一種氣體分布器、氣化爐及含碳物料氣化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種氣體分布器、氣化爐及含碳物料氣化方法，涉及含碳物料氣化【技術(shù)領(lǐng)域】。所述氣體分布器包括：底部設(shè)有排渣口的錐形分布板，貫穿設(shè)置于所述錐形分布板上的至少一個噴管，經(jīng)由各所述噴管進(jìn)入所述錐形分布板所圍成的空間內(nèi)的氣化劑形成渦流；其中，所述噴管包括：中心內(nèi)管，套裝在所述中心內(nèi)管上的至少一個外管，所述中心內(nèi)管和與所述至少一個外管之間形成有環(huán)隙。當(dāng)該氣體分布器用于含碳物料氣化技術(shù)時，可減輕氣化爐內(nèi)形成流動死區(qū)、含碳物料燒結(jié)和結(jié)渣等現(xiàn)象。
【專利說明】一種氣體分布器、氣化爐及含碳物料氣化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及含碳物料氣化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種氣體分布器、氣化爐及含碳物料氣化方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤主要是通過直接燃燒的方式進(jìn)行使用，但直接燃燒的方式導(dǎo)致煤的利用率較低，同時還會污染環(huán)境。為此，出現(xiàn)了一種煤氣化技術(shù)，將顆粒狀的煤轉(zhuǎn)換成煤氣，以提高煤的利用率和減輕對環(huán)境的污染。煤氣化技術(shù)是指:顆粒狀的煤與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成煤氣；具體地，煤氣化是在氣化爐中完成的，顆粒狀的煤在自下而上的氣化劑的作用下運(yùn)動，并與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)生成煤氣。
[0003]在煤氣化技術(shù)中，影響煤氣化的關(guān)鍵因素之一是氣化劑分布情況，因此，影響氣化劑分布情況的氣體分布器的設(shè)計就十分重要?，F(xiàn)有技術(shù)中，氣化爐所使用的氣體分布器通常為多孔板分布器，多孔板分布器分為平板分布器和錐形分布器兩種；其中，平板分布器由于存在漏料和氣化劑流動不均勻等問題，在實際生產(chǎn)中較少應(yīng)用；因此，目前常用多孔板分布器為錐形分布器，錐形分布器包括錐形分布板，在錐形分布板上設(shè)有若干小孔，氣化劑經(jīng)由各小孔進(jìn)入氣化爐中與顆粒狀的煤發(fā)生氣化反應(yīng)，將顆粒狀的煤轉(zhuǎn)換成煤氣。
[0004]對于低壓煤氣化技術(shù)，因氣化爐內(nèi)的壓力相對較低，使得進(jìn)入位于錐形分布器上方的爐內(nèi)空間的氣化劑可以以較高氣速流動，使顆粒狀的煤可以充分氣化反應(yīng)；不過，對于中高壓煤氣化技術(shù)，因氣化爐內(nèi)的壓力相對較大，經(jīng)由各小孔進(jìn)入上述爐內(nèi)空間的氣化劑壓縮嚴(yán)重，導(dǎo)致進(jìn)入上述爐內(nèi)空間的氣化劑的氣速較低、流動性差，特別是在有大粒徑顆粒狀的煤參與氣化的過程中，易在錐形分布器中形成流動死區(qū)；另外，加壓提高了氣化爐的氣化強(qiáng)度，即顆粒狀的煤的處理量增大，對于顆粒狀的煤和過熱蒸汽的氣化反應(yīng)而言，需熱量增大，耗氧量增加，但是由于上述爐內(nèi)空間中的氣化劑的氣速低、流動性差，顆粒狀的煤與氧氣燃燒放出的熱量傳遞的慢，從而導(dǎo)致在上述爐內(nèi)空間出現(xiàn)局部高溫區(qū)，進(jìn)而導(dǎo)致上述爐內(nèi)空間出現(xiàn)顆粒狀的煤燒結(jié)或結(jié)渣等不良現(xiàn)象。
