的火焰形状的定向，从而完成当前期望的目的，而不需要在结构上改变单独的燃烧器。可以按照单燃烧器法兰14中的紧固螺栓的模式来对单独的燃烧器进行定向。

在本发明的一种具体配置中，气化燃烧器被这样来布置：其相应的介质出口轴线16在原料气和熔渣出口6的顶部边缘上方(具体地，在某个点处)与气流床气化器的中心轴线18相交。在这种情况下，可以实现由结构引起的反应器直径的减小。

单燃烧器1沿着气流床气化器的中心轴线18的方向，单燃烧器1的气化燃烧器火焰的定向16能够使总火焰的扩展最小化，由此，例如在初始熔渣的形成中能够降低冷却筛4的热负载。

单燃烧器在相同方向上围绕角度25定向，这种定向允许加强总火焰的旋流，并且因此加强固体在冷却筛4上的沉积，在这种定向的情况下，介质出口轴线不通过围绕气流床气化器的中心轴线18的假想柱形体23，并且因此气化燃烧器火焰的相应方向不通过该假想柱形体。所述布置能够显著减少呈粉尘形式且难以利用的细熔渣的不期望的排放。角度25可以具有在大于零度与30度之间的一个值，具体地是15度。可以按照燃烧器在其燃烧器座14中的紧固螺栓的模式来对角度25进行预定义。

作为改进的一部分，在已经存在的气流气化器中，能够毫不费力地使用根据本发明的具有弯曲的燃烧器尖端的气化燃烧器。

在本发明的一种具体配置中，一个气化燃烧器被布置在一个单独的燃烧器法兰14中。气化燃烧器被布置为具有呈15度及更大角度17的弯曲部分，对于这种布置，该实施例是有利的。

在本发明的一种具体配置中，气化燃烧器1以及点火和引燃燃烧器13被布置在一个共同的燃烧器法兰中。气化燃烧器被布置为具有呈接近零度的锐角17的弯曲部分，对于这种布置，该实施例是有利的。

下面将在理解所需的程度上基于附图将本发明解释为示例性实施例，在这些附图中：

图1示出了根据本发明的气流床气化器，该气流床气化器具有多个气化燃烧器，

图2示出了根据本发明的气化燃烧器的侧截面，

图3示出了根据图2的气化燃烧器的燃烧器嘴的视图，

图4示出了根据本发明的气化燃烧器的侧截面，该气化燃烧器具有弯曲的燃烧器尖端，

图5示出了根据图4的气化燃烧器的燃烧器嘴的视图，

图6示出了根据本发明的气化燃烧器的布置和定向的平面图，该气化燃烧器具有最小化的总火焰直径，以及

图7示出了根据本发明的气化燃烧器的布置和定向的平面图，该气化燃烧器具有最大化的总旋流。

相同的标记在附图中表示相同的元件。

在一个气流床反应器中，氧气和蒸汽2作为一种气化介质，将300,000kg/h的煤粉3转化为原料合成气。气化温度为1450℃，并且气化压力为4MPa。两个或者三个气化燃烧器1被布置在反应器的头部上。如在图6和图7中图示，在三个气化燃烧器1的情况下，这些气化燃烧器1关于中心轴线18对称布置，同时角度偏移120度。作为燃料3，煤粉传送气体悬浮物，并且气动地被进给至气化燃烧器1，并且在气化室5中发生转化，该气化室5由一个冷却筛4界定，其中冷却筛由管形成，这些管按照气体密封的方式焊接，并且冷却水流过这些管。热的气化气体与液态熔渣一起离开气化室5，并且通过原料气和熔渣出口6进入淬火室12，水经由淬火喷嘴7被注入淬火室12中，以便冷却原料气和熔渣。熔渣11被沉积在水浴8中，并且经由熔渣排出装置9被排出。经淬火的原料气经由原料气排出装置10以蒸汽饱和状态离开淬火室12，并且进入随后的清洁阶段。气化燃烧器1以及点火和引燃燃烧器13经由相应的单燃烧器法兰14被引导到气化室5中。点火和引燃燃烧器13沿着反应器轴线竖直布置，并且气化燃烧器1被这样布置：气化燃烧器1的气化燃烧器轴线15平行于反应器轴线18。

