CN1117074A - 煤气化器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种煤气化器有由金属制作的热回收器的入口部分的内壁，其入口部分有内部冷却机构，并且，由多个气体喷入孔喷入用来剥脱内壁上的沉积物的气体，所喷入的气体形成旋转气流，并被间断地增加。此外，在气化室的上部的一个侧面上设有至少一个冷却介质注入喷嘴。

Description

煤气化器及其使用方法

本发明涉及一种用于通过把煤和气化剂(氧化剂)送入，并使它们相互作用而获得可燃气体的煤气化器，具体地说，涉及适于用作输送床型粉状固体气化器的一种煤气化器。本发明的气化器可以防止煤灰之类的材料粘附于气化器的热回收器的入口部分上，并且容易把入口部分上的沉积物剥脱掉。

因为输送床型气化器以高于灰份的熔融温度的温度把煤气化，可以有效地产生氢气和一氧化碳气，所以为了生产合成气或燃料气发展了多种输送床型气化器。

输送床型气化器的稳定运行中的最严重的问题是防止在气化器的反应部分中与可燃气体一起生成的煤灰、焦炭或飞灰粘附在热回收器的入口部分上和在热回收器的入口部分上堆积，进而造成入口部分的堵塞。

通常，输送床型气化器有一个圆柱形的气化室，装在气化室上的热回收器和炉渣冷却室。在所包括的气化室中，把煤粉和氧化剂喷撒开，从而形成在燃烧室的竖直轴上旋转的气流。因为气流的离心力和附加在气流上的压力与形成旋转流相平衡，所以在中心轴附近产生一个负压区，并且在靠近中心的区域与气化室的壁之间形成大的压差。因此，在壁的附近气体向下流动，而在靠近中心的区域向上流动。靠中心附近区域所形成的向上的流动，在气化室中产生的煤灰、焦炭和熔融的煤灰与室中所产生的可燃气体一起流入室的下一部分。

因此，不可能百分之百地防止煤灰、焦炭等由气化室扩散开。煤灰、焦炭等的扩散不仅在输送床型气化器中发生，而且在任何类型的气化器中发生。

通常，当煤在作为气化器的反应部分的气化室中与氧化剂(氧气、空气或蒸汽)反应时，在采用像煤粉这一类粉状燃料作原料的气化器和燃烧装置中总会产生煤灰和焦炭。煤灰和焦炭在设在气化器的反应部分上面的热回收器中冷却，在气体中所产生的焦炭被除尘器回收。煤灰和焦炭等在高温和高压条件下发生热滞后变化，并转变成直径为几毫微米的颗粒的飞灰，主要粘附在热回收器的入口处。例如由于飞灰和所生成的气体的二次流或1400℃的高温环境会造成飞灰在入口处的粘附。灰尘或焦炭容易粘附的部位造成脉动气流和不规则气流，像有一个凸起的部位(比如一个热电偶)那样，或产生驻止流。

因此，除非防止在气化器的反应部分中产生的煤灰和焦炭粘附在热回收器的入口部分，否则很难维持气化器的稳定和长时间运行。

传统上，报导了几种方法防止在气化器的壁上沉积。然而，除了日本专利申请公开材料No.239797/1991之外，只报导了少数方法除去气化器的热回收器的内壁上的沉积物。下面解释用来抑制燃烧反应器和反应器的后面部分的沉积或把沉积物剥脱的传统方法。

方法1：

该方法靠把一个输送床的气化部分与一个流化床的热回收部分装在一起来防止煤灰、焦炭等在热回收器的壁面上粘附。在此方法中，流化床设置在输送床的气化部分上面的热回收部分的圆柱形部位，并把输送床部分与气化部分之间的连接部分的直径设计成使得通过该连接部分上升的含煤气体的速度大于具有平均直径的颗粒在流化床中的终端速度。靠上述结构，流化床的颗粒不会经过连接部分落到气化器中，并且，防止煤灰、焦炭等粘附到热回收部分的热交换器表面上，这是因为颗粒与连接部分和流化床的热回收部分的壁表面接触。在日本实用新型公开64750/1987中介绍了此方法。然而，此法有如下问题。

所产生的气体的数量会由于负载的变化而变化，这改变了气体流过输送床的气化部分与流化床部分之间的连接部分的速度，以及颗粒在流化床中的终端速度。因此，速度低于终端速度的颗粒落入输送床的气化部分，这使得难以形成稳定的流化床，并影响输送床的气化部分中气体的状态，造成不稳定的气化运行。

