氣化爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣化爐，可用于氣化各種氣態(tài)、液體或固態(tài)的碳氫化合物，該氣化爐主要有如下特點：一、氧氣等氣化劑與燃料分別獨立的從不同噴嘴進料。通過調(diào)整噴嘴的位置及角度，可以有效控制燃料燃燒的核心區(qū)域，使高溫燃燒區(qū)盡量遠離噴嘴，噴嘴在相對較低溫度下工作，延長噴嘴的使用壽命。二、氧氣等氣化劑的噴射方向與燃料噴射方向在一定角度范圍內(nèi)相對碰撞，通過氣化劑的噴射來阻礙燃料的慣性運動，增加燃料在氣化爐內(nèi)的停留時間，提高燃料的碳轉(zhuǎn)化率，充分利用氣化爐的空間，一定程度上降低氣化爐的幾何尺寸。使用該氣化爐，燃料的碳轉(zhuǎn)化率能夠達到98％以上，有效氣體積能夠達到91％以上。
【專利說明】氣化爐

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣化爐，可用于氣化各種氣態(tài)、液體或固態(tài)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。特別適用于以水煤漿或粉煤 為原料的氣化。

【背景技術】
[0002] 煤炭氣化過程可以將固體燃料煤炭轉(zhuǎn)化為合成氣或燃料氣，同時除去氣體產(chǎn)物中 的大量粉塵和有害氣體組分，使煤炭資源得到高效清潔的科學利用，使生態(tài)環(huán)境得到最大 的保護。根據(jù)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。在氣流床氣化工藝中，煤漿或煤粉顆粒與氣化介質(zhì) 通過噴嘴高速噴入氣化爐內(nèi)。氣流床氣化技術是在高溫高壓下反應煤原料，煤料與氣化劑 在氣化爐內(nèi)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(nèi)有很高的生產(chǎn)能 力。
[0003] 在專利200510111484. 8中，華東理工大學設計了一種用于水煤漿或粉煤氣化的 多噴嘴水煤漿或粉煤氣化爐。氣化室由殼體、工藝噴嘴室、工藝噴嘴等組成，其中工藝噴嘴 向下傾斜，噴嘴的軸線與水平面夾角為10°c。所說的工藝噴嘴是常規(guī)的噴嘴。以水煤漿為 原料時，采用專利95111750. 5中公開的三通道組合式噴嘴。該噴嘴由中心噴管、內(nèi)環(huán)噴管、 外環(huán)噴管、旋流器與冷卻系統(tǒng)諸零部件組合安裝而成。氣化劑與燃料一起由噴嘴高速噴出， 進入氣化室，在氣化室內(nèi)發(fā)生復雜的化學反應。以粉煤為原料時，采用專利200510025050. 6 所公開的固態(tài)含碳物質(zhì)部分氧化制備合成氣噴嘴。該噴嘴包括同軸的外環(huán)噴頭、內(nèi)噴頭、噴 嘴中心導管和噴嘴外環(huán)導管。氣化劑和固態(tài)含碳物質(zhì)，包括粉煤、石油焦等由該氣化噴嘴導 入氣化爐，并在氣化爐內(nèi)進行化學反應。西門子公司在專利CN101788146中介紹了一種多 噴槍組合燃燒器，用于在高溫高壓下將燃料氣化。該燃燒器具有多個用于輸送氣狀或蒸氣 狀介質(zhì)的同心環(huán)形通道，將環(huán)形通道同心包圍的冷卻件，燃料輸送管穿過冷卻件。在該燃燒 器中，氣化劑和燃料一起通入氣化室中，發(fā)生復雜的化學反應。
[0004] 在現(xiàn)有氣流床氣化技術中，燃料噴嘴水平設置、向下傾斜或是向下設置，氣化劑與 燃料一起通過噴嘴進入氣化爐中，發(fā)生復雜的化學反應。噴嘴水平設置、向下傾斜或是向下 設置，燃料進入氣化爐后，在慣性以及重力作用下，會很快從氣化室出口流出，燃料在氣化 室內(nèi)的平均停留時間較短。氧氣等氣化劑與燃料一起從燃料噴嘴高速進入氣化爐，在噴嘴 附近進行強烈的燃燒反應，致使噴嘴附近溫度很高，噴嘴自身溫度很高。噴嘴長期在高溫條 件下工作，導致噴嘴使用壽命縮短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服以上缺點，本發(fā)明設計了一種新型氣化爐，可用于氣化各種氣態(tài)、液體或 固態(tài)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； 特別適用于氣化水煤漿和粉煤。