[發(fā)明專利]分級給氧兩段式多噴嘴氣化爐及其氣化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210315978.8
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102816605A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪建軍;烏曉江;張建文
• 申請（專利權(quán)）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/50
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含碳物質(zhì)氣化裝置，尤其涉及一種分級給氧兩段式多噴嘴氣流床氣化爐及其氣化方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的氣流床氣化技術(shù)將煤、焦等含碳物質(zhì)氣化的過程，一般將燃料和氧氣采用同一燒嘴同時(shí)投入的方式，如美國專利US4707163、US4637823、US4527997和中國專利CN200980132394.3。由于無法控制氣化爐內(nèi)的反應(yīng)狀態(tài)，使得氣化爐內(nèi)的溫度分布不盡合理。氣流床氣化爐內(nèi)存在高溫、高壓的多相流動、傳熱和復(fù)雜的氣化反應(yīng)過程，因此爐內(nèi)壁面特殊保護(hù)材料將直接決定氣化爐的安全運(yùn)行。為了解決氣流床氣化爐頂部壁面材料的局部高溫問題，申請?zhí)枮镃N201110436956.2的發(fā)明專利公開了一種兩段式多噴嘴氣化爐，如圖1所示，包括氣化爐主體1、側(cè)面工藝燒嘴室2、側(cè)面工藝燒嘴3、頂部工藝燒嘴6、頂部工藝燒嘴室7以及位于氣化爐主體1底部的排渣口8。上述兩段式多噴嘴氣化爐由于采用頂噴嘴氣化劑分流至下段噴嘴，而氣流床氣化爐內(nèi)的火焰分布與氧氣分布直接相關(guān)，使該氣化爐下段氣化和燃燒產(chǎn)生局部高溫，導(dǎo)致氣化爐下段氣化室高溫區(qū)爐壁襯里材料的使用壽命偏短。

從目前國內(nèi)外氣流床氣化爐的運(yùn)行情況可以發(fā)現(xiàn)，氣化爐內(nèi)局部區(qū)域壁面材料的使用壽命偏短是影響氣化爐長周期穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素之一，如何使氣化爐內(nèi)溫度分布更加均勻合理，避免出現(xiàn)氣化爐內(nèi)的局部高溫是解決氣化爐爐內(nèi)壁面材料使用壽命偏短的主要途徑之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是使氣化爐內(nèi)溫度分布更加均勻合理，避免出現(xiàn)氣化爐內(nèi)的局部高溫。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是將氣化爐設(shè)計(jì)為合成氣和氣化產(chǎn)生的灰渣一同從氣化爐底部出口排出進(jìn)入后續(xù)工藝，在氣化爐頂部設(shè)有一個(gè)與氣化爐同軸布置的工藝燒嘴，在氣化爐側(cè)面設(shè)有工藝燒嘴層和二次給氧噴槍層，二次給氧噴槍設(shè)置在側(cè)面工藝燒嘴層和氣化爐出口之間。

本發(fā)明的一個(gè)具體技術(shù)方案是提供了一種分級給氧兩段式多噴嘴氣化爐，包括氣化爐主體，在氣化爐主體頂部設(shè)有內(nèi)設(shè)頂部工藝燒嘴的頂部工藝燒嘴室，在氣化爐主體的側(cè)面設(shè)有至少兩個(gè)內(nèi)設(shè)側(cè)面工藝燒嘴的側(cè)面工藝燒嘴室，在氣化爐主體底部設(shè)有排渣口，在氣化爐主體位于側(cè)面工藝燒嘴室與排渣口之間的直段上設(shè)有至少兩個(gè)二次給氧噴槍室，其特征在于：所述側(cè)面工藝燒嘴室及所述二次給氧噴槍室分別對稱布置于所述氣化爐主體的四周，二次給氧噴槍安裝在所述二次給氧噴槍室內(nèi)，由頂部工藝燒嘴及所述側(cè)面工藝燒嘴向所述氣化爐主體噴入燃料，且僅由所述側(cè)面工藝燒嘴及所述二次給氧噴槍共同為燃料提供所需氧氣。

優(yōu)選地，所述頂部工藝燒嘴和所述頂部工藝燒嘴室與所述氣化爐主體同軸布置。

優(yōu)選地，所述側(cè)面工藝燒嘴室軸線與所述氣化爐主體徑向的夾角α為0～30°；所述側(cè)面工藝燒嘴室軸線與所述氣化爐主體軸線的夾角β為60～120°。

優(yōu)選地，所述側(cè)面工藝燒嘴軸線與所述側(cè)面工藝燒嘴室在水平面上的夾角ξ為0～30°，在垂直面上夾角δ為0～15°。

優(yōu)選地，所述二次給氧噴槍室軸線與所述氣化爐主體徑向的夾角ε為0～30°；所述二次給氧噴槍室軸線與所述氣化爐主體軸線的夾角λ為60～120°。

優(yōu)選地，所述二次給氧噴槍軸線與所述二次給氧噴槍室在水平面上的夾角η為0～30°，在垂直面上夾角θ為0～15°。

優(yōu)選地，所述排渣口的內(nèi)直徑為0.05～0.5D，其中，D為所述氣化爐主體的內(nèi)直徑。

優(yōu)選地，所述側(cè)面工藝燒嘴室上部空間高度為1.5～3.5D，所述側(cè)面工藝燒嘴室與所述二次給氧噴槍室間的直段高度為1～3D，所述二次給氧噴槍室下部直段高度為1～7D，其中，D為所述氣化爐主體的內(nèi)直徑。

優(yōu)選地，所述排渣口的內(nèi)縮角度Ψ為25～65°。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種上述的分級給氧兩段式多噴嘴氣化爐的氣化方法，其特征在于，將含碳燃料和含碳燃料所需的部分氣化劑一同分別從頂部工藝燒嘴和側(cè)面工藝燒嘴送入氣化爐主體內(nèi)，含碳燃料所需的剩余部分氣化劑由二次給氧噴槍同時(shí)送入氣化爐主體內(nèi)，其中，由頂部工藝燒嘴所送入的氣化劑中不包含氧氣，側(cè)面工藝燒嘴送入的氣化劑中的氧氣量與二次給氧噴槍送入的氣化劑中的氧氣量的總和為含碳燃料所需的總氧氣量。

優(yōu)選地，從所述頂部工藝燒嘴和所述側(cè)面工藝燒嘴的氣化劑量占總操作氣化劑量的75％～95％。

優(yōu)選地，從所述二次給氧噴槍送入的氣化劑量占總操作氣化劑量的5％～25％。

優(yōu)選地，所述含碳燃料的輸送形態(tài)為漿態(tài)含碳燃料或粉態(tài)含碳燃料。