此外，如果煤灰、焦炭等进入热回收部分，煤灰、焦炭等粘附到流动的颗粒上，流动的颗粒长大，流动颗粒的过度增长使整个床的运动减慢，这最终使得流化床的形成困难。

还有，在此方法中，输送床的气化部分与流化床之间的连接部分容易被堵塞，这是由于散开的煤灰、焦炭、炉渣等在它们进入热回收部分之前粘附在连接部分的入口部分上。

方法2：

在此方法中，靠在一个高压气体注入装置中喷入高压气体，把碳的沉积物由炼焦炉的上升管的内壁或热交换器的壁上除去。在日本专利申请公开No.120686中介绍了这种方法。所描述的方法是在热交换器中向上和向下移动高压气体注入装置，并把高压气体喷到碳的沉积物上，把碳的沉积物烧掉，再用高压空气把变弱的沉积物吹走。该方法有如下问题。

在高温和高压的条件下，向上和向下运动机构与热交换器的连接部分的密封结构变得复杂，应该考虑气体由密封处泄漏的危险。此外，因为被插入到高温区域内，可能出现高压气体注入装置自身的熔化。

方法3：

用此方法，靠在旋转窑体上设置水冷管路，并冷却内壁上的沉积物使沉积物软化，使得沉积物由内壁上自然脱落，来除去窑体的内壁上的沉积物。靠冷却整个内壁把壁温降低到低于原始材料的软化温度，来防止内壁上沉积物的形成。在日本专利申请公开材料No.2585/1983和No.148179/1982中介绍了这种方法。此法有如下问题。

只靠对壁进行冷却不容易出现沉积物的自然脱落，除非设置一种剥脱沉积物的装置。在此方法中，为了降低壁面温度，把水冷管装在耐火墙中。然而，即使壁面温度已被大大降低，沉积物也难以脱落，这是因为当炉渣或熔块粘附到壁上时沉积物的粘附力很强。

方法4：

此方法在窑体中设置了沿径向的管路，它们的每一根管都有用来喷入高压水的一个喷嘴，并且采用这些管路可以容易地除去窑体的内壁上的沉积物。在日本专利申请公开材料No.148179/1982中介绍了这种方法。此法有如下问题。

在此方法中，在窑体的运行停止后把喷嘴插入到窑体中，如果在窑体内检测到沉积物，利用喷嘴给出热冲击和水锤力，靠把高压水射到沉积物上强制地把沉积物从壁上剥脱。然而，此法不适宜于长时间运行，这是因为使用此法需要停止窑的运行。还有，因为窑体在旋转，喷嘴与冷却水管路之间的连接是复杂的。

考虑到上述问题提出了本发明，本发明目的在于提供一种能防止煤灰、焦炭、炉渣等粘附到热回收器的入口部分上，并能容易地从入口部分剥脱沉积物的煤气化器。

本发明的特点之一是设计了一种煤气化器，它有圆柱形气化室，其中用来注入和燃烧煤和气化剂的多个燃烧器以侧壁的切线方向设置在气化室的一个侧壁上，一个炉渣冷却室设置在气化室的下面，中间经过一个炉渣装置，以及一个热回收器设置在气化室的上面，用来冷却在气化室中产生的气体，并回收热量，该气化室包括：

一个内壁冷却装置，其中热回收器的内壁由金属制成，并被在内壁中循环的冷却介质冷却；多个气体喷入孔，用来剥脱在内壁上的沉积物，该气体的喷入形成旋转气流；以及至少一个冷却介质注入喷嘴，用来冷却在气化室的上部生成的可燃气体。

本发明的另一个特点是设计了一种煤气化器，它包括：

用来减少和剥脱煤灰，焦炭，炉渣等沉积物的一个装置，它靠把热回收器的入口部分附近的气化器生成气冷却到低于煤灰等的软化温度的一个温度；由金属制作的热回收器的入口部分的内壁，把此内壁暴露于入口部分的内部环境中，靠在内壁中循环高压蒸汽或高压水这样的冷却介质把它冷却到低于400℃，其中多个剥脱气体喷入孔以表面的切线方向设置在热回收器的入口部分的内壁上，用来产生旋转气流，并间断地增加由剥脱气体喷入孔喷出的生成气和高压蒸汽的气流，强制地把热回收器的入口部分的内壁上的沉积物剥脱；以及

