[实用新型]一种多管路组合式气化喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及气化喷嘴领域，尤其涉及一种气化工艺生产中处理量大的多管路组合式气化喷嘴。

背景技术

煤炭气化是指一定温度、压力下利用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中的有机质转化成为煤气的过程，通常是以煤或煤焦为原料，以氧、空气、水蒸气或氢气等作为气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的C、H转化成清洁合成气体或燃料气体的过程，其气化基本类型包括自热式水蒸汽气化、外热式水蒸汽气化、煤的加氢气化及上述气化类型的结合。

其中，煤的加氢气化过程是指在过量氢气高温环境条件下发生化学反应生成甲烷、一氧化碳等高热值气体以及具有高附加值的化学品，如BTX、PCX等，化学反应的温度范围为800~1500℃。

气流床气化是一种并流式气化，采用气流床气化方式气化时，煤炭细粉颗粒在气化炉内经过特殊喷嘴进入反应室中，反应过程中会发生瞬间着火或直接火焰反应，反应过程处于氧气不充分条件下，因此其热解、燃烧以及吸热的气化反应，几乎是同时发生，随着气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发分及燃烧产物裹夹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行煤焦颗粒的气化反应。这个反应过程，相当于流化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。

气流床加氢气化过程不同于普通气化过程，通常反应过程中首先实现高温氢气与煤粉之间的快速、均匀混合，这一点对于提高加氢气化产物中的甲烷含量及轻质高附加值化学产品至关重要，其次原料煤粉不能过早受热也不能过早接触高温氢气从而避免过早发生热解反应而堵塞管路，再次通常反应过程中的高温环境由高温氢气提供，反应前需要对高温氢气预热。实际生产中，通常采用特殊喷嘴作为反应载体以便满足上述要求。

中国专利文献申请公告号CN 102260534A公开了一种煤液化与干煤粉联合气化喷嘴及应用，其气化喷嘴包括煤液化残渣管、蒸汽环管、氧气环管、干煤粉环管、水冷环管以及煤液化残渣和蒸汽混合室。采用这种结构的喷嘴可实现熔融的煤液化残渣、高温液态的重油及渣油等粘稠的重质燃料与干粉煤的联合气化，但难以满足加氢气化中高温、快速反应等条件。

美国专利文献申请公告号US4323538A公开了一种加氢装置（Hydrogenation apparatus），其喷嘴结构如图4-5所示，该装置由上面板156和下面板160固定，中心管路154设有煤粉喷入管，下面板160上设有呈90°角圆形分布的管路166，高温氢气从管路164进入气室，再通过与气室相导通的管路166进入反应区与中心管路154中输出的煤粉碰撞混合反应，管路166中心线与中心管路154中轴线夹角为30°能保证最佳混合效果。采用此种方式能有效的实现高温氢气与反应料的快速混合及反应，但这种结构的喷嘴只适合小批量生产，如将上述结构放大后一部分远离中心管路154高温氢气无法参加反应且中心管路154由于流量过大无法实现煤粉与高温氢气的充分混合。此外，此结构对煤粉的冷却不足，易发生煤粉管堵塞现象。

美国专利文献申请公告号US2006242907A1公开了一种气化炉喷嘴（Gasifier injector），其喷嘴结构如图6所示，该装置主要组成构件为两步流体分布装置22、多路支管26、气化剂进管66、喷嘴面板30及气化剂喷管34组成，煤粉主流体经过两步分流装置22分流后进入多路支管26，从喷嘴前面板30处导出进入反应室，气化剂进管66进入气化喷嘴系统腔内，再从前面板上的气化剂喷管34处进入反应室，与煤粉发生反应，其中气化剂为氢气、氧气等气体。采用此种方式由于采用多管路，适合大批量生产，但由于两步分流装置22与多路支管26连接处的限制，导致多路支管26呈弯管状，难以加工易堵塞。此外该喷嘴属于一种通用型喷嘴，难以满足加氢气化中氢气高温，煤粉低温及快速反应等特点。

综上所述，上述喷嘴中存在无法满足批量生产或满足批量生产设备过于复杂及难以满足加氢气化中气料的充分、快速、均匀混合的缺陷。此外，上述喷嘴还存在难以满足氢气的提前预热，也难以避免煤粉的过早反应等缺陷。

发明内容

为了克服上述装置中所存在的气料难以充分混合，高温反应气体需增加辅助增温设备，无法满足低成本大批量生产等缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑，易实现规模化生产，气料反应环境良好且气料混合快速均匀的气化喷嘴。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：