一種旋流式氣化爐以及旋流式氣化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工領(lǐng)域，具體涉及到一種旋流式氣化爐以及旋流式氣化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)能源結(jié)構(gòu)“富煤貧油少氣”，在此能源結(jié)構(gòu)下，煤炭無(wú)疑在能源領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。我國(guó)也是全世界煤炭開(kāi)采量和消費(fèi)量最大的國(guó)家。大量開(kāi)發(fā)、利用煤炭的背后，隱藏著巨大的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)代價(jià)。從開(kāi)采到燃燒，煤炭使用過(guò)程中的每一步都造成了對(duì)環(huán)境的破壞。特別是煤炭燃燒，具不完全統(tǒng)計(jì)我國(guó)85%的二氧化硫排放量、67%的氮氧化物排放量和70%的懸浮顆粒物都來(lái)自于燃煤。基于此種國(guó)情，加之國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)發(fā)布的煤炭產(chǎn)業(yè)政策中提到，一段時(shí)期煤炭發(fā)展的方向是要“堅(jiān)持依靠科技進(jìn)步，走資源利用率高、安全有保障、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)境污染少的煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路”。研發(fā)一種煤的高效利用方法是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。煤氣化是將一次能源轉(zhuǎn)化成潔凈的二次能源的主要途徑，大規(guī)模高效煤氣化技術(shù)是發(fā)展煤基化學(xué)品生產(chǎn)、煤基液體燃料(合成油品、甲醇、二甲醚等)、先進(jìn)的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、制氫、燃料電池以及直接還原煉鐵等過(guò)程工業(yè)的基礎(chǔ)，是這些行業(yè)的公共技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)。
[0003]目前干煤粉氣化技術(shù)領(lǐng)域中，有代表性的技術(shù)主要有Shell、GSP、航天爐等。Shell干煤粉氣化爐采用四個(gè)煤粉燒嘴，為廢鍋流程，投資高，制造難度大，制造周期長(zhǎng)；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，同樣存在投資高，制造難度大，制造周期長(zhǎng)的問(wèn)題；航天爐干煤氣化爐在處理煤粉規(guī)模上還沒(méi)有達(dá)到2000噸/天，且排渣口與反應(yīng)室直徑比例較大(1: 2?1: 2.5)，碳轉(zhuǎn)化率較低，也存在投資高，制造難度大，制造周期長(zhǎng)的問(wèn)題。上述幾種氣化技術(shù)都屬于大型造氣項(xiàng)目所需要的氣頭，且設(shè)計(jì)復(fù)雜，一次性投資較大，同時(shí)不同程度的存在一定問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種旋流式氣化爐以及旋流式氣化工藝。本發(fā)明具有投資小、氣化強(qiáng)度高、碳轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]—方面，本發(fā)明涉及到一種旋流式氣化爐。技術(shù)方案如下。