靠由气化室的上面部分的侧壁喷入冷却介质把气化室中生成的可燃气体冷却的装置。

另外，本发明的另一个特点是设计了具有一个气化室，一个炉渣冷却室，以及一个热回收器的一种煤气化器，该煤气化器包括：

设置在气化室的上面部分的多个冷却介质注入喷嘴，这些注入喷嘴把高压蒸汽或在气化室中产生的气体喷入，用来冷却可燃气体和把进入热回收器的入口部分的可燃气体的温度降到煤灰的软化温度；热回收器最好为有入口部分和热回收器本体的两部分结构，该入口部分的内壁没有衬里，直接暴露于入口部分的内部环境中，并且是没有不平部分的平滑表面，靠由与热回收器本体的冷却介质管路不同的一根输送管路送入用来冷却入口部分的内壁的高压蒸汽或高压水，并靠独立地控制冷却介质的流速，把入口部分的内壁温度降到低于400℃的温度；以及以壁面的切线方向设在入口部分的内壁上的多个剥脱气体注入孔，产生循环气体或高压蒸汽的剥脱气体的旋转气流；以及设置在热回收器的入口部分的热电偶和用来测量气化室与热回收器本体之间的压力差的压差传感器，所测的温度和所测的压差分别与预先设定的值(一个标准温度和一个标准压力)比较，在所测的温度和所测的压差与各自的预先设定值的比较结果的基础上，靠间断地增加或减小由多个剥脱气体喷入孔喷入的剥脱气流，把入口部分的内壁上的沉积物剥脱掉。

在本发明中，在热回收器的入口部分的可燃生成气的温度被降到低于煤灰的软化温度的温度，把热回收器的入口部分的金属表面暴露于入口部分的内部环境中，并靠由内部冷却入口部分的金属表面把金属表面，冷却到底于400℃的温度。以金属表面的切线方向设置多个剥脱气体喷入孔，产生剥脱气体的旋转流，以及靠间断地增加或减小旋转气流把沉积物剥脱掉。

由于煤与氧化剂反应并产生热，气化室中的温度上升到1600℃。因此，煤的灰份被熔融，并成为熔融的煤灰(称为炉渣)，也产生包含还没有燃烧的碳的焦炭。炉渣在气化室中自由落下，并在充满水的炉渣仓斗中快速地冷却和固化，被回收。煤灰和焦炭与生成气一起流入热回收器。传统上，因为热回收器的入口部分的温度在运行状态下通常是1500℃的高温，在热回收器的入口部分集聚的沉积物发生热滞后变化，成为灰份，被固化。

因此，在本发明中，热回收器为一个有热回收器本体和入口部分的两部分结构，这使得热回收器的拆开检查或更换容易进行。在气化室的上面部分设置了多个可燃气体注入喷嘴，热回收器的入口部分的结构也作了改进。此即，热回收器的入口部分的没有耐火衬里的金属表面暴露于入口部分的内部环境中，靠由内部冷却入口部分的金属表面，把金属表面冷却到低于400℃的温度。作为监视沉积物的状态的手段，靠在热回收器的入口部分的内壁设置热电偶和在气化室与热回收器之间设置压差传感器，对入口表面的温度和入口部分的压力损失进行测量。随后，所测得的数据存储在数据收集装置中，并由数据收集装置送给沉积物剥脱控制装置。温度数据和压差数据分别与各自的预先设定值比较。如果测得的温度与对温度的预先设定的值之间或测得的压差与对压差的预先设定的值之间的差别是正的，就判断沉积物已经集聚，把阀控制信号传送给剥脱气体(气化器的生成气或高压蒸汽)控制阀由注入孔以高于12米/秒的速度间断地喷入剥脱气体。在表面温度和压差返回各自的预先设定值后，沉积物剥脱控制装置送一个停止沉积物剥脱操作的信号给剥脱气体控制阀，并把阀的开口设定得使不会堵塞喷入孔，煤气化器稳定地运行。

图1为示出本发明的气化器的一种实施例的结构的剖面图。

图2为沿图1的A—A线所取的水平剖面图。

图3为图1所示热回收器的入口部分的放大了的剖面图。

图4为沿图3的D—D线所取的水平剖面图。

图5示出包括本发明的气化器的实施例的气化系统的结构。

图6示出热回收器的入口部分的内壁温度与内壁面上的沉积物之间的关系。

图7为一个热模型的外部剖面图。

图8为示出剥脱气体喷入速度与内壁面的温度和热回收器的入口部分处的压力损失之间的关系的图。

图9为示出经过的时间与热回收器的入口部分处用常规方法的压力损失和用本发明的压力损失之间的关系的图。

下面，参考着附图在几个实施例的基础上对本发明的细节作解释。

图1和2为示出气化器的一种实施例的结构的剖面图，该发生器有用来降低流入热回收器的入口部分33的可燃气体的温度的多个冷却介质注入喷嘴72，为了降低热回收器的入口部分的内壁温度而设在入口部分的用来循环冷却介质的流动通道63，以及多个沉积物剥脱气体喷入孔。图2为沿图1的A—A线所取的水平剖面图。

