[发明专利]一种气流床气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及气流床气化炉的结构设计技术，特别是一种分段式供氧和反应的气流床气化炉。

背景技术

气流床气化炉是气化炉大型化最主要的发展方向。现有气化炉可分为单喷嘴进料和多喷嘴进料。单喷嘴进料的流场分布不均匀，导致温度场分布不均匀，最终影响气化过程的进行；多喷嘴进料包括不分级对置多喷嘴进料和分级给煤进料两种。对置多喷嘴进料可实现炉膛内部温度场在水平方面的均匀性，但在制气方向上温度分布不均匀；分级给煤进料相当于拉大了气化区域，但是在水平方向上流场分布依旧不均匀，导致温度场分布亦不均匀。

例如，公开日为2009年3月25日，公开号为CN101392191A的中国专利文献”两段式干煤粉气流床气化炉”，该气化炉公开了：外壁为直立圆筒，内部结构由上段主气化室和下段激冷室构成；其特征是在主气化室内不同的水平位置上分别设置上层喷嘴和下层喷嘴；在激冷室的上部，设置激冷水雾化喷嘴；各层喷嘴分别以其所在水平断面的圆心为中心，沿环向切圆均匀分布为至少两只，各层喷嘴的旋转方向相同；在激冷室内，出渣口设置在激冷室的底部，合成气出口设置在激冷室侧壁上。该文献公开的技术方案是典型的单炉膛进行气化的结构，其虽然设置有上层喷嘴和下层喷嘴，但是这种两层喷嘴的结构也不能有效解决气化反应区温度场的均匀问题，因为即使有上下分层设计，但是进料时因为两层喷嘴处于同一无分隔的空间内，流场肯定是不均匀的，那么因此仍然会出现温度不均匀的问题。

所以对于气化炉的结构设计，需要更要完善才能有效解决温度场的分布均匀问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题提供了一种新型的气流床气化炉，采用四角布置一次进料喷嘴和二次给氧喷嘴、采用炉膛分隔环对上行的流场进行扰动，最大程度地增大了炉膛内流场的均匀性，采用保温性能较好的耐火保温材料作为下炉膛材料，降低气化炉系统复杂性的同时，也保证了液态排渣的顺利进行。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种气流床气化炉，包括均位于炉体外壳内部的炉膛和炉膛下方的激冷室，其特征在于：炉膛分为作为气化主反应区的下炉膛和作为气化附加反应区的上炉膛，上炉膛和下炉膛之间设置有炉膛分隔环，下炉膛设置有漏斗状的下降管，下降管末端位于激冷室内；上炉膛的炉膛壁从外至内依次包括炉体外壳、高压氮气层、水冷壁、铆钉、耐火保温材料，上炉膛中间部分设置有穿透上炉膛壁的氧气喷嘴，氧气喷嘴采用四角切圆方式水平布置；下炉膛的炉膛壁从外至内依次包括炉体外壳、保温层，下炉膛中间部分设置有穿透下炉膛壁的给料喷嘴，给料喷嘴采用四角切圆方式水平布置。

在上炉膛和下炉膛相应的水平面上，按照四角切圆方式分别设置有四个氧气喷嘴和四个给料喷嘴，氧气喷嘴用于喷入氧气，给料喷嘴用于喷入氧气、水蒸气和干煤粉(水煤浆进料时喷入水煤浆和氧气)。所述氧气喷嘴和给料喷嘴均可在垂直方向按照0°-5°调节上下摆动，并且在水平面也可按照0°-5°偏心角度调节布置。

上炉膛采用水冷壁结构，用“以渣抗渣”的方式抵抗炉膛内部的高温、熔渣腐蚀。下炉膛的保温层采用耐火材料，保证液态排渣。

所述炉体外壳底部封闭与下炉膛之间的空间形成激冷室。

所述炉体外壳为气化炉压力壳。

本发明用于干煤粉的气化工作时，工作原理如下：

(1)干煤粉、水蒸气和氧气由给料喷嘴喷入下炉膛中，其中干煤粉量和水蒸气量按照气化总用量的100％喷入，氧气按照气化总用量的80％喷入。

(2)在下炉膛中完成初步的气化反应，其中反应原理为：

C+O₂→CO₂

2C+O₂→2CO

C+H₂O→CO+H₂

C+CO₂→2CO

2CO+O₂→2CO₂

(3)由于下炉膛喷入的氧气量不足以满足全部的气化反应，需要通过上炉膛的氧气喷嘴喷入剩余的氧气(约占气化总用氧量的20％)，这部分氧气与下炉膛未反应完全的煤粉发生如下反应：

C+O₂→CO₂

2C+O₂→2CO