[0006]—種旋流式氣化爐，包括爐體1、進(jìn)料噴槍2、位于爐體頂部的熱煤氣出口 3、以及位于爐體底部的熔渣室4 ；
[0007]所述爐體I的外壁采用碳鋼或不銹鋼材料，夾層為保溫纖維棉，內(nèi)層為耐火澆注料，所述爐體的長(zhǎng)徑比為1:1-2:1;
[0008]所述的進(jìn)料噴槍2設(shè)置于爐體I的中部，進(jìn)料噴槍設(shè)置為單層布置或者多層布置；每一層的進(jìn)料噴槍的數(shù)量為大于等于兩個(gè)，每一層中所述的大于等于兩個(gè)的進(jìn)料噴槍沿著爐體圓周并呈中心對(duì)稱布置，設(shè)置噴槍的進(jìn)料方式為割向進(jìn)料；割向角度為10-50°，噴槍下傾0-30° ;
[0009]所述的熔渣室4設(shè)置有進(jìn)純氧噴槍?zhuān)a(bǔ)充純氧，保持熔渣室較高溫度，實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣；熔渣室下部設(shè)置有渣池5，渣池用于清渣處理。
[0010]優(yōu)選地，所述的進(jìn)料噴槍為單層布置，單層布置的進(jìn)料噴槍為第一噴槍?zhuān)糜跉饣弦约皻饣瘎┑倪M(jìn)料
[0011]優(yōu)選地，所述的進(jìn)料噴槍為兩層布置，分為上層進(jìn)料噴槍和下層進(jìn)料噴槍?zhuān)渲猩蠈舆M(jìn)料噴槍為第一噴槍?zhuān)糜跉饣弦约耙淮螝饣瘎┑倪M(jìn)料；下層進(jìn)料噴槍為第二噴槍?zhuān)糜诙螝饣瘎┑倪M(jìn)料及氣化爐開(kāi)車(chē)點(diǎn)火。
[0012]優(yōu)選地，所述的進(jìn)料噴槍為三層布置，分為上層進(jìn)料噴槍、中層進(jìn)料噴槍和下層進(jìn)料噴槍?zhuān)渲?，中層進(jìn)料噴槍為第一噴槍?zhuān)糜跉饣弦约耙淮螝饣瘎┑倪M(jìn)料，上層進(jìn)料噴槍與下層進(jìn)料噴槍均為第二噴槍?zhuān)糜诙螝饣瘎┑倪M(jìn)料，下層第二噴槍是氣化爐開(kāi)車(chē)時(shí)的點(diǎn)火噴槍。
[0013]優(yōu)選地，所述的第一進(jìn)料噴槍具有噴槍中心管以及噴槍中心管外圍的噴槍環(huán)隙。
[0014]優(yōu)選地，所述的第二噴槍具有噴槍中心管以及噴槍中心管外圍的噴槍環(huán)隙。
[0015]優(yōu)選地，所述的第二噴槍具有噴槍中心管進(jìn)液化氣，噴槍中心管外圍的噴槍環(huán)隙進(jìn)氣化劑。
[0016]本發(fā)明的另一方面涉及到一種旋流式氣化工藝，技術(shù)方案如下。
[0017]—種旋流式氣化工藝，使用上述的旋流式氣化爐進(jìn)行常壓氣化；所述的旋流式氣化工藝包括如下步驟:
[0018]氣化原料由輸送介質(zhì)密相輸送通過(guò)第一噴槍的噴槍中心管進(jìn)入氣化爐爐體內(nèi)部，水蒸汽與氧氣預(yù)混合后形成氣化劑，氣化劑通過(guò)第一噴槍的噴槍環(huán)隙進(jìn)入氣化爐內(nèi)部；氣化原料與氣化劑在氣化爐爐體內(nèi)部旋流氣化，提高了氣固相對(duì)速度，單位截面積氣化強(qiáng)度高，大顆粒原料在離心作用下粘附在氣化爐內(nèi)壁，延長(zhǎng)了停留時(shí)間，提高了碳轉(zhuǎn)化率，氣化爐爐膛溫度保持在1300_1450°C ;高溫氣化煤氣由熱煤氣出口排出，氣化爐渣沿氣化爐內(nèi)壁下流，進(jìn)入熔渣室，熔渣室通入純氧保持高溫，熔渣滴入渣池后清渣。
[0019]優(yōu)選地，所述的氣化原料是煤粉或焦粉；所述的煤粉包括無(wú)煙煤到褐煤之間所有煤種中的任意一種或者幾種的混合。
[0020]優(yōu)選地，所述的輸送介質(zhì)是空氣、二氧化碳或氮?dú)庵械囊环N或者幾種的混合。