在反应器的头部上，沿着反应器轴线18布置有点火和引燃燃烧器13，以用于燃料气的操作。还可以将点火和引燃燃烧器13整合到一个或者气化燃烧器1中。该实施例使得点火和引燃燃烧器不需要单独的法兰。

气化燃烧器1可以装载有粉尘形式的燃料，或者装载有液体燃料，其中“液体燃料”还应该被理解为表示多种液体的悬浮物(诸如，水或者油)，其中燃料被分解为一种粉尘或者无机添加物。

图2中图示的气化燃烧器具有围绕主轴线15的一个柱形外轮廓。用于燃料3的环形管道被布置为同心地围绕中心气化介质通道2。也可以对气化介质通道2和燃料通道3进行互换。气化介质通道2和燃料通道3通过一个分隔壁21彼此分开，并且在燃烧器尖端的区域中相对于主轴线15沿方向16弯曲，使得离开的介质与主轴线15具有非零角度17，由此也使得气化燃烧器火焰与主轴线15具有非零角度17。该角度可以介于3度与30度之间，优选地为15度。在气化介质通道2中，靠近燃烧器嘴22布置有旋流板19，该旋流板19使流出的气化介质旋转。当气化介质离开燃烧器时，燃料被吸入并且形成了燃料-气化介质旋流。在气化燃烧器的外壁与外部介质通道之间，布置有液体冷却装置20。根据本发明的气化燃烧器具有紧固法兰(未图示)，该紧固法兰借助于紧固螺栓，允许在气流床气化器的壳体的燃烧器座14中实现压力密封安装。

图3示出了根据图2的气化燃烧器的端面和燃烧器嘴22的视图。

根据本发明的根据图4的气化燃烧器围绕气化燃烧器轴线15具有一个管状外轮廓，该管状外轮廓朝着燃烧器尖端合并为一个弯曲锥台，该弯曲锥台的轴线16相对于气化燃烧器轴线15弯曲一个非零角度17。该锥台的顶面形成燃烧器嘴。燃烧器尖端被形成为使得其不突出超过管状外轮廓。

图5示出了根据图4的气化燃烧器的端面和燃烧器嘴22的视图。

在根据图4的气化燃烧器的配置中，燃烧器的减小的一个表面与热反应室5相对，由此相应地降低进入燃烧器的热输入。

图6示出了三个气化燃烧器的一种布置，这三个气化燃烧器的相应介质出口方向16被定向为朝着气流床气化器的中心轴线18。气化燃烧器的这种定向使得总火焰直径最小。点火和引燃燃烧器13被布置为沿着气流床气化器的中心轴线18。

图7示出了三个气化燃烧器的一种布置，这三个气化燃烧器的相应介质出口方向16以预定距离通过气流床气化器的中心轴线18。气化燃烧器布置在其燃烧器座14中，从而在相同的方向上旋转，使得气化燃烧器的相应介质出口方向16形成围绕气流床气化器的中心轴线18的假想柱形体23的一条切线。相应介质出口轴线16与气流床气化器的中心轴线18的形成角度25，该角度25可以介于3度与30度之间，优选地为15度。在该布置中，气化燃烧器火焰相对于彼此交叉，并且增加了气化燃烧器火焰的总旋流。

