CN85101700A - 含碳物质进行部分燃烧和气化的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是涉及喷雾状含碳物质进行部分燃烧和气化的方法及其装置，其中在等离子发生器1中生成含有氧化剂的热等离子气流，然后将该气流送入反应室了，粉沫状含碳物质借助于伴送气体，在该热气流周围同心地送入反应室。
Description
本发明涉及雾化含碳物质进行部分燃烧和气化的方法，以及实施该方法所用的等离子发生器。据该方法，把氧化剂和所说的含碳物质送入到气化室中，同时送入由等离子发生器提供的热能，从而发生燃烧和气化反应。
众所周知，人们能使用氧气喷咀去气化含碳物质，即把氧气喷咀安装在有中央气体出口和出渣口的气化室的中心。由此而来，就出现了连同喷咀设计一起的有关若干问题。氧气喷射的速率决定了焰锋的位置，为了防止出现回燃现象，必须使喷咀口和焰锋之间保持一定的距离，这就大大地限制了其控制范围。为了保护反应室的内壁，应该不时在氧气入口周围喷入水蒸汽，以使气流不产生较大的扰动。把碳粉用喷枪（吹管）注入到氧气流中，并在喷咀里与氧气混合。由于气流的扰动很小，并且它的流率很高，因此混合情况非常差，从而需要化很长时间进行混合，才能使碳颗粒中的水份汽化，并使颗粒本身受到充分的加热。
此外，根据现有的已知方法，把氧化剂和燃料加热到足以能开始进行反应的温度，从而可以得到比较低的反应速率，以上主要是由于热的反应产物的循环而实现的。
大家知道，我们可以用等离子发生器提供含碳燃料进行燃烧和气化时所需要的热能，我们可以把粉状的碳注入到被等离子发生器加热过的载气中。氧气、CO2和/或水蒸汽可作为氧化剂注入到热的载气中，或者部分或全部地用作载气。
本发明的目的，是为了得到以下特点的用于部分燃烧和气化含碳物质的方法。据该方法，能够使氧化剂与碳载体迅速并且高效地混合，即只需要较短的混合时间，以及不需要考虑焰锋位置的较宽的控制范围，并向氧化剂和所用的燃料直接提供热能，就能够得到较高的反应速率。
本发明的另一个目的，是制造用于实施本发明的方法所需的组合喷咀。
对照上面叙述的方法，根据本发明所采取的以下几个步骤，就能达到上述的几个目的。即在等离子发生器中生成热的气流，并把该热气流送入反应室，同时借助于伴送气体把粉末状含碳物质也同心地注入到热气流中，这种伴送气体可以由氧化剂组成。例如，燃烧产物（O2、CO2、H2O）或者循环气体。
在等离子发生器中，使等离子气体产生旋转运动，因此，当气流离开等离子发生器时，在热气体同心方向上流动着的含碳物质产生了强烈的扰动。与此同时，热气流立刻就把这混合物料加热到反应温度。
氧化剂最好是由O2，CO2，水蒸汽，空气或它们的混合气所组成。而含碳物质则可以是煤末，焦炭末，木炭粉，泥煤和/或木屑。
用于实施本发明的方法的等离子发生器，其特征是：包括能产生电弧的圆柱形电极;把载气送入等离子发生器的给气管;使在等离子发生器中生产的热气流能产生切向速度的装置;一个围绕等离子发生器的外套管，使其至少在等离子发生器出口段的部位上，与等离子发生器的外壁形成一个环形空隙;一个能把带碳物料送入该环形空隙的装置;最好装有一个与环形空隙入口侧相接的高压室，并在高压室内装有一些用于输送含碳物质的喷枪，使该含碳物质能通过喷枪以切向速度均匀分布地送入环形空隙中。
另外，也可以采用别的设计，即安置一个有外导向物的内保护管，该导向物可以是刮片形式。该装置能够使经过的物料，产生一个与等离子气体方向相反的旋转运动。在这种情况下，用于输送粉末状物料的环形空隙是由所说的外套管和所说的内保护管形成的。这种设计不仅能加快混合速度，而且也有助于减少对等离子发生器的磨损。
有关本发明的种种优点和特点，将在下文参照附图详细说明。
图1：据本发明的等离子发生器。
图2：据图1的另外设计的等离子发生器。
图3：据图2的略有些改进的等离子发生器。
图1中展示了本发明的喷咀，喷咀上有标1的等离子发生器，该等离子发生器是一个带有能在其间产生电弧的圆柱形电极的一般型式发生器。载气是通过输气管2送入等离子发生器中，并在流过电弧时受到加热。载气在等离子发生器中，除了得到一个轴向速度外，还得到一个切向速度，以致使等离子气体在离开等离子发生器时能强烈地旋转。
