CN203360400U

CN203360400U - 一种整体式加氢气化炉喷嘴及气化炉

Info

Publication number: CN203360400U
Application number: CN 201320310763
Authority: CN
Inventors: 汪国庆; 马志超; 张玉宝; 方科学; 周三; 马丽荣; 刘明
Original assignee: ENN Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: ENN Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-05-31

Abstract

本实用新型公开了一种整体式加氢气化炉喷嘴及气化炉，其中，气化炉喷嘴包括喷嘴主体、设于所述喷嘴主体中部的输料管道、以及设于所述输料管道周围的气体喷射器。所述输料管道的外围设有与所述输料管道同轴的输料管冷却室，所述气体喷射器内部设有燃烧腔，所述燃烧腔置于燃烧腔冷却室中。本实用新型通过在喷嘴内设置燃烧腔，可提供气化过程中所需的高温气体，从而有效提高煤的加氢气化效率。

Description

一种整体式加氢气化炉喷嘴及气化炉

技术领域

本实用新型涉及气化喷嘴领域，尤其涉及一种整体式加氢气化炉喷嘴及气化炉。

背景技术

气化炉喷嘴是实现煤炭气化过程中的关键器件，对煤炭气化的产物及产率均有重要的影响。煤的加氢气化过程不同于普通气化过程，通常反应过程中需要严格控制高温氢气与低温煤粉的反应温度、反应时间以及反应物的混合均匀程度，这些对于提高加氢气化产物中的甲烷含量及轻质高附加值化学产品产率至关重要。反应过程中原料煤粉如过早接触高温氢气会因受热而过早发生热解反应进而堵塞管路。此外，反应过程中的高温环境由高温氢气提供，反应前需要对氢气预热，这些都对气化炉喷嘴组件及结构有较高的要求。

目前常用的加氢气化炉喷嘴仅依靠外部加热形式对氢气进行加热，氢气的温升能力有限，难以持续为煤的加氢化反应过程提供温度高达800-1500℃的高温氢气。

实用新型内容

为了克服现有加氢气化喷嘴氢气温升能力有限等缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种整体式加氢气化炉喷嘴及气化炉，通过在喷嘴内设置燃烧腔，提供高温氢气，从而有效提高煤的加氢气化效率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种整体式加氢气化炉喷嘴，包括喷嘴主体、设于所述喷嘴主体上的输料管道、以及位于所述喷嘴主体上的气体喷射器。

进一步的，所述输料管道设于所述喷嘴主体的中心位置，贯穿所述喷嘴主体，所述气体喷射器设于所述输料管道的周围，所述气体喷射器的内部设有燃烧腔。

进一步的，所述燃烧腔的第一端处设有与所述燃烧腔相导通的进气通道，所述燃烧腔的第二端处设有与所述燃烧腔相导通的气体出口。

进一步的，所述进气通道包括中心通道、以及与所述中心通道同轴且设于所述中心通道外围的环隙通道，

进一步的，所述输料管道的外围设有输料管冷却室。

进一步的，所述燃烧腔设有燃烧腔冷却室。

进一步的，所述输料管冷却室顶部的侧壁上设有与所述输料管冷却室相导通的第一出液口，所述输料管冷却室下部的侧壁上设有与所述输料管冷却室相导通的第一进液口，所述第一进液口通过输液管道与所述输料管冷却室的底部相导通。

优选为，所述输料管冷却室的侧壁上还设有用于检测所述输料管道内壁温度的热电偶，所述热电偶的测温点位于冷却液体的底层。

优选为，所述燃烧腔冷却室为液体冷却室，所述液体冷却室的一侧壁上设有第二进液口，所述燃烧腔冷却室的另一侧壁上设有第二出液口。

优选为，与所述第二出液口相连的管路上设有氢气检测器。

优选为，所述气体喷射器的个数大于或等于2，所述气体喷射器3沿所述输料管道2的周向均匀分布。

优选为，所述气体喷射器的中轴线与所述输料管道的中轴线的夹角θ为15°～45°。

优选为，所述燃烧腔冷却室为气体冷却室。

优选为，所述中心通道为助燃气体通道，所述环隙通道为可燃气体通道。

优选为，所述助燃气体为含氧气体，所述可燃气体为含氢气体。

优选为，所述喷嘴主体的底部设有支脚。

一种与上述整体式加氢气化炉喷嘴配合使用的气化炉，包括炉壁和设于所述炉壁内部的反应室，所述整体式加氢气化炉喷嘴固定于所述反应室的上方。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过在喷嘴内设置燃烧腔，可提供气化过程中所需的高温气体，温升能力强。另外，喷嘴的各个组件采用一体化设计，提高了安装精度，减少了安装步骤。

