[發明專利]一種新型氣化爐及其工業應用

有效

• 申請號: 201310185925.3
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103275760A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 耿玉俠;馬國棟;張蒙;孫銘緒;林彬彬;楊克儉;陸峰;張春麗;劉俊生;王紹偉;史文濤;王海國;錢震;王軍;胡文佳
• 申請（專利權）人: 中國天辰工程有限公司;天津天辰綠色能源工程技術研發有限公司;天津辰創環境工程科技有限責任公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 韓敏

技術領域

本發明涉及一種新型氣化爐及其工業應用，可用于氣化各種氣態、液體或固態的碳氫化合物，如水煤漿、粉煤、褐煤、石油、渣油、天然氣、焦爐氣等及它們的混合物。

背景技術

煤炭是地球上蘊藏量最為豐富，分布地域最為廣泛的化石燃料。至2006年底，世界煤炭可采資源量已達4.84X10⁴億噸標準煤，占世界化石燃料可采量的66.8%。世界煤炭探明儲量達到9090.04億噸，儲采比為147年。煤炭儲量最大的前三個國家依次為美國、俄羅斯和中國。我國是一個富煤少油的國家，煤炭是我國的主要能源，在國民經濟中具有重要的地位，是我國能源安全的基石，并且我國以煤為主的能源結構短期內不會改變。2010年煤炭在我國一次能源生產和消費結構中的比重分別為77.2%和70.3%。

與石油、天然氣相比，煤炭是一種較難于清潔利用的化石原料。煤炭是固體燃料，很難通過管道進行長距離的運輸。此外，煤炭中的雜質含量相對較高，燃燒過程中會產生較多的有毒副產物，還會產生大量的粉塵，對環境造成較大污染。煤炭氣化過程可以將難以加工處理的煤中的C、H元素轉化為清潔的合成氣或燃料氣，把固體燃料變成了更易于運輸和利用的氣體燃料；同時，除去產物中的有害成分和大量粉塵，使煤炭得到高效清潔的利用，使環境得到最大的保護。

根據煤炭在氣化爐中的移動情況，可以簡單的把煤炭氣化技術分為固定床氣化工藝、流化床氣化工藝和氣流床氣化工藝。在固定床氣化工藝中，以一定大小的塊煤或成型煤為原料。煤原料從氣化爐頂部加入，氣化劑從氣化爐底部進入，氣化劑與煤料逆流接觸。反應灰渣和生成氣的顯熱分別預熱新鮮的氣化劑和煤料。固定床氣化爐一般熱效率較高。流化床氣化工藝是指煤粒在流態化情況下與氣化劑反應。在流態化情況下氣-固之間的傳熱和傳質更加充分，床層中氣固兩相混合接近于理想混合反應器，煤粒分布和溫度分布都比較均一。在氣流床氣化工藝中，煤漿或煤粉顆粒與氣化介質通過噴嘴高速噴入氣化爐內，引起卷吸并高度湍流。氣化爐內的充分混合，有利于氣化反應的完全進行。氣流床氣化技術是在高溫高壓下反應，氣化爐內混合較好，反應迅速，這些特點使其在單位時間和單位體積內有很高的生產能力。目前比較成熟的氣流床氣化工藝有Shell、GSP、Texaco和多噴嘴對置氣化爐等。

2006年，專利CN2905791Y公開了一種固態排灰的氣流床氣化爐。在該氣流床氣化爐中，預熱燒嘴室設置在氣化室頂部，工藝噴嘴室設置在氣化室四周，工藝噴嘴安裝在工藝噴嘴室中。工藝噴嘴安裝3～6個，均勻分布在氣化室四周。該氣化爐是一種多噴嘴配置的以耐火材料為襯里的豎式氣流床氣化爐。2008年，專利CN101245263B公開了一種多噴嘴的豎式氣流床。其是一種針對劣質原料的非催化部分氧化氣化爐，在該氣化爐氣化反應室的頂部設有1～5個噴嘴。可以是在頂部中心設置1個噴嘴，可以是圍繞頂部中心呈一字形或十字形或梅花形排列設置噴嘴。噴嘴的中心線與氣化反應室軸向方向的夾角為0～450。該發明的優點是既可以避免氣化反應室上部超溫，又可以延長氣化反應室下部熔渣出口區域部件的壽命。2004年，華東理工大學的專利CN2756637Y公開了一種粉煤部分氧化制備合成氣燒嘴。該燒嘴包括外環噴頭、內環噴頭、燒嘴中心導管和燒嘴外導管。內環噴頭和外環噴頭分別為一個截頭的錐管。在煤粉氣化的過程中，煤粉和氣化劑一起向燒嘴中線噴射。1995年，專利CN1024080C公開了一種帶有旋流器的三通道組合式水煤漿氣化噴嘴。該噴嘴主要由中心噴管、內環噴管、外環噴管、旋流器以及冷卻系統諸零部件組合安裝而成。在氣化過程中，燃料和氣化劑通過環形通道一起向噴嘴中軸線方向噴射。在旋流器的作用下，氣化劑的霧化角被提高，促進了氣化劑與燃料之間的快速混合，有利于提高燃料的轉化率及氣相中有效組分的含量。另外火焰的燃燒長度也被縮短，能夠從整體上延長氣化爐的使用壽命。在以上專利中，氣化爐中使用的噴嘴有一個共同的特點：燃料和氣化劑通過噴嘴的通道一起向噴嘴中軸線方向噴射。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種新型氣化爐，該氣化爐結構簡單緊湊，應用廣泛，可用于氣化各種碳氫化合物。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種新型氣化爐，其特征在于，包括：

外殼，所述外殼呈圓柱筒狀；

氣化室，所述氣化室設置于所述外殼內，并與所述外殼間隔開；所述氣化室上部呈圓柱體狀，下部逐漸收窄；

氣化噴嘴，所述氣化噴嘴設置在所述外殼和氣化室的頂部，貫穿所述外殼伸入所述氣化室內；