該氣化爐主要有如下特點：一、氧氣等氣化劑與燃料分別獨 立的從不同噴嘴進料。通過調(diào)整噴嘴的位置及角度，可以有效控制燃料燃燒的核心區(qū)域，使 高溫燃燒區(qū)盡量遠離噴嘴，噴嘴在相對較低溫度下工作，延長噴嘴的使用壽命。二、氧氣等 氣化劑的噴射方向與燃料噴射方向在一定角度范圍內(nèi)相對碰撞，通過氣化劑的噴射來阻礙 燃料的慣性運動，增加燃料在氣化爐內(nèi)的停留時間，提高燃料的碳轉(zhuǎn)化率；充分利用氣化爐 的空間，一定程度上降低氣化爐的幾何尺寸，大約能節(jié)省5-10%的氣化爐體積。并且噴嘴具 有環(huán)形單通道結構。其中，燃料噴嘴可以是常規(guī)的向內(nèi)（中軸線方向）噴射的噴嘴，可以是 向外（偏離中軸線方向）噴射的噴嘴；氣化劑噴嘴是常規(guī)的向內(nèi)噴射的噴嘴。燃料噴嘴可 以斜上設置，可以直下設置。氧氣等氣化劑噴嘴可以斜上設置，可以斜下設置，可以直下設 置。該氣化爐可以是水冷壁結構的，也可以是耐火磚結構的。使用該氣化爐，燃料的碳轉(zhuǎn)化 率能夠達到98%以上，有效氣體積能夠達到91%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1為水冷壁結構燃料噴嘴斜上氣化劑噴嘴斜下的氣化爐
[0007] 圖2為洗滌管A向視圖
[0008] 圖3為燃料噴嘴剖視圖 [0009] 圖4為燃料噴嘴俯視圖
[0010]圖5為耐火磚結構燃料噴嘴斜上氣化劑噴嘴斜下的氣化爐
[0011] 圖6為水冷壁結構燃料噴嘴直下氣化劑噴嘴斜上的氣化爐
[0012] 圖7為耐火磚結構燃料噴嘴直下氣化劑噴嘴斜上的氣化爐
[0013] 圖8為水冷壁結構燃料噴嘴斜上氣化劑噴嘴直下的氣化爐
[0014] 圖9為耐火磚結構燃料噴嘴斜上氣化劑噴嘴直下的氣化爐
[0015] 下面通過附圖對本發(fā)明的具體技術方案進行說明。
[0016] 本發(fā)明所使用的氣化爐至少包括以下幾種情況（以下均以燃料噴嘴向外噴射，氣 化劑噴嘴向內(nèi)噴射舉例說明）
[0017] 第一種情況，水冷壁結構的氣化爐，燃料噴嘴斜上設置，氧氣等氣化劑噴嘴斜下設 置（圖1)。其特征在于，包括：
[0018] 外殼101，所述外殼呈圓柱筒狀；
[0019] 氣化室103,所述氣化室設置于所述外殼內(nèi)，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；
[0020] 水冷壁102,所述氣化室是由中空的水冷壁限定而成的，所述水冷壁具有穿過所述 外殼與外界相通的冷卻水進水口 104和冷卻水出水口 105 ;
[0021] 水冷壁通過固定釘106與外殼連接。
[0022] 燃料噴嘴108,所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的中下部，向斜上噴射燃料。燃料 噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為a，40°C< a <70°C。燃料噴嘴向斜上方噴射燃料， 充分利用氣化爐的空間，增加燃料在氣化爐內(nèi)的行進距離，增加燃料在氣化爐內(nèi)的停留時 間，有利于燃料的完全轉(zhuǎn)化。燃料噴嘴的個數(shù)可為2-6個，安裝在氣化爐的同一高度，在圓 周上均勻分布。燃料噴嘴為環(huán)形單通道結構（圖3)，環(huán)形通道P2在接近所述噴頭處逐漸收 窄，從而加大燃料的噴射速度。環(huán)形通道的內(nèi)側鈍角為S，155°C<S< 175°C ;環(huán)形通道的 外側銳角為I，5°C <I〈25°C。內(nèi)側鈍角與外側銳角之和小于180°C。
[0023] 氧氣等氣化劑噴嘴107,所述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的中上部，向斜下噴射 氧氣等氣化劑。氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為β，40?< β <70°C。從氣化 劑噴嘴噴出的氧氣等氣化劑與燃料噴嘴噴出的燃料發(fā)生一定角度的相對碰撞，促使燃料在 氣化爐內(nèi)均勻分布。氣化劑噴嘴的個數(shù)可為2-6個，安裝在氣化爐的同一高度，在圓周上均 勻分布。
