專利名稱：干粉氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及煤氣化技術(shù)，尤其是涉及一種干粉氣化爐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的多噴嘴結(jié)構(gòu)的氣化爐有兩種類型一種類型是在氣化爐的直管段的下部設(shè)置四個對噴噴嘴，氣體上行、灰渣下行，另一種類型是從氣化爐的直管段的上部設(shè)置四個對噴噴嘴。但是，上述傳統(tǒng)氣化爐內(nèi)存在的問題是煤種波動時易出現(xiàn)渣口堵塞。并且，傳統(tǒng)氣化爐的爐體為耐火磚結(jié)構(gòu)，煤種適應(yīng)性差，不能氣化高灰熔點的煤，氣體下行、灰渣沿爐壁·下行，但是在煤種波動時，也易出現(xiàn)渣口堵塞。此外，傳統(tǒng)氣化爐的氣化效率低，碳轉(zhuǎn)化率和水蒸氣的分解率低。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種干粉氣化爐，所述干粉氣化爐的氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率高。根據(jù)本實用新型的干粉氣化爐，包括爐體，所述爐體內(nèi)具有氣化室；頂部噴嘴，所述頂部噴嘴設(shè)在所述爐體的頂端，所述頂部噴嘴用于從所述氣化室的頂部向所述氣化室內(nèi)噴射粉煤、氧氣、蒸汽或燃料氣和氧氣，所述頂部噴嘴內(nèi)設(shè)有點火棒；和側(cè)部噴嘴，所述側(cè)部噴嘴設(shè)在所述爐體的側(cè)部，用于從所述氣化室的側(cè)部向所述氣化室內(nèi)噴射粉煤、氧氣和蒸汽。根據(jù)本實用新型的干粉氣化爐，通過在爐體的頂部設(shè)置頂部噴嘴且在爐體的側(cè)部設(shè)置側(cè)部噴嘴，構(gòu)成了頂噴加側(cè)噴的混噴模式，由此提高了氣化室內(nèi)的撞擊流，由撞擊流產(chǎn)生的流體行為和流場結(jié)構(gòu)有利于粉煤的霧化和彌散，增強(qiáng)了粉煤與氧氣、蒸汽的混合效果，提高了熱質(zhì)傳遞速率，延長了粉煤顆粒的平均停留時間，從而大大提高了粉煤中碳的轉(zhuǎn)化率，降低了灰渣中的可燃物含量，增加單位質(zhì)量粉煤的發(fā)氣量、有效氣成分和蒸汽的分解率。根據(jù)本實用新型的干粉氣化爐，炭的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上，水蒸氣的分解率可高達(dá)80%以上，具有顯著的氣化效率，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有煤氣化技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)。另外，根據(jù)本實用新型的干粉氣化爐還具有如下附加技術(shù)特征所述頂部噴嘴具有多層第一套管結(jié)構(gòu)，所述多層第一套管結(jié)構(gòu)限定出用于噴射所述粉煤的第一粉煤噴射通道，用于噴射所述氧氣和蒸汽的第一氧氣和蒸汽噴射通道以及用于噴射燃料氣/二氧化碳的噴氣通道。所述干粉氣化爐還包括第一混合器，所述第一混合器與所述頂部噴嘴相連，用于將所述氧氣和蒸汽混合后供給到所述第一氧氣和蒸汽噴射通道。由此，在進(jìn)入干粉氣化爐之前，氧氣和蒸汽已經(jīng)充分混合均勻，在通入干粉氣化爐的氣化室后可與粉煤充分接觸反應(yīng)，提高了熱質(zhì)傳遞速率，延長了粉煤顆粒的平均停留時間，從而顯著提高碳轉(zhuǎn)化率。[0010]所述第一氧氣和蒸汽噴射通道還用于噴射開工氧氣。所述側(cè)部噴嘴具有多層第二套管結(jié)構(gòu)，所述多層第二套管結(jié)構(gòu)限定出用于噴射所述粉煤的第二粉煤噴射通道，用于噴射所述氧氣和蒸汽的第二氧氣和蒸汽噴射通道。