在等离子发生器前段部位装有外套管4，它是在图中5所示的位置上，固定焊接在等离子发生器上。在实施例中，外套管是用法兰6固定在燃烧室或气化室上。这表明通过把外套管固定在炉壁上，使得人们在拆卸和替换等离子发生器时变得更为便利。在这种情况下，外套管最好用水加以冷却，因为在安装的过程中，是把这外套管穿过燃烧室的炉壁稍微伸进入室内，因此，外套管实际上也是起吹风管咀的作用。
干燥的粉末燃料经过输料管7送入由等离子发生器和外套管之间形成的环形空隙8中，根据实施例的说明，高压室9是安置于环形空隙的入口侧上，输料管7的喷管口是插入到高压室内，以这种插入方式使得物料能在环形空隙中更加均匀地分布。
图2显示了据图1的另外设计的等离子发生器。把一个被外套管4包围的内保护管10安装在等离子发生器的空端。在内保护管的外侧固定了刮片形式的导向器11-14。它的作用是使送入的粉末状物质能形成一个旋转运动，该旋转方向与生成的等离子气体的旋转方向正好相反，由此形成更好和更快的物料混合，而且也起了保护等离子发生器防止磨损的作用。
图3显示了据图2的另外一个等离子发生器，图上标号为15的外套管是用水冷却的，由图上标号16向夹套17送入冷却水。在实施例中，这个用水冷却的外套管是以扩展喷口型式代替惯用的喷口。
这种安装形式的过程及其作用将在下文中详述。
载气，最好是一种含有一部分氧化剂的载气，在等离子发生器中受到加热，然后，作为一个核心温度很高的旋转的等离子气体离开等离子发生器。这种等离子气体，能使经过环形空隙8送入的粉末状含碳物质产生一个强烈的扰动，并且借助于氧化剂点燃粉末状含碳物质，所使用的氧化剂最好是水蒸汽，氧气，空气或它们的混合气。与使用油喷咀的情况相反，在那种喷咀中燃烧情况是受到焰锋影响，其中焰锋的位置是取决于气流的喷射条件。而高温的等离子气体能不受到其他条件的约束，保证稳定的燃烧，这就使等离子发生器有非常宽的控制范围，更快起燃和由此而来的更高的总的反应速率。
热的等离子气体也能降低进行完全燃烧或气化反应所需的过氧量，采用了热等离子气体以后，能产生很高的，大大高于常规喷咀所产生的火焰温度。这种高温度能大大降低了燃烧或气化后生成的气体中的一些不需要组分。例如，未燃烧掉或未气化掉的碳，醇类，酚类，甲烷，焦油和重碳氢化合物，等等。
然而，另一个具有决定性意义的优点是：不是经过燃烧，而是由等离子发生器提供的过量热能。这种过量热能有利于人们能够更加自如地控制反应产物的组分，同时减少了烟灰沉积的危险。
勘误表
Claims (11)
1、喷雾状含碳物质进行部分燃烧和气化的方法，其特征是：氧化剂和所说的含碳物质以及等离子发生器所提供的热能同时送入反应室，在等离子发生器中形成的一股含有氧化剂的热气流送入该气化室；借助于伴送气体的粉沫状含碳物质在热气流周围同心地送入到反应室。
2、由权利要求1的方法，其中的氧化剂是O2，CO2，水蒸汽，空气或是含有一个或更多上述组分的混合气体。
3、由权利要求1或2的方法，其中的氧化剂是作为含碳物质的伴送气体。
4、由权利要求1-3中任何一个方法，其中氧化剂是部分或全部地在等离子发生器受热生成了所说的热气流。
5、由权利要求1-4中任何一个方法，其中所说的含碳物质是煤沫，焦沫，木炭粉，泥煤或木屑。
6、用以喷雾状含碳物质进行部分燃烧和气化的装置，其特征是：通过该装置氧化剂和所说的含碳物质，以及等离子发生器所提供的热能同时送入反应室;为实施权利要求1中的方法，其中等离子发生器包括能在其间产生电弧的园柱型电极，用以将载气送入等离子发生器的输气管;一个能使在等离子发生器中生成的热气流产生一个切向速度的装置;一个围绕等离子发生器的外套管，使其至少在等离子发生器出口段的部位上，与等离子发生器的外壁形成一个环形空隙;以及用以向环形空隙送入带碳物料的输料管。
7、由权利要求6的装置，其中高压室是接在环形空隙入口侧上，以使送入的带碳物料均匀分布。
8、由权利要求7的装置，其中使含碳物质能以切线向送入到所说的高压室。
9、由权利要求6的装置，其中一个有倾斜斜刮片式导向器的内保护管，用于产生气流的旋转运动和保护等离子发生器避免磨损。
10、由权利要求6-9中任何一个装置，其中的外套管是用水冷却。
11、由权利要求10的装置，其中用水冷却的外套管是扩展喷口型式。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |