[發明專利]具有多路固態燃料入口的燃燒器及其應用

有效

• 申請號: 200710040562.9
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101050385A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 郭曉鐳;龔欣;劉海峰;李偉鋒;梁欽鋒;代正華;陳雪莉;周志杰;王輔臣;于廣鎖;王興軍;王亦飛;于遵宏;王川紅;黃萬杰;曹朱偉
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及一種用于固態燃料部分氧化制備合成氣的具有多路固態燃料入口的燃燒器。

技術背景

如何高效、清潔地利用固態燃料氣化生產合成氣、燃料氣和還原氣是化工生產中始終關注的課題。在眾多的氣化方法中，人們普遍看好具有生產強度大、氣化效率高、對固態原料適應性強等諸多優勢的氣流床氣化技術；其中，燃燒器(也稱燒嘴)是氣流床氣化技術中的關鍵設備之一。

為形成良好的工藝效果，同時延長燃燒器使用壽命，燃燒器的結構設計至關重要，其對最終的工藝結果和設備安全均有著的重要作用。

目前存在著多種結構形式的適用于固體燃料的燃燒器專利技術，并且部分專利技術已經應用于工業生產之中，例如，美國專利4523529、4736693、4858538和歐洲專利0328794以及中國專利200420114032.6等。然而，現有的大多數燃燒器專利技術均采用的是單路進料，即將固態燃料通過一路輸送管道引入燃燒器中，繼而進入氣化爐進行部分氧化反應。當氣化處理量較大時，如日處理量2000噸的Shell氣化裝置，可以采用四個單路進料的燃燒器，則對應于每路燃燒器的燃料輸送管道的負荷為500噸，且四路管線上必須設置相應的四套氧化劑、氣化劑和煤粉的計量儀表，適用于該量級的燃燒器及其配套氣力輸送系統目前均已得到工業應用；但是，對于固態燃料日處理量達中等規模的氣化爐，采用如中國專利200410089404.9所述的配一個燃燒器的氣化爐技術則更為簡單、經濟。

在燃燒器僅有一路固態物料進口的條件下，與配有多個燃燒器的氣化系統相比，對于只配有一個燃燒器的氣化系統，其固態燃料的輸送管道內徑必然大大增加，使氣固兩相流在管道橫截面上分布極不均勻，導致流動不穩定，甚至氣化工藝條件難以嚴格控制，影響氣力輸送的正常操作。另一方面，較大管徑也造成了固態物料輸送參數準確測量的困難(Y.Yan，FlowRate?Measurement?of?Bulk?Solids?in?Pneumatic?Pipelines—Problems?andSolutions，Bulk?Solids?Handling，Vol.15，447-456，1995)，由于氣固兩相流在管道橫截面上所固有的分布非均勻性，工業生產上至今還沒有能夠準確測量較大管徑中的氣固兩相流瞬時質量流率的可靠儀表，而且目前固體質量流率測量儀表研發還在實驗室階段。

已知目前應用于工業裝置上的固體質量流率測量儀表所測量的最粗管道是Shell粉煤加壓氣化工業裝置上粉煤氣力輸送管道，其內徑不超過60mm，而滿負荷運行時該管道的日輸送量約為600噸煤粉。目前，生產商宣稱能提供的固體速度測量儀表的口徑最大不超過200mm。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是公開一種具有多路固態燃料入口的燃燒器及其應用，以克服現有技術存在的上述缺陷，滿足工業部門的需要。

本發明所說的燃燒器，包括依次同軸設置的外環噴頭、中環噴頭和內環噴頭，以及分別與外環噴頭、中環噴頭和內環噴頭相連接的外環導管、中環導管和中心導管；其特征在于，還包括兩個或兩個以上的與中心導管相連通的固態燃料輸送支管，所說的固態燃料輸送支管橫截面積的總和與中心導管橫截面積的比例為1～1.5：1。

將本發明提出的燃燒器安裝于常規氣流床氣化反應器，即可用于固態含碳物質由多個輸送管路同時輸送至燃燒器，并和氣化劑一起噴入氣化反應器中進行部分氧化制備合成氣。

使用時，固態含碳物質及其載氣通過輸送支管進入中心導管后由內環噴頭噴射進入氣化反應器；氧化劑通過中環導管由中環噴頭噴射進入氣化反應器，氣化劑通過外環導管由外環噴頭噴射進入氣化反應器。

所說的固態燃料選自粉煤、石油焦、生物質、有機固態廢棄物等；所說的載氣選自氮氣、二氧化碳、水蒸汽、合成氣或其混合氣；

所說的氧化劑選自氧氣、空氣或其混合氣；所說的氣化劑選自水蒸氣、二氧化碳或其混合氣；

固態燃料和載氣的重量比為：5.0～600：1；固態燃料和氧化劑的重量比為：1：0.5～1.5；固態燃料和氣化劑的重量比為：1：0.05～0.3。

內環噴頭的噴口處線速度為5-40m/s，中環噴頭的噴口處線速度為40-100m/s，外環噴頭的噴口處線速度為10-60m/s；

反應溫度為1000～1600℃，反應壓力為常壓～6MPa。