所述干粉氣化爐還包括第二混合器，所述第二混合器與所述側(cè)部噴嘴相連，用于將所述氧氣和蒸汽混合后供給到所述第二氧氣和蒸汽噴射通道。由此，通過在爐體的頂部和側(cè)部分別設(shè)置頂部噴嘴和側(cè)部噴嘴，大大提高了氣化室內(nèi)的撞擊流，從而強(qiáng)化了粉煤與氣 化劑的混合效果，有效降低了灰渣中可燃物的含量，提高碳轉(zhuǎn)化率和水蒸汽的分解率。所述側(cè)部噴嘴為多個，所述多個側(cè)部噴嘴沿所述爐體的周向間隔設(shè)置，且所述從多個側(cè)部噴嘴分成多對，每對側(cè)部噴嘴在所述爐體的徑向上彼此相對。多對側(cè)部噴嘴采用沿爐體徑向?qū)ΨQ設(shè)置的方式還能進(jìn)一步提高粉煤與氣化劑的混合效果，從而最大限度地提高干粉氣化爐的產(chǎn)能效率，改善輸出氣質(zhì)的質(zhì)量。此外，通過設(shè)置多個側(cè)部噴嘴，從而使干粉氣化爐操作負(fù)荷具有很強(qiáng)的可調(diào)幅能力，大大提高單爐的生產(chǎn)能力。所述爐體包括爐殼和設(shè)在所述爐殼內(nèi)的水冷壁，所述水冷壁為膜式壁。由此在干粉氣化爐正常工作時，水冷壁內(nèi)壁可形成渣保護(hù)層，這層保護(hù)層可保護(hù)水冷壁不受侵蝕，避免了因高溫、熔渣腐蝕以及開停車產(chǎn)生應(yīng)力對水冷壁的破壞而導(dǎo)致干粉氣化爐無法長時間運(yùn)行，提高了生產(chǎn)效率，同時，干粉氣化爐采用這種水冷壁結(jié)構(gòu)還能大大提高對煤種的適應(yīng)性，可氣化高灰熔點的煤，且在氣化過程中，氣體下行、灰渣沿氣化室的中心下行，在煤種波動時，氣化室下部的出渣口也不會出現(xiàn)堵塞的情況，從而大大提高了干粉氣化爐的實用性和工作效率，避免頻繁停車清理出渣口。根據(jù)本實用新型的干粉氣化爐，具有如下四個優(yōu)點1)通過采用頂噴加側(cè)噴的多噴嘴混噴結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了氣化室內(nèi)粉煤與氣化劑的混合效果，熱質(zhì)傳遞速率高，有效降低灰渣中可燃物的含量；2)單位質(zhì)量粉煤的發(fā)氣量、有效氣成分和蒸汽的分解率高，其中碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上，水蒸氣的分解率高達(dá)80%以上；3)爐體采用水冷壁結(jié)構(gòu)，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，且在煤種波動時，出渣口也不會堵塞；4)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)能高，因此具有更廣的適用范圍。本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本實用新型實施例的干粉氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。[0021]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“順時針”、
“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固 定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面參考圖1描述根據(jù)本實用新型實施例的干粉氣化爐100。根據(jù)本實用新型實施例的干粉氣化爐100用于煤氣化工藝，實現(xiàn)對粉煤(煤、焦煤)的加壓氣化。根據(jù)本實用新型實施例的干粉氣化爐100，包括爐體1、頂部噴嘴2和側(cè)部噴嘴3。爐體I內(nèi)具有氣化室11，在氣化室11內(nèi)粉煤將完成氣化工藝。