[0005]綜上所述，當(dāng)氣化爐采用上述錐形分布器進(jìn)行煤氣化時，易在氣化爐內(nèi)形成流動死區(qū)、并出現(xiàn)燒結(jié)和結(jié)渣等現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種氣體分布器、氣化爐及含碳物料氣化方法，可減輕氣化爐內(nèi)形成流動死區(qū)、含碳物料燒結(jié)和結(jié)渣等現(xiàn)象。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種氣體分布器，包括:底部設(shè)有排渣口的錐形分布板，貫穿設(shè)置于所述錐形分布板上的至少一個噴管，經(jīng)由各所述噴管進(jìn)入所述錐形分布板所圍成的空間內(nèi)的氣化劑形成渦流；其中，所述噴管包括:中心內(nèi)管，套裝在所述中心內(nèi)管上的至少一個外管，所述中心內(nèi)管和與所述至少一個外管之間形成有環(huán)隙。
[0009]優(yōu)選地，所述噴管包括一個所述外管，所述中心內(nèi)管的出氣口從所述外管的出氣口伸出。
[0010]較佳地，所述中心內(nèi)管的出氣口伸出所述外管的出氣口的長度為所述中心內(nèi)管的壁厚的1.2-3倍。
[0011]可選地，所述中心內(nèi)管為直徑一致的圓管；所述外管為直徑一致的圓管，或，所述外管為在所述外管的出氣口處直徑變細(xì)的變徑管。
[0012]優(yōu)選地，所述外管的進(jìn)氣口直徑是該外管的出氣口直徑的1-3倍。
[0013]進(jìn)一步地，所述中心內(nèi)管與所述外管之間設(shè)置有用于固定所述中心內(nèi)管、并可供氣化劑通過的支撐件。
[0014]優(yōu)選地，所述中心內(nèi)管的軸心線與所述外管的軸心線重合。
[0015]較佳地，所述噴管數(shù)量為多個，各所述噴管的軸心線分別與所述錐形分布板的內(nèi)側(cè)表面相交的各點位于同一水平面上。
[0016]進(jìn)一步地，所述噴管至少分為兩組，每組包括數(shù)個所述噴管，每組中的各所述噴管的軸心線分別與所述錐形分布板的內(nèi)側(cè)表面相交的各點位于同一水平面上，且分別通過各組噴管的氣化劑所形成的渦流流動方向相同。
[0017]較佳地，每個所述噴管的軸心線與水平面間夾角為0° -45° ；
[0018]每個所述噴管的軸心線在水平面上的投影線，與，經(jīng)過該噴管的軸心線與所述錐形分布板的內(nèi)側(cè)表面相交的點和所述錐形分布板的中心的水平線的夾角為20° -80°。
[0019]優(yōu)選地，所述錐形分布板設(shè)有多個小孔，每個所述小孔的直徑為0.5mm-5mm ;所述錐形分布板的開孔率為0.1-1%。
[0020]進(jìn)一步地，所述氣體分布器還包括:與所述排渣口連通的排渣管，以及與所述排渣管連通用于調(diào)整所述排渣管排渣速度的吹氣管。
[0021]本發(fā)明同時還提供了一種氣化爐，包括:氣化爐殼體，分別與所述氣化爐殼體連通的進(jìn)料管線和出氣管線，以及設(shè)置于所述氣化爐殼體中的所述氣體分布器。
[0022]本發(fā)明同時還提供了一種使用所述氣化爐的含碳物料氣化方法，包括:
[0023]通過各所述噴管向所述氣化爐中且位于所述錐形分布板上方的爐內(nèi)空間通入氣化劑，進(jìn)入所述爐內(nèi)空間的所述氣化劑形成渦流；
[0024]從所述進(jìn)料管線向所述氣化爐內(nèi)加入含碳物料，所述含碳物料隨所述渦流流動，并與所述氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成的可燃?xì)怏w通過所述出氣管線排出所述氣化爐殼體外，生成的廢渣通過所述排渣口排出。
[0025]優(yōu)選地，所述噴管包括一個所述外管，所述氣化劑包括過熱蒸汽和氧氣；
[0026]所述中心內(nèi)管供含有氧氣的過熱蒸汽通過，所述外管和所述中心內(nèi)管之間的環(huán)隙供不含有氧氣的過熱蒸汽通過，且通過所述環(huán)隙的不含有氧氣的過熱蒸汽的氣速大于通過所述中心內(nèi)管的含有氧氣的過熱蒸汽的氣速；
[0027]—部分含碳物料與所述氧氣發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)，另一部分含碳物料在所述催化劑的催化作用下與所述過熱蒸汽發(fā)生氣化反應(yīng)，所述氣化反應(yīng)所需的熱量由所述燃燒放熱反應(yīng)提供，含碳物料在發(fā)生所述燃燒放熱反應(yīng)和所述氣化反應(yīng)后生成可燃?xì)怏w和廢渣。
