塊粉一體化氣化爐及塊粉一體化氣化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及一種氣化爐及其在煤氣化工藝中的應(yīng)用，屬于煤化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在煤氣生產(chǎn)的過程中，常用的氣化爐分為氣流床氣化爐、流化床氣化爐和固定床 氣化爐。關(guān)于固定床氣化爐，可參閱中國專利申請公開號第CN103436296A。固定床氣化爐 一般以塊煤為原料，雖然原料的價格高，但是固定床氣化爐的投資低和運營成本低。氣流床 氣化爐和流化床氣化爐一般以粉煤為原料，雖然原料價格略低，但是氣流床氣化爐和流化 床氣化爐的一次性投資和運營成本遠(yuǎn)高于固定床氣化爐。
[0003] 而在煤礦的開采過程中，必然會同時產(chǎn)生粉煤和塊煤，因此在煤氣化工程項目中， 爐型的選擇往往是最關(guān)鍵也是最難以決定的部分。對于自有煤礦的化工廠，往往會考慮采 用組合式雙氣頭來解決煤礦產(chǎn)煤的塊粉平衡問題，即對于粉煤采用一次性投資成本和運行 成本較高的氣流床氣化爐或流化床氣化爐來氣化，而對于塊煤則采用一次性投資成本和運 營成本較低的固定床氣化爐來氣化。這樣不但使工藝流程復(fù)雜化，而且加上了一次性投資 和運營成本，管理成本和難度也大幅增加。
[0004] 有鑒于此，有必要提供一種能夠同時以粉煤和塊煤為原料且成本較低的氣化爐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本申請的一個目的在于，提供一種塊粉一體化氣化爐，能夠同時采用粉煤和塊煤 為原料。
[0006] 所述塊粉一體化氣化爐，包括爐體和位于爐體下部的多個噴嘴，所述爐體頂部設(shè) 有用于向爐體內(nèi)加入塊煤的塊煤加入口，其特征在于，至少一個噴嘴具有用于向爐體內(nèi)加 入粉煤的粉煤通道。
[0007] 根據(jù)本申請的一種實施方式，所述多個噴嘴均為單通道噴嘴；所述單通道噴嘴中 的通道為粉煤通道或氣化劑通道；其中，至少一個單通道噴嘴中的通道是粉煤通道并且至 少一個單通道噴嘴中的通道是氣化劑通道。
[0008] 根據(jù)本申請的一種實施方式，所述多個噴嘴均為多通道噴嘴，所述多通道噴嘴包 括至少一個氣化劑通道和至少一個粉煤通道。
[0009] 根據(jù)本申請的一種實施方式，所述多個噴嘴包括至少一個單通道噴嘴和至少一個 多通道噴嘴，所述多通道噴嘴包括至少一個氣化劑通道和至少一個粉煤通道。
[0010] 優(yōu)選地，所述多個噴嘴由單通道噴嘴和/或多通道噴嘴組成，數(shù)量不少于6個，均 勻分布在爐體的某一橫截面上。
[0011] 作為本申請的一種實施方式，所述多通道噴嘴為雙通道噴嘴，由一個粉煤通道和 一個氣化劑通道組成，所述粉煤通道位于氣化劑通道的上方。
[0012] 作為本申請的一種實施方式，所述多通道噴嘴中的通道數(shù)不小于3,除氣化劑通道 以外的其他通道圍繞氣化劑通道分布。氣化劑通道只有一個，位于噴嘴的中心位置，其他通 道（包括粉煤通道）以氣化劑通道為軸線，圍繞氣化劑通道均勻排列。優(yōu)選地，位于爐體內(nèi) 部的噴嘴部分中其他通道的軸線與氣化劑通道的軸線的夾角不超過10°。其中，當(dāng)其他通 道的軸線與氣化劑通道的軸線的夾角為0°時，即位于爐體內(nèi)部的噴嘴部分中其他通道的 軸線與氣化劑通道的軸線平行。進一步優(yōu)選地，在多通道噴嘴的每個橫截面上，其他通道的 軸線與橫截面的交點到氣化劑通道的軸線與橫截面的交點的距離均相等。