頂部噴嘴2設(shè)在爐體I的頂端，頂部噴嘴2用于從氣化室11的頂部向氣化室11內(nèi)噴射粉煤、氧氣、蒸汽和燃料氣，其中頂部噴嘴2內(nèi)設(shè)有點火棒21用于完成干粉氣化爐100的點火操作。側(cè)部噴嘴3設(shè)在爐體I的側(cè)部，用于從氣化室11的側(cè)部向氣化室11內(nèi)噴射粉煤、氧氣和蒸汽。根據(jù)本實用新型實施例的干粉氣化爐100，通過在爐體I的頂部設(shè)置頂部噴嘴2且在爐體I的側(cè)部設(shè)置側(cè)部噴嘴3，構(gòu)成了頂噴加側(cè)噴的混噴模式，由此提高了氣化室11內(nèi)的撞擊流，由撞擊流產(chǎn)生的流體行為和流場結(jié)構(gòu)有利于粉煤的霧化和彌散，增強(qiáng)了粉煤與氧氣、蒸汽的混合效果，提高了熱質(zhì)傳遞速率，延長了粉煤顆粒的平均停留時間，從而大大提高了粉煤中碳元素的轉(zhuǎn)化率，降低灰渣中的可燃物含量，增加單位質(zhì)量粉煤的發(fā)氣量、有效氣成分和蒸汽的分解率。根據(jù)本實用新型實施例的干粉氣化爐100，炭的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99 %以上，水蒸氣的分解率可高達(dá)80%以上，具有顯著的氣化效率，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有煤氣化技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)。在本實用新型的一個實施例中，頂部噴嘴2具有多層第一套管結(jié)構(gòu)，多層第一套管結(jié)構(gòu)限定出用于噴射粉煤的第一粉煤噴射通道22，用于噴射氧氣和蒸汽的第一氧氣和蒸汽噴射通道23以及用于噴射燃料氣/ 二氧化碳的噴氣通道24，如圖1所示。其中需要說明的是，圖1中的A表示粉煤，B表示氧氣，C表示蒸汽，D表示燃料氣，E表示開工氧氣。可以理解的是，燒嘴的結(jié)構(gòu)和工作原理等已為現(xiàn)有技術(shù)且為本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知，因此上述描述的燒嘴僅以其中一種結(jié)構(gòu)作為本實用新型的一個實施例進(jìn)行簡單說明，對于現(xiàn)有技術(shù)中其它結(jié)構(gòu)的燒嘴同樣適用于本實用新型的干粉氣化爐100上，這里不再一一列舉。第一氧氣和蒸汽噴射通道23用于向干粉氣化爐100內(nèi)噴射氧氣和蒸汽，這里氧氣應(yīng)作廣義理解，例如可以是純氧氣，當(dāng)然也可以是富氧或空氣，蒸汽即為水蒸氣，其中水蒸氣可作為氣化劑并與粉煤反應(yīng)，從而可提高反應(yīng)效率和碳轉(zhuǎn)化率。第一氧氣和蒸汽噴射通道23還可用于噴射開工氧氣以完成頂部噴嘴2的開工操作。噴氣通道24用于向頂部噴嘴2內(nèi)噴射燃料氣以完成頂部噴嘴2的點火操作，燃料氣可以是天然氣或其它可燃性氣體。噴氣通道24用于噴射燃料氣/ 二氧化碳，可以理解為在開工時，噴氣通道24向爐體內(nèi)噴射燃料氣，干粉氣化爐開工正常運(yùn)行時，噴氣通道24可以向爐體內(nèi)噴射二氧化碳。為使第一氧氣和蒸汽噴射通道23內(nèi)的氧氣和蒸汽充分混合，干粉氣化爐100還包括第一混合器4，第一混合器4與頂部噴嘴2相連用于將氧氣和蒸汽混合后供給第一氧氣和蒸汽噴射通道23。由此，在進(jìn)入干粉氣化爐100之前，氧氣和蒸汽已經(jīng)充分混合均勻，在通入干粉氣化爐100的氣化室11后可與粉煤充分接觸反應(yīng)，提高了熱質(zhì)傳遞速率，延長了粉煤顆粒的平均停留時間，從而顯著提高碳轉(zhuǎn)化率。如圖1所示，側(cè)部噴嘴3具有多層第二套管結(jié)構(gòu)，多層第二套管結(jié)構(gòu)限定出用于噴射粉煤的第二粉煤噴射通道，用于噴射氧氣和蒸汽的第二氧氣和蒸汽噴射通道。