[發(fā)明專利]煤干粉氣化裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110412882.9
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN103160328A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭屹;盧洪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/50
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 彭立兵;林柏楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤干粉氣化裝置，尤其涉及一種將富二氧化碳?xì)怏w用作吸熱降溫保護(hù)氣體和氣化劑的煤干粉氣化裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著工業(yè)的高速推進(jìn)與發(fā)展，環(huán)境惡化與工業(yè)發(fā)展之間的矛盾日益突出。為緩和這一矛盾，如何高效清潔地利用消耗量巨大的煤炭資源逐漸成為改善環(huán)境的一個重要議題。在現(xiàn)有技術(shù)中，對煤炭進(jìn)行氣化以從產(chǎn)生的合成氣中獲得高熱值煤氣是清潔而高效地利用煤炭資源的重要途徑。然而，煤炭氣化所產(chǎn)生的合成氣中除可燃燒的煤氣外還含有大量的二氧化碳，因此如何回收和利用二氧化碳以減少溫室氣體的排放是業(yè)界亟需解決的問題。

CN200710145776.2公開了一種二氧化碳減排干煤粉氣化爐。該氣化爐以煤粉、水和氧為主要生產(chǎn)原料從氣化爐底部進(jìn)料，氣化產(chǎn)生的熱煤氣自氣化爐的頂部排出。為達(dá)到二氧化碳減排的目的，該氣化爐的側(cè)壁上設(shè)有二氧化碳進(jìn)料口，與二氧化碳儲罐連通，用于向氣化爐內(nèi)單獨(dú)供給二氧化碳。然而該氣化爐的實(shí)際應(yīng)用價值尚待商榷，其一在于熱煤氣從氣化爐的頂部排出，導(dǎo)致氣化爐的上部必須增設(shè)用于降溫的水夾套，從而使氣化爐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化；再者，該氣化爐的主要生產(chǎn)原料是采用對撞的形式完成共混，使得燃燒區(qū)四周的爐壁上的耐火磚要同時承受生產(chǎn)原料對撞產(chǎn)生的高沖擊力以及燃燒形成的高溫，這無疑會降低耐火磚的使用壽命，并最終影響氣化爐的生命周期和利用率。

CN200810188170.1公開了一種三相態(tài)多原料立體加壓對撞煤干粉氣化裝置及工藝。該干粉氣化裝置頂部配置有干煤粉和高壓二氧化碳?xì)怏w共用的干煤粉噴嘴，側(cè)壁相對設(shè)置有一對水煤漿噴嘴，水煤漿以及高壓氧氣通過該對水煤漿噴嘴進(jìn)入氣化爐中。該干粉氣化裝置中燃燒室頂部配置了干煤粉噴嘴，使得從噴嘴進(jìn)入的干煤粉及二氧化碳反應(yīng)氣流形成倒置的“降落傘”形狀，形成一種氣膜減輕燃燒室周邊噴嘴產(chǎn)生的返混氣流對拱頂耐火磚的侵蝕。二氧化碳與碳之間的Boudiuard反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，對氣化區(qū)域的高溫來說，該反應(yīng)起到了積極的熱平衡作用。然而，該干粉氣化裝置在實(shí)際應(yīng)用中的效果并不理想，主要原因有兩點(diǎn)：其一，高壓二氧化碳?xì)怏w通過管線14與干煤粉共混，并作為載氣通過干煤粉噴嘴16載動干煤粉噴入氣化爐中，這意味著作為載氣的二氧化碳?xì)怏w并不能形成一層包裹干煤粉于其內(nèi)的氣膜；其二，二氧化碳與煤反應(yīng)的活性非常差，反應(yīng)進(jìn)行的比較慢，而水蒸汽與煤反應(yīng)的速度大概是前者的數(shù)倍，這使得激烈的氣化反應(yīng)主要集中在氣化爐中部水煤漿對撞區(qū)域，而從頂部進(jìn)入的二氧化碳與干煤粉中的碳所發(fā)生的Boudiuard吸熱反應(yīng)主要發(fā)生在頂部，其并不能有效降低其它區(qū)域，特別是氣化反應(yīng)中心區(qū)傳給爐壁的熱量。

上述所有文獻(xiàn)在此全文引入以作參考。

基于以上對現(xiàn)有技術(shù)的描述和分析，需要對現(xiàn)行的煤干粉氣化裝置進(jìn)行改進(jìn)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，使得通過二氧化碳的引入，減少溫室氣體排放，在盡可能不降低反應(yīng)中心區(qū)反應(yīng)溫度的同時降低爐壁溫度，從而延長爐壁的使用壽命，提高干粉氣化裝置利用率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種新型的煤干粉氣化裝置，其中采用多流道套管頂噴嘴以及多個側(cè)噴嘴引入富二氧化碳?xì)怏w，使其在煤干粉氣化裝置的壁內(nèi)表面與氣化反應(yīng)中心區(qū)之間形成一層吸熱降溫的流動氣體保護(hù)層，對所述氣化裝置的壁內(nèi)表面以及其上的耐火材料襯里實(shí)施整體性降溫保護(hù)，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種煤干粉氣化裝置，包括：多流道套管頂噴嘴和多個側(cè)噴嘴。該多流道套管頂噴嘴包括：內(nèi)套管，用于引入由CO₂、N₂、和/或惰性氣體載動的煤干粉；中套管，用于引入氧氣、水、和/或水蒸汽；以及外套管，用于引入富二氧化碳?xì)怏w，其中所述內(nèi)套管、中套管以及外套管同軸地設(shè)置在所述煤干粉氣化裝置的頂部。多個側(cè)噴嘴均勻地沿所述煤干粉氣化裝置側(cè)壁中部附近的周邊偏心設(shè)置，用于旋流式引入富二氧化碳?xì)怏w。

上述煤干粉氣化裝置區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特征在于：通過所述外套管和側(cè)噴嘴引入的富二氧化碳?xì)怏w在所述煤干粉與氣化劑進(jìn)行氣化反應(yīng)的中心反應(yīng)區(qū)與所述煤干粉氣化裝置的壁內(nèi)表面之間形成一個吸熱降溫的流動氣體保護(hù)層。

優(yōu)選地，所述富二氧化碳?xì)怏w來源于所述煤氣化產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物，所述富二氧化碳?xì)怏w由二氧化碳、硫化氫以及微量元素組成。

優(yōu)選地，所述側(cè)噴嘴向上或向下傾斜與水平面形成3～15度的夾角。

優(yōu)選地，所述煤干粉氣化裝置包括上部、下部、設(shè)有所述多個側(cè)噴嘴的連接部、以及自所述下部向下進(jìn)入冷卻池的冷卻部，所述連接部的直徑從上到下逐漸增大。