[0024] 冷卻洗滌室114,所述冷卻洗滌室設置在所述外殼底部，與所述氣化室底部通過一 洗滌管112相連；洗滌管為中空的圓柱管，所述圓柱管上部的內(nèi)壁上開有小孔1101 (圖2)， 所述圓柱管底部一圈開有小孔，可對反應生成的粗煤氣進行降溫除塵。洗滌管設有洗滌管 進水口 109 ;
[0025] 所述外殼底部設有與所述冷卻洗滌室相通的渣水出口 111 ;所述外殼底部設有與 所述冷卻洗滌室相通的冷卻洗滌室進水口 110、所述冷卻洗滌室上方還設有與所述外殼相 通的氣體出口 113。
[0026] 第二種情況，耐火磚結構的氣化爐，燃料噴嘴斜上設置，氧氣等氣化劑噴嘴斜下設 置（圖5)。其特征在于，包括：
[0027] 外殼201，所述外殼呈圓柱筒狀；
[0028] 氣化室202,所述氣化室設置于所述外殼內(nèi)，夕卜殼內(nèi)鋪設耐火磚，耐火磚限定而成 氣化室；所述氣化室上部呈圓柱體狀，下部逐漸收窄；
[0029] 燃料噴嘴204,所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的中下部，向斜上噴射燃料。燃料 噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為Y，40°C< Y <70°C。燃料噴嘴向斜上方噴射燃料， 充分利用氣化爐的空間，增加燃料在氣化爐內(nèi)的流動距離，增加燃料在氣化爐內(nèi)的停留時 間，有利于燃料的完全轉(zhuǎn)化。燃料噴嘴的個數(shù)可為2-6個，安裝在氣化爐的同一高度，在圓 周上均勻分布。燃料噴嘴為環(huán)形單通道結構（圖3)，環(huán)形通道P2在接近所述噴頭處逐漸收 窄，從而加大燃料的噴射速度。環(huán)形通道的內(nèi)側鈍角為S，155°C< S < 175°C ;環(huán)形通道的 外側銳角為I，5°C <I〈25°C。內(nèi)側鈍角與外側銳角之和小于180°C。
[0030] 氧氣等氣化劑噴嘴203,所述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的中上部，向斜下噴射 氧氣等氣化劑。氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為S，40°C< δ <70°C。從氣化 劑噴嘴噴出的氧氣等氣化劑與燃料噴嘴噴出的燃料發(fā)生一定角度的相對碰撞，促使燃料在 氣化爐內(nèi)均勻分布。氣化劑噴嘴的個數(shù)可為2-6個，安裝在氣化爐的同一高度，在圓周上均 勻分布。
[0031] 冷卻洗滌室210,所述冷卻洗滌室設置在所述外殼底部，與所述氣化室底部通過一 洗滌管207相連；洗滌管為中空的圓柱管，所述圓柱管上部的內(nèi)壁上開有小孔，所述圓柱管 底部一圈開有小孔，可對反應生成的粗煤氣進行降溫除塵。洗滌管設有洗滌管進水口 205;
[0032] 所述外殼底部設有與所述冷卻洗滌室相通的渣水出口 209 ;所述外殼底部設有與 所述冷卻洗滌室相通的冷卻洗滌室進水口 208、所述冷卻洗滌室上方還設有與所述外殼相 通的氣體出口 206。
[0033] 第三種情況，水冷壁結構的氣化爐，燃料噴嘴直下設置，氧氣等氣化劑噴嘴斜上設 置（圖6)。其特征在于，包括：
[0034] 外殼301，所述外殼呈圓柱筒狀；
[0035] 氣化室303,所述氣化室設置于所述外殼內(nèi)，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；
[0036] 水冷壁302,所述氣化室是由中空的水冷壁限定而成的，所述水冷壁具有穿過所述 外殼與外界相通的冷卻水進水口 304和冷卻水出水口 305 ;
[0037] 水冷壁通過固定釘306與外殼連接。
[0038] 燃料噴嘴307,所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的頂部，向下噴射燃料。燃料噴嘴 的個數(shù)可為1-3個；當燃料噴嘴個數(shù)為1個時，安裝在氣化室頂部中央；當燃料噴嘴個數(shù)為 2個時，距氣化室頂部中央等距安裝，且2個燃料噴嘴，頂部中央在一條直線上。當燃料噴嘴 個數(shù)為3個時，均勻安裝在以氣化爐頂部中央為圓心的圓周上。燃料噴嘴為環(huán)形單通道結 構（圖3)，環(huán)形通道P2在接近所述噴頭處逐漸收窄，從而加大燃料的噴射速度。環(huán)形通道 的內(nèi)側鈍角為S，155°C彡S彡175°C ;環(huán)形通道的外側銳角為I，5°C <I〈25°C。內(nèi)側鈍角與 外側銳角之和小于180°C。
