CN114214094A - 一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉，包括有中空的炉体，所述炉体内由上至下依次设有反应室、辐射废锅室、激冷室，所述反应室与辐射废锅室之间经气渣通道相连通，所述辐射废锅室下端设有下降管，所述下降管下端伸入激冷室内；所述反应室外侧壁设有若干个主烧嘴，所述反应室顶部设有点火开工烧嘴及若干辅助烧嘴。本发明进一步提供了上述具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉的使用方法。本发明提供的一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，提升反应停留时间，提高气化炉的碳转化率，并大大降低能耗、降低操作费用，符合绿色环保要求。

Description

一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用

技术领域

本发明属于煤化工的技术领域，涉及一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，具体涉及一种具有顶部辅助烧嘴带有余热回收装置的多喷嘴气化炉及其应用。

背景技术

煤气化炉是煤气化岛的核心技术。近几年干煤粉进料煤气化炉由于具备高的碳转换率、低氧耗和煤种适应性逐渐取得较大煤气化炉技术的市场。但仍存在气化炉化学反应产生的高温余热没有高效回收，碳的转化率不够高、飞灰和渣带走的残碳高的问题，这些问题没有得到有效的解决。我国一次能源中，以煤为能源的占比大于50％，在减少碳排放的形势下，有效解决这些问题，对于提升煤气化炉的技术意义重大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，通过设置点火开工烧嘴及辅助烧嘴，提升反应停留时间，提高气化炉的碳转化率，并大大降低能耗、降低操作费用，符合绿色环保要求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉，包括有中空的炉体，所述炉体内由上至下依次设有反应室、辐射废锅室、激冷室，所述反应室与辐射废锅室之间经气渣通道相连通，所述辐射废锅室下端设有下降管，所述下降管下端伸入激冷室内；所述反应室外侧壁设有若干个主烧嘴，所述反应室顶部设有点火开工烧嘴及若干辅助烧嘴。

本发明第二方面提供一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉在干煤粉的气化反应中的用途。

本发明第三方面提供一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉的使用方法，采用上述具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉，包括以下步骤：

1)在反应室内先通过点火开工烧嘴输入燃料和助燃气体进行点火后开工，再通过辅助烧嘴输入第一煤粉和第一气化剂，然后通过主烧嘴输入第二煤粉和第二气化剂，进行气化反应，获得高温粗合成气和熔融灰渣；

2)将高温粗合成气和熔融灰渣经气渣通道输入辐射废锅室内回收反应余热后降温，获得中温粗合成气和中温灰渣；

3)将中温粗合成气和中温灰渣经下降管输入激冷室内进行初步洗涤后降温，获得的粗合成气和灰渣经激冷室输出。

如上所述，本发明提供的一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，侧置有主烧嘴、点火开工烧嘴、辅助烧嘴，可适用于干煤粉气化，在气化炉中发生化学反应生成粗合成气。该气化炉进一步提升了碳的转化率，回收气化反应后余热用于副产蒸汽，降低了激冷室水耗，大大降低了多烧嘴气化炉能耗，提高了多烧嘴气化炉的综合能量利用水平。

(2)本发明提供的一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，采用的主烧嘴能够大大提升反应停留时间，提高气化炉的碳转化率；采用的辅助烧嘴用于调节负荷，同时也可用其改变反应停留时间。

(3)本发明提供的一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，采用的点火开工烧嘴简化结构、降低造价和提高点火成功率，也可选作长明灯。

(4)本发明提供的一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，设置辐射废锅室回收气化反应的高温辐射热，副产的高压蒸汽可在工艺装置中使用，减少激冷水用量，大大降低能耗、降低操作费用，符合绿色环保要求。