图3为图1所示热回收器的入口部分的放大了的剖面图。图4为沿图3的D—D线所取的水平剖面图。

通常，流入气化室的煤粉是由像氮气，空气，二氧化碳等携带气体由箭头11，11’所示的位置携带，并由煤燃烧器12和13喷入气化反应部分，即气化室25中。煤燃烧器设在室的上部和下部。在上部的煤燃烧器12和在下部的煤燃烧器13都与燃气发生室的壁面成切线方向。由箭头14和15所示的位置把氧化剂送入煤燃烧器12和13，并且在燃烧器的出口部分的顶部使氧化剂与所携带的煤粉混合。

气化室25的内壁为衬有耐火材料的耐火壁62，在耐火壁中设有用来由其内部冷却气化室的高压蒸汽流动通道。高压蒸汽流入管路52，并由管路53流走。而气化器包括气化反应部分(气化室)25，炉渣冷却部分(炉渣冷却室)58，热回收器的入口部分33，以及热回收器本体66。

在气化室25中煤粉与氧化剂(空气或氧气)反应，并被转换成富含氢气和一氧化碳的可燃气体。所形成的可燃气体67由气化室流出之后，流入在气化室的上部的热回收室的入口部分33中，并且通过热回收器本体66被带入包括像除尘器之类的装置的气体净化系统中。除尘器最好为旋风除尘器。

另一方面，在气化室中熔融的煤灰(被称为炉渣)在气化室25的内壁上向下流动，通过设在炉渣装置28中心的出渣孔28’落入炉渣冷却室58，并被携带到炉渣回收室30中。

传统上，在任何类型的气化器中，如果煤粉与氧化剂(空气或氧气)在煤燃烧器12和13的出口部分的顶部混合，并在大于1600℃的高温下气化，处于高温气体中的颗粒发生热滞后变化，并成为煤灰、焦炭或飞灰，它们被由气化室带到热回收器中，并被冷却，回收其热量。在上述过程中，一部分煤灰、焦炭或飞灰等粘附在热回收器的内壁上。

冷却介质注入喷嘴72设在气化器的上部，以图1中的箭头所示的方向喷入高压蒸汽或来自气化器的生成气。生成气是由气化器流走，并在气体净化系统中被净化的气体。这种剥脱气体(生成气或高压蒸汽)流过管路21和剥脱气体流动管路55，并被送给剥脱气体喷入孔56，再由剥脱气体喷入孔56喷入，为的是把热回收器的入口部分的内壁上的沉积物剥脱掉。同时，把高压蒸汽或水由管路50输送给冷却介质流动管路63，并流到管路51，为的是冷却热回收器的入口部分的内壁32。附加在热回收器的入口部分的内壁上的热电偶57所探测的温度数据和在热回收器的入口部分的压差传感器68所检测的压差数据被传送给数据收集装置42，并被送给用来产生控制剥脱气流45的信号的装置。

热回收器为一个两部分结构，即热回收器本体66和入口部分33，这使得热回收器的拆开检查或更换容易进行。靠上述的两部分结构，因为在冷却介质流动管路63中循环的高压蒸汽或水的流动速率是独立控制的，所以可以自由和适当地调整热回收器的入口部分的内壁温度。关于内壁温度对煤灰等的沉积的影响只有很少的报导。因此，采用一个热模型对热回收器的壁面温度对粘附比的影响进行试验。试验结果示于图6。在此图中，横坐标表示壁温(℃)，纵坐标表示粘附比。粘附比的定义如下：

粘附比＝在热回收器的入口部分的内壁上的沉积物的数量/

送入的煤灰的数量x100(wt％)....(1)