[0039] 氧氣等氣化劑噴嘴308,所述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的中下部，向斜上噴射 氧氣等氣化劑。氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為n，40°C< η <70°C。從氣化 劑噴嘴噴出的氧氣等氣化劑與燃料噴嘴噴出的燃料發(fā)生一定角度的相對碰撞，促使燃料在 氣化爐內(nèi)均勻分布。氣化劑噴嘴的個數(shù)可為2-6個，安裝在氣化爐的同一高度，在圓周上均 勻分布。
[0040] 冷卻洗滌室314,所述冷卻洗滌室設置在所述外殼底部，與所述氣化室底部通過一 洗滌管312相連；洗滌管為中空的圓柱管，所述圓柱管上部的內(nèi)壁上開有小孔，所述圓柱管 底部一圈開有小孔，可對反應生成的粗煤氣進行降溫除塵。洗滌管設有洗滌管進水口 309;
[0041] 所述外殼底部設有與所述冷卻洗滌室相通的渣水出口 311 ;所述外殼底部一側設 有與所述冷卻洗滌室相通的冷卻洗滌室進水口 310、所述冷卻洗滌室上方還設有與所述外 殼相通的氣體出口 313。
[0042] 第四種情況，耐火磚結構的氣化爐，燃料噴嘴直下設置，氧氣等氣化劑噴嘴斜上設 置（圖7)。其特征在于，包括：
[0043] 外殼401，所述外殼呈圓柱筒狀；
[0044] 氣化室402,所述氣化室設置于所述外殼內(nèi)，夕卜殼內(nèi)鋪設耐火磚，耐火磚限定而成 氣化室；所述氣化室上部呈圓柱體狀，下部逐漸收窄；
[0045] 燃料噴嘴403,所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的頂部，向下噴射燃料。燃料噴嘴 的個數(shù)可為1-3個；當燃料噴嘴個數(shù)為1個時，安裝在氣化室頂部中央；當燃料噴嘴個數(shù)為 2個時，距氣化室頂部中央等距安裝，且2個燃料噴嘴，頂部中央在一條直線上。當燃料噴嘴 個數(shù)為3個時，均勻安裝在以氣化爐頂部中央為圓心的圓周上。燃料噴嘴為環(huán)形單通道結 構（圖3)，環(huán)形通道P2在接近所述噴頭處逐漸收窄，從而加大燃料的噴射速度。環(huán)形通道 的內(nèi)側鈍角為S，155°C彡S彡175°C ;環(huán)形通道的外側銳角為I，5°C <I〈25°C。內(nèi)側鈍角與 外側銳角之和小于180°C。
[0046] 氧氣等氣化劑噴嘴404,所述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的中下部，向斜上噴射 氧氣等氣化劑。氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為Θ，40?< Θ <70°C。從氣化 劑噴嘴噴出的氧氣等氣化劑與燃料噴嘴噴出的燃料發(fā)生一定角度的相對碰撞，促使燃料在 氣化爐內(nèi)均勻分布。氣化劑噴嘴的個數(shù)可為2-6個，安裝在氣化爐的同一高度，在圓周上均 勻分布。
[0047] 冷卻洗滌室410,所述冷卻洗滌室設置在所述外殼底部，與所述氣化室底部通過一 洗滌管407相連；洗滌管為中空的圓柱管，所述圓柱管上部的內(nèi)壁上開有小孔，所述圓柱管 底部一圈開有小孔，可對反應生成的粗煤氣進行降溫除塵。洗滌管設有洗滌管進水口 405 ;
[0048] 所述外殼底部設有與所述冷卻洗滌室相通的渣水出口 409 ;所述外殼底部設有與 所述冷卻洗滌室相通的冷卻洗滌室進水口 408、所述冷卻洗滌室上方還設有與所述外殼相 通的氣體出口 406。
[0049] 第五種情況，水冷壁結構的氣化爐，燃料噴嘴斜上設置，氧氣等氣化劑噴嘴直下設 置（圖8)。其特征在于，包括：
[0050] 外殼501，所述外殼呈圓柱筒狀；
[0051] 氣化室503,所述氣化室設置于所述外殼內(nèi)，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；
[0052] 水冷壁502,所述氣化室是由中空的水冷壁限定而成的，所述水冷壁具有穿過所述 外殼與外界相通的冷卻水進水口 504和冷卻水出水口 505 ;