[0028]可選地，含有氧氣的過熱蒸汽通過所述中心內(nèi)管時的氣速為10m/s-100m/s,不含有氧氣的過熱蒸汽通過所述環(huán)隙時的氣速是含有氧氣的過熱蒸汽通過所述中心內(nèi)管時的氣速的1-2倍。
[0029]進(jìn)一步地，通過所述中心內(nèi)管的過熱蒸汽中氧氣的濃度為0_40mol%。
[0030]當(dāng)采用本發(fā)明提供的氣體分布器進(jìn)行含碳物料氣化時，氣化劑經(jīng)由各噴管進(jìn)入錐形分布板所圍成的空間，并形成渦流，含碳物料進(jìn)入到氣化劑所形成的渦流中后，會跟隨氣化劑流動，同時，含碳物料與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成可燃?xì)怏w及廢渣。
[0031]從上述技術(shù)方案可知，當(dāng)進(jìn)行含碳物料氣化反應(yīng)時，通過噴管進(jìn)入錐形分布板所圍成的空間的氣化劑形成渦流，含碳物料在氣化劑的帶動下流動，從而強(qiáng)化了錐形分布板所圍成的空間內(nèi)的湍動程度，進(jìn)而可以防止形成流動死區(qū)；同時還強(qiáng)化了流化及傳熱，從而還可以防止形成局部高溫區(qū)，進(jìn)而可以減少含碳物料燒結(jié)、結(jié)渣現(xiàn)象出現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0033]圖1為本發(fā)明實施例提供的氣體分布器安裝于氣化爐殼體中的裝配示意圖一；
[0034]圖2為圖1中氣體分布器的主視圖；
[0035]圖3為圖1中氣體分布器的俯視圖；
[0036]圖4為圖1中噴管的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0037]圖5為圖1中噴管的結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0038]圖6為本發(fā)明實施例提供的氣體分布器安裝于氣化爐殼體中的裝配示意圖二。
[0039]附圖標(biāo)記:
[0040]1-氣化爐殼體，2_錐形分布板，
[0041]3-噴管，4-排渣管，
[0042]5-氣室，6-小孔，
[0043]7-外管，8-中心內(nèi)管，
[0044]9-環(huán)隙，10-吹氣管，
[0045]11-水平面。

【具體實施方式】
[0046]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明實施例提供的氣體分布器、氣化爐及含碳物料氣化方法，下面結(jié)合說明書附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0047]實施例一
[0048]請參閱圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明實施例提供一種氣體分布器，包括:底部設(shè)有排渣口的錐形分布板2，貫穿設(shè)置于錐形分布板2上的至少一個噴管3，經(jīng)由各噴管3進(jìn)入錐形分布板2所圍成的空間內(nèi)的氣化劑形成渦流；其中，每個噴管3包括:中心內(nèi)管8，套裝在中心內(nèi)管8上的至少一個外管7，中心內(nèi)管8和與至少一個外管7之間形成有環(huán)隙9。
[0049]當(dāng)采用上述氣體分布器進(jìn)行含碳物料氣化時，氣化劑經(jīng)由各噴管3進(jìn)入錐形分布板2所圍成的空間并形成渦流，含碳物料進(jìn)入到氣化劑所形成的渦流后，會跟隨氣化劑流動，同時，含碳物料與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成可燃?xì)怏w及廢渣。
[0050]在上述氣體分布器中，氣化劑通過噴管3進(jìn)入錐形分布板2所圍成的空間，并形成渦流，含碳物料在氣化劑的帶動下流動，從而強(qiáng)化了錐形分布板2所圍成的空間內(nèi)的湍動程度，進(jìn)而可以防止形成流動死區(qū)；同時還強(qiáng)化了流化及傳熱，從而還可以減少含碳物料燒結(jié)、結(jié)渣現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0051]在上述實施例中，含碳物料具體可以為顆粒狀的煤或煤焦等含碳的化石燃料，氣化劑具體可以為過熱蒸汽或二氧化碳、氫氣、一氧化碳中的一種或幾種，，下面為了描述方便，以含碳物料為顆粒狀的煤、氣化劑為過熱蒸汽為例進(jìn)行描述。
