本發(fā)明涉及水煤漿氣化處理技術領域，尤其涉及一種設置水煤漿霧化增強裝置的煤氣化系統(tǒng)。

背景技術：

煤化工產業(yè)以煤為原料，經(jīng)化學加工使煤轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學品，主要包括煤的氣化、液化、干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等。其中煤氣化是煤化工的重要的組成部分。

在傳統(tǒng)的水煤漿氣化爐氣化工藝中，65%的磨碎的煤粉顆粒、34%的水和1%的添加劑混合成為水煤漿，經(jīng)過加壓輸送進入氣化爐頂部的燒嘴，通過高壓O₂進行霧化，點火后形成穩(wěn)定的火焰，燃燒產物主要為H₂ 和CO，未反應的O₂和部分副產物CO₂ 通過后續(xù)工藝進行分離，凈化后的H₂ 和CO可以進一步轉化為甲醇等液態(tài)燃料。

現(xiàn)有的氣化爐中，經(jīng)過燒嘴霧化的水煤漿存在磨損燒嘴和霧化不充分問題，磨損燒嘴問題導致運行數(shù)天，如30-120天不等，之后就要停車檢修更換燒嘴；霧化不充分問題導致煤漿小顆粒霧化不完全而且分布集中，造成局部區(qū)域的過量O₂與已生成的工藝氣H₂ 、CO反應生成CO₂；而O₂過少的地方，氣化不完全的煤漿顆粒落在激冷室中，形成未燃區(qū)，導致碳轉化率和氣化效率降低。而且還存在塊狀煤渣濺落、附著到燒嘴口兩側或氣化爐壁上，降低了燒嘴內冷卻盤管的冷卻效果，縮短了清理結焦和煤渣的周期。由于以上問題，造成生產效率下降、成本升高。

技術實現(xiàn)要素：

有必要提出一種對進入燒嘴前的水煤漿混合物進行增強霧化的設置水煤漿霧化增強裝置的煤氣化系統(tǒng)。

一種設置水煤漿霧化增強裝置的煤氣化系統(tǒng)，包括氣化爐、霧化增強裝置，所述氣化爐包括爐體、設置在爐體頂部的燒嘴，在爐體的頂部開設與爐體內部連通的下料口，所述燒嘴的下端與所述下料口連接，所述燒嘴的上端設置用于通入高純氧氣的氧氣入口和用于通入水煤漿霧化混合物的霧化入口，在爐體底部開設出渣口，所述霧化增強裝置與所述燒嘴的霧化入口通過管道連接，以將經(jīng)過霧化增強裝置初次霧化的水煤漿霧化混合物送入燒嘴的霧化入口，所述霧化增強裝置為空心圓柱體，所述空心圓柱體具有供氣體與水煤漿物料混合的密封空腔，在空心圓柱體的前端面上開設氣體入口和物料入口，在空心圓柱體的后端面上開設霧化出口，所述氣體入口用于通入高壓氣體，所述物料入口用于通入水煤漿物料，所述霧化增強裝置的霧化出口與燒嘴的霧化入口通過管道連接，用于將高壓氣體和水煤漿物料混合得到的水煤漿霧化混合物送入燒嘴。

優(yōu)選的，所述霧化增強裝置包括圓柱形側壁、前端面、后端面、中心套管，所述前端面和后端面分別將圓柱形側壁的前端開口和后端開口封堵，以形成供氣體與水煤漿物料混合的密封空腔，所述中心套管設置在所述密封空腔內，中心套管與圓柱形側壁同心同軸設置，以使中心套管和圓柱形側壁之間形成氣體緩沖室，所述中心套管的內部形成物料緩沖室，所述中心套管的前端與前端面固定連接，中心套管的后端向密封空腔的內部延伸，中心套管的長度不大于圓柱形側壁的長度的1/3，以使中心套管的后端與圓柱形側壁、及后端面之間形成混料室，在與所述氣體緩沖室連接的前端面上開設若干氣體入口，在與所述物料緩沖室連接的前端面上開設物料入口，在與所述物料緩沖室正對的后端面上開設霧化出口。

優(yōu)選的，還在所述中心套管的后端與圓柱形側壁之間設置紊流環(huán)形板，紊流環(huán)形板將所述氣體緩沖室的出口封堵，所述紊流環(huán)形板的一端與中心套管的后端固定連接，紊流環(huán)形板的另一端與圓柱形側壁的內壁連接，在所述紊流環(huán)形板的中間開設導流口。

優(yōu)選的，所述導流口的方向朝向圓柱形側壁的軸線方向傾斜。

優(yōu)選的，所述導流口為沿著紊流環(huán)形板的中間開設的圓環(huán)形導流口，以通過圓環(huán)形導流口將紊流環(huán)形板分割為第一環(huán)形板半體和第二環(huán)形板半體。

