固相排渣的气流床气化炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102994160A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102994160A(43)申请公布日2013.03.27(21)申请号201210387678.0(22)申请日2012.10.11(71)申请人田原宇地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号化工学院(72)发明人田原宇乔英云(51)Int.Cl.C10J3/48(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称固相排渣的气流床气化炉(57)摘要本发明提供固相排渣的气流床气化炉，气化炉分为气化室和冷却室，中间通过分段锥形封头隔开；气化室壳体从外向内依次是隔热材料层、冷却管和耐磨材料层；在气化室底部设置冷却液进口，顶部设置冷却液出口；气化室顶部中心设置项喷嘴，上部沿圆周均匀设置3个以上侧喷嘴；分段锥形封头中心设置气化产物排出口；气化产物排出口外侧设置旋流冷却套，旋流冷却套上部接通冷煤气返回口；冷却室上部设置煤气出口，冷却室底部设置固体排渣口，充分利用气化产物余热，消除黑水难题。CN102946ACN102994160A权利要求书1/1页1.固相排渣的气流床气化炉，由气化炉壳体、冷却管、耐磨材料层、隔热材料层、顶喷嘴、侧喷嘴、气化室、冷却液进出口、分段锥形封头、气化产物排出口、冷却室、旋流冷却套、冷煤气返回口、煤气出口、固体排渣口组成，其特征在于气化炉分为气化室和冷却室，中间通过分段锥形封头隔开；气化室壳体从外向内依次是隔热材料层、冷却管和耐磨材料层；在气化室底部设置冷却管冷却液进口，顶部设置冷却液出口；气化室顶部中心设置顶喷嘴，上部沿圆周均匀设置3个以及3个以上的侧喷嘴，侧喷嘴与水平方向夹角为0°～15°；位于气化室底部与冷却室顶部的分段锥形封头中心设置气化产物排出口；气化产物排出口外侧设置有旋流冷却套，旋流冷却套上部与冷煤气返回口接通；冷却室上部设置煤气出口，冷却室底部中心设置固体排渣口。2.根据权利要求书(1)所述的固相排渣的气流床气化炉，其特征在于所说的顶喷嘴与侧喷嘴的原料处理量之比为1～4∶1，最佳选择为2∶1。3.根据权利要求书(1)所述的固相排渣的气流床气化炉，其特征在于所说的气化室的高径比为2-5∶1，侧喷嘴喷口距气化室顶部高度为500-2500mm。4.根据权利要求书(1)所述的固相排渣的气流床气化炉，其特征在于所说的气化室的耐磨材料层为碳化硅或镁铝尖晶石材料浇注。5.根据权利要求书(1)所述的固相排渣的气流床气化炉，其特征在于所说的冷却室使用普通隔热耐磨材料浇注，高径比为4～8∶1，煤气出口距冷却室顶部高度为100-1000mm。6.根据权利要求书(1)所述的固相排渣的气流床气化炉，其特征在于所说的旋流冷却套与气化产物排出口直径之比为1.3～2∶1，气化产物排出口长度为200～1000mm，旋流冷却套长度为气化产物排出口长度的1.5～2倍。2CN102994160A说明书1/3页固相排渣的气流床气化炉一、技术领域[0001]本发明涉及煤化工领域，特别地，涉及煤气流床气化。二、背景技术[0002]煤气化是煤的洁净与高效利用的龙头和关键技术。气流床气化是最近几十年发展起来的新型煤并流式气化技术，气化剂与煤粉或煤浆经喷嘴进入气化室，煤的热解、燃烧以及气化反应几乎同时进行，高温保证了煤的完全气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。与传统气化技术相比，加压气流床气化温度高、处理能力大、气体有效成分高、气化效率高，是未来煤气化技术发展方向。[0003]目前气流床煤气化工艺按喷嘴数量和布置不同，可分为单喷嘴直喷和多喷嘴对喷两类。如Texaco水煤浆气化和GSP粉煤气化均采用单喷嘴直喷方式，其优点在于结构和控制简单、造价低，但由于加压气化过程涉及高温、高压、非均相条件下的流体流动及与之相关的传递过程和复杂的化学反应过程，单喷嘴直喷雾化效果不理想，气化效率相对较低；另外处理量调节幅度小、容量小，无法满足大型化的需求。Shell和多喷嘴水煤浆工艺采用了多喷嘴对喷结构，改善了气化炉传质传热效果，碳转化率、能耗等指标有所提高，但是，Shell多喷嘴结构增加了设备的复杂性，特别是需要独立的连锁控制系统，从而增加了设备造价、操作难度和维修率；水煤浆多喷嘴对置气化工艺由于火焰场的分布易造成炉顶部耐火材料的烧蚀，炉顶耐火砖寿命仅有几个月，大大提高了投资。[0004]气化炉出来的粗煤气具有很高的温度(1200～1700℃)，为了让夹带的熔融炉灰凝固，同时为了回收热能，需要对其冷却。目前，工业上采用的移热方式有两种：一种是上行废锅流程，产生高压蒸汽；另一种是下行水激冷流程，产生饱和水粗煤气。上行废锅流程热效率高，煤气热值高，适合后续IGCC发电；但是上行废锅流程仅是回收了气体的部分热量，