[0052]具體實施時，錐形分布板2為圓錐形分布板或類圓錐形分布板，在錐形分布板2的底部設(shè)有排渣口；錐形分布板2的錐角c可以為30° -120°，為了保證錐形分布板2所圍成的空間大小和便于使廢渣從排渣口排出，優(yōu)選地，錐角c為60° -90°。在錐形分布板2的設(shè)定軌跡上設(shè)有多個安裝孔，各噴管3分別安裝在各安裝孔中，且各噴管3的出氣口凸出錐形分布板2的內(nèi)表面，氣化劑在通過各噴管3進(jìn)入錐形分布板2所圍成的空間后形成渦流。
[0053]請繼續(xù)參閱圖1和圖4，噴管3包括一個外管7，中心內(nèi)管8的出氣口從外管7的出氣口伸出；使用時，中心內(nèi)管8中通入含有氧氣的過熱蒸汽，環(huán)隙9中通入不含有氧氣的過熱蒸汽。當(dāng)通過各噴管3向錐形分布板2所圍成的空間通入過熱蒸汽，進(jìn)入上述空間中的過熱蒸汽形成渦流，其中，含有氧氣的過熱蒸汽通過中心內(nèi)管8進(jìn)入上述空間，不含有氧氣的過熱蒸汽通過外管7和內(nèi)管8之間的環(huán)隙9進(jìn)入上述空間，且通過環(huán)隙9的不含有氧氣的氣化劑的氣速大于通過中心內(nèi)管8的含有氧氣的氣化劑的氣速；一部分顆粒狀的煤與氧氣發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)，另一部分顆粒狀的煤在催化劑的催化作用下與過熱蒸汽發(fā)生氣化反應(yīng)，氣化反應(yīng)所需的熱量由上述燃燒放熱反應(yīng)提供，顆粒狀的煤在發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)和氣化反應(yīng)后生成煤氣及廢渣。
[0054]由于中心內(nèi)管8的出氣口從外管7的出氣口伸出，且通過環(huán)隙9的不含有氧氣的過熱蒸汽的氣速大于通過中心內(nèi)管8的含有氧氣的過熱蒸汽的氣速，從而可以控制噴管3附近流場，在中心內(nèi)管8的伸出外管7部分的管壁外周及出氣口附近形成渦流，從而可以有效阻止顆粒狀的煤及反應(yīng)后產(chǎn)生的灰在中心內(nèi)管8的伸出外管7部分的管壁外周上及出氣口處的沉積，進(jìn)而可以減少結(jié)渣；而且，由于從中心內(nèi)管8和環(huán)隙9中噴出的過熱蒸汽可以帶走在中心內(nèi)管8的伸出外管7部分的管壁外周上及出氣口處的顆粒狀的煤和反應(yīng)后生成的灰，因此會減輕顆粒狀的煤及反應(yīng)后產(chǎn)生的灰撞擊和刮劃噴管3的現(xiàn)象，進(jìn)而降低了噴管3的磨損程度，提高了噴管3的使用壽命。
[0055]在一種優(yōu)選實施方式中，中心內(nèi)管8的出氣口伸出外管7的出氣口的長度為中心內(nèi)管8的壁厚的1.2-3倍，如此設(shè)計，可通過控制噴管3附近的流場，從而可強(qiáng)化氣化劑的流動及渦流的形成，進(jìn)而強(qiáng)化噴管3的出氣口處的換熱程度，將中心內(nèi)管8出氣口處顆粒狀的煤與氧氣發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量及時換走疏散，降低了在噴管3的出氣口處結(jié)渣的風(fēng)險。
[0056]請參閱圖4和圖5,在一種優(yōu)選實施方式中，中心內(nèi)管8和外管7都為直徑一致的圓管，或，中心內(nèi)管8為直徑一致的圓管，外管7為在外管7的出氣口處直徑變細(xì)的變徑管；優(yōu)選地，外管7的進(jìn)氣口直徑是該外管7的出氣口直徑的1-3倍。外管7采用變徑管可以提高從環(huán)隙9噴出的過熱蒸汽的氣速，從而可以進(jìn)一步減少顆粒狀的煤及反應(yīng)后產(chǎn)生的灰在中心內(nèi)管8的伸出外管7部分的管壁外周上及出氣口處沉積，進(jìn)而可以減少結(jié)渣。
[0057]進(jìn)一步地，為了固定中心內(nèi)管8，在中心內(nèi)管8與外管7之間設(shè)置有供不含有氧氣的過熱蒸汽通過的支撐件(圖中未示出)。具體地，支撐件為環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)上設(shè)有供不含有氧氣的過熱蒸汽通過的多個孔隙，或，支撐件為沿同一圓形軌跡間隔排列的多個支撐塊。支撐件在不影響不含有氧氣的過熱蒸汽從環(huán)隙9中通過的同時，還用于固定中心內(nèi)管8以及保證環(huán)隙9大小。由于通過環(huán)隙9的不含有氧氣的過熱蒸汽的溫度較高，因此支撐件由耐高溫材料制成。