優(yōu)選的，在所述若干氣體入口內通入的高壓氣體為高壓二氧化碳氣體。

優(yōu)選的，在所述若干氣體入口的前端連接用于通入高壓二氧化碳氣體的送氣管道，在所述送氣管道上設置止回閥，以防止霧化后的水煤漿霧化混合物倒流進入送氣管道內。

優(yōu)選的，所述設置水煤漿霧化增強裝置的煤氣化系統(tǒng)還包括旋風分離裝置和換熱裝置，還在所述氣化爐的爐體的頂部開設混合氣出口，用于排出氣化反應的混合氣，所述旋風分離裝置包括旋流入口、氣相出口、雜質出口，所述旋流入口與爐體的混合氣出口連接，所述氣相出口與所述換熱裝置連接，所述雜質出口用于排出旋流分離后的雜質，所述換熱裝置包括換熱盤管，所述換熱盤管的一端與旋風分離裝置的氣相出口連接，換熱盤管的另一端用于排出換熱后的混合氣，所述換熱盤管螺旋盤繞在所述霧化增強裝置的圓柱形側壁的外壁上。

本發(fā)明中的霧化增強裝置將水煤漿物料與高壓氣體進行初次霧化，初次霧化后的水煤漿霧化混合物進入燒嘴被再次霧化后，霧化效果得到加強，水煤漿小顆粒更小，對燒嘴口的磨擦作用減弱，且燃燒更充分。

附圖說明

圖1為所述設置水煤漿霧化增強裝置的煤氣化系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2為所述霧化增強裝置的內部結構示意圖。

圖3為設置了換熱盤管的霧化增強裝置的內部結構示意圖。

圖4為所述燒嘴的內部結構示意圖。

圖中：氣化爐10、爐體11、出渣口111、混合氣出口112、燒嘴12、氧氣入口121、霧化入口122、霧化增強裝置20、圓柱形側壁21、氣體緩沖室211、物料緩沖室212、混料室213、前端面22、氣體入口221、物料入口222、后端面23、霧化出口231、中心套管24、第一環(huán)形板半體25、第二環(huán)形板半體26、圓環(huán)形導流口27、旋風分離裝置30、旋流入口31、氣相出口32、雜質出口33、換熱裝置40、換熱盤管41。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

參見圖1至圖3，本發(fā)明實施例提供了一種設置水煤漿霧化增強裝置的煤氣化系統(tǒng)，包括氣化爐10、霧化增強裝置20，氣化爐10包括爐體11、設置在爐體11頂部的燒嘴12，在爐體11的頂部開設與爐體11內部連通的下料口，燒嘴12的下端與下料口連接，燒嘴12的上端設置用于通入高純氧氣的氧氣入口121和用于通入水煤漿霧化混合物的霧化入口122，在爐體11底部開設出渣口111，霧化增強裝置20與燒嘴12的霧化入口122通過管道連接，以將經(jīng)過霧化增強裝置20初次霧化的水煤漿霧化混合物送入燒嘴12的霧化入口122，霧化增強裝置20為空心圓柱體，空心圓柱體具有供氣體與水煤漿物料混合的密封空腔，在空心圓柱體的前端面22上開設氣體入口221和物料入口222，在空心圓柱體的后端面23上開設霧化出口231，氣體入口221用于通入高壓氣體，物料入口222用于通入水煤漿物料，霧化增強裝置20的霧化出口231與燒嘴12的霧化入口122通過管道連接，用于將高壓氣體和水煤漿物料混合得到的水煤漿霧化混合物送入燒嘴12。

進一步，霧化增強裝置20包括圓柱形側壁21、前端面22、后端面23、中心套管24，前端面22和后端面23分別將圓柱形側壁21的前端開口和后端開口封堵，以形成供氣體與水煤漿物料混合的密封空腔，中心套管24設置在密封空腔內，中心套管24與圓柱形側壁21同心同軸設置，中心套管24也為空心圓柱體，以使中心套管24和圓柱形側壁21之間形成氣體緩沖室211，中心套管24的內部形成物料緩沖室212，中心套管24的前端與前端面22固定連接，中心套管24的后端向密封空腔的內部延伸，中心套管24的長度不大于圓柱形側壁21的長度的1/3，以使中心套管24的后端與圓柱形側壁21、及后端面23之間形成混料室213，在與氣體緩沖室211連接的前端面22上開設若干氣體入口221，在與物料緩沖室212連接的前端面22上開設物料入口222，在與物料緩沖室212正對的后端面23上開設霧化出口231。也就是在中心套管24正對的前端面22上開設物料入口222，在中心套管24與圓柱形側壁21之間的前端面22上開設若干氣體入口221。

