CN213924676U - 一种具有多维烧嘴的气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种具有多维烧嘴的气化炉，属于煤气化技术领域。包括沿螺旋线排布在气化炉本体内壁的若干烧嘴，若干烧嘴以相同角度朝气化炉本体内壁斜向上偏转，偏转方向与螺旋线的旋向相同。烧嘴沿螺旋线多维度的排列形式，使煤粉气化后形成向外扩散的气旋，使火焰高温区在炉膛内部向径向方向扩散开，使炉膛内火焰更加饱满，大幅降低气化炉本体中心区域的火焰温度以及烧嘴头部和烧嘴罩的辐射热强度；气旋使灰渣颗粒向径向扩散，更易被壁面捕捉，大幅度减少了飞灰量，提高了产渣量。同时增强了气化炉的可控性及可塑性，使气化炉温度均匀分布在螺旋线上，在螺旋线高度上形成温度均匀的反应场，在反应场上形成稳定的渣膜，提高了气化炉运行的稳定性。

Description

一种具有多维烧嘴的气化炉

技术领域

本实用新型属于煤气化技术领域，具体涉及一种具有多维烧嘴的气化炉。

背景技术

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展先进的清洁煤发电、煤化工、煤基多联产等能源系统的关键技术，对各系统的运行可靠性和经济性具有重要影响。在现代煤化工项目快速发展驱动下，煤气化技术正在向大型化、清洁高效、宽煤种适应性方向发展。煤气化技术发展呈现百花齐放的局面，但是现阶段高效清洁煤气化技术的发展过程中，仍然存在诸如提高气化效率、增强装置运行可靠性、减少污染物排放等方面的技术问题亟待解决。

主流煤气化技术存在的关键技术难题，突破干煤粉气流床气化高效喷嘴关键技术，是提升主流煤气化技术的煤气化效率和系统可靠性，拓宽气化煤种适用范围，降低气化过程污染物排放，增强煤炭清洁高效利用领域工程和技术服务能力的关键。

目前，大部分的气化炉烧嘴主要以对喷的方式排列，在气化炉内形成撞击流和射流混合的流场，如航天炉，GSP等，气化炉烧嘴对喷的组合方式，使气化炉的中心温度大大增加，从而导致飞灰产量大大增加。小部分气化炉为烧嘴设置偏转角度，以减小气化炉中心温度，减少飞灰产量，如壳牌炉等，但这种方式只是将烧嘴在同一个平面进行偏转，形成一个平面的切圆，所提高的渣捕捉效率有限。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有多维烧嘴的气化炉，一方面降低了气化炉中心温度，另一方面使灰渣颗粒向径向扩散，大幅度减少了飞灰量，提高了产渣量。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种具有多维烧嘴的气化炉，包括气化炉本体和沿螺旋线排布在气化炉本体内壁的若干烧嘴，若干烧嘴以相同角度朝气化炉本体内壁斜向上偏转，偏转方向与螺旋线的旋向相同；烧嘴口朝向气化炉本体的中心。

优选地，若干烧嘴排布的螺旋线为等螺距螺旋线。

优选地，相邻烧嘴的高度差相等。

进一步优选地，0＜相邻烧嘴的高度差，若干烧嘴排布螺旋线的高度≤气化炉本体总高度的1/10。

优选地，若干烧嘴排布的螺旋线圈数为1～2。

优选地，烧嘴在水平方向的偏转角度为1°～5°。

优选地，烧嘴在竖直方向的偏转角度为0.5°～5°。

优选地，烧嘴的数量为4～8。

优选地，最下端的烧嘴与气化炉渣缩口的距离为气化炉总高度的1/6～1/5。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开的一种具有多维烧嘴的气化炉，烧嘴在气化炉内壁沿螺旋线排布的多维度排列形式，使煤粉气化后形成向外扩散的气旋，使火焰高温区在炉膛内部向径向方向扩散开，使得炉膛内火焰更加饱满，能够大幅降低气化炉本体中心区域的火焰温度以及烧嘴头部和烧嘴罩的辐射热强度；气旋使灰渣颗粒向径向扩散，更易被壁面捕捉，大幅度减少了飞灰量，提高了产渣量。多维度布置的烧嘴，增强了气化炉的可控性及可塑性，使气化炉温度均匀分布在螺旋线上，在螺旋线高度上形成温度均匀的反应场，在温度均匀的反应场上形成稳定的渣膜，提高了气化炉运行的稳定性。

进一步地，若干烧嘴排布的螺旋线为等螺距螺旋线，使气流在各段均匀受力，保证气旋的稳定。

进一步地，相邻烧嘴的高度差相等，为气旋提供均匀的不断向上的动力，使气旋能向上均匀旋起。

更进一步地，0＜相邻烧嘴的高度差，若干烧嘴排布螺旋线的高度≤气化炉本体总高度的1/10，高度差选择合理的数值范围，不会引起烧嘴偏转角度过大。

进一步地，若干烧嘴排布的螺旋线圈数为1～2，圈数过少，会使形成的螺旋气旋效果不好，太多会影响炉膛内的热力场，且成本较高。

进一步地，烧嘴在水平方向的偏转角度为1°～5°，能够为灰渣提供向壁面的离心力，角度过大容易烧损气化炉壁面。

进一步地，烧嘴在竖直方向的偏转角度为0.5°～5°，为气流提供斜向上的动力，角度过大，会减少煤粉在气化炉中的停留时间。

进一步地，烧嘴的数量为4～8，烧嘴数量过少，形成的气旋不稳定，过多则会增加成本。

进一步地，最下端的烧嘴与气化炉渣缩口的距离为气化炉总高度的1/6～1/5，该位置可以增加煤粉在气化炉中的停留时间，进而增加反应时间。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构仰视示意图；