附图说明

图1是本实用新型提供的整体式加氢气化炉喷嘴的剖视图；

图2是本实用新型提供的整体式加氢气化炉喷嘴的俯视图；

图3是本实用新型提供的整体式加氢气化炉喷嘴的安装示意图。

图中：

1、喷嘴主体；2、输料管道；3、气体喷射器；4、输料管冷却室；41、第一出液口；42、第一进液口；43、输水管道；44、热电偶；5、燃烧腔冷却室；51、第二进液口；52、第二出液口；31、燃烧腔；32、气体出口；33、含氧气体通道；34、含氢气体通道；35、含氢气体入口；36、含氧气体入口；6、支脚；7、炉壁；8、反应室；9、喷嘴支架。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

如图1和图2所示，是整体式加氢气化炉喷嘴的结构示意图。

本实施例中提供的一种整体式加氢气化炉喷嘴，包括喷嘴主体1、输料管道2以及气体喷射器3。所述输料管道2设于所述喷嘴主体1的中心位置，贯穿所述喷嘴主体1，所述气体喷射器3设于所述输料管道2的周围，气体喷射器3的内部设有燃烧腔31。

输料管道2的外围设有输料管冷却室4，所述输料管冷却室4与所述输料管道2同轴，即所述输料管道2包裹于所述输料管冷却室4中。所述输料管冷却室4顶部的侧壁上设有与所述输料管冷却室4相导通的第一出液口41，所述输料管冷却室下部的侧壁上设有与所述输料管冷却室4相导通的第一进液口42，所述第一进液口42通过输液管道43与所述输料管冷却室4的底部相导通。

冷却液体从所述第一进液口42流入至所述输料管冷却室4的底部，然后从下往上流动，最后由第一出液口41流出，即冷却液体的流向与含碳原料的流向相反，从而形成对流，利于提高冷却液体对含碳原料的冷却效果。

所述输料管冷却室4的侧壁上设有用于监测所述输料管道2外壁温度温的热电偶44，所述热电偶44的测温点优选安装于冷却液体的底层，以便监测原料冷媒的温度，降低输煤管道堵塞或出现异常的可能性，从而确保原料冷媒的反应温度处于较佳水平。

所述喷嘴主体1的底部设有多个支脚6，优选为4个。气体喷射器3用于产生高温氢气，所述气体喷射器3的个数大于或等于2。当所述气体喷射器3的个数为2时，对称分布于所述喷嘴主体1的两侧；当所述气体喷射器3的个数为3时，所述气体喷射器3沿所述输料管道2的周向以120°为阵列角对称分布；当所述气体喷射器的个数为4时，所述气体喷射器3沿所述输料管道2的周向以90°为阵列角均匀分布，依此类推，气体喷射器3沿所述输料管道2的周向均匀分布，此处不一一列举。

所述气体喷射器3的个数优选为4个。所述气体喷射器3的中轴线与所述输料管道2的中轴线的夹角θ为15°～45°，优选为30°，以确保高温氢气与含碳原料的充分、均匀的混合。

燃烧腔31的第一端处设有与所述燃烧腔31相导通的进气通道，燃烧腔31的第二端处设有与所述燃烧腔31相导通的气体出口32。所述进气通道包括中心通道33、以及与所述中心通道同轴且设于所述中心通道外围的环隙通道34，优选的，所述中心通道为含氧气体通道33，所述环隙通道为含氢气体通道34。所述含氧气体通道33与含氧气体入口36相连，所述含氢气体通道34与含氢气体入口35相连。

燃烧腔31的作用是通过氢氧燃烧反应加热预热后的氢气，产生高温氢气。燃烧腔设有燃烧腔冷却室，所述燃烧腔31与所述燃烧腔冷却室5的结构关系可以是每个所述燃烧腔31分别置于与之对应的燃烧腔冷却室5中，也可以是多个所述燃烧腔31均置于同一燃烧腔冷却室5中，本实施例中优选方式是4个所述燃烧腔31均置于同一燃烧腔冷却室5中。燃烧腔冷却室5用于降低燃烧腔31的温度，防止高温氢气长时间冲刷燃烧室31的外壁而使得气体喷射器3出现烧毁或熔接等故障，从而提高气体喷射器的使用寿命。

所述燃烧腔冷却室5为液体冷却室，其一侧壁上设有第二进液口51，所述燃烧腔冷却室5的另一侧壁上设有第二出液口52，第二进液口51与第二出液口52的安装位置应尽可能的保证冷却液体能流经所有的气体喷射器3，为了保证燃烧腔31的侧壁不承受过大的压力，优选为冷却液体为高压水，其压力略低于燃烧腔内的压力，压差为0.1～1MPa，优选为0.2～0.4MPa。

与第二出液口52相连的管路上设有氢气检测器，优选的，氢气检测器的位置临近第二出液口52，通过检测燃烧腔冷却室5内的冷却液体中是否含有氢气，判断气体喷射器3燃烧腔是否发生损毁而出现氢气泄露。

此外，所述燃烧腔冷却室5也可以为气体冷却室，冷却气腔的腔内气压略高于所述燃烧室1的室内气压，优选的，压差为0.5～1MPa，所述冷却气腔5内部的冷却介质为冷却气体，优选所述冷却气体为低温的含氢气体。