还可以通过提供一种燃烧器来实现根据本发明的燃烧器，该燃烧器的大部分相对于一个主轴线15被同心布置，并且其中燃烧器嘴22的中心位于该燃烧器的主轴线的外侧。

还可以通过提供一种燃烧器来实现根据本发明的燃烧器，该燃烧器具有一个紧固法兰，并且其中紧固法兰与燃烧器嘴之间的燃烧器部分由管状外轮廓界定。

根据本发明的燃烧器还可以被称为“弯曲燃烧器”或者被称为“斜眼燃烧器”。

“燃料”应该被理解为是指不同等级的煤和不同来源的焦炭，并且甚至是具有特定固体和灰分含量的可燃液体，甚至是水、煤、或者油-煤悬浮物，即所谓的浆料。

附图标记列表

1.气化燃烧器

2.气化介质、气化介质通道

3.燃料、燃料通道

4.冷却筛

5.气化室

6.原料气和熔渣出口

7.淬火喷嘴

8.水浴

9.熔渣排出装置

10.原料气排出装置

11.熔渣沉积

12.淬火室

13.具有引燃火焰的点火和引燃燃烧器

14.单燃烧器法兰、燃烧器座

15.气化燃烧器轴线

16.介质出口轴线(气化燃烧器火焰的方向)

17.介质出口轴线16与气化燃烧器轴线15的角度

18.气流床气化器的中心轴线

19.旋流板

20.气化燃烧器的液体冷却外壁

21.气化介质通道-燃料通道分隔壁

22.燃烧器嘴

23.围绕气流床气化器的中心轴线18的假想柱形体

24.可旋转定向的气化燃烧器

25.介质出口轴线16与气流床气化器的中心轴线18的角度

Claims (10)

1.一种用于在一个气流床气化器中的一个多燃烧器布置的气化燃烧器，其中，

所述气化燃烧器(1)沿着一个主轴线(15)延伸，并且

用于所述气化燃烧器中的气化反应的介质在分开的多个介质通道(2、3)中被引导、并且在燃烧器嘴(22)处沿着与所述主轴线(15)具有非零角度(17)的方向(16)离开。

2.根据权利要求1所述的气化燃烧器，

其特征在于，

所述介质由含碳燃料(3)和含游离氧的气化介质(2)的组来提供。

3.根据权利要求2所述的气化燃烧器，

其特征在于，

所述含碳燃料由可燃粉尘、油、可燃粉尘-油浆、可燃粉尘-水浆的组来提供，并且所述气化介质由氧气和蒸汽的组来提供。

4.根据前述权利要求中的一项所述的气化燃烧器，

其特征在于，

所述燃烧器嘴(22)的中心被定位在所述气化燃烧器的所述主轴线(15)的外侧。

5.根据前述权利要求中的一项所述的气化燃烧器，

其特征在于，

所述多个介质通道(2、3)朝着所述燃烧器嘴(22)渐缩。

6.根据前述权利要求中的一项所述的气化燃烧器，

其特征在于，

所述燃烧器嘴(22)的平面垂直于所述介质(16)离开的方向穿过。

7.根据前述权利要求中的一项所述的气化燃烧器，

其特征在于，

多个气化燃烧器被布置在一个气流床气化器中，并且所述多个气化燃烧器的所述多个介质通道沿着相应多个方向(16)离开，使得所述多个方向矢量不通过围绕所述气流床气化器的所述中心轴线(18)的一个柱形体(23)。

8.根据前述权利要求中的一项所述的气化燃烧器，

其特征在于，

多个气化燃烧器被布置在所述气流床气化器中，并且一个引燃燃烧器(13)被布置成沿着所述气流床气化器的所述中心轴线(18)。

9.根据前述权利要求中的一项所述的气化燃烧器，

其特征在于，

所述气化燃烧器可旋转地被布置在其法兰(14)中，使得能够在所述介质方向(16)与所述气流床气化器的所述中心轴线(18)之间设置多个不同角度(25)。

10.根据前述权利要求中的一项所述的气化燃烧器，

其特征在于，

所述气化燃烧器被布置为使得其主轴线(15)平行于所述气流床气化器的所述中心轴线(18)。