图7中示出了该热模型的外部剖面图。试验的条件如下：气化反应部分的内径为300毫米，热回收器的入口部分的内径为120毫米，热回收器的入口部分的气流速度为4.5米/秒，在热回收器的入口部分的冷却气体(惰性气体)的流动速率为9Nm³/h，所送入煤灰的速率为8公斤/小时，气化反应部分中的温度为1500℃，以及试验的环境压力为大气压力。热回收器的入口部分的内壁为金属表面。通过改变在热回收器的入口部分33中循环的冷却介质的流动速率来改变热回收器的入口部分33的壁面温度。检查一下试验结果：当壁面温度为700℃时，粘附比为1.5wt％，粘附在壁上的块团层状沉积物的厚度为5毫米。沉积物的粘附程度是如此的弱，用手指推一下，沉积物就可以剥脱。当壁面温度为400℃时，粘附比为0.005wt％，粉状沉积物的厚度为0.1毫米。沉积物的粘附程度非常弱，用手指碰一下，沉积物就可以剥脱。由上述结果，很清楚，把壁面温度设定为低于400℃，粘附在壁面上的沉积物的数量大大减少，并且沉积物的粘附程度也显著变弱。上面的结果是在这样的条件下得到的：送入用来冷却热回收器的入口部分的气体的速率为9Nm³/h，以及在热回收器的入口部分把生成气由1400℃冷却到1200℃。在没有冷却气体送给热回收器的入口部分的附近的情况下，因为生成气的温度高达1500℃，沉积物的粘附程度要比对生成气进行冷却的情况要强一些，用手指推一下，沉积物就可以剥脱。此外，在入口部分的壁用耐火材料制作，并且不冷却的情况下，如果焦炭等粘附到1400℃高温的壁上，壁会被焦炭等侵蚀，并且沉积物粘附在壁上会非常强烈，以至敲打沉积物也不能把它剥脱。

根据上面的结果，在热回收器的入口部分33设置了下面的结构。即，把在燃气发生室中产生的生成气67冷却到低于煤粉中的煤灰的软化温度，在入口部分33的附近，表面用金属制作，并且靠在入口部分33的冷却介质流动管路63中循环冷却介质(比如高压蒸汽或水)把壁面32的表面温度降低到400℃。

还有，因为在热回收器的入口部分的内壁温度低于400℃的条件下沉积物的粘附程度非常弱，所以可以认为，靠沿着入口部分33的内壁的圆周方向注入剥脱气体可以把沉积物剥脱。随后，试验了多高速度的剥脱气体可以把内壁上的沉积物剥脱。在图7所示的热模型的内壁的切线方向上设有十二个直径1.5毫米的剥脱气体喷入孔。试验条件如下：即，剥脱气体的旋转直径为100毫米，内壁的表面温度为280℃，其它试验条件与前面试验的条件相同。试验的结果示于图8。横坐标表示剥脱气体速度V(米/秒)，两个纵坐标分别表示热回收器的入口部分处的压差P(毫米水柱)和内壁的表面温度T(℃)。如图8所示，当剥脱气体的入射速度逐渐增加时，从入射速度V为12米/秒开始出现沉积物的剥脱，并且，当入射速度为17米/秒时，在注明的点处的压差由4.5毫米水柱降到几乎为0毫米水柱。表面温度T由305℃降到预设的温度280℃。由上面的结果证明，靠送入旋转气流，并把剥脱气体的入射速度增加到12米/秒以上，可以容易地把沉积物剥脱。此外，把剥脱气体喷入孔的角度设定为向上45°，向下45°，还是水平角度，可以得到几乎相同的试验结果。

通常，如果在热回收器的入口部分的内壁32上没有沉积物，用来监视壁面温度的热电偶57所测到的温度和在热回收器的入口部分的压差传感器68所测到的压力损失极少变化。然而，如果沉积物开始粘附，热电偶57和压差传感器68的读数就增加。热电偶57和压差传感器68所测到的数据总被数据收集装置42收集，该装置把控制信号44送给控制剥脱气流速度的装置45。如果把热电偶57和压差传感器68所测得的数值与预先设定值作比较，并且测得的数值超过预先设定值，在控制剥脱气流速度的装置45中可以判断在内壁上有沉积物。随后，控制信号46被传送给气化器生成气流量控制阀20和高压蒸汽流量控制阀23，并且，由剥脱气体喷入孔喷出的剥脱气流被间断地增加，产生旋转气流。标号19表示气化器生成气气罐，标号22表示高压蒸汽发生器。如果热电偶57和压差传感器68所测得的数值接近预先设定的值，控制剥脱气流速度的装置45做出沉积物已被剥脱的判断，并对剥脱气体流量控制阀20或23送出一个信号停止进行剥脱，并且设定阀的开口使得不堵塞剥脱气体喷入孔56，燃气发生器稳定地运行。