本实施例中含碳原料优选为煤粉，通过H₂、N₂、CO₂等气体密相输送的方式输送至输料管道2中，本实施例中优选氢气作为密相输送的气体；此外，整体式加氢气化炉喷嘴采用耐高温材料制成，优选为Inclone800合金等耐高温合金。

实施例2

如图3所示，是整体式加氢气化炉喷嘴的安装示意图。

一种上述整体式加氢气化炉喷嘴配合使用的气化炉，包括炉壁7和设于所述炉壁7内部的反应室8，所述反应室8的上方设有固定于所述炉壁7上的喷嘴支架9，所述整体式加氢气化炉喷嘴优选为置于所述气化炉的内部，所述整体式加氢气化炉喷嘴通过所述支脚6与所述喷嘴支架9固定连接，所述整体式加氢气化炉喷嘴置于所述气化炉的内部使得所述整体式加氢气化炉喷嘴只承受高温而不承受压力，利于增强所述整体式加氢气化炉喷嘴的使用寿命。所述整体式加氢气化炉喷嘴也可以置于所述气化炉的外部，固定于所述气化炉的炉盖上。

具体工作过程如下：

首先，煤粉通过氢气的密相输送的方式进入输料导管2，氢气经过加热器预热至自然点以上后，由含氢气体入口35流入含氢气体通道含氢气体通道34中，含氧气体由含氧气体入口36流入含氧气体通道33中。其中，预热后的氢气通常为500℃以上。

然后，预热后的氢气的一少部分与几乎全部的含氧气体于燃烧腔31中发生燃烧反应加热余下的氢气，形成高温氢气，通常为800°～1400℃，高温氢气由气体出口32喷出。

最后，由气体出口32喷出的高温氢气与由输料导管2喷出的煤粉于反应室8内发生碰撞、混合后完成煤的加氢气化反应。

与此同时，所述的冷却液体分两路分别流入输料管冷却室4和燃烧腔冷却室5中对输料导管2中的煤粉和燃烧腔31进行降温。另外，氢气检测器实时监测燃烧腔冷却室5内的冷却液体中是否存在过量的氢气，热电偶44实时检测原料冷媒温度是否处于合理的范围内。

以上仅以实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限于上述尺寸和外观例证，更不应构成本实用新型的任何限制。只要对本实用新型所做的任何改进或者变型均属于本实用新型权利要求主张的保护范围之内。

Claims

1.一种整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于：

包括喷嘴主体（1）、设于所述喷嘴主体（1）上的输料管道（2）、以及位于所述喷嘴主体（1）上的气体喷射器（3），所述输料管道（2）设于所述喷嘴主体（1）的中心位置，贯穿所述喷嘴主体（1），所述气体喷射器（3）设于所述输料管道（2）的周围，所述气体喷射器（3）的内部设有燃烧腔（31）。

2.根据权利要求1所述的整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于，所述燃烧腔（31）的第一端面处设有与所述燃烧腔（31）相导通的进气通道，所述燃烧腔（31）的第二端面处设有与所述燃烧腔（31）相导通的气体出口（32）。

3.根据权利要求2所述的整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于，所述进气通道包括中心通道（33）、以及与所述中心通道（33）同轴且设于所述中心通道（33）外围的环隙通道（34）。

4.根据权利要求1所述的整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于，所述输料管道（2）的外围设有输料管冷却室（4），和/或所述燃烧腔（31）设有燃烧腔冷却室（5）。

5.根据权利要求4所述的整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于，所述输料管冷却室（4）顶部的侧壁上设有与所述输料管冷却室（4）相导通的第一出液口（41），所述输料管冷却室（4）下部的侧壁上设有与所述输料管冷却室（4）相导通的第一进液口（42）。

6.根据权利要求4所述的整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于，所述输料管冷却室（4）的侧壁上设有用于检测所述输料管道（2）内壁温度的热电偶（44），所述热电偶（44）的测温点位于冷却液体的底层。

7.根据权利要求4所述的整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于，所述燃烧腔冷却室（5）为液体冷却室，所述液体冷却室的一侧壁上设有第二进液口（51），所述燃烧腔冷却室（5）的另一侧壁上设有第二出液口（52），与所述第二出液口（52）相连的管路上设有氢气检测器。

8.根据权利要求1所述的整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于，所述气体喷射器（3）的个数大于或等于2，所述气体喷射器（3）沿所述输料管道（2）的周向均匀分布。

9.根据权利要求1所述的整体式加氢气化炉喷嘴，其特征在于，所述气体喷射器（3）的中轴线与所述输料管道（2）的中轴线的夹角θ为15°～45°。

10.一种与权利要求1-9任一项所述的整体式加氢气化炉喷嘴配合使用的气化炉，包括炉壁（7）和设于所述炉壁（7）内部的反应室（8），其特征在于，所述整体式加氢气化炉喷嘴固定于所述反应室（8）的上方。