一种具有间歇化学激冷多维烧嘴的气化炉的制作方法

本实用新型属于煤气化技术领域，具体涉及一种具有间歇化学激冷多维烧嘴的气化炉。

背景技术：

目前，大部分的气化炉都为一室一段，烧嘴主要以对喷的方式排列，在气化炉内形成撞击流和射流混合的流场，如航天炉，gsp等，气化炉烧嘴对喷的组合方式，一方面使气化炉的中心温度大大增加，从而导致飞灰产量大大增加；另一方面气化炉内的撞击流场存在短路气流，炉膛中的碳颗粒反应不充分，容易造成一定的碳损失，从而降低了气化炉的碳转化率。小部分一室一段气化炉为烧嘴设置偏转角度，以减少飞灰产量，如壳牌炉等，但一室一段气化炉，反应出口温度高，需要大量循环冷煤气对高温煤气进行激冷，设备庞大而昂贵，气化效率低。

华能炉两室两段式干煤粉加压气化技术，一段气化产生的高温煤气与二段喷入的煤粉和水蒸汽进一步发生气化反应，将高温煤气显热更多地转化为煤气的有效成分，利用二段气化吸热反应，使煤气温度快速降低(也称“化学激冷”)，大幅度降低了设备造价，提高了气化效率，但气化炉二段煤粉停留时间短，利用率低，灰中残碳高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有间歇化学激冷多维烧嘴的气化炉，降低了气化炉中心温度，使灰渣颗粒向径向扩散，大幅度减少了飞灰量，提高了产渣量；显著增强了气化炉的阻力，增加了煤粉混动。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种具有间歇化学激冷多维烧嘴的气化炉，包括气化炉本体和设置在气化炉本体内壁沿上升螺旋线排布的若干第一烧嘴和若干第二烧嘴，第一烧嘴与第二烧嘴间隔设置；第一烧嘴和第二烧嘴的烧嘴口均朝向气化炉炉膛的中心，第一烧嘴和第二烧嘴均以相同的角度和方向朝气化炉炉膛内壁斜向上偏转；第一烧嘴与气化剂系统连接，第二烧嘴与化学激冷剂系统连接；气化炉本体的上方设有缩口段。

优选地，若干第一烧嘴和若干第二烧嘴排布的上升螺旋线为等螺距螺旋线。

优选地，相邻第一烧嘴与第二烧嘴的高度差相等。

进一步优选地，0＜相邻第一烧嘴与第二烧嘴的高度差，若干第一烧嘴和若干第二烧嘴排布的上升螺旋线的总高度≤气化炉总高度的1/10。

优选地，若干第一烧嘴和若干第二烧嘴排布的上升螺旋线的圈数为1～2。

优选地，第一烧嘴和第二烧嘴在水平方向的偏转角度为1°～5°，第一烧嘴和第二烧嘴在竖直方向的偏转角度为1°～5°。

优选地，烧嘴的数量为4～8。

优选地，若干第一烧嘴和若干第二烧嘴排布的上升螺旋线最下端与气化炉渣缩口的距离为气化炉本体总高度的1/6～1/5。

优选地，缩口段的高度为气化炉本体总高度的1/5，缩口段直径为气化炉本体的80％～85％。

优选地，化学激冷剂系统内的煤粉量为气化剂系统的15％～16％。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开的一种具有间歇化学激冷多维烧嘴的气化炉，若干第一烧嘴和若干第二烧嘴在气化炉本体内壁沿上升螺旋线排布，使煤粉气化后形成向外扩散的气旋，使火焰高温区在炉膛内部向径向方向扩散开，使得炉膛内火焰更加饱满，能够大幅降低气化炉炉膛中心区域的火焰温度以及烧嘴头部和烧嘴罩的辐射热强度；气旋使灰渣颗粒向径向扩散，更易被壁面捕捉，大幅度减少了飞灰量，提高了产渣量。间歇化学激冷的方式，一方面整个炉内放热气旋和吸热气旋均匀混合，可以使气化炉内主反应段温度分布的更均匀，均匀的温度利于渣的生成、提高渣的流动性，另一方面在底下一层没有被壁面捕捉的飞灰，在上面一层的强放热气化反应及气旋中再次熔融捕捉，增加了飞灰的捕捉率及碳转化率。旋转上升的烧嘴布置方式，增强了气化炉的可控性及可塑性，使气化炉温度均匀分布在螺旋线上，在螺旋线高度上形成温度均匀的反应场，在温度均匀的反应场上形成稳定的渣膜，提高了气化炉运行的稳定性。同时，上升螺旋线最上端的上方设有缩口，能够显著增强了气化炉的阻力，增加了煤粉混动。