[0058]請繼續(xù)參閱圖4和圖5，中心內(nèi)管8的軸心線與外管7的軸心線重合。如此設(shè)計，使得外管7和中心內(nèi)管8之間的環(huán)隙9均勻，從而使通過環(huán)隙9的不含有氧氣的過熱蒸汽均勻地從環(huán)隙9的出氣口噴出，防止在環(huán)隙9的出氣口處因氣化劑不均而形成局部高溫區(qū)，從而減少在噴管3的出氣口處結(jié)渣。
[0059]在上述實施例提供的氣體分布器中，噴管3的數(shù)量可以為一個，但為了使進(jìn)入錐形分布板2所圍成的空間內(nèi)的過熱蒸汽易于形成渦流，優(yōu)選地，噴管3的數(shù)量為多個，且各噴管3的軸心線與錐形分布板2的內(nèi)側(cè)表面相交的各點位于同一水平面上；具體地，請繼續(xù)參閱圖2和圖3，每個噴管3的軸心線與水平面間夾角a為0° -45°，為了便于安裝，夾角a優(yōu)選為噴管3的軸心線與錐形分布板2板面垂直時所對應(yīng)的角度；每個噴管3的軸心線在水平面上的投影線，與，經(jīng)過該噴管3的軸心線與錐形分布板2的內(nèi)側(cè)表面相交的點和錐形分布板2的中心的水平線的夾角b為20° -80° ;更加詳細(xì)地說，如圖3所示，噴管3的軸心線在水平面上的投影線為AB，經(jīng)過該噴管3的軸心線與錐形分布板2的內(nèi)側(cè)表面相交的點和錐形分布板2的中心的水平線為BC，AB與BC間的夾角b為20° -80° ;優(yōu)選地，夾角b為30° -60°，在這個角度范圍中，從噴管3中噴出的過熱蒸汽更容易形成渦流。
[0060]值得一提的是，上述實施方式中，各噴管3的軸心線與錐形分布板2的內(nèi)側(cè)表面相交的各點位于同一水平面上，但不限于此，各噴管3的軸心線與錐形分布板2的內(nèi)側(cè)表面相交的各點可以位于不同的水平面上，具體地，將多個噴管3至少分為兩組，每組包括數(shù)個噴管3，每組中的各噴管3的軸心線與錐形分布板2的內(nèi)側(cè)表面相交的各點位于同一水平面上，且分別通過各組噴管3的過熱蒸汽所形成的渦流流動方向相同。
[0061]請參閱圖6，在一種優(yōu)選實施方式中，錐形分布板2上設(shè)有多個小孔6，每個小孔6的直徑為0.5mm-5mm ;錐形分布板2的開孔率為0.1_1%。如此設(shè)計,進(jìn)入位于氣化爐中位于錐形分布板2上方的爐內(nèi)空間內(nèi)的過熱蒸汽由兩部分組成，一部分是經(jīng)由噴管3進(jìn)入，另一部分是先進(jìn)入氣化爐中位于錐形分布板2下方的氣室5，然后經(jīng)由各小孔6進(jìn)入。因而，上述錐形分布板2可以由現(xiàn)有的錐形分布板改裝，從而可以降低制作氣體分布器的成本。
[0062]為了能夠調(diào)整排廢渣的速度，在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，氣體分布器還包括:與排渣口連通的排渣管4，以及與排渣管4連通用于調(diào)整排渣管4排渣速度的吹氣管10。在錐形分布板2的底部設(shè)置有排渣管4，使氣化反應(yīng)后的廢渣經(jīng)由錐形分布板2底部進(jìn)入排渣管4，并從排渣管4排出氣化爐，從而使氣體分布器不受氣化爐的爐內(nèi)空間限制，提高氣體分布器的適用性；此外，通過調(diào)整通過吹氣管10的氣體的氣速，來調(diào)節(jié)排渣管4的排渣速度，當(dāng)通過吹氣管10進(jìn)入排渣管4的氣體的氣速較快時，該氣體會給排渣管4中的廢渣向上的阻力較大，因而可以減慢排渣速度；反之，當(dāng)通過吹氣管10進(jìn)入排渣管4的氣體的氣速較慢時，該氣體會給排渣管4中的廢渣向上的阻力較小，因而加快排渣速度。需要說明的是，經(jīng)過吹氣管10的氣體具體可以為氣化劑或惰性氣體。
[0063]實施例二
