本實(shí)用新型涉及煤氣化技術(shù)，尤其涉及一種煤氣化爐。

背景技術(shù)：

煤氣化技術(shù)是煤炭清潔高效利用的核心，已經(jīng)工業(yè)化的煤氣化技術(shù)主要有固定床技術(shù)、流化床技術(shù)和氣流床技術(shù)。其中，氣流床技術(shù)由于處理量大、碳轉(zhuǎn)化率高、冷煤氣效率高等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要方向。

傳統(tǒng)的氣流床氣化爐中，煤粉燒嘴的布置方式主要包括側(cè)置多燒嘴和對(duì)置多燒嘴，相應(yīng)的氣流混合方式分別為旋轉(zhuǎn)撞擊流和對(duì)撞流。然而，對(duì)于側(cè)置多燒嘴和對(duì)置多燒嘴的氣流混合方式，當(dāng)其中一個(gè)燒嘴出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏燒的問題，碳轉(zhuǎn)化率低，嚴(yán)重影響氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種煤氣化爐，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的氣化爐容易出現(xiàn)偏燒現(xiàn)象，碳轉(zhuǎn)化率低的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型提供一種煤氣化爐，包括：氣化室、N個(gè)工藝燒嘴和點(diǎn)火燒嘴；

所述點(diǎn)火燒嘴設(shè)置在所述氣化室頂部的中心位置處；

所述工藝燒嘴設(shè)置在所述氣化室的頂部，且N個(gè)工藝燒嘴圍設(shè)在所述點(diǎn)火燒嘴的外圍，所述N≥3；

各所述工藝燒嘴的中心線在對(duì)應(yīng)所述工藝燒嘴的出口中心點(diǎn)與所述氣化室的軸線確定的平面上的投影直線為同一個(gè)圓錐的母線，各所述工藝燒嘴的中心線與對(duì)應(yīng)的所述投影直線的夾角為β，所述β＞0°

如上所述的煤氣化爐，所述工藝燒嘴的個(gè)數(shù)為3～6個(gè)，0°＜β≤25°。

如上所述的煤氣化爐，所述圓錐的半錐角為α，10°≤α≤50°。

如上所述的煤氣化爐，所述氣化室的頂部為拱形結(jié)構(gòu)，所述氣化室的主體為中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，所述氣化室的下部為中空的錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述氣化室的主體位于所述氣化室的頂部與所述氣化室的下部之間。

如上所述的煤氣化爐，所述氣化室的出口設(shè)置在所述錐臺(tái)結(jié)構(gòu)上，且所述出口處設(shè)置有下渣管，所述下渣管和所述錐臺(tái)結(jié)構(gòu)相連接。

如上所述的煤氣化爐，所述下渣管的下部設(shè)置有排渣口。

如上所述的煤氣化爐，還包括：外殼，所述外殼套設(shè)在所述氣化室的外部，且所述外殼延伸至所述下渣管的外部。

如上所述的煤氣化爐，所述氣化室具體為水冷壁圍設(shè)組成的容納空間，在煤粉氣化過程中，冷卻水通入所述水冷壁以降低所述氣化室的溫度。

本實(shí)施例的煤氣化爐，包括氣化室、N個(gè)工藝燒嘴和點(diǎn)火燒嘴；點(diǎn)火燒嘴設(shè)置在氣化室頂部的中心位置處；工藝燒嘴設(shè)置在氣化室的頂部，且N個(gè)工藝燒嘴圍設(shè)在點(diǎn)火燒嘴的外圍，N≥3，各工藝燒嘴的中心線在對(duì)應(yīng)工藝燒嘴的出口中心點(diǎn)與氣化室的軸線確定的平面上的投影直線為同一個(gè)圓錐的母線，各工藝燒嘴的中心線與對(duì)應(yīng)的投影直線的夾角為β，β＞0°，實(shí)現(xiàn)了干煤粉和氣化劑在氣化室內(nèi)的均勻混合且干煤粉顆粒在氣化室內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)，從而提高了合成氣中有效氣體成分，避免了偏燒現(xiàn)象，碳轉(zhuǎn)化率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的煤氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的工藝燒嘴布置方式俯視示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的工藝燒嘴布置方式立體示意圖；

圖4為圖3中工藝燒嘴噴射出的射流在氣化室內(nèi)混合流動(dòng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的煤氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的工藝燒嘴布置方式俯視示意圖，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的工藝燒嘴布置方式立體示意圖，圖4為圖3中工藝燒嘴噴射出的射流在氣化室內(nèi)混合流動(dòng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