[0013] 優(yōu)選地，所述粉煤通道中至少有一個具有管中管結(jié)構(gòu)，所述管中管結(jié)構(gòu)包括外管 和可拆裝的內(nèi)管。因為粉煤在通過粉煤通道進入爐體的過程中，粉煤顆粒會對粉煤通道帶 來磨損，尤其是在粉煤是通過壓力氣體噴入爐體的情況下，粉煤通道很容易產(chǎn)生磨損，如果 不及時更換，則可能有爆炸的安全隱患。而如果更換噴嘴整體，則成本較高，且會影響氣化 爐的正常運轉(zhuǎn)。所以粉煤通道采用管中管結(jié)構(gòu)，其可拆裝的內(nèi)管便于更換，且可在氣化爐正 常工作的情況下對內(nèi)管進行更換。
[0014] 優(yōu)選地，所述粉煤通道中的外管位于爐體內(nèi)部的端部具有向內(nèi)的倒角結(jié)構(gòu)，與外 管位于爐體內(nèi)部的端部相應(yīng)的內(nèi)管端部具有與外管的倒角結(jié)構(gòu)相配合的斜角結(jié)構(gòu)。這種結(jié) 構(gòu)不僅具有限位作用，同時利于保證外管和內(nèi)管的密封，防止使用過程中粉煤顆粒進入到 內(nèi)管與外管之間、甚至引起爆炸。
[0015] 優(yōu)選地，所述噴嘴通過法蘭固定在爐體上；所述法蘭上設(shè)置有粉煤通道中的內(nèi)管 的可拆裝結(jié)構(gòu)，包括法蘭位于內(nèi)管周圍的區(qū)域設(shè)置的凹槽、凹槽中的盤根、填料函壓蓋和填 料函法蘭。
[0016] 本申請中，所述粉煤通道為管中管結(jié)構(gòu)時，通過至少包括下述步驟的方法安裝于 塊粉一體化氣化爐上：
[0017] 當(dāng)粉煤通道位于多通道噴嘴中，將外管與氣化劑通道一起澆注成型后，安裝在塊 粉一體化氣化爐爐體對應(yīng)開口處并用法蘭固定；將內(nèi)管穿過法蘭插入外管內(nèi)，并使內(nèi)管端 部的斜角結(jié)構(gòu)與外管端部的倒角結(jié)構(gòu)配合密封；法蘭位于內(nèi)管周圍區(qū)域設(shè)有凹槽，先在凹 槽填入盤根，然后壓入填料函壓蓋，最后再用填料函法蘭固定。需要維修/更換內(nèi)管時，取 下填料函法蘭、填料函壓蓋，將內(nèi)管抽出即可。
[0018] 當(dāng)粉煤通道位于單通道噴嘴中，將外管澆注成型后，安裝在塊粉一體化氣化爐爐 體對應(yīng)開口處并用法蘭固定；將內(nèi)管穿過法蘭插入外管內(nèi)，并使內(nèi)管端部的斜角結(jié)構(gòu)與外 管端部的倒角結(jié)構(gòu)配合密封；法蘭位于內(nèi)管周圍區(qū)域設(shè)有凹槽，先在凹槽填入盤根，然后壓 入填料函壓蓋，最后再用填料函法蘭固定。需要維修/更換內(nèi)管時，取下填料函法蘭、填料 函壓蓋，將內(nèi)管抽出即可。
[0019] 優(yōu)選地，所述塊粉一體化氣化爐為固定床氣化爐。
[0020] 優(yōu)選地，所述塊粉一體化氣化爐為加壓氣化爐。
[0021] 本申請的又一個目的在于，提供一種塊粉一體化氣化的方法，其特征在于，同時以 塊煤和粉煤為原料，以含有氧氣與水蒸氣和/或二氧化碳的混合氣體為氣化劑，采用上述 任一塊粉一體化氣化爐，進行煤氣化反應(yīng)。