[0064]本發(fā)明實施例還提供了一種氣化爐，包括:氣化爐殼體1，分別與氣化爐殼體I連通的進(jìn)料管線和出氣管線，以及設(shè)置于氣化爐殼體I中、上述技術(shù)方案所提的任一種氣體分布器。具體地，請繼續(xù)參閱圖1，錐形分布板2貫穿設(shè)置于氣化爐殼體I內(nèi)，錐形分布板2的排渣口連接有排渣管4，排渣管4向下穿過氣化爐殼體I，各噴管3分別穿過氣化爐殼體I上的預(yù)設(shè)孔和錐形分布板2上的安裝孔，且各噴管3的出氣口凸出錐形分布板2的內(nèi)表面。
[0065]當(dāng)采用上述氣化爐進(jìn)行含碳物料氣化時，氣化劑經(jīng)由各噴管3進(jìn)入氣化爐中位于錐形分布板2上方的爐內(nèi)空間，并形成渦流，含碳物料從進(jìn)料管線加入，進(jìn)入到氣化劑所形成的渦流中后，跟隨氣化劑流動的同時，含碳物料與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成的可燃?xì)怏w由出氣管線排出，生成的廢渣由排渣口排出。因氣化劑通過噴管3進(jìn)入上述爐內(nèi)空間后會形成渦流，因此，強(qiáng)化了上述爐內(nèi)空間的湍動程度，從而可以防止形成流動死區(qū)；同時強(qiáng)化流化及傳熱，防止形成局部高溫區(qū)，從而可以減少含碳物料燒結(jié)、結(jié)渣現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0066]實施例三
[0067]本發(fā)明實施例還提供了一種含碳物料氣化方法，包括:
[0068]101、通過各噴管3向氣化爐中且位于錐形分布板2上方的爐內(nèi)空間通入氣化劑，進(jìn)入上述爐內(nèi)空間的氣化劑形成渦流；
[0069]102從進(jìn)料管線向氣化爐內(nèi)加入含碳物料，含碳物料隨渦流流動，并與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng),生成的可燃?xì)怏w通過出氣管線排出氣化爐殼體I外，生成的廢渣通過排渣口排出。
[0070]更加詳細(xì)地說，在進(jìn)行含碳物料氣化時，氣化劑經(jīng)由各噴管3進(jìn)入氣化爐中位于錐形分布板2上方的爐內(nèi)空間，并形成渦流，含碳物料從進(jìn)料管線加入，在位于錐形分布板2上方的爐內(nèi)空間，含碳物料與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成的可燃?xì)怏w由出氣管線排出氣化爐殼體I外，生成的廢渣由排渣口排出。因氣化劑通過噴管3進(jìn)入上述爐內(nèi)空間后會形成渦流，因此可以強(qiáng)化上述爐內(nèi)空間的湍動程度，從而可以防止形成流動死區(qū)，同時強(qiáng)化流化及傳熱，防止形成局部高溫區(qū)，從而可以減少含碳物料燒結(jié)、結(jié)渣現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0071]在上述實施例中，含碳物料具體可以為顆粒狀的煤或煤焦等含碳的化石燃料，氣化劑具體可以為過熱蒸汽或氫氣，下面以含碳物料為顆粒狀的煤、氣化劑為過熱蒸汽為例進(jìn)行描述。
[0072]在上述含碳物料氣化方法中，當(dāng)噴管3包括一個外管7時，中心內(nèi)管8供含有氧氣的過熱蒸汽通過，外管7和中心內(nèi)管8之間的環(huán)隙9供不含有氧氣的過熱蒸汽通過，且通過環(huán)隙9的不含有氧氣的過熱蒸汽的氣速大于通過中心內(nèi)管8的含有氧氣的過熱蒸汽的氣速；
[0073]一部分顆粒狀的煤與氧氣發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)，另一部分顆粒狀的煤在催化劑的催化作用下與過熱蒸汽發(fā)生氣化反應(yīng)，氣化反應(yīng)所需的熱量由上述一部分顆粒狀的煤與氧氣發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)提供，顆粒狀的煤在發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)和氣化反應(yīng)后生成可燃?xì)怏w和廢渣。