參見圖1～圖4，本實(shí)用新型實(shí)施例的煤氣化爐，包括：氣化室101、N個(gè)工藝燒嘴102和點(diǎn)火燒嘴103；

點(diǎn)火燒嘴103設(shè)置在氣化室101頂部的中心位置處；工藝燒嘴102設(shè)置在氣化室101的頂部，且N個(gè)工藝燒嘴102圍設(shè)在點(diǎn)火燒嘴103的外圍，N≥3；

各工藝燒嘴102的中心線在對(duì)應(yīng)工藝燒嘴102的出口中心點(diǎn)與氣化室101的軸線確定的平面上的投影直線為同一個(gè)圓錐的母線，各工藝燒嘴102的中心線與對(duì)應(yīng)的投影直線的夾角為β，β＞0°。

本實(shí)施例的煤氣化爐包括氣化室101、工藝燒嘴102和點(diǎn)火燒嘴103，其中，氣化室101的頂部為拱形結(jié)構(gòu)，氣化室101的主體為中空的圓柱形結(jié)構(gòu)，氣化室101的下部為中空的錐臺(tái)結(jié)構(gòu)104，氣化室101的主體位于氣化室101的頂部與氣化室101的下部之間。

在具體煤粉氣化過程中，燃料氣及氧化劑進(jìn)入點(diǎn)火燒嘴103，燃料氣被點(diǎn)火燒嘴103內(nèi)的點(diǎn)火棒點(diǎn)燃，氧化劑與被點(diǎn)燃的燃料氣在點(diǎn)火燒嘴103出口處預(yù)混之后，噴入氣化室101的主體部分；然后將干煤粉和氣化劑通入工藝燒嘴102，在工藝燒嘴102出口處預(yù)混后也噴入氣化室101的主體部分，干煤粉被點(diǎn)燃，并在氣化室101的主體內(nèi)部發(fā)生劇烈的燃燒，經(jīng)過氧化還原反應(yīng)生成包含一氧化碳和氫氣等有效氣的煤氣。為了防止氣化室101內(nèi)發(fā)生熄火現(xiàn)象，在煤粉氣化過程中點(diǎn)火燒嘴103常開。

可選地，本實(shí)施例的氣化劑為空氣和水蒸氣的混合物或富氧空氣與水蒸氣的混合物或純氧與水蒸氣的混合物，本實(shí)施例的燃料氣為石油液化氣、天然氣、馳放氣或其它可替代燃料氣；本實(shí)施例中的氧化劑可以為空氣或者富氧空氣或者純氧。

下面通過具體的實(shí)施例對(duì)工藝燒嘴102的布置方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中工藝燒嘴的個(gè)數(shù)為3～6個(gè)，0°＜β≤25°，上述圓錐的半錐角10°≤α≤50°，以下以N＝3為例對(duì)工藝燒嘴102的布置方式進(jìn)行說明。

具體地，如圖1和圖3所示，每個(gè)工藝燒嘴102的出口中心點(diǎn)與氣化室101的軸線確定一個(gè)平面，那么3個(gè)工藝燒嘴102就可以確定3個(gè)平面。工藝燒嘴102的中心線在其對(duì)應(yīng)的平面上進(jìn)行投影，得到3條投影直線，該3條投影直線位于同一個(gè)圓錐面上，且為同一圓錐的母線，同時(shí)，該圓錐的中心線與氣化室101的軸線重合，各工藝燒嘴102的中心線與其對(duì)應(yīng)的投影直線的夾角為β，β＞0°；其中，工藝燒嘴102對(duì)應(yīng)的平面是指該工藝燒嘴的出口中心點(diǎn)與氣化室101的軸線確定的平面，工藝燒嘴102的中心線對(duì)應(yīng)的投影直線是指工藝燒嘴102在其對(duì)應(yīng)的平面上的投影得到的直線。