在本實施方式中，將通入水煤漿物料的物料入口222設置在中間，在環(huán)繞物料入口222的周圍設置若干氣體入口221，如此高壓氣體先進入氣體緩沖室211，再進入混料室213，由于氣體緩沖室211的體積小于混料室213的體積，使得高壓氣體從氣體緩沖室211進入混料室213的過程中，氣體會因體積突變而出現(xiàn)體積膨脹，進而打亂高壓氣體的流向，形成紊流，如此使氣體與水煤漿物料混合更加充分。

進一步，還在中心套管24的后端與圓柱形側壁21之間設置紊流環(huán)形板，紊流環(huán)形板將氣體緩沖室211的出口封堵，紊流環(huán)形板的一端與中心套管24的后端固定連接，紊流環(huán)形板的另一端與圓柱形側壁21的內壁連接，在紊流環(huán)形板的中間開設導流口。

進一步，導流口的方向朝向圓柱形側壁21的軸線方向傾斜。經(jīng)過導流口導向的高壓氣體向圓柱形側壁21的中心方向噴射，也就是向水煤漿物料的方向噴射，進而增大氣體與物料的混合均勻程度。

進一步，導流口為沿著紊流環(huán)形板的中間開設的圓環(huán)形導流口27，以通過圓環(huán)形導流口27將紊流環(huán)形板分割為第一環(huán)形板半體25和第二環(huán)形板半體26。如此，呈圓環(huán)形、連通的導流口，使得從氣體緩沖室211進入混料室213的高壓氣體的體積變化梯度增大，氣體壓力變化梯度也增大，氣體紊流程度更大，使得氣體與物料混合效果更好。

進一步，在若干氣體入口221內通入的高壓氣體為高壓二氧化碳氣體。

由于在煤氣化爐10在高溫下存在如下可逆反應，a.C+H₂O=H₂+CO，b. C+CO₂=2CO,c.2CO+O₂=2CO₂，在霧化增強裝置20中，作為初次水煤漿霧化載氣的CO₂氣體，經(jīng)過初次霧化后，與水煤漿物料一起進入氣化爐10后會影響以上反應的化學平衡反應方向，根據(jù)化學平衡移動原理可知，CO₂體積比例的增加，會促進反應b和抑制反應c，因此通過調節(jié)霧化增強裝置20中CO₂的流量，可以控制煤和水在高溫下反應生成H₂和CO的化學平衡朝著有利的反應a的方向進行，進而可以提高水煤漿氣化效率，提高碳轉化率。

進一步，在若干氣體入口221的前端連接用于通入高壓二氧化碳氣體的送氣管道，在送氣管道上設置止回閥，以防止霧化后的水煤漿霧化混合物倒流進入送氣管道內。

參見圖1、圖4，進一步，所述設置水煤漿霧化增強裝置的煤氣化系統(tǒng)還包括旋風分離裝置30和換熱裝置40，還在氣化爐10的爐體11的頂部開設混合氣出口112，用于排出氣化反應的混合氣，旋風分離裝置30包括旋流入口31、氣相出口32、雜質出口33，旋流入口31與爐體11的混合氣出口112連接，氣相出口32與換熱裝置40連接，雜質出口33用于排出旋流分離后的雜質，換熱裝置40包括換熱盤管41，換熱盤管41的一端與旋風分離裝置30的氣相出口32連接，換熱盤管41的另一端用于排出換熱后的混合氣，換熱盤管41螺旋盤繞在霧化增強裝置20的圓柱形側壁21的外壁上。

經(jīng)過氣化爐10氣化生產的混合氣為工藝氣體，其主要成分包括H₂，CO，CO₂，O₂，這些混合氣體需要經(jīng)過后序工序進一步的處理分離，從而得到生產所需的氣體，在氣化爐10氣化反應完成后，從混合氣出口112出來的混合氣的溫度較高，達到1300-1500℃，而這些混合氣體在后序工序處理時，還需要冷卻降溫處理，造成這部分熱量的浪費；而該霧化增強裝置20中高壓氣體和水煤漿物料混合初次霧化時，溫度越高，氣體和水煤漿物料越活躍，分子運動越激烈，混合越均勻，所以該技術方案將二者結合，設計了換熱盤管41，這樣，經(jīng)過換熱后，混合氣中的熱量進入初次霧化的水煤漿霧化混合物中，初次霧化的水煤漿和CO₂氣體被預熱后溫度約達到500-600℃，預熱后有利于進入燒嘴后再次霧化時反應速率的提高，并且能夠有效提高碳轉化率，不僅提高了水煤漿霧化混合物的溫度和熱量，而且降低了混合氣的溫度，一舉兩得，完全符合節(jié)能降耗的理念。

文中所述的水煤漿：是由大約65%的煤、34%的水和1%的添加劑通過物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料。

本發(fā)明實施例裝置中的模塊或單元可以根據(jù)實際需要進行合并、劃分和刪減。

以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。