[0053] 水冷壁通過固定釘506與外殼連接。
[0054] 氣化劑噴嘴507,所述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的頂部，向下噴射氧氣等氣化 齊[J。氣化劑噴嘴的個數(shù)可為1-3個；當氣化劑噴嘴個數(shù)為1個時，安裝在氣化室頂部中央； 當氣化劑噴嘴個數(shù)為2個時，距氣化室頂部中央等距安裝，且2個氣化劑噴嘴，頂部中央在 一條直線上。當氣化劑噴嘴個數(shù)為3個時，均勻安裝在以氣化爐頂部中央為圓心的圓周上。
[0055] 燃料噴嘴508,所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的中下部，向斜上噴射燃料。燃料 噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為K，40°C< K < 70°C。從氣化劑噴嘴噴出的氧氣等氣化 劑與燃料噴嘴噴出的燃料發(fā)生一定角度的相對碰撞，促使燃料在氣化爐內(nèi)均勻分布。燃料 噴嘴的個數(shù)可為2-6個，安裝在氣化爐的同一高度，在圓周上均勻分布。燃料噴嘴為環(huán)形單 通道結構（圖3)，環(huán)形通道P2在接近所述噴頭處逐漸收窄，從而加大燃料的噴射速度。環(huán) 形通道的內(nèi)側鈍角為S，155°C彡S彡175°C ;環(huán)形通道的外側銳角為I，5°C <I〈25°C。內(nèi)側 鈍角與外側銳角之和小于180°C。
[0056] 冷卻洗滌室514,所述冷卻洗滌室設置在所述外殼底部，與所述氣化室底部通過一 洗滌管512相連；洗滌管為中空的圓柱管，所述圓柱管上部的內(nèi)壁上開有小孔，所述圓柱管 底部一圈開有小孔，可對反應生成的粗煤氣進行降溫除塵。洗滌管設有洗滌管進水口 509; [0057] 所述外殼底部設有與所述冷卻洗滌室相通的渣水出口 511 ;所述外殼底部設有與 所述冷卻洗滌室相通的冷卻洗滌室進水口 510、所述冷卻洗滌室上方還設有與所述外殼相 通的氣體出口 513。
[0058] 第六種情況，耐火磚結構的氣化爐，燃料噴嘴斜上設置，氧氣等氣化劑噴嘴直下設 置（圖9)。其特征在于，包括：
[0059] 外殼601，所述外殼呈圓柱筒狀；
[0060] 氣化室602,所述氣化室設置于所述外殼內(nèi)，夕卜殼內(nèi)鋪設耐火磚，耐火磚限定而成 氣化室；所述氣化室上部呈圓柱體狀，下部逐漸收窄；
[0061] 氣化劑噴嘴603,所述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的頂部，向下噴射氧氣等氣化 齊[J。氣化劑噴嘴的個數(shù)可為1-3個；當氣化劑噴嘴個數(shù)為1個時，安裝在氣化室頂部中央； 當氣化劑噴嘴個數(shù)為2個時，距氣化室頂部中央等距安裝，且2個氣化劑噴嘴，頂部中央在 一條直線上。當氣化劑噴嘴個數(shù)為3個時，均勻安裝在以氣化爐頂部中央為圓心的圓周上。 [0062] 燃料噴嘴604,所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的中下部，向斜上噴射燃料。燃料 噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為P，40°C< P <70°C。從氣化劑噴嘴噴出的氧氣等氣 化劑與燃料噴嘴噴出的燃料發(fā)生一定角度的相對碰撞，促使燃料在氣化爐內(nèi)均勻分布。燃 料噴嘴的個數(shù)可為2-6個，安裝在氣化爐的同一高度，在圓周上均勻分布。燃料噴嘴為環(huán)形 單通道結構（圖3)，環(huán)形通道P2在接近所述噴頭處逐漸收窄，從而加大燃料的噴射速度。 環(huán)形通道的內(nèi)側鈍角為S，155°C彡S彡175°C ;環(huán)形通道的外側銳角為I，5°C <I〈25°C。內(nèi) 側鈍角與外側銳角之和小于180°C。
[0063] 冷卻洗滌室610,所述冷卻洗滌室設置在所述外殼底部，與所述氣化室底部通過一 洗滌管607相連；洗滌管為中空的圓柱管，所述圓柱管上部的內(nèi)壁上開有小孔，所述圓柱管 底部一圈開有小孔，可對反應生成的粗煤氣進行降溫除塵。洗滌管設有洗滌管進水口 605 ;