还有，用常规的气化方法，流入热回收器的入口部分的可燃气体的温度高于1400℃，焦炭等粘附到热回收器的入口部分的内壁上，并在上面堆积，进而造成热滞变，变成煤灰或炉渣，使沉积物的粘附程度变得更强。因此，除了降低热回收器的内壁温度之外，还必须事先降低气化器生成气的温度。前面提到的试验结果证明靠在热回收器的入口部分附近，在气化反应部分的朝上的一侧设置冷却介质注入喷嘴72，并喷入像高压蒸汽或气化器生成气之类的冷却气体，可以很容易地把热回收器的入口部分的内壁温度降低到低于400℃。把由冷却介质注入喷嘴喷入冷却介质的速度设定为使得不阻碍在气化反应部分所生成的气体的流动。

然后，采用前面提到的热模型对在常规的热回收器中采用的结构(入口部分的内壁衬有耐火材料)和本发明的结构(入口部分的内壁用金属制作，并有内部的冷却机构和沉积物剥脱机构)进行沉积物剥脱效果的试验。试验结果示于图9。横坐标表示经过的时间(小时)，纵坐标表示在热回收器的入口部分的压力差(毫米水柱)。在常规的结构中，在热回收器的入口部分的压力差经过5个小时增加20毫米水柱，并在那以后一直增加。随后，把具有常规结构的热模型的收缩面积部分拆开，并检查沉积物的状态。检查的结果表明，煤灰和炉渣粘附在收缩面积部分上，并在上面固化，除非敲打以外没有其它方法能够把煤灰和炉渣的沉积物剥脱，粘附的程度非常严重。与此相反，在本发明的结构中，经过7个小时压差只增加了2毫米水柱，在图9所示的位置注入氮气。随后，压差降低，并返回预先设定的压力值。粘附的程度非常弱，粉状沉积物薄薄地粘附在内壁上，并用手指碰一下，沉积物就可以很容易地剥脱。

图5示出包括本发明的气化器实施例的气化系统的整个结构。该气化系统包括一个送煤系统，一个氧化剂供应系统，一个气化器以及一个气体净化系统。

送煤系统包括一台破碎机1，一个空气煤仓斗2，一个加压的空气煤仓斗3，一个送煤仓斗4，一个送煤装置(送料器等)，一个混合器7，一条由压缩空气驱动的输煤管线9，以及一台分配器10。

把被破碎机1破碎的煤粉5带到空气煤仓斗2，然后到加压的空气煤仓斗3，随后到充满煤粉的送煤仓斗。在送煤装置设定了馈送的煤粉的数量后，煤粉自由地落下，并在混合器7中与惰性气体(比如氮气或二氧化碳气)混合。然后，靠压缩空气使煤粉通过由压缩空气驱动的输煤管线9，由分配器10相等地分配给多条管路，并通过煤燃烧器12和13送给气化器59。

氧化剂(空气或氧气)系统包括氧化剂加压装置18，以及氧化剂流量控制阀16和17。来自氧化剂加压装置18的氧化剂通过氧化剂流量控制阀16和17，并被送给设在燃气发生器59上的煤燃烧器12和13。然后，氧化剂与煤粉5在煤燃烧器的顶部混合，混合物被气化。

气化器59包括气化反应部分25，炉渣冷却部分58，热回收器的入口部分33，以及热回收器本体66。

气化反应部分25有上部反应区64和下部反应区65。在上部反应区64中，送入煤的0.4—0.6wt％的少量氧气，并产生活化的焦炭，在下部反应区65中，送入煤的约1wt％的氧气，这样，把温度保持在高于煤中的灰份的熔化温度。在上部反应区和下部反应区中在每个区的切线方向上分别设有多个煤燃烧器12和多个煤燃烧器13，用来产生旋转气流。在上部反应区64中产生的活化的焦炭被向下的旋转气流携带到高温的下部区，并与二氧化碳气或蒸汽反应，然后成为熔化的煤灰的炉渣。熔化的煤灰的炉渣经过出渣孔自由地落入充满冷却水29的炉渣冷却部分58，并进入炉渣回收装置30，冷却的炉渣再由那里作为熔化的煤灰的炉渣31被取走。

冷却介质注入喷嘴72与高压蒸汽罐或气化器生成气罐69以及冷却介质流量控制阀70连接。

热回收器本体66的结构为：其内壁被冷却介质(高压蒸汽)从其内部冷却，并有冷却介质的入口管路48和出口管路49。

此外，对于向设在热回收器的入口部分33的内壁上的沉积物剥脱气体喷入孔56传送作为剥脱气体的气化器生成气或高压蒸汽的管路，设置了一个开关阀24，用来在传送生成气与传送蒸汽之间进行开关。