[0074]因中心內(nèi)管8的出氣口從外管7的出氣口伸出，以及通過環(huán)隙9的不含有氧氣的過熱蒸汽的氣速大于通過中心內(nèi)管8的含有氧氣的過熱蒸汽的氣速，從而可以控制噴管3附近流場，并可在中心內(nèi)管8的伸出外管7部分的管壁外周及出氣口附近形成渦流，從而可以有效阻止顆粒狀的煤及反應(yīng)后產(chǎn)生的灰在中心內(nèi)管8的伸出外管7部分的管壁外周上及出氣口處的沉積，進(jìn)而可以減少結(jié)渣；由于從中心內(nèi)管8和環(huán)隙9中噴出的過熱蒸汽可以帶走在中心內(nèi)管8的伸出外管7部分的管壁外周上及出氣口處的顆粒狀的煤及反應(yīng)后產(chǎn)生的灰，因此減輕顆粒狀的煤及反應(yīng)后產(chǎn)生的灰撞擊和刮劃噴管3的現(xiàn)象，進(jìn)而降低了噴管3的磨損程度，提高了噴管3的使用壽命。
[0075]上述含有氧氣的過熱蒸汽經(jīng)由中心內(nèi)管8通入位于錐形分布板2上方的爐內(nèi)空間，中心內(nèi)管8的進(jìn)氣口分別與過熱蒸汽氣源和氧氣氣源連接，過熱蒸汽氣源中過熱蒸汽的溫度通常為300° -500°，氧氣氣源中氧氣的溫度通常為20° -25°。
[0076]為了促進(jìn)渦流的形成，在一種優(yōu)選實施方式中，通入中心內(nèi)管8中含有氧氣的過熱蒸汽的氣速為10m/s-100m/s,通入環(huán)隙9中不含有氧氣的過熱蒸汽的氣速是通入中心內(nèi)管8中含有氧氣的過熱蒸汽的氣速的1-2倍。
[0077]值得一提的是，在上述含碳物料氣化過程中，顆粒狀的煤在氣化劑作用下呈流化狀態(tài)，因此，這種含碳物料氣化方式也稱為流化床氣化。通過中心內(nèi)管8的氣化劑包括氧氣和過熱蒸汽，通過環(huán)隙9的氣化劑包括過熱蒸汽?？扇?xì)怏w包括一氧化碳、氫氣和甲烷。
[0078]為了防止在上述爐內(nèi)空間形成局部高溫區(qū)，進(jìn)而出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象，因此含有氧氣的過熱蒸汽中氧氣的濃度一般控制在0_40mol% ;在一種優(yōu)選實施方式中，錐形分布板2上設(shè)有多個小孔6，經(jīng)小孔6進(jìn)入的過熱蒸汽可以為含有氧氣的過熱蒸汽，或不含有氧氣的過熱蒸汽，其中，含有氧氣的過熱蒸汽中氧氣濃度通常為0-20mol %。
[0079]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體分布器，其特征在于，包括:底部設(shè)有排渣口的錐形分布板，貫穿設(shè)置于所述錐形分布板上的至少一個噴管，經(jīng)由各所述噴管進(jìn)入所述錐形分布板所圍成的空間內(nèi)的氣化劑形成渦流；其中，所述噴管包括:中心內(nèi)管，套裝在所述中心內(nèi)管上的至少一個外管，所述中心內(nèi)管和與所述至少一個外管之間形成有環(huán)隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布器，其特征在于，所述噴管包括一個所述外管，所述中心內(nèi)管的出氣口從所述外管的出氣口伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體分布器，其特征在于，所述中心內(nèi)管的出氣口伸出所述外管的出氣口的長度為所述中心內(nèi)管的壁厚的1.2-3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的氣體分布器，其特征在于，所述中心內(nèi)管為直徑一致的圓管；所述外管為直徑一致的圓管，或，所述外管為在所述外管的出氣口處直徑變細(xì)的變徑管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體分布器，其特征在于，所述外管的進(jìn)氣口直徑是該外管的出氣口直徑的1-3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體分布器，其特征在于，所述中心內(nèi)管與所述外管之間設(shè)置有用于固定所述中心內(nèi)管、并可供氣化劑通過的支撐件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布器，其特征在于，所述中心內(nèi)管的軸心線與所述外管的軸心線重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