图2为本实用新型的烧嘴偏转角度示意图；

图3为本实用新型的整体结构正视示意图；

图4为本实用新型的具有多维烧嘴的气化炉本体内形成的气旋示意图；

图5为本实用新型实施例1的结构仰视示意图；

图6为本实用新型实施例1的烧嘴偏转角度示意图；

图7为本实用新型实施例1的结构正视示意图；

图8为本实用新型实施例1气化炉本体内形成的气旋示意图。

图中：1-气化炉本体、2-烧嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，其内容是对本实用新型的解释而不是限定：

如图1、图3，本实用新型的具有多维烧嘴的气化炉，包括气化炉本体1和沿螺旋线排布在气化炉本体1内壁的若干烧嘴2，烧嘴口朝向气化炉本体1的中心，若干烧嘴2排布的螺旋线优选为等螺距螺旋线。优选地，相邻烧嘴2的高度差相等，即间隔的角度相等，一般地，0＜相邻烧嘴2的高度差，若干烧嘴2排布螺旋线的高度≤气化炉本体1总高度的1/10。优选地，若干烧嘴2排布的螺旋线圈数为1～2。如图4，使煤粉气化后形成向外扩散的气旋。

若干烧嘴2以相同角度朝气化炉本体1内壁斜向上偏转，偏转方向与螺旋线的旋向相同，为顺时针或逆时针。如图2，优选地，烧嘴2在水平方向的偏转角度为1°～5°，烧嘴2在竖直方向的偏转角度为0.5°～5°；在设计选型上，β＝arctan(h/r)，h为烧嘴高度差，r为气化炉内径，竖直向上偏转角度α＝arctan(h/r)，h为烧嘴高度差，r为气化炉内径，正好能与下一个烧嘴的气旋关联促进上。

烧嘴2的数量一般设置4～8个，分布在气化炉的底部，最下端的烧嘴2与气化炉渣缩口的距离为气化炉总高度的1/6～1/5。

下面结合一个具体实施例对本实用新型做进一步详细描述：

某1000t/天的干煤粉气化炉，气化炉直径为3米，高度为18米，现设置4个进料烧嘴2，如图5、图7，相邻烧嘴2间以

角度均匀的分布在气化炉横切面，相邻烧嘴2在竖直方向上的高度差为0.1米(烧嘴内径为0.05米)，如图6，烧嘴2的水平偏转角度为1.5°，竖直偏转角度为2°(α＝arctan(h/r))，烧嘴2进料后，合成气在炉膛内形成了一个气旋，如图8所示。

多维布置的烧嘴2在气化炉中形成的气旋，使火焰高温区在炉膛内部向径向方向扩散开，使得炉膛内火焰更加饱满；同时，炉膛中心区域火焰温度降低300℃，烧嘴平均温度降低150℃。从而降低了烧嘴头部和烧嘴罩的辐射热强度。

同时，合成气形成的气旋，使灰渣颗粒向径向扩散，更易被壁面捕捉，飞灰量较少了50％，渣产量得到大幅度增加。

经统计，该方案与传统方案相比，冷煤气效率≥82％，灰中含碳量≤25％。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型实施方式的一部分，根据本实用新型所描述的系统所做的等效变化，均包括在本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，包括气化炉本体(1)和沿螺旋线排布在气化炉本体(1)内壁的若干烧嘴(2)，若干烧嘴(2)以相同角度朝气化炉本体(1)内壁斜向上偏转，偏转方向与螺旋线的旋向相同；烧嘴口朝向气化炉本体(1)的中心。

2.根据权利要求1所述的具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，若干烧嘴(2)排布的螺旋线为等螺距螺旋线。

3.根据权利要求1所述的具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，相邻烧嘴(2)的高度差相等。

4.根据权利要求3所述的具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，0＜相邻烧嘴(2)的高度差，若干烧嘴(2)排布螺旋线的高度≤气化炉本体(1)总高度的1/10。

5.根据权利要求1所述的具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，若干烧嘴(2)排布的螺旋线圈数为1～2。

6.根据权利要求1所述的具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，烧嘴(2)在水平方向的偏转角度为1°～5°。

7.根据权利要求1所述的具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，烧嘴(2)在竖直方向的偏转角度为0.5°～5°。

8.根据权利要求1所述的具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，烧嘴(2)的数量为4～8。

9.根据权利要求1所述的具有多维烧嘴的气化炉，其特征在于，最下端的烧嘴(2)与气化炉渣缩口的距离为气化炉总高度的1/6～1/5。

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