附图说明

图1显示为本发明的一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉的整体结构示意图。

图2显示为本发明中反应室的A-A切面的结构示意图。

图3显示为本发明中辐射废锅室的B-B切面的结构示意图。

图4显示为本发明中第一水冷壁上的结构示意图。

图5显示为本发明中第一水冷壁上销钉设置的结构示意图。

图6显示为本发明中点火开工烧嘴的A-A切面的结构示意图。

附图标记

1 反应室

2 辐射废锅室

3 激冷室

4 气渣通道

5 下降管

6 主烧嘴

7 点火开工烧嘴

8 第一水冷壁

9 第二水冷壁

10 辐射屏

11 出气口

12 出渣口

13 炉体

14 单管

15 销钉

16 耐火材料层

17 辅助烧嘴

18 腔体

19 点火通道

20 燃料通道

21 助燃气体通道

α 主烧嘴与反应室的径向之间的夹角

具体实施方式

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明第一方面提供一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉，如图1-3所示，包括有中空的炉体，所述炉体内由上至下依次设有反应室、辐射废锅室、激冷室，所述反应室与辐射废锅室之间经气渣通道相连通，所述辐射废锅室下端设有下降管，所述下降管下端伸入激冷室内；所述反应室外侧壁设有若干个主烧嘴，所述反应室顶部设有点火开工烧嘴及若干辅助烧嘴。

在上述气化炉中，所述气化炉为下行式干粉煤加压气化炉。

在上述气化炉中，如图1、4所示，所述反应室的内侧壁上设有第一水冷壁，所述第一水冷壁为具有列管式结构的膜式水冷壁，所述列管式结构上的每根单管上设有多个销钉，所述列管式结构及销钉表面敷设有耐火材料层。

具体来说，上述第一水冷壁上的销钉和耐火材料层，可以使煤粉燃烧产生的渣附着在内壁形成渣层，达到“以渣抗渣”的效果，保护第一水冷壁。

所述销钉与单管相连接，具体连接方式包括且不限于焊接等。

在一个优选的实施例中，如图5所示，所述销钉沿单管的轴向方向依次设有多排，同一排上的相邻销钉之间保持相间隔，相邻排上的相邻销钉之间交错设置。

在进一步优选的实施例中，如图5所示，多排所述销钉之间保持平行。

在进一步优选的实施例中，如图5所示，同一排上的相邻所述销钉之间的间隔距离相等。

在进一步优选的实施例中，如图5所示，相邻排上的相邻销钉之间的距离相等。

在一个优选的实施例中，如图5所示，不同单管上同一排销钉的设置位置相同。

在一个优选的实施例中，如图4所示，所述耐火层中的耐火材料的主要化学成分选自SiC、Fe₂O₃、Al₂O₃中的至少一种。

在上述气化炉中，如图3所示，所述辐射废锅室的内侧壁上设有第二水冷壁，所述第二水冷壁为具有列管式结构的膜式水冷壁，所述第二水冷壁的内侧壁上设有多组辐射屏。

上述膜式水冷壁为常规使用的膜式水冷壁，即具有多根单管并排连接形成的列管式结构，具体来说，就是把许多轧制好的钢制换热管互相并排焊接在一起形成列管式结构，使成为一密封的组合受热面，它的内部为流动的水或蒸汽，即换热管内部介质是锅炉给水，外界接受反应室的火焰热量，敷设耐火材料可以更好地保护反应室内壁。

在一个优选的实施例中，如图3所示，所述辐射屏包括有12～24组，具体如12～15组、15～18组、18～21组、21～24组。

在一个优选的实施例中，如图3所示，单组所述辐射屏呈片状，包括有沿辐射废锅室的径向延伸的多根并列导管构成的第一列管结构。

在进一步优选的实施例中，所述第一列管结构中导管数量为6-15根，具体如6-9根、9-15根，优选为9根。

在进一步优选的实施例中，如图3所示，相邻组所述辐射屏之间保持相间隔。

在更进一步优选的实施例中，如图3所示，多组所述辐射屏沿辐射废锅室的周向等弧度分布，即在辐射废锅室的内侧壁上相邻两组所述辐射屏之间的弧度相等。

在进一步优选的实施例中，如图2、3所示，所述第一水冷壁和/或第二水冷壁副产中高压蒸汽，所述中高压蒸汽的压力为3.8～10MPa(g)，具体如3.8～5MPa(g)、5～8MPa(g)、8～10MPa(g)。