體分布器，其特征在于，所述噴管數(shù)量為多個，各所述噴管的軸心線分別與所述錐形分布板的內(nèi)側(cè)表面相交的各點位于同一水平面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體分布器，其特征在于，所述噴管至少分為兩組，每組包括數(shù)個所述噴管，每組中的各所述噴管的軸心線分別與所述錐形分布板的內(nèi)側(cè)表面相交的各點位于同一水平面上，且分別通過各組噴管的氣化劑所形成的渦流流動方向相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的氣體分布器，其特征在于， 每個所述噴管的軸心線與水平面間夾角為0° -45° ； 每個所述噴管的軸心線在水平面上的投影線，與，經(jīng)過該噴管的軸心線與所述錐形分布板的內(nèi)側(cè)表面相交的點和所述錐形分布板的中心的水平線的夾角為20° -80°。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布器，其特征在于，所述錐形分布板設(shè)有多個小孔，每個所述小孔的直徑為0.5mm-5mm ;所述錐形分布板的開孔率為0.1_1%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布器，其特征在于，還包括:與所述排渣口連通的排渣管，以及與所述排渣管連通用于調(diào)整所述排渣管排渣速度的吹氣管。
13.一種氣化爐，其特征在于，包括:氣化爐殼體，分別與所述氣化爐殼體連通的進(jìn)料管線和出氣管線，以及設(shè)置于所述氣化爐殼體中、如權(quán)利要求1-12任一所述的氣體分布器。
14.一種使用權(quán)利要求13所述氣化爐的含碳物料氣化方法，其特征在于，包括: 通過各所述噴管向所述氣化爐中且位于所述錐形分布板上方的爐內(nèi)空間通入氣化劑，進(jìn)入所述爐內(nèi)空間的所述氣化劑形成渦流； 從所述進(jìn)料管線向所述氣化爐內(nèi)加入含碳物料，所述含碳物料隨所述渦流流動，并與所述氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成的可燃?xì)怏w通過所述出氣管線排出所述氣化爐殼體外，生成的廢渣通過所述排渣口排出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的含碳物料氣化方法，其特征在于， 所述噴管包括一個所述外管，所述氣化劑包括過熱蒸汽和氧氣； 所述中心內(nèi)管供含有氧氣的過熱蒸汽通過，所述外管和所述中心內(nèi)管之間的環(huán)隙供不含有氧氣的過熱蒸汽通過，且通過所述環(huán)隙的不含有氧氣的過熱蒸汽的氣速大于通過所述中心內(nèi)管的含有氧氣的過熱蒸汽的氣速； 一部分含碳物料與所述氧氣發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)，另一部分含碳物料在所述催化劑的催化作用下與所述過熱蒸汽發(fā)生氣化反應(yīng)，所述氣化反應(yīng)所需的熱量由所述燃燒放熱反應(yīng)提供，含碳物料在發(fā)生所述燃燒放熱反應(yīng)和所述氣化反應(yīng)后生成可燃?xì)怏w和廢渣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的含碳物料氣化方法，其特征在于，含有氧氣的過熱蒸汽通過所述中心內(nèi)管時的氣速為lOm/s-lOOm/s，不含有氧氣的過熱蒸汽通過所述環(huán)隙時的氣速是含有氧氣的過熱蒸汽通過所述中心內(nèi)管時的氣速的1-2倍。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的含碳物料氣化方法，其特征在于，通過所述中心內(nèi)管的過熱蒸汽中氧氣的濃度為0-40mOl%。
【文檔編號】C10J3/56GK104178224SQ201410386221
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】宋新朝, 毛燕東, 李克忠 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司