[發明專利]一種旋流干煤粉氣化爐

有效

• 申請號: 201310556488.1
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103627440A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 姚敏;馬銀劍;羅春桃;黃斌;井云環;徐才福;張志華;楊巍巍;趙濤
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;神華寧夏煤業集團有限責任公司
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/84;C10J3/72;C10J3/50
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;崔華

技術領域

本發明涉及干煤粉氣化領域，特別涉及一種干煤粉氣化爐。

背景技術

煤的潔凈與高效利用是當今世界能源與環境保護領域中的重大技術課題，也是我國國民經濟可持續發展的關鍵技術之一，煤氣化是將一次能源轉化成潔凈的二次能源的主要途徑，大規模高效煤氣化技術是發展煤基化學品生產、煤基液體燃料（合成油品、甲醇、二甲醚等）、先進的整體煤氣化聯合循環（IGCC）發電系統、多聯產系統、制氫、燃料電池以及直接還原煉鐵等過程工業的基礎,是這些行業的公共技術、關鍵技術和龍頭技術。

目前采用干煤粉氣化的技術中，有代表性的主要有Shell、GSP、航天爐等干煤粉氣化技術。Shell干煤粉氣化爐采用四個煤粉燒嘴，為廢鍋流程，投資高，制造難度大，制造周期長；GSP為單噴嘴煤粉氣化爐，但其激冷采用噴嘴噴淋方式，粗煤氣中灰含量大；航天爐干煤氣化爐在處理煤粉規模上還沒有達到2000噸/天，且排渣口與反應室直徑比例較大（1:2～1:2.5），碳轉化率較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種旋流干煤粉氣化爐，實現大規模的干粉氣化，提高碳轉化率。

為實現上述目的，本發明采取了如下的技術方案：

本發明提供了一種旋流干煤粉氣化爐，包括旋流煤粉燒嘴、反應室、排渣口、激冷室、外殼和保護環。所述旋流煤粉燒嘴設置在所述反應室的上部，所述反應室的下部與所述排渣口的上部連通，所述激冷室包括激冷環、下降管和破泡板，所述破泡板設置在所述下降管與所述外殼之間，所述激冷環設置在所述下降管的上端，所述反應室及所述排渣口的外部設有冷卻水盤管。所述排渣口的下端和所述下降管的上端分別與所述保護環的上端與下端連通。所述旋流煤粉燒嘴由內到外依次包括點火通道、第一冷卻循環水通道、氧氣與蒸汽通道、煤粉通道和第二冷卻循環水通道，所述第一冷卻循環水通道與所述第二冷卻循環水通道分別在向火端螺旋盤繞，所述氧氣與蒸汽通道內設有旋流葉片，所述旋流葉片與所述旋流煤粉燒嘴的縱軸夾角為20～30°。所述排渣口的直徑與所述反應室的直徑的比例為1:3～1:4。所述第一冷卻循環水通道與所述第二冷卻循環水通道在向火端處分別通過螺旋盤繞的部分使冷卻水高速螺旋流動，減薄甚至破壞湍流流動的層流底層，提高了導熱系數，提高了冷卻件的換熱效果，保護了燒嘴端部；相應縮小了排渣口的直徑，在保證排渣口不堵塞的前提下延長了干煤粉在反應室內的停留時間，提高了碳轉化率；增加的保護環實現了排渣口與下降管的過渡，進一步保護了下降管，同時便于后續的檢修。

優選地，所述煤粉通道包括4-6根煤粉管線，例如5根，所述煤粉管線沿所述旋流煤粉燒嘴的縱軸均勻分布，所述煤粉管線使得干煤粉在進入反應室前混合均勻，從而在與氧氣混合進入反應室后能夠充分燃燒，有利于提高碳轉化率。

優選地，所述排渣口的直徑與所述反應室的直徑的比例為1:3.3～1:3.8，例如1:3.5或1:3.6。

優選地，在所述氧氣與蒸汽通道內設有12～20個所述旋流葉片，所述旋流葉片高度為60～120mm，例如75～110mm，所述煤粉管線螺旋延伸至距離所述旋流煤粉燒嘴向火端出口20～40mm處，例如25～35mm，這樣的設置方式使得氧氣湍動更強，與煤粉混合更均勻。

優選地，所述反應室的直徑與所述下降管的直徑的比例為2:0.8～2:1.2，進一步優選為2:0.9～2:1.1，例如2:1。

優選地，所述破泡板為3～6層。

優選地，所述保護環為獨立冷卻水盤管，形狀為圓筒狀或喇叭口形，所述保護環的內表面堆焊有鎳基合金材料，以提高保護環的壽命。進一步優選地，當所述保護環為圓筒狀時，所述排渣口的直徑＜所述保護環的直徑≤所述下降管的直徑；當所述保護環為喇叭口形時，所述保護環的小口端與所述排渣口的下端連通，所述保護環的大口端與所述下降管的上端連通，所述保護環的小口端的直徑>所述排渣口的直徑，所述保護環的大口端的直徑≤所述下降管的直徑。

優選地，所述下降管內側壁與所述激冷環之間形成環形的激冷水出口，所述激冷水出口的環寬為5～15mm，例如8～12mm，從而使得激冷水的寬度合適，既不會浪費過多的水同時又能達到理想的激冷效果。

優選地，所述外殼與所述排渣口之間設有支撐板，所述下降管的下部通過固定桿與所述旋流干煤粉氣化爐的外殼固定。

優選地，所述反應室由膜式水冷壁包繞，所述膜式水冷壁由冷卻水盤管或豎直管構成，所述膜式水冷壁的內表面焊有長1～3cm，直徑3～15mm的圓柱狀不銹鋼抓釘，抓釘上涂有1～3cm厚的碳化硅涂層。