在上述气化炉中，如图1所示，所述激冷室上设有出气口及出渣口。

在一个优选的实施例中，所述出渣口位于所述激冷室的底部，所述出气口位于所述激冷室的上部侧壁上。

在上述气化炉中，如图1所示，所述气渣通道为沿辐射废锅室的轴向延伸的多根导管排列形成的呈中空圆筒状的第二列管结构。

上述导管沿辐射废锅室的轴向的两端封闭。上述第二列管结构是将多根轧制好的钢制导管互相焊接在一起形成“圆筒”列管结构。

在一个优选的实施例中，所述第二列管结构的中空通道的内径为0.7～1.2m。所述第二列管结构的中空通道的内径的具体尺寸根据气化炉负荷设计，例如当投煤量为3000吨/天气化炉时，优选内径为1m。

在上述气化炉中，所述下降管上段内壁上设有激冷环。所述激冷环为常规使用的激冷环，水从激冷环喷出冷却中温粗合成气。

在上述气化炉中，如图2所示，所述主烧嘴包括有3～8个，具体如3～4个、4～6个、6～8个，优选为5个。

在上述气化炉中，如图2所示，相邻所述主烧嘴之间保持相间隔。

在一个优选的实施例中，如图2所示，相多个所述主烧嘴沿反应室的周向等弧度分布，即在反应室的内侧壁上相邻两个所述主烧嘴之间的弧度相等。

在上述气化炉中，如图2所示，所述主烧嘴与反应室的径向之间的夹角为3～7°，具体如3～4°、4～5°、5～7°。

所述主烧嘴为常规使用的烧嘴，可从市场上购买获得。具体来说，所述主烧嘴为干粉煤烧嘴。所述主烧嘴的中空腔体内设有煤粉通道和气化剂通道，所述腔体外缠绕有冷却水管。

在上述气化炉中，如图1所示，所述点火开工烧嘴位于所述反应室顶部的中心位置，若干所述辅助烧嘴分布在所述点火开工烧嘴的周围。

在上述气化炉中，如图6所示，所述点火开工烧嘴包括有中空的腔体，所述腔体内由内至外依次设有点火通道、燃料通道、助燃气体通道，所述腔体外缠绕有冷却水管。

上述燃料通道用于向炉体输入燃料。上述助燃气体通道用于向炉体输入助燃气体。上述冷却水管用于输入冷却水冷却烧嘴。

在一个优选的实施例中，所述点火通道设于腔体的中心位置。

在一个优选的实施例中，所述点火通道上设有CO₂保护气进口，所述点火通道内设有高能点火器、火焰视频检测器。所述高能点火器用于点火。所述火焰视频检测器用于监控点火通道内的点火情况。所述CO₂保护气进口用于向炉体输入CO₂保护气。

所述点火开工烧嘴具备点火和将气化炉升温升压的开工功能。所述点火开工烧嘴的外部包含冷却夹套起到吸热保护头部的作用；采用柴油(或天然气、液化石油气)作为燃料，纯氧即做雾化剂也做助燃的氧化剂。雾化喷头是氧气和柴油的喷出口，通过该结构在喷口处进行雾化混合反应。高能点火器是点火启动的设备。点火通道是烧嘴火焰检测器的检测通道，有CO₂保护气使用过程中全程保护。

所述点火开工烧嘴用于点火和开工的功能。能够简化结构、降低造价，提高点火成功率，可作为长明灯使用。所述点火功能是指通过该烧嘴点火，进行气化反应。所述开工功能是指通过该烧嘴输入燃料(柴油或天然气等)和助燃气体(氧气、富氧空气等)进行稳定燃烧。