[0064] 所述外殼底部設有與所述冷卻洗滌室相通的渣水出口 609 ;所述外殼底部設有與 所述冷卻洗滌室相通的冷卻洗滌室進水口 608、所述冷卻洗滌室上方還設有與所述外殼相 通的氣體出口 606。

【具體實施方式】
[0065] 下面結合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造的具體實施例做詳細說明。
[0066] 實施例1
[0067]以水冷壁結構燃料噴嘴斜上氣化劑噴嘴斜下的氣化爐對水煤漿進行氣化。質(zhì)量濃 度為60%的水煤漿由燃料噴嘴108高速噴入氣化爐內(nèi)。燃料噴嘴的數(shù)量為2個，安裝在氣 化爐中下部的同一高度，在圓周上對稱分布。燃料噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為α， α為45°C。氧氣由氣化噴嘴107高速噴入氣化爐內(nèi)。氣化劑噴嘴的數(shù)量為2個，安裝在氣 化爐中上部的同一高度，與燃料噴嘴在同一垂線上。氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間的 夾角為β，β為45°C。水煤漿斜向上噴出，氧氣斜向下噴出，二者在氣化爐內(nèi)相撞混合。水 煤漿在氧氣氣流，周圍氣體，自身重力的作用下逐漸分散開來。水煤漿燃燒的高溫核心區(qū)域 遠離燃料噴嘴。水煤漿的主要運動軌跡為，自燃料噴嘴斜向上噴出并逐漸散開，接近中上部 的爐壁，轉(zhuǎn)向反方向斜上運動，接近爐頂，轉(zhuǎn)向下運動。水煤漿在氣化爐內(nèi)運動距離長，停留 時間長。氣化爐的氣化溫度為1400°C，氣化壓力為3MPa。水煤漿在高溫高壓條件下與氧氣 發(fā)生復雜的化學反應，生成以一氧化碳和氫氣為主的粗煤氣。碳轉(zhuǎn)化率達到99%，有效氣組 分C0+H2的含量為90 %，冷煤氣效率為78 %。
[0068] 實施例2
[0069]以耐火磚結構燃料噴嘴斜上氣化劑噴嘴斜下的氣化爐對粉煤進行氣化。密度為 410Kg/m3的煤粉，用二氧化碳氣體進行輸送，由燃料噴嘴204高速噴入氣化爐內(nèi)。燃料噴 嘴的數(shù)量為4個，安裝在氣化爐中下部的同一高度，在圓周上對稱分布。燃料噴嘴中心軸線 與氣化室壁間的夾角為為55°C。氧氣和水蒸氣由氣化噴嘴203高速噴入氣化爐內(nèi)。 氣化劑噴嘴的數(shù)量為4個，安裝在氣化爐中上部的同一高度，與燃料噴嘴在同一垂線上。氣 化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為S，δ為40°C。粉煤斜向上噴出，氧氣和水蒸氣 斜向下噴出，它們在氣化爐內(nèi)相撞混合。粉煤在氧氣和水蒸氣氣流，周圍氣體，自身重力的 作用下逐漸分散開來。粉煤燃燒的高溫核心區(qū)域遠離燃料噴嘴。粉煤的主要運動軌跡為， 自燃料噴嘴斜向上噴出并逐漸散開，接近中上部的爐壁，轉(zhuǎn)向反方向斜上運動，接近爐頂， 轉(zhuǎn)向下運動。粉煤在氣化爐內(nèi)運動距離長，停留時間長。氣化爐的氣化溫度為1450°C，氣化 壓力為3. 5MPa。水煤漿在高溫高壓條件下與氧氣發(fā)生復雜的化學反應，生成以一氧化碳和 氫氣為主的粗煤氣。碳轉(zhuǎn)化率達到99 %，有效氣組分C0+H2的含量為91%，冷煤氣效率為 80%。
[0070] 實施例3
[0071]以水冷壁結構燃料噴嘴直下氣化劑噴嘴斜上的氣化爐對水煤漿進行氣化。質(zhì)量濃 度為62%的水煤漿由燃料噴嘴307高速噴入氣化爐內(nèi)。燃料噴嘴的數(shù)量為2個，安裝在氣 化爐頂部，距離頂部中央同等距離，在圓周上對稱分布。氧氣由氣化噴嘴308高速斜上噴入 氣化爐內(nèi)。氣化劑噴嘴的數(shù)量為2個，安裝在氣化爐中部的同一高度，在圓周上對稱分布。 氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為Π ，Π 為60°C。水煤漿直下噴出，氧氣斜向上 噴出，二者在氣化爐內(nèi)相撞混合。水煤漿在氧氣氣流，周圍氣體，自身重力的作用下逐漸分 散開來。水煤漿燃燒的高溫核心區(qū)域遠離燃料噴嘴。氣化爐的氣化溫度為1400°C，氣化壓 力為3MPa。水煤楽在高溫高壓條件下與氧氣發(fā)生復雜的化學反應，生成以一氧化碳和氫氣 為主的粗煤氣。碳轉(zhuǎn)化率達到98 %，有效氣組分C0+H2的含量為89 %，冷煤氣效率為77 %。