[0022] 優(yōu)選地，所述原料中的粉煤經(jīng)噴嘴中的粉煤通道由載氣攜帶進入爐體。所述載氣 是非活性氣體。
[0023] 優(yōu)選地，所述載氣選自二氧化碳、氮氣、惰性氣體中的至少一種。
[0024] 由于本申請中粉煤先與氣化劑在爐體下部進行反應(yīng)，剩余的過量氣化劑再與塊煤 反應(yīng)，增加粉煤進入量，則粉煤消耗的氣化劑變多，剩余的與塊煤反應(yīng)的氣化劑減少，從而 能夠?qū)崿F(xiàn)整個體系的自平衡。這種自平衡的反應(yīng)特點，可實現(xiàn)原料中塊煤和粉煤的比例在 較寬范圍內(nèi)的任意調(diào)變。
[0025] 本申請的技術(shù)方案中，對煤氣化反應(yīng)的條件無特別限定，在本領(lǐng)域已知或者常用 的工藝條件下，均可實現(xiàn)本申請所述的技術(shù)方案。
[0026] 優(yōu)選地，所述粉煤的粒徑不大于90ym。進一步優(yōu)選地，所述粉煤的粒徑不大于 70ym〇
[0027] 優(yōu)選地，所述塊煤的粒徑范圍為5mm~100mm。進一步優(yōu)選地，所述塊煤的粒徑范 圍為5mm~80mm。更進一步優(yōu)選地，所述塊煤的粒徑范圍為5mm~50mm。
[0028] 本申請的有益效果至少包括：
[0029] (1)本申請在傳統(tǒng)的固定床氣化爐上改進，同時以粉煤和塊煤為原料，兼顧了固定 床氣化爐和氣流床氣化爐的優(yōu)勢，大幅降低了一次性投資成本和運營成本，進一步地提高 煤氣化項目的經(jīng)濟效益。
[0030] (2)采用本申請?zhí)峁┑膲K粉一體化氣化爐和塊粉一體化氣化的方法，通過粉煤與 塊煤自平衡的氣化，可實現(xiàn)原料中塊煤和粉煤的比例在較寬范圍內(nèi)的任意調(diào)變。
[0031] (3)本申請?zhí)峁┑膲K粉一體化氣化爐適用范圍廣，不僅對煤礦產(chǎn)品中粉煤和塊煤 的比例沒有要求，對于煤的品質(zhì)也要求不高，煤種選擇范圍寬、適應(yīng)性強，大幅提高了天然 煤礦產(chǎn)品的利用率。
[0032] (4)本申請?zhí)峁┑膲K粉一體化氣化爐和塊粉一體化氣化方法易于操作，方便控制 和調(diào)節(jié)。
[0033] (5)本申請?zhí)峁┑膲K粉一體化氣化爐，當(dāng)粉煤通道為管中管結(jié)構(gòu)時，內(nèi)管具有可拆 裝的特點，便于維修、清洗和更換。
[0034] (6)采用本申請?zhí)峁┑膲K粉一體化氣化爐，原料中粉煤和塊煤的比例，可在大范圍 內(nèi)調(diào)變，解決了煤氣化工程項目中塊煤和粉煤的平衡問題和選爐難題。
【附圖說明】
[0035]圖1為本申請一種實施方式中的塊粉一體化氣化爐中爐體和噴嘴的示意圖。
[0036] 圖2為本申請一種實施方式中的多通道噴嘴縱剖面示意圖。
[0037] 圖3為本申請一種實施方式中的多通道噴嘴縱剖面示意圖的爐體端局部放大。
[0038] 圖4為本申請一種實施方式中的多通道噴嘴縱剖面示意圖的法蘭凹槽部分局部 放大。
[0039]圖5為本申請一種實施方式中的多通道噴嘴橫剖面示意圖。
[0040] 部件及附圖標(biāo)記列表 [0041 ]

【具體實施方式】
[0042] 下面結(jié)合實施例詳述本申請，但本申請并不局限于這些實施例。
[0043] 如圖1所示，根據(jù)本申請的一種實施方式的塊粉一體化氣化