在上述气化炉中，如图1所示，所述辅助烧嘴为常规使用的烧嘴，可从市场上购买获得。具体来说，所述辅助烧嘴为干粉煤烧嘴。所述辅助烧嘴的中空腔体内设有煤粉通道和气化剂通道，所述腔体外缠绕有冷却水管。

在上述气化炉中，如图1所示，所述辅助烧嘴的个数为2-4个，优选为2个。

所述辅助烧嘴用于辅助进料的功能，一方面用于调节生产负荷，另一方面，优化反应室流场，改变煤粉反应停留时间。所述辅助进料功能是指通过该烧嘴输入煤粉调节气化炉负荷。

本发明第二方面提供一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉在干煤粉的气化反应中的用途。

本发明第三方面提供一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉的使用方法，采用上述具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉，包括以下步骤：

1)在反应室内先通过点火开工烧嘴输入燃料和助燃气体进行点火后开工，再通过辅助烧嘴输入第一煤粉和第一气化剂，然后通过主烧嘴输入第二煤粉和第二气化剂，进行气化反应，获得高温粗合成气和熔融灰渣；

2)将高温粗合成气和熔融灰渣经气渣通道输入辐射废锅室内回收反应余热后降温，获得中温粗合成气和中温灰渣；

3)将中温粗合成气和中温灰渣经下降管输入激冷室内进行初步洗涤后降温，获得的粗合成气和灰渣经激冷室输出。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述燃料选自液化石油气、柴油或天然气中至少一种。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述助燃气体为富氧空气或氧气。所述氧气为纯氧。

在一个优选的实施例中，当所述燃料为柴油时，所述助燃气体加入比率为1.6～2.5Nm³/kg柴油。

在一个优选的实施例中，当所述燃料为天然气时，所述燃料加入质量与助燃气体加入体积之比为1：1.5～2.5，具体如1：1.5～2.0、1：2.0～2.5，优选为1：2。

所述燃料与助燃气体加入量根据燃料不同选择不同。

上述点火时要升温升压。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述第一煤粉和/或第二煤粉为干煤粉。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述第一煤粉和/或第二煤粉的颗粒尺寸≤90μm占≥90wt％且颗粒尺寸≤5μm占≥10wt％。

在一个优选的实施例中，所述第一煤粉和/或第二煤粉的颗粒尺寸≤90μm占90wt％且颗粒尺寸≤5μm占10wt％。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述第一煤粉和/或第二煤粉的水分含量≤5wt％。

上述第一煤粉主要用作调节负荷和流场的作用。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述第一气化剂和/或第二气化剂为纯氧和蒸汽的混合物，所述蒸汽与纯氧的质量比为0～6％，具体如0～3％、3～6％。

上述纯氧是指纯度≥99V％的氧气。上述蒸汽为水蒸气。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述第一气化剂与第一煤粉加入的质量比为0.6～1：1，具体如0.6～0.8：1、0.8～1：1。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述第二气化剂与第二煤粉加入的质量比为0.6～1：1，具体如0.6～0.8：1、0.8～1：1。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述第一煤粉和第二煤粉加入的质量比为0～0.2：1，具体如0～0.1：1、0.1～0.2：1。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述气化反应的操作压力为3.5～6.9MPa(g)，具体如3.5～5.0MPa(g)、5.0～6.0MPa(g)、6.0～6.9MPa(g)。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述气化反应的操作温度为1250～1700℃，优选为1350～1550℃。从而具有高的碳转化率，碳转化率99％以上。

所述气化反应混合适量的氧气和蒸汽，在反应室中进行。该反应提高了化学反应室内碳颗粒混(湍)流效果，延长碳颗粒停留时间，达到提高碳转换率和煤种的适应性，并能更好的实现反应室的挂渣效果，保护膜式水冷壁。

