一种干煤粉旋风气流床气化炉及其气化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102796566A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102796566A(43)申请公布日2012.11.28(21)申请号201210306672.6C10J3/50(2006.01)(22)申请日2012.08.24(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084信箱82分箱清华大学专利办公室申请人无锡华光锅炉股份有限公司(72)发明人俞伟伟吕俊复杨海瑞张海刘青沈解忠李俊韦志平(74)专利代理机构北京鸿元知识产权代理有限公司11327代理人邸更岩(51)Int.Cl.C10J3/48(2006.01)C10J3/46(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44页(54)发明名称一种干煤粉旋风气流床气化炉及其气化方法(57)摘要一种干煤粉旋风气流床气化炉及其气化方法，属于煤气化设备技术领域。本发明包括顶部喷嘴、炉顶、气化室、排气口和底部排渣口。顶部喷嘴为带有内外旋流叶片的环形通道结构，在气化室侧壁布置至少一层四角切圆O2喷嘴。煤粉气流和水蒸气通过顶部喷嘴旋流进料，炉顶区域形成旋转向下的煤粉气流；纯氧通过气化室侧壁四角切圆O2喷嘴进气，在近壁区域形成切向高速旋转气流。煤粉颗粒在高速旋转气流的离心力作用下在炉壁表面形成的液态渣膜上发生膜式气化。本发明有效增加了喷嘴寿命；增加煤粉在炉内停留时间，提高了碳转化率；形成的液态渣停留在壁面上，有效地保护炉壁；多层布置的四角切圆O2喷嘴有效分散热负荷，提高气化炉工作可靠性。CN1027965ACN102796566A权利要求书1/1页1.一种干煤粉旋风气流床气化炉，包括气化室（3）、位于气化室上部的炉顶（2）、位于炉顶上部的顶部喷嘴（1）、布置在气化室下部的排气口（4）和底部排渣口（5），其特征在于：所述的顶部喷嘴（1）采用环形通道结构，在内通道布置内旋流叶片（6a），在外通道布置外旋流叶片（6b）；所述气化室侧壁沿高度方向布置至少一层四角切圆O2喷嘴（7）。2.如权利要求1所述的一种干煤粉旋风气流床气化炉，其特征在于：所述的炉顶（2）采用半球形。3.如权利要求1所述的一种干煤粉旋风气流床气化炉，其特征在于：所述的气化室（3）采用圆柱形，所述的底部排渣口（5）采用圆锥形。4.一种采用如权利要求1所述气流床气化炉的干煤粉旋风气化方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1）煤粉由N2或CO2携带，通过顶部喷嘴中环形通道的内旋流叶片（6a）进入炉顶，水蒸气通过外旋流叶片（6b）进入炉顶，在炉顶区域形成旋转向下的煤粉气流；2）气化用O2通过所述的气化室（3）侧壁上的四角切圆O2喷嘴（7）切向进入气化室(3)，在离心力作用下旋转向下的煤粉气流在近炉壁区呈螺旋线轨迹自上向下缓慢运动，煤颗粒在炉壁表面的生成的液态渣膜上发生膜式气化；3）气化生成的粗煤气通过所述排气口（4）排出气化室，生成的灰渣通过底部排渣口（5）排出气化炉。2CN102796566A说明书1/3页一种干煤粉旋风气流床气化炉及其气化方法技术领域[0001]本发明涉及旋风气流床气化炉及其气化方法，特别涉及一种干煤粉旋风气流床气化炉，属于煤气化设备技术领域。背景技术[0002]煤炭气化技术是发展煤基化学品生产、煤基液体燃料（合成油品、甲醇、二甲醚等）、合成天然气（SNG）、IGCC发电、制氢、燃料电池、直接还原炼铁及多联产系统等过程工业的基础，是这些行业的公共技术、关键技术和龙头技术。煤气化工艺一般分为移动床（也称为固定床）、流化床和气流床三种。这其中，气流床气化技术因具有处理量大，碳转化率高、冷煤气效率高等优点已成为现代煤气化技术的主要发展方向。[0003]气流床煤气化的进料方式有两种：水煤浆式和干煤粉式。干煤粉气流床气化技术的典型代表有壳牌（Shell）、普伦弗洛（Prenflo）和日立气化炉等，相对于水煤浆进料，干煤粉气化的煤种适应性更强，炉内气化温度更高，冷煤气效率高等优点而取得快速的发展。典型的干煤粉气流床气化炉如图1所示，主要由喷嘴、炉顶、气化室、排气口和排渣口等组成，经过干燥和制粉处理的煤粉自气化炉上部的喷嘴由N2（或CO2）携带进入气化炉，与O2和水蒸气一起在气化炉中进行反应。煤粉进入气化炉后经历了热解和挥发分燃烧、半焦燃烧气化反应和气化还原反应等主要过程。生成的粗煤气经过冷却、除尘、脱硫后收集，液态灰渣经过冷却、破碎后由排渣口排出。[0004]气流床气化有两个主要特点，一是运行温度比较高，约为1300～1600℃，在炉内形成的灰渣为液态，其排渣方式为液态排渣；另外一个特点是在气化炉内，为了保护炉壁材料和减少热损失，采用“以渣抗渣”技术，即气化产生的液态渣粘附在炉壁表面形成渣膜，利用其导热系数小的特点作为耐火衬里。[0005]从实