其中為使第二氧氣和蒸汽噴射通道內(nèi)的氧氣和蒸汽充分混合，干粉氣化爐100還包括第二混合器5，第二混合器5與側(cè)部噴嘴3相連，用于將氧氣和蒸汽混合后提供給第二氧氣和蒸汽噴射通道。這樣，通過在爐體I的頂部和側(cè)部分別設(shè)置頂部噴嘴2和側(cè)部噴嘴3，大大提高了氣化室11內(nèi)的撞擊流，從而強(qiáng)化了粉煤與氣化劑的混合效果，有效降低了灰渣中可燃物的含量，提高碳轉(zhuǎn)化率和水蒸氣的分解率。其中為了降低成本，提高干粉氣化爐100的實用性，優(yōu)選地，頂部噴嘴2和側(cè)部噴嘴3可以采用同樣的噴嘴結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，側(cè)部噴嘴3可為多個，多個側(cè)部噴嘴3沿爐體I的周向間隔設(shè)置，且多個側(cè)部噴嘴3分成多對，每對側(cè)部噴嘴3在爐體I的徑向上彼此相對，如圖1所示。換言之，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可根據(jù)實際生產(chǎn)情況，例如可根據(jù)干粉氣化爐100的實際日產(chǎn)能需求、氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率等因素來靈活設(shè)置側(cè)部噴嘴3的個數(shù)，即設(shè)置與實際工況或工藝要求相適配的側(cè)部噴嘴3的數(shù)量以達(dá)到生產(chǎn)需要或工藝要求。多對側(cè)部噴嘴3采用沿爐體I徑向?qū)ΨQ設(shè)置的方式還能進(jìn)一步提高粉煤與氣化劑的混合效果，從而最大限度地提高干粉氣化爐100的產(chǎn)能效率，改善輸出氣質(zhì)的質(zhì)量。此外，通過設(shè)置多個側(cè)部噴嘴3，從而使干粉氣化爐100操作負(fù)荷具有很強(qiáng)的可調(diào)幅能力，大大提高單爐的生產(chǎn)能力。有利地，爐體I包括爐殼12和設(shè)在爐殼12內(nèi)的水冷壁13，水冷壁13為膜式壁。由此在干粉氣化爐100正常工作時，水冷壁13內(nèi)壁可形成渣保護(hù)層，這層保護(hù)層可保護(hù)水冷壁13不受侵蝕，避免了因高溫、熔渣腐蝕以及開停車產(chǎn)生應(yīng)力對水冷壁13的破壞而導(dǎo)致干粉氣化爐100無法長時間運(yùn)行，提高了生產(chǎn)效率，同時，干粉氣化爐100采用這種水冷壁結(jié)構(gòu)還能大大提高對煤種的適應(yīng)性，可氣化高灰熔點的煤，且在氣化過程中，氣體下行、灰渣沿氣化室11的中心下行，在煤種波動時，氣化室11下部的出渣口也不會出現(xiàn)堵塞的情況，從而大大提高了干粉氣化爐100的實用性和工作效率，避免頻繁停車清理出渣口。根據(jù)本實用新型實施例的干粉氣化爐100，具有如下四個優(yōu)點1)通過采用頂噴加側(cè)噴的多噴嘴混噴結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了氣化室內(nèi)粉煤與氣化劑的混合效果，熱質(zhì)傳遞速率高，有效降低灰渣中可燃物的含量；2)單位質(zhì)量粉煤的發(fā)氣量、有效氣成分和蒸汽的分解率高，其中碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上，水蒸氣的分解率高達(dá)80%以上；3)爐體I采用水冷壁結(jié)構(gòu)，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，且在煤種波動時，出渣口也不會堵塞；4)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，產(chǎn)能高，因此具有更廣的適用范圍。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
