CN1814355A

CN1814355A - 气化炉喷嘴

Info

Publication number: CN1814355A
Application number: CN 200510005978
Authority: CN
Inventors: 沈政宪; 焦鸿文; 陈威丞
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2006-08-09

Abstract

本发明是一种气化炉喷嘴，其组设于一气化炉槽体上；其中，气化炉喷嘴包括：一外套管，其包括有一进气口和一喷口，其中喷口的直径小于进气口的直径；以及一内套管，其包括有一进料口、一出口、和至少一涡流产生装置装设于内套管的管壁上，其中内套管是套设于外套管内，且涡流产生装置夹置于外套管与内套管之间；本发明的气化炉喷嘴可应用于气化炉上，其可促使燃料尚未进入气化炉之前先充分混合，以提高气化炉的气化效率，并且可有效地减少气化炉体积与反应时间，而减少制程作业的成本。

Description

气化炉喷嘴

技术领域

本发明是关于一种喷嘴，尤指一种适用于气化炉可产生涡流的喷嘴。

背景技术

目前，煤炭气化技术主要应用于化工合成、城市煤气生产、和联合循环发电...等，而发展煤炭气化技术的关键之一就是气化炉的气化效率。

请参照图1与图2，为现有的一煤炭气化炉1，其中煤粉进料是由燃烧器喷嘴2以切线方向将煤粉及反应气体混合射入炉内，并且在炉内形成一涡流，以增加粉煤于炉内的滞留时间。然而，这样的进料方式常使反应物混合不均、或者粉煤阻塞于燃烧器喷嘴2内，导致燃烧器喷嘴2的煤粉入射量不均，而无法产生一个完整的涡流，反而缩短气化炉1中煤粉的停滞时间，造成降低气化效率。另外，为了增加燃料的混合时间，现亦有增加燃烧器喷嘴2的长度，但却也产生粉煤阻塞的情形。

由于固态燃料和反应气体在反应前充分混合为决定气化炉效率的关键之一。然而，现有的气化炉装置，其反应气体在进入反应炉后，才与固态燃料进行混合。因此，为了使固态燃料和反应气体达到充分混合，气化炉的高度必须很高，以提供反应气体和固态燃料有足够的混合体积。

所以，目前亟需提供一种促使气体和固态燃料充分混合的设备，以改善上述等问题。此设备不仅可提升气化效率、减少反应时间，并且可缩短气化炉反应室的体积，使得制造成本降低。

发明内容

本发明是提供一种组设于一气化炉槽体上的气化炉喷嘴，其喷嘴包括：一具有一进气口与一喷口的外套管、以及一具有一进料口与一出口的内套管，且内套管可含有至少一涡流产生装置装设于内套管的管壁上。其中，外套管喷口的直径小于进气口的直径；内套管可套设于外套管内，且涡流产生装置可夹置于外套管与内套管之间。

另外，本发明气化炉喷嘴的涡流产生装置不限，可为现有的任一种产生涡流的装置，其较佳可为包含一组固定的螺旋叶片的叶片组，以于空气经过螺旋叶片时，气体可依叶片形状流动旋转，进而形成一涡流气体。在此提及的涡流产生装置较佳亦可为一含有一组转动的螺旋叶片，且转动的螺旋叶片可带动气体而形成涡流。其中，此转动的螺旋叶片可采用现有的任一方法转动，于本发明中，较佳可采用电动机方式。本发明所使用的涡流产生装置叶片，可为现有的任一种材质与形状，较佳可为固定式螺旋叶片的叶片组或转动式螺旋叶片的叶片组。

本发明的气化炉喷嘴较佳可于内套管出口与外套管喷口之间更包含有一混合区，并提供一混合空间，使外套管的进料与内套管的进料可进行混合。

于本发明中内套管所适用的进料不限，可为固态燃料亦可为液态燃料。本发明所适用的固态燃料可为任何可气送的粉体物质、研磨农作物、或生质能。本发明所适用的液态燃料可为任何现有于气化炉的液态燃料，较佳为水煤浆、石油焦、塔底油、或炼油厂残渣。本发明外套管所使用的进料不限，可为现有任一种可燃或助燃的进料，或空气，另外此可燃或助燃的进料，还可掺入水蒸气，以提供一氧化碳进行转移反应(Shiftreaction)。本发明的进料不仅可为干式进料，亦可适用于湿式进料。

此外，本发明的气化炉喷嘴，其中内套管进料口的直径与出口的直径大小不限，较佳可为相等的直径。

换而言之，本发明是提供一内外套管的燃烧器，经由内套管外壁的装涡流产生装置可使气体产生涡流，提供一个径向速度增加涡流与混合效率，提升气化炉碳转化率，促使气体与固体燃料充分混合，以明显地提高气化效率，并可有效地减少气化炉体积与反应时间。在此，本发明所提及的喷嘴，其适用的领域不限，且较佳可应用于气化炉内。

附图说明

图1是现有之一煤炭气化炉的示意图；

图2是现有之一煤炭气化炉中燃烧器喷嘴的示意图；

图3是本发明一较佳实施例的气化炉喷嘴的示意图。

具体实施方式

实施例一

请参照图3，为本发明气化炉喷嘴100的一较佳示意图，其喷嘴100包括：一外套管10、以及一内套管20。该外套管10具有一进气口11与一喷口12，该内套管20具有一进料口21与一出口22，且内套管20可含有至少一涡流产生装置23装设于内套管20的管壁上。其中，外套管10喷口12的直径小于进气口11的直径；内套管20可套设于外套管10内，且涡流产生装置23可夹置于外套管10与内套管20之间。

于本实施例中外套管10的进气口11可提供可燃或助燃性气体；内套管20的进料口21可提供固态燃料；且涡流产生装置23可使来自进气口11的气体产生旋转，进而形成一涡流气体。

此外，本实施例中内套管进料口21的直径与出口22的直径大小相等，且于本实施例中的涡流产生装置23可包含一组固定的螺旋叶片组231，其中此固定的螺旋叶片组231可环绕排列于内管管壁上。本发明的气化炉喷嘴100可于内套管出口22与外套管喷口12之间包含有一混合区30，并提供一混合空间，使外套管10的进料与内套管20的进料可进行混合。

一种干式或湿式的燃料可利用上述的气化炉喷嘴100达成一充分混合，其步骤如下：首先，可由外套管的进气口11提供一掺混少量水蒸气的氧气；由内套管的进料口21提供一含有氮气、媒粉、和少量预混氧气的燃料。

接着，此氧气可流经一涡流产生装置23，并利用涡流产生装置23所包含的固定式螺旋叶片组231，使氧气产生旋转，进而造成一涡流气体。再来，可将来自内套管出口22的燃料与来自涡流产生装置23所产生的涡流气体，于一混合室30充分进行混合，形成一混合物；且最后再将混合物由外套管的喷口12排出。

实施例二

本实验的另一较佳实施例是相同于实施例一的气化炉喷嘴100，除了涡流产生装置23中，可包含一组转动的螺旋叶片组231，且其转动式螺旋叶片组231亦可环绕排列于内管管壁上。于本实施例中所使用的转动式螺旋叶片组231，其转动方式是利用电动机方式。

实施例三

本实验的更一较佳实施例是将实施例1的气化炉喷嘴100与一气化炉(图中未示)结合应用，其可促使固态燃料与可燃或助燃性气体于气化炉喷嘴100内的混合室30，充分进行混合后，再送入气化炉中反应。本发明气化炉喷嘴100的外套管喷口12可与此气化炉炉壁上的进口处相连接，并可不定时由气化炉喷嘴100喷出混合的燃料，以提供气化炉的反应来源。本发明气化炉喷嘴100与气化炉结合的应用可使促使燃料尚未进入气化炉的前，于气化炉喷嘴100的混和室30内，先充分混合，以提高气化炉的气化效率；并且可有效地减少气化炉体积与反应时间，而减少制程作业的成本。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1、一种气化炉喷嘴，是组设于一气化炉槽体上；其特征在于，该气化炉喷嘴包括：

一外套管，包括有一进气口和一喷口，其中该喷口的直径小于该进气口的直径；以及

一内套管，包括有一进料口、一出口、和至少一涡流产生装置装设于该内套管的管壁上，其中该内套管是套设于该外套管内，且该涡流产生装置夹置于该外套管与该内套管之间。

2、如权利要求1所述的气化炉喷嘴，其特征在于，所述该内套管的出口与该外套管的喷口之间有一混合区，并提供该外套管的进料与该内套管的进料混合空间。

3、如权利要求1所述的气化炉喷嘴，其特征在于，所述该内套管的进料为固态燃料。

4、如权利要求4所述的气化炉喷嘴，其特征在于，所述该固态燃料为媒粉、研磨农作物、或生质能。

5、如权利要求1所述的气化炉喷嘴，其特征在于，所述该外套管的进料为可燃性或助燃性进料。

6、如权利要求6所述的气化炉喷嘴，其特征在于，所述该进料为氧气或空气。

7、如权利要求1所述的气化炉喷嘴，其特征在于，所述该涡流产生装置是一组固定的螺旋叶片，当空气经过该螺旋叶片，气体依叶片形状流动旋转，进而形成涡流。

8、如权利要求1所述的气化炉喷嘴，其特征在于，所述该涡流产生装置是一组转动的螺旋叶片，该转动的螺旋叶片带动气体形成涡流。

9、如申请专利范围第9项所述的气化炉喷嘴，其中该转动的螺旋叶片是以电动机转动。

10、如申请专利范围第1项所述的气化炉喷嘴，其中该内套管的该进料口和该出口的直径相等。