[发明专利]旋流分料器、气化喷嘴和煤气化系统

说明书

本发明公开了一种旋流分料器、气化喷嘴和煤气化系统，旋流分料器包括壳体(1)、旋流体(2)和多个分流支管(3)，壳体内的容腔包括从上至下形成的进料腔(J)、旋流腔和分料腔(C)，旋流体设置在旋流腔中，间隔布置的多个分流支管分别连接在分料腔的外壳上，壳体的内壁面与旋流体的外周面之间形成有旋流通道，进入进料腔的料流在旋流通道中形成向下的旋流，该旋流进入分料腔内并分流至多个分流支管。气化喷嘴包括喷嘴顶板(5)和旋流分料器，喷嘴顶板上贯穿形成有相互间隔的多个料流通道(51)，以一一对应地连接于多个料流通道。本发明的旋流分料器对气化原料的分散效果好，能够均匀分散至气化喷嘴的各个喷射单元中，气化效果好。

技术领域

本发明主要涉及一种分料喷嘴结构，特别地，涉及一种用于气化炉的气化喷嘴及分料器。

背景技术

气化技术是煤化工行业的龙头技术，大规模气化技术趋向采用气流床气化炉，包括水煤浆气化炉和干煤粉气化炉，二者目前大多采用顶置的同轴流单喷嘴气化技术。同轴流喷嘴结构为氧通道和煤通道同心相套，其分散原理是依靠氧流速度与煤流之间的速度差，实现错流剪切分散。为了加强分散效果，需要提高二者的流速差，氧流速往往比煤流速大一个数量级，其结果是提高了分散度的同时，也加速了喷嘴磨损，还提高了喷嘴喷射动能，容易使气化炉内形成复杂的返混流，不能保证流场稳定，温度均匀。气化炉需要足够的高度来提高反应物料的停留时间，以保证煤气化过程的碳转化率。

基于同轴流单喷嘴结构带来的上述喷嘴磨损大、返混多、流场不稳定等缺陷，研究人员也针对性地进行了诸多研究改进。例如专利公开文献CN104312633A公开了一种顶置多喷嘴气化炉，包括居中顶置的主喷嘴和环绕主喷嘴相互间隔的多个副喷嘴，副喷嘴的出口的中心延长线与主喷嘴出口的中心延长线在气化室内交于一点。这种多喷嘴方式基本解决了同轴流单喷嘴结构的上述问题，可具有较好的物料混合效果，流场稳定，不易堵塞，物料停留时间长、碳转化率高，但其结构不紧凑，需要多喷嘴及相应的多套煤粉输送系统，大大增加了系统投资和气化炉占地面积。

进一步地，为加强氧煤分散、减少返混，更提高结构紧凑度，减小气化炉体积，研究人员多着眼于具有分料器的主喷嘴结构的研究。例如专利公开文件CN 1903998B中公开了一种典型的具有多级分配器的气化器注射器，参见图1，该气化器注射器采用两级分配器22将主流煤粉分配至多个支管26。两级分配器22包括主腔室38和多个二级腔室46，主腔室内置有锥体形状的一级流体分离器42，二级腔室46内置有二级流体分离器50。在应用于气化炉时，主流煤粉将撞击锥形的一级流体分离器42并进入锥底的六个支管，从而均匀分配至六个二级腔室46内，再从六个二级腔室46的末端通过二级流体分离器50均匀分配至三十六个支管26中。此类多级分配器的结构中，结构体型大，支管的安装和加工十分复杂，而且流体分配的均匀程度也不高，从三十六个支管26中流出的流体流速不均地直接进入炉体内腔的顶部，还容易产生返混流，严重影响反应速率。

可见，气化炉的喷嘴/烧嘴结构至关重要，决定了煤粉的进料均匀性、煤粉与氧气的混合均匀性等，进而对于气化反应速率、反应时间以及碳转化率等影响至深。因此有必要朝向使用单套煤粉输送系统且具有多个喷射单元的新型喷嘴方向进行研究，以期在获得较好的结构紧凑度的同时，提高喷嘴内的气化原料分流至各个喷射单元时的均匀分散性，且不产生物料堵塞，使用这种新型喷嘴的气化炉能够获得较好的气化效果。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供了一种旋流分料器以及具有该旋流分料器的气化喷嘴和煤气化系统，该旋流分料器对气化原料的分散效果好，能够均匀分散至气化喷嘴的各个喷射单元中，安装有该紧凑型气化喷嘴的气化炉内的气固混合效果好，可获得稳定流场，气化效果好。