还有，靠由设在气化反应部分25的上部的冷却介质注入喷嘴72喷入高压蒸汽或气化器生成气，把在气化反应部分产生的可燃气体的温度降低到比煤中灰份的软化温度低。

热回收器的入口部分33的内壁用没有不平部分的裸露金属管制成，并暴露在入口部分33的内部环境中。靠送入来自管路50和51的冷却介质(高压蒸汽或水)从其内部对内壁进行冷却，这保持内壁的温度低于400℃，并降低沉积物的粘附程度。多个沉积物剥脱气体喷入孔56以壁面的切线方向设在内壁32上，为的是形成剥脱气体的旋转气流。与前面所解释的一样，剥脱气体流量控制阀的运行是以热电偶57和压差传感器68所测量的数据为基础的。

在气化器59中生成的气体经过生成气管路34和气体净化器47被携带到除尘器(旋风除尘器等)35，在净化器中除去灰尘，焦炭，硫化氢等，然后被用作燃料或原料。

灰尘回收系统包括除尘器(或旋风除尘器)35，一个中间焦炭仓斗36，一个焦炭馈送仓斗37，一台送料器38，一台混合器39，一根焦炭输送管路41，以及一个焦炭燃烧器43。中间焦炭仓斗36被由除尘器35回收的焦炭60填充，焦炭60被携带到焦炭馈送仓斗37。随后，在焦炭馈送仓斗37被焦炭60充满，并且送料器38把所馈送的焦炭数量设定后，焦炭60自由落下，并在混合器39中与由箭头40所示的部位送入的惰性气体(比如氮气或二氧化碳气)混合。然后，混合物由压缩空气驱动通过焦炭输送管路41，并经过焦炭燃烧器43送回到气化反应部分25中。

虽然在上面解释的实施例中采用了输送床型气化器，但是本发明可以用于任何类型的气化器。

如上面提到的，靠本发明，可以防止焦炭，炉渣等粘附到内壁上，并可以降低焦炭，炉渣等沉积物的粘附程度，这是通过：保持在热回收器的入口部分的气化生成气的可燃气体的温度低于煤中灰份的软化温度，把用金属制成的内壁暴露在内部环境中，以及用冷却介质从其内部把内壁冷却到400℃。靠在热回收器的入口部分的内壁上以壁面的切线方向设置多个剥脱气体喷入孔，以及喷入剥脱气体产生旋转气流，并间断地增加入射气流速度，可以容易地剥脱内壁上的沉积物。

气化器为四部分结构，它包括气化反应部分，炉渣冷却部分，热回收器的入口部分，以及热回收器本体。

靠本发明，可以防止焦炭粘附到内壁上，并可以防止焦炭的沉积物成为煤灰和炉渣，这是通过：在气化反应部分的上游侧设置多个冷却介质注入喷嘴用来冷却燃气发生器生成气的可燃气体；以及把进入热回收器的入口部分的可燃气体的温度降低到低于煤中灰份的软化温度。因为靠把热回收器的入口部分的没有耐火材料的金属内壁暴露在内部环境中，并采用与气化反应部分或热回收器本体的冷却介质流动管路不同的一条输送管路送入冷却介质来冷却热回收器的入口部分的内壁，可以独立地控制冷却介质的流动速度，所以可以很容易地把热回收器的入口部分的内壁的表面温度保持在低于400℃。还有，靠在热回收器的入口部分的内壁上以壁面的切线方向设置多个剥脱气体喷入孔，以及喷入剥脱气体产生旋转气流，并以设在热回收器的入口部分的热电偶和压差传感器所测得的数据为基础，间断地增加入射气流速度，可以容易地剥脱内壁上的沉积物。

Claims (11)

1.一种具有圆柱形气化室的煤气化器，其中用来注入和燃烧煤和气化剂的多个燃烧室以所述侧壁的切线方向设置在所述气化室的一个侧壁上，一个炉渣冷却室设置在所述气化室的下面，中间经过一个炉渣装置，以及一个热回收器设置在所述气化室的上面，用来冷却在所述气化室中产生的气体，并回收热量，所述气化室包括：

一个内壁冷却装置，其中所述热回收器的内壁被在所述内壁中循环的冷却介质冷却，所述热回收器的入口部分的内壁由金属制成；

多个冷却气体喷入孔，它们以所述内壁的切线方向设在所述内壁上，用来剥脱在所述内壁上的沉积物，所述的气体注入形成旋转气流；以及

至少一个冷却介质注入喷嘴，它设在所述气化室的上部的所述侧壁上，用来冷却在所述气化室中生成的可燃气体。

2.按照权利要求1的煤气化器，还包括用来控制在所述内壁中循环的所述冷却介质的流速的控制装置，靠监视所述热回收器的所述入口部分的所述内壁的所述温度，所述温度被检测，并输给所述控制装置，把所述内壁的温度保持在低于400℃