[0072] 實施例4
[0073] 以耐火磚結構燃料噴嘴直下氣化劑噴嘴斜上的氣化爐對粉煤進行氣化。密度為 395Kg/m3的煤粉，用二氧化碳氣體進行輸送，由燃料噴嘴403高速噴入氣化爐內(nèi)。燃料噴嘴 的數(shù)量為3個，安裝在氣化爐頂部，距離頂部中央同等距離，在圓周上均勻分布。氧氣和水 蒸氣由氣化噴嘴404高速斜上噴入氣化爐內(nèi)。氣化劑噴嘴的數(shù)量為3個，安裝在氣化爐中 部的同一高度，在圓周上均勻分布。氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為θ，Θ為 40°C。粉煤直下噴出，氧氣和水蒸氣斜向上噴出，二者在氣化爐內(nèi)相撞混合。粉煤在氧氣和 水蒸氣氣流，周圍氣體，自身重力的作用下逐漸分散開來。粉煤燃燒的高溫核心區(qū)域遠離燃 料噴嘴。氣化爐的氣化溫度為1400°C，氣化壓力為3MPa。水煤漿在高溫高壓條件下與氧氣 發(fā)生復雜的化學反應，生成以一氧化碳和氫氣為主的粗煤氣。碳轉(zhuǎn)化率達到99%，有效氣組 分C0+H2的含量為90 %，冷煤氣效率為81 %。
[0074] 實施例5
[0075] 以水冷壁結構燃料噴嘴斜上氣化劑噴嘴直下的氣化爐對粉煤進行氣化。密度為 400Kg/m3的煤粉，用二氧化碳氣體進行輸送，由燃料噴嘴508高速噴入氣化爐內(nèi)。燃料噴 嘴的數(shù)量為6個，安裝在氣化爐中下部的同一高度，在圓周上均勻分布。燃料噴嘴中心軸線 與氣化室壁間的夾角為K，K為65°C。氧氣和水蒸氣由氣化噴嘴507高速直下噴入氣化爐 內(nèi)。氣化劑噴嘴的數(shù)量為1個，安裝在氣化爐頂部中央。粉煤斜上噴出，氧氣和水蒸汽直下 噴出，二者在氣化爐內(nèi)相撞混合。粉煤在氧氣和水蒸氣氣流，周圍氣體，自身重力的作用下 逐漸分散開來。粉煤燃燒的高溫核心區(qū)域遠離燃料噴嘴。氣化爐的氣化溫度為1400°C，氣 化壓力為3MPa。粉煤在高溫高壓條件下與氧氣和水蒸氣發(fā)生復雜的化學反應，生成以一氧 化碳和氫氣為主的粗煤氣。碳轉(zhuǎn)化率達到99%，有效氣組分C0+H2的含量為91%，冷煤氣 效率為81%。
[0076] 實施例6
[0077] 以耐火磚結構燃料噴嘴斜上氣化劑噴嘴直下的氣化爐對水煤漿進行氣化。質(zhì)量濃 度為60%的水煤漿由燃料噴嘴604高速噴入氣化爐內(nèi)。燃料噴嘴的數(shù)量為4個，安裝在氣 化爐中下部的同一高度，在圓周上均勻分布。燃料噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為P， P為45°C。氧氣和水蒸氣由氣化噴嘴603高速直下噴入氣化爐內(nèi)。氣化劑噴嘴的數(shù)量為 3個，安裝在氣化爐頂部，距離頂部中央同等距離，在圓周上均勻分布。水煤漿斜上噴出，氧 氣和水蒸汽直下噴出，二者在氣化爐內(nèi)相撞混合。水煤漿在氧氣氣流，周圍氣體，自身重力 的作用下逐漸分散開來。水煤漿燃燒的高溫核心區(qū)域遠離燃料噴嘴。氣化爐的氣化溫度為 1400°C，氣化壓力為3MPa。水煤漿在高溫高壓條件下與氧氣發(fā)生復雜的化學反應，生成以一 氧化碳和氫氣為主的粗煤氣。碳轉(zhuǎn)化率達到98%，有效氣組分CO+H2的含量為90%，冷煤 氣效率為79%。
[0078] 以上對本發(fā)明創(chuàng)造的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳 實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請范圍所作的均 等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明創(chuàng)造的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種氣化爐，其特征在于：氣化劑與燃料分別獨立的從不同噴嘴進料，其中燃料噴 嘴為向內(nèi)噴射的噴嘴或者是向外噴射的噴嘴；氣化劑噴嘴為向內(nèi)噴射的噴嘴；燃料噴嘴為 斜上設置或直下設置；氣化劑噴嘴為斜上設置或斜下設置或直下設置。