本气化反应中的反应公式如下：

C+O₂→CO₂

C+CO₂→2CO

C+1/2O₂→CO

S+O₂+3H₂→H₂S+2H₂O

在上述使用方法中，步骤1)中，所述高温粗合成气的温度为1250～1700℃。所述高温粗合成气为含有氢气和一氧化碳的高温粗合成气。

在上述使用方法中，步骤1)中，所述熔融灰渣为煤在气化炉内经过高温燃烧和化学反应，煤和有机废水中的有机物挥发分变成气态产物，剩余灰分在高温状态形成可流动熔融灰渣。

在上述方法中，步骤2)中，所述中温粗合成气的温度为450～900℃。

所述辐射废锅室根据物体温度愈高，辐射出的总能量就愈大的原理，利用高温(1350～1550℃)合成气的热辐射等热传递方式，将高温合成气热量吸收，副产高温高压蒸汽。所述辐射废锅室用于回收气化反应后的热量、副产蒸汽并降低粗煤气温度。

在上述方法中，步骤3)中，所述粗合成气输出的温度为180～230℃。

所述粗合成气在下降管和激冷室内与洗涤剂混合后进行初步洗涤，粗合成气的温度进一步降低。

在上述使用方法中，步骤3)中，所述初步洗涤采用的洗涤剂为循环使用的灰水。所述灰水指，水在循环使用含有一定浓度煤燃烧后产生的灰渣的混合物。

在上述使用方法中，步骤3)中，在初步洗涤中，所述粗合成气与洗涤剂加入的质量比为0.6～1.3：1，具体如0.6～0.8：1、0.8～1.0：1、1.0～1.3：1。所述初步洗涤是合成气与洗涤剂直接接触。

在上述使用方法中，步骤3)中，所述粗合成气经出气口输出，所述灰渣经出渣口排出。

所述激冷室用于进一步降低粗合成气温度，初步洗涤合成气，排除灰渣。所述粗合成气指气体携带的灰渣经此步骤之后，虽然大量灰渣被洗涤，但仍然含有少量的灰渣，灰渣含量为1～5‰。

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

实施例1

采用本申请中多喷嘴气化炉进行处理，先将燃料和助燃气体通过点火开工烧嘴输入反应室内进行点火升温升压后开工，再通过辅助烧嘴输入第一煤粉和第一气化剂辅助进料，通过主烧嘴输入第二煤粉和第二气化剂进料，在4.3MPa(g)的压力、1500℃的温度下进行气化反应，获得温度为1450℃的高温粗合成气和熔融灰渣。其中，燃料为柴油，助燃气体为氧气。第一煤粉和第二煤粉为干煤粉，煤粉的颗粒尺寸≤90μm占90wt％且颗粒尺寸≤5μm占10wt％，煤粉的水分含量≤5wt％。第一气化剂和第二气化剂为纯氧(氧含量99.7V％)和蒸汽混合物，蒸汽与纯氧的质量比为5％。助燃气体加入比率为2.24Nm³/kg柴油。第一气化剂与第一煤粉加入的质量比为0.787：1；第二气化剂和第二煤粉加入的质量比为0.787：1；第一煤粉和第二煤粉加入的质量之比为0.2：1。

将温度为1450℃的高温粗合成气和熔融灰渣经气渣通道输入辐射废锅室内回收反应余热后降温，获得中温粗合成气和中温灰渣。中温粗合成气的温度为700℃。

将中温粗合成气和中温灰渣经下降管输入激冷室内进行初步洗涤后降温后，获得粗合成气1#和灰渣1#，粗合成气1#通过出气口输出，灰渣1#从激冷室底部的出渣口排出。其中，洗涤试剂为灰水。粗合成气1#与洗涤试剂加入的质量比为0.825：1。粗合成气输出的温度为198℃。