3.按照权利要求1的煤气化器，其中设置了至少一个热电偶用来检测所述热回收器的所述入口部分的所述内壁的所述温度，以及至少一个压差传感器，用来检测在所述热回收器的所述入口部分的压力损失，并且设置了控制信号产生装置，用来在所述至少一个热电偶和所述至少一个压差传感器所测得的数据的基础上产生控制由多个所述剥脱气体喷入孔喷入所述剥脱气流速度的信号。

4.按照权利要求3的煤气化器，其中设置了用来调整输送给所述剥脱气体喷入孔的所述剥脱气体的流速的控制阀，把在所述热回收器的所述入口部分的所述内壁上检测到的所述温度和所述压力损失分别与预先设定的值比较，所述控制信号产生装置在所述内壁的所述检测温度与对所述温度的所述预先设定的值之差和在所述入口部分的所述检测压力损失与对所述压力损失的所述预先设定的值之差的基础上，把用来控制所述剥脱气流速度的所述控制信号传送给所述控制阀。

5.按照权利要求1的煤气化器，其中所述热回收器为两部分结构，包括所述入口部分和一个本体，所述入口部分的所述内壁由没有不平部分的金属制成。

6.采用一种煤气化器把煤气化的方法，该煤气化器有一个圆柱形燃气发生室，其中用来注入和燃烧煤和气化剂的多个燃烧室以所述侧壁的切线方向设置在所述气化室的一个侧壁上，一个炉渣冷却室设置在所述气化室的下面，中间经过一个炉渣装置，以及一个热回收器设置在所述气化室的上面，用来冷却在所述气化室中产生的气体，并回收热量，所述方法包括如下步骤：

采用一种内壁冷却机构在所述内壁中循环冷却介质，把所述热回收器的入口部分的内壁温度保持在低于400℃，所述内壁由金属制成；

间断地增加由以所述内壁的切线方向设置的多个剥脱气体喷入孔喷入的剥脱气流，用来剥脱所述内壁上的沉积物，所述的气体入射形成旋转气流；以及

由设在所述气化室的上部的所述侧壁上的至少一个冷却介质注入喷嘴喷入冷却气体，用来冷却在所述气化室中生成的可燃气体。

7.按照权利要求6的把煤气化的方法，所述冷却气体的喷入包括由设在所述燃气发生室的所述上部的所述侧壁上的至少一个冷却介质注入喷嘴喷入高压蒸汽和燃气发生器生成气中的一种，该生成气是在所述气化室中产生，并在所述热回收器中冷却了的。

8.按照权利要求6的把煤气化的方法，所述保持所述内壁温度包括基于所述热回收器的所述入口部分的所述内壁的所测得的温度来调整用于冷却所述内壁的所述冷却介质的流速，来保持所述内壁的所述温度。

9.按照权利要求6的把煤气化的方法，所述冷却气体的喷入包括如下步骤：靠由设在所述气化室的所述上部的所述侧壁上的所述至少一个冷却介质注入喷嘴喷入冷却介质把在所述气化室中产生的所述可燃气体的温度调整到低于煤中的灰份的软化温度的一个温度，并把所述可燃气体通入所述热回收器。

10.按照权利要求6的把煤气化的方法，所述间断地增加剥脱气流包括如下步骤：把在所述热回收器的所述入口部分的所述内壁上检测到的温度和压力损失分别与预先设定的值比较，如果所述内壁的所述检测到的温度和在所述入口部分的所述检测到的压力损失中的一个高于所述预先设定的值，判断沉积物已粘附在所述内壁上，间断地增加由所述的多个剥脱气体喷入孔入射的所述剥脱气体的流速，采用所设置的至少一个热电偶用来检测所述热回收器的所述入口部分的所述内壁的所述温度，以及采用所设置的至少一个压差传感器用来检测在所述热回收器的所述入口部分的压力损失。

11.按照权利要求10的把煤气化的方法，还包括如下步骤：如果所述内壁的所述检测到的温度与对所述温度的所述预先设定的值之差和在所述入口部分的所述检测到的压力损失与对所述压力损失的所述预先设定的值之差分别小于每一个预先设定的值，判断已经没有沉积物的粘附，由所述多个所述剥脱气体喷入孔喷入少量所述剥脱气体，使得所述喷入孔不被堵塞。

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