2. 根據(jù)權利要求1所述的氣化爐，其特征在于：所述燃料噴嘴具有環(huán)形單通道結構，所 述環(huán)形通道的內(nèi)側鈍角為S，155°C彡S彡175°C;外側銳角為I，5°C <I〈25°C，內(nèi)側鈍角與外 側銳角之和小于180°C。
3. 根據(jù)權利要求1所述的氣化爐，其特征在于：第一種情況，水冷壁結構的氣化爐， 燃料噴嘴斜上設置，所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的中下部，氣化劑噴嘴斜下設置，所 述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的中上部；燃料噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為α， 40°C彡α彡70°C ;氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為β，40°C彡β彡70°C。
4. 根據(jù)權利要求1所述的氣化爐，其特征在于：第二種情況，耐火磚結構的氣化爐， 燃料噴嘴斜上設置，所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的中下部，氣化劑噴嘴斜下設置，所 述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的中上部；燃料噴嘴中心軸線與氣化室壁間的夾角為Y， 40°C彡Y彡70°C ;氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為δ，40?彡δ彡70°C。
5. 根據(jù)權利要求1所述的氣化爐，其特征在于：第三種情況，水冷壁結構的氣化爐， 燃料噴嘴直下設置，所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的頂部；氣化劑噴嘴斜上設置，所述 氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的中下部；氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為Π ， 40°C彡 η 彡 70°C。
6. 根據(jù)權利要求1所述的氣化爐，其特征在于：第四種情況，耐火磚結構的氣化爐， 燃料噴嘴直下設置，所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的頂部；氣化劑噴嘴斜上設置，所述 氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的中下部；氣化劑噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為Θ， 40°C彡 Θ 彡 70°C。
7. 根據(jù)權利要求1所述的氣化爐，其特征在于：第五種情況，水冷壁結構的氣化爐， 燃料噴嘴斜上設置，所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的中下部；氣化劑噴嘴直下設置， 所述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的頂部；燃料噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為K， 40°C彡 K 彡 70°C。
8. 根據(jù)權利要求1所述的氣化爐，其特征在于：第六種情況，耐火磚結構的氣化爐， 燃料噴嘴斜上設置，所述燃料噴嘴設置在所述氣化室的中下部；氣化劑噴嘴直下設置， 所述氣化劑噴嘴設置在所述氣化室的頂部；燃料噴嘴中心軸線與氣化室壁間夾角為P， 40°C彡 P 彡 70°C。
9. 根據(jù)權利要求1-8任一項所述的氣化爐，其特征在于：使用該氣化爐對燃料進行氣 化，燃料的碳轉(zhuǎn)化率達到98%以上，有效氣體積達到91 %以上。
【文檔編號】C10J3/48GK104194838SQ201410419487
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權日:2014年8月22日
【發(fā)明者】張蒙, 陳晨, 李玉龍, 王亮, 楊琦武 申請人:中國天辰工程有限公司, 天津天辰綠色能源工程技術研發(fā)有限公司