实施例2

采用本申请中多喷嘴气化炉进行处理，先将燃料和助燃气体通过点火开工烧嘴输入反应室内进行点火升温升压后开工，通过主烧嘴输入第二煤粉和第二气化剂进料，在4.3MPa(g)的压力、1600℃的温度下进行气化反应，获得温度为1550℃的高温粗合成气和熔融灰渣。其中，燃料为天然气，助燃气体为氧气。第二煤粉为干煤粉，煤粉的颗粒尺寸≤90μm占90wt％且颗粒尺寸≤5μm占10wt％，煤粉的水分含量典型值≤5wt％。第二气化剂为纯氧(氧含量99.7V％)和蒸汽混合物，蒸汽与纯氧的质量比为5％。燃料加入质量与助燃气体加入体积之比为1：2。第二气化剂和第二煤粉加入的质量比为0.787：1。第二煤粉通入CO₂保护气或合成气(CO+H₂)做长明灯。第二气化剂通入氮气做保护气。

将温度为1550℃的高温粗合成气和熔融灰渣经气渣通道输入辐射废锅室内回收反应余热后降温，获得中温粗合成气和中温灰渣。中温粗合成气的温度为800℃。

将中温粗合成气和中温灰渣经下降管输入激冷室内进行初步洗涤后降温后，获得粗合成气2#和灰渣2#，粗合成气2#通过出气口输出，灰渣2#从激冷室底部的出渣口排出。其中，洗涤试剂为灰水。粗合成气2#与洗涤试剂加入的质量比为0.825：1。粗合成气输出的温度为210℃。

对比例1

以某国内单喷嘴粉煤气化炉为例。来自煤加压及输送单元的粉煤分三路进入气化炉烧嘴的三个煤粉管。氧气经预热器加热后先在混合器内与一定量的蒸汽混合，然后也按一定的配比量进入烧嘴。粉煤及氧气供应系统的作用是根据炉膛负荷的需要调节粉煤与氧气的流量。在该系统中，三路煤粉流量有独立的调节系统组成，煤粉在烧嘴中混合均匀后由一个通道进入气化炉。

气化炉由上段的反应段和下段的激冷室组成。煤粉在反应段内高温不完全燃烧，生成的合成气主要成分为CO和H₂。在激冷室，合成气被激冷并被水饱和，熔渣迅速固化，一部分迅速沉淀并通过渣锁斗系统定期排出界外。合成气从激冷室上部出口排除气化炉进入下游。

比较测试例1

将实施例1与对比例1中的方法进行比较，可以发现本发明中1的方法存在如下差异以及优点：(1)本发明的方法通过多喷嘴气化炉中主烧嘴+辅助烧嘴易于大型化和调节负荷。气化炉日投煤量干基3000吨以上、有效气(CO+H₂)产量22万m³/h以上，属于超大型粉煤气化技术，国内处于领先水平。

(2)本发明的方法多喷嘴气化炉，消耗低，碳转化率高。比氧耗小于315m³/km³、比煤耗小于549kg/km³、碳转化率99％。工艺烧嘴采用顶部点火开工烧嘴+辅助烧嘴和侧面主烧嘴组合方式，有助于加强反应室内湍流混合，减少了短路的煤粉颗粒，增加煤粉颗粒在炉内停留时间。碳转化率高，可达到99％。年可节省成本4560万元。

(3)本发明的方法通过多喷嘴气化炉，副产高压蒸汽，运行收益更高。气化室与激冷室之间设置辐射废锅，利用出炉膛的高温合成气(～1400℃)辐射传热，可副产140t/h，10Mpa高压蒸汽。实现蒸汽梯级利用，年运行收益多约7000万元。

综上所述，本发明提供的一种具有顶部辅助烧嘴的多喷嘴气化炉及其应用，提升反应停留时间，提高气化炉的碳转化率，并大大降低能耗、降低操作费用，符合绿色环保要求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种多喷嘴气化炉，其特征在于，包括有中空的炉体(13)，所述炉体(13)内由上至下依次设有反应室(1)、辐射废锅室(2)、激冷室(3)，所述反应室(1)与辐射废锅室(2)之间经气渣通道(4)相连通，所述辐射废锅室(2)下端设有下降管(5)，所述下降管(5)下端伸入激冷室(3)内；所述反应室(1)外侧壁设有若干个主烧嘴(6)，所述反应室(1)顶部设有点火开工烧嘴(7)及若干辅助烧嘴(17)。