權(quán)利要求1.一種干粉氣化爐，其特征在于，包括 爐體，所述爐體內(nèi)具有氣化室； 頂部噴嘴，所述頂部噴嘴設(shè)在所述爐體的頂端，所述頂部噴嘴用于從所述氣化室的頂部向所述氣化室內(nèi)噴射粉煤、氧氣、蒸汽或燃料氣和氧氣，所述頂部噴嘴內(nèi)設(shè)有點火棒； 側(cè)部噴嘴，所述側(cè)部噴嘴設(shè)在所述爐體的側(cè)部，用于從所述氣化室的側(cè)部向所述氣化室內(nèi)噴射粉煤、氧氣和蒸汽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干粉氣化爐，其特征在于，所述頂部噴嘴具有多層第一套管結(jié)構(gòu)，所述多層第一套管結(jié)構(gòu)限定出用于噴射所述粉煤的第一粉煤噴射通道，用于噴射所述氧氣和蒸汽的第一氧氣和蒸汽噴射通道以及用于噴射燃料氣/二氧化碳的噴氣通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的干粉氣化爐，其特征在于，還包括第一混合器，所述第一混合器與所述頂部噴嘴相連，用于將所述氧氣和蒸汽混合后供給到所述第一氧氣和蒸汽噴射通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干粉氣化爐，其特征在于，所述側(cè)部噴嘴具有多層第二套管結(jié)構(gòu)，所述多層第二套管結(jié)構(gòu)限定出用于噴射所述粉煤的第二粉煤噴射通道，用于噴射所述氧氣和蒸汽的第二氧氣和蒸汽噴射通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的干粉氣化爐，其特征在于，還包括第二混合器，所述第二混合器與所述側(cè)部噴嘴相連，用于將所述氧氣和蒸汽混合后供給到所述第二氧氣和蒸汽噴射通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的干粉氣化爐，其特征在于，所述側(cè)部噴嘴為多個，所述多個側(cè)部噴嘴沿所述爐體的周向間隔設(shè)置，且所述從多個側(cè)部噴嘴分成多對，每對側(cè)部噴嘴在所述爐體的徑向上彼此相對。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干粉氣化爐，其特征在于，所述爐體包括爐殼和設(shè)在所述爐殼內(nèi)的水冷壁，所述水冷壁為膜式壁。
專利摘要本實用新型公開了一種干粉氣化爐，包括爐體，所述爐體內(nèi)具有氣化室；頂部噴嘴，所述頂部噴嘴設(shè)在所述爐體的頂端，所述頂部噴嘴用于從所述氣化室的頂部向所述氣化室內(nèi)噴射粉煤、氧氣、蒸汽和燃料氣，所述頂部噴嘴內(nèi)設(shè)有點火棒；和側(cè)部噴嘴，所述側(cè)部噴嘴設(shè)在所述爐體的側(cè)部，用于從所述氣化室的側(cè)部向所述氣化室內(nèi)噴射粉煤、氧氣和蒸汽。根據(jù)本實用新型實施例的干粉氣化爐，炭的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99％以上，水蒸氣的分解率可高達(dá)80％以上，具有顯著的氣化效率，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有煤氣化技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)。
文檔編號C10J3/48GK202829970SQ20122020212
公開日2013年3月27日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者孫永才, 張建勝, 張滋生, 馬宏波, 周懷祖 申請人:北京盈德清大科技有限責(zé)任公司