[0021 ] 優(yōu)選地，氣化劑還通過(guò)第二噴槍的噴槍中心管外圍的噴槍環(huán)隙進(jìn)入氣化爐。
[0022]優(yōu)選地，氣化劑在各噴槍進(jìn)入氣化爐的分配的比例，以氣化劑體積流量計(jì)，為，第一噴槍占1/2-2/3，第二噴槍占1/3-1/2。
[0023]優(yōu)選地，使用的氧氣為:0.0lMPa, O-1O0C ;使用的蒸汽為:0.0lMPa, 100-110°C。
[0024]優(yōu)選地，氧氣與氣化原料的比值，以kg/kg計(jì)，為，0.8-0.9 ;蒸汽與氣化原料的比值，以 kg/kg 計(jì)，為，0.3-0.4。
[0025]本發(fā)明具有優(yōu)異的技術(shù)效果。
[0026]本發(fā)明中，入氣化爐的進(jìn)料噴槍采用割向進(jìn)料且噴槍向下傾斜一定角度，使氣化原料在爐內(nèi)以旋流形式氣化，增大了爐內(nèi)原料的霧化效果，提高了氣化爐的氣化強(qiáng)度、碳轉(zhuǎn)化率；氣化得到的煤氣中有效氣體成分高，C0+H2> 85% (體積含量)。
[0027]本發(fā)明中，采用多層進(jìn)料噴槍?zhuān)瑢?shí)現(xiàn)分級(jí)供氣化劑，使氣化爐內(nèi)氣化原料與氣化劑反應(yīng)更充分，氣化效率更高。
[0028]本發(fā)明的排渣方式為液體排渣，操作方便。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是本發(fā)明的進(jìn)料噴槍割向進(jìn)料示意圖。
[0031]附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記分別表示的是:
各氣化爐組成部件中，1:爐體；2:進(jìn)料噴槍?zhuān)?:熱煤氣出口 ；4:熔渣室；5:渣池。A:氣化原料:水蒸氣、氧氣混合氣；C:惰性氣體；E:氣化煤氣；F:純氧；G:液化氣；D:氣化爐爐膛直徑；L:氣化爐爐膛高度。a:噴槍與水平面夾角，稱為下傾角，取0-30° ;b:噴槍與徑向線夾角，稱為割向角，取10-50°。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0033]下面首先介紹本發(fā)明的旋流式氣化爐。
[0034]實(shí)施例1
[0035]—種旋流式氣化爐，包括爐體1、進(jìn)料噴槍2、位于爐體頂部的氣化氣出氣口 3、以及位于爐體底部的熔渣室4 ;所述爐體I的外壁采用碳鋼，夾層為保溫纖維棉，內(nèi)層為耐火澆注料，所述爐體的長(zhǎng)徑比為1:1 ;所述的進(jìn)料噴槍2設(shè)置于爐體I的中部，進(jìn)料噴槍設(shè)置為單層布置，每一層的進(jìn)料噴槍的數(shù)量為兩個(gè)，每一層中的兩個(gè)進(jìn)料噴槍沿著爐體圓周并呈中心對(duì)稱布置，設(shè)置噴槍的進(jìn)料方式為割向進(jìn)料；割向角度為50°，噴槍下傾0° ;單層布置的進(jìn)料噴槍為第一噴槍?zhuān)糜跉饣弦约皻饣瘎┑倪M(jìn)料，所述的第一進(jìn)料噴槍具有噴槍中心管以及噴槍中心管外圍的噴槍環(huán)隙；所述的熔渣室4設(shè)置有進(jìn)純氧噴槍?zhuān)a(bǔ)充純氧，保持熔渣室較高溫度，實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣；熔渣室下部設(shè)置有渣池5，渣池用于清渣處理。
[0036]實(shí)施例2
[0037]—種旋流式氣化爐，包括爐體1、進(jìn)料噴槍2、位于爐體頂部的氣化氣出氣口 3、以及位于爐體底部的熔渣室4 ;所述爐體I的外壁采用不銹鋼材料，夾層為保溫纖維棉，內(nèi)層為耐火澆注料，所述爐體的長(zhǎng)徑比為2: I;所述的進(jìn)料噴槍2設(shè)置于爐體I的