下面以工藝燒嘴102按照?qǐng)D2所示實(shí)施例的布置方式分布為例，在圖1的基礎(chǔ)上，結(jié)合圖4來說明射流在氣化室內(nèi)的流動(dòng)方式。如圖4所示，三股煤粉和氣化劑的射流從工藝燒嘴102的出口噴出后向氣化室101的出口運(yùn)動(dòng)，各射流之間的距離逐漸縮短，當(dāng)距離達(dá)到最短處時(shí)三股射流發(fā)生相互混合，由于各工藝燒嘴102的中心線與其對(duì)應(yīng)的投影直線之間有一定的夾角，即各工藝燒嘴102的中心線不能相交于一點(diǎn)，三股射流相互混合后使得氣化室101中出現(xiàn)三種流動(dòng)形式：在撞擊平面上向氣化室101的軸線運(yùn)動(dòng)的撞擊流動(dòng)、沿氣化室101的軸線向氣化室101的出口運(yùn)動(dòng)的剪切流動(dòng)以及沿氣化室101的軸線向氣化室101出口運(yùn)動(dòng)的逐漸擴(kuò)展的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。三股射流同時(shí)發(fā)生的相互撞擊、剪切和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得干煤粉和氣化劑進(jìn)入氣化室101后兩者混合更加均勻，且干煤粉顆粒在氣化室101內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)，從而提高了合成氣中有效氣體成分，避免了偏燒現(xiàn)象，碳轉(zhuǎn)化率高。

另外，由于各工藝燒嘴102設(shè)置在氣化室101的頂部，其向下噴射射流的方式，使得氣化室101的高溫區(qū)在各燒嘴出口的下方，避免了在工況不穩(wěn)定時(shí)，一側(cè)燒嘴將其他燒嘴燒壞的情況。此外，三股射流同時(shí)發(fā)生的相互撞擊、剪切和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還避免了火焰長(zhǎng)度過長(zhǎng)而燒到氣化室101的下部錐臺(tái)結(jié)構(gòu)104的壁面。

本實(shí)施例的煤氣化爐，包括氣化室、N個(gè)工藝燒嘴和點(diǎn)火燒嘴；點(diǎn)火燒嘴設(shè)置在氣化室頂部的中心位置處；工藝燒嘴設(shè)置在氣化室的頂部，且N個(gè)工藝燒嘴圍設(shè)在點(diǎn)火燒嘴的外圍，N≥3，各工藝燒嘴的中心線在對(duì)應(yīng)工藝燒嘴的出口中心點(diǎn)與氣化室的軸線確定的平面上的投影直線為同一個(gè)圓錐的母線，各工藝燒嘴的中心線與對(duì)應(yīng)的投影直線的夾角為β，β＞0°，實(shí)現(xiàn)了干煤粉和氣化劑在氣化室內(nèi)的均勻混合，且干煤粉顆粒在氣化室內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)，從而提高了合成氣中有效氣體成分，避免了偏燒現(xiàn)象，碳轉(zhuǎn)化率高。

由于氣化室在煤粉燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，為了降低氣化室壁面的溫度，延長(zhǎng)煤氣化爐的使用壽命，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步的改進(jìn)，如圖1所示，本實(shí)施例的氣化室101具體為水冷壁105圍設(shè)組成的容納空間，在煤粉氣化過程中，冷卻水通入水冷壁105以降低氣化室101的溫度。

具體地，水冷壁105的結(jié)構(gòu)可以是由螺旋纏繞或者環(huán)形直列的或者其他形式的換熱管道組成。煤氣化爐在運(yùn)行過程中，冷卻水由進(jìn)水口107進(jìn)入水冷壁，從出水口106開水冷壁105，在煤氣化爐工作過程中冷卻氣化室101的壁面，也就是水冷壁105的外壁；干煤粉燃燒后產(chǎn)生的熔融渣渣顆粒，被水冷壁壁面捕獲，在冷卻水的作用下凝固形成一層固態(tài)渣層，由于固態(tài)渣層的傳熱系數(shù)小，這層固態(tài)渣層可有效的保護(hù)水冷壁105免受高溫和腐蝕的破壞，使煤氣化爐的故障率低、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)且運(yùn)行穩(wěn)定，延長(zhǎng)了煤氣化爐的使用壽命。

進(jìn)一步地，為了將煤粉氣化產(chǎn)生的融渣排出氣化室，本實(shí)施例的煤氣化爐還包括下渣管108，下渣管108的下部設(shè)置有排渣口109，其中，氣化室101的出口設(shè)置在錐臺(tái)結(jié)構(gòu)104上，下渣管108設(shè)置在氣化室101的出口處，并與錐臺(tái)結(jié)構(gòu)104相連接。

具體地，隨著氣化爐的運(yùn)行，煤粉氣化產(chǎn)生的熔融渣層沉積在固態(tài)渣層上并保持流動(dòng)狀態(tài)，在重力的作用下，沿下渣管108從排渣口109排出氣化爐。

為了對(duì)上述實(shí)施例中的煤氣化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離并起到保護(hù)的作用，本實(shí)施例的煤氣化爐，還包括：外殼110，外殼110套設(shè)在氣化室101的外部，且延伸至下渣管108的外部。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。