[发明专利]折返流气流床气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种折返流气流床气化炉，属于气化炉技术领域。

 

背景技术

大型煤气化技术是现代煤化工及IGCC（IGCC是“整体煤气化联合循环”的英文缩写）多联产的基础，是洁净煤技术的重要组成部分。在各种气化技术中，气流床气化以其煤种适应性广、碳转化率及合成气产出率高、污染小、生产强度高、易于大型化等优势，代表了煤气化先进技术的发展方向。

气流床气化技术中，炉内流场和温度场的组织是影响气化效果的关键。现有市场上使用的一些典型的气化炉有：美国通用电气（GE）公司的德士古（Texco）气化炉，如美国专利U.S.Pat.Nos.4637823,4527997,5281243；荷兰壳牌（Shell）公司的气化炉，如美国专利U.S.92-960345，中国专利申请号CN 90103807.5；以及我国华东理工大学研发的多喷嘴对置式气化炉，如中国专利申请号为CN 98110601.3及CN 200510111484.8的发明专利。

德士古气化炉原料和气化剂从反应室顶部高速射流喷入，并正对下部合成气出口，其反应停留时间短，加之单射流火焰高温区域狭小、炉内火焰充满度不高等因素，最终导致碳转化率偏低。

壳牌气化炉则是采用顶部出气、气渣逆流的方式，液态渣在渣口处由于缺少气流的伴热，易凝固而造成堵渣，严重影响设备的可用性；另外，出口合成气中携带的细渣容易导致后续流程中设备的粘污、磨损、堵塞等问题。

多喷嘴对置式气化炉利用射流撞击增大炉内火焰充满度，增加碳颗粒在火焰高温区的停留时间，并增大了部分气流尤其是撞击后上流股的行程，增加了停留时间，碳转化率相比德士古炉有明显提高。但是在这类炉型中，撞击流形成的下流股存在停留时间不足、碳转化率不够高等问题；上流股存在据炉顶高度不足，并对炉顶高温冲刷严重，进而影响设备寿命等问题。

 

发明内容

本发明的目的在于：提出一种利用气流折返增大反应流行程、增加停留时间，进一步提高炉内空间利用效率，提高碳转化率的气流床气化炉，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现：一种折返流气流床气化炉，其包括立式筒形结构的反应室，所述反应室上设有与之连通的原料及气化剂喷口，所述反应室的一端为合成气出口，另一端为气流盲端；所述原料及气化剂喷口与水平面成俯仰角θ, 原料及气化剂喷口与反应室所在同一平面圆心偏离一偏离角α

作为一种优选方式，其中：所述俯仰角θ为5°-60°，所述偏离角α为0-30°。

作为进一步优选方式，所述俯仰角θ为15°-45°，所述偏离角α为5-20°。

作为进一步优选方式，所述原料及气化剂喷口为2-8个，均匀设于反应室筒体同一圆周平面上。

作为进一步优选方式之一，所述合成气出口设于反应室底部，所述原料及气化剂喷口往上倾斜，气流盲端设于反应室顶部。

作为进一步优选方式之一，所述合成气出口设于反应室顶部，所述原料及气化剂喷口往下倾斜，气流盲端设于反应室底部。

作为进一步优选，所述反应室外罩有耐压壳体，以适应加压条件下的气化。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明折返流气流床气化炉具备以下优点：

1.利用气流在盲端的折返，大大增加了反应的流程，增加了反应的停留时间，提高了炉内空间的利用率，从而有利于提高碳转化率；

2.射流的撞击及旋转有扩大火焰高温区域，增大颗粒停留时间，增强颗粒与气相的传质，强化反应，提高碳转化率的效果；

3.向上气流与折返气流发出逆流传热，利于提高折返气流中反应末尾阶段的温度水平，利于提高碳转化率；

4.气流在盲端的折返，以及折返气流贴近壁面的流动有利于提高渣被壁面捕获的效率，从而减轻对合成气后续流程的影响；

5.当采用底部出气的结构时，合成气与液渣顺流，液渣得到合成气伴热，易于保证流渣通畅；且合成气后续处理可接简单的激冷流程；

6.当采用顶部出气的结构时，底部排渣虽没有气流伴热，但气流至此只经过了一半的流程，温度仍较高，且有较强的滞止冲刷对流传热作用，因此也易于保证排渣顺畅；

7.合成气后续除可选激冷处理外，也可选择接废热锅炉等工艺流程，以利于回收合成气的显热，同时，由于壁面捕渣效率的提高，后续工艺中设备粘污、磨损、堵塞等问题可得以减轻。

 

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；