2.根据权利要求1所述的一种多喷嘴气化炉，其特征在于，所述点火开工烧嘴(7)包括有中空的腔体(18)，所述腔体(18)内由内至外依次设有点火通道(19)、燃料通道(20)、助燃气体通道(21)，所述腔体(18)外缠绕有冷却水管。

3.根据权利要求1所述的一种多喷嘴气化炉，其特征在于，所述反应室(1)的内侧壁上设有第一水冷壁(8)，所述第一水冷壁(8)为具有列管式结构的膜式水冷壁，所述列管式结构上的每根单管(14)上设有多个销钉(15)，所述列管式结构及销钉(15)表面敷设有耐火材料层(16)。

4.根据权利要求1所述的一种多喷嘴气化炉，其特征在于，所述辐射废锅室(2)的内侧壁上设有第二水冷壁(9)，所述第二水冷壁(9)为具有列管式结构的膜式水冷壁，所述第二水冷壁(9)的内侧壁上设有多组辐射屏(10)。

5.根据权利要求1所述的一种多喷嘴气化炉，其特征在于，所述激冷室(3)上设有出气口(11)及出渣口(12)。

6.根据权利要求1所述的一种多喷嘴气化炉，其特征在于，所述主烧嘴(6)与反应室(1)的径向之间的夹角α为3～7°。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种多喷嘴气化炉在干煤粉的气化反应中的用途。

8.根据权利要求1-6任一所述的一种多喷嘴气化炉的使用方法，包括以下步骤：

1)在反应室内先通过点火开工烧嘴输入燃料和助燃气体进行点火后开工，再通过辅助烧嘴输入第一煤粉和第一气化剂，然后通过主烧嘴输入第二煤粉和第二气化剂，进行气化反应，获得高温粗合成气和熔融灰渣；

2)将高温粗合成气和熔融灰渣经气渣通道输入辐射废锅室内回收反应余热后降温，获得中温粗合成气和中温灰渣；

3)将中温粗合成气和中温灰渣经下降管输入激冷室内进行初步洗涤后降温，获得的粗合成气和灰渣经激冷室输出。

9.根据权利要求8所述的一种多喷嘴气化炉的使用方法，其特征在于，步骤1)中包括以下条件中的任一项或多项：

A1)所述燃料选自液化石油气、柴油或天然气中至少一种；

A2)所述助燃气体为富氧空气或氧气；

A3)所述第一煤粉和/或第二煤粉为干煤粉；

A4)所述第一煤粉和/或第二煤粉的颗粒尺寸≤90μm占≥90wt％且颗粒尺寸≤5μm占≥10wt％；

A5)所述第一煤粉和/或第二煤粉的水分含量≤5wt％；

A6)所述第一气化剂和/或第二气化剂为纯氧和蒸汽的混合物，所述蒸汽与纯氧的质量比为0～6％；

A7)所述第一气化剂与第一煤粉加入的质量比为0.6～1：1；

A8)所述第二气化剂与第二煤粉加入的质量比为0.6～1：1；

A9)所述第一煤粉和第二煤粉加入的质量比为0～0.2：1；

A10)所述气化反应的操作压力为3.5～6.9MPag；

A11)所述气化反应的操作温度为1250～1700℃。

10.根据权利要求8所述的一种多喷嘴气化炉的使用方法，其特征在于，步骤3)中包括以下条件中的任一项或多项：

B1)所述初步洗涤采用的洗涤剂为循环使用的灰水；

B2)在初步洗涤中，所述粗合成气与洗涤剂加入的质量比为0.6～1.3：1；

B3)所述粗合成气经出气口输出，所述灰渣经出渣口排出。

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