进一步地，若干烧嘴排布的螺旋线为等螺距螺旋线，使气流在各段均匀受力，保证气旋的稳定。

进一步地，相邻烧嘴的高度差相等，为气旋提供均匀的不断向上的动力，使气旋能向上均匀旋起。

更进一步地，0＜相邻第一烧嘴与第二烧嘴的高度差，若干第一烧嘴和若干第二烧嘴排布的上升螺旋线的总高度≤气化炉总高度的1/10，高度差选择合理的数值范围，不会引起烧嘴偏转角度过大。

进一步地，若干烧嘴排布的螺旋线圈数为1～2，圈数过少，会使形成的螺旋气旋效果不好，太多会影响炉膛内的热力场，且成本较高。

进一步地，烧嘴在水平方向的偏转角度为1°～5°，能够为灰渣提供向壁面的离心力，角度过大容易烧损气化炉壁面；烧嘴在竖直方向的偏转角度为1°～5°，为气流提供斜向上的动力，角度过大，会减少煤粉在气化炉中的停留时间。

进一步地，烧嘴的数量为4～8，烧嘴数量过少，形成的气旋不稳定，过多则会增加成本。

进一步地，若干第一烧嘴和若干第二烧嘴排布的上升螺旋线最下端与气化炉渣缩口的距离为气化炉总高度的1/6～1/5，该位置可以增加煤粉在气化炉中的停留时间，进而增加反应时间。

进一步地，缩口段与气化炉本体顶端的距离为气化炉本体总高度的1/5，能够增加气化炉阻力，增加合成气的混动效果，增强气化炉与水冷壁的换热；缩口段直径为气化炉本体的80％～85％，能够减少体积，增大压力，从而增强混动效果。

进一步地，化学激冷剂系统内的煤粉量为气化剂系统的15％～16％，合理的配比，能够使化学激冷反应可以最大化的进行。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的横切面俯视示意图。

图中：1-第一烧嘴、2-第二烧嘴、3-气化炉本体、4-缩口段、5-激冷气进口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，其内容是对本实用新型的解释而不是限定：

如图1、图2，本实用新型的具有间歇化学激冷多维烧嘴的气化炉，包括气化炉本体3和设置在气化炉本体3内壁沿上升螺旋线排布的若干第一烧嘴1和若干第二烧嘴2，第一烧嘴1与第二烧嘴2间隔设置；第一烧嘴1和第二烧嘴2的烧嘴口均朝向气化炉炉膛的中心，第一烧嘴1和第二烧嘴2均以相同的角度和方向朝气化炉炉膛内壁斜向上偏转；第一烧嘴1与气化剂系统连接，第二烧嘴2与化学激冷剂系统连接；优选地，化学激冷剂系统内的煤粉量为气化剂系统的15％～16％。

气化炉本体3的上方设有缩口段4；缩口段4的高度为气化炉本体3总高度的1/5，缩口段4直径为气化炉本体3的80％～85％。

在本实用新型的一个较优的实施例中，若干第一烧嘴1和若干第二烧嘴2排布的上升螺旋线为等螺距螺旋线；相邻第一烧嘴1与第二烧嘴2的高度差相等。0＜相邻第一烧嘴1与第二烧嘴2的高度差，若干第一烧嘴1和若干第二烧嘴2排布的上升螺旋线的总高度≤气化炉总高度的1/10。若干第一烧嘴1和若干第二烧嘴2排布的上升螺旋线的圈数为1～2。第一烧嘴1和第二烧嘴2在水平方向的偏转角度为1°～5°，第一烧嘴1和第二烧嘴2在竖直方向的偏转角度为1°～5°。烧嘴2的数量为4～8。若干第一烧嘴1和若干第二烧嘴2排布的上升螺旋线最下端与气化炉渣缩口的距离为气化炉本体3总高度的1/6～1/5。

下面结合一个具体实施例对本实用新型做进一步详细描述：

现有2000t/天干煤粉气化炉一台，高13米，分别设置4个第一烧嘴1和4个第二烧嘴2，烧嘴竖直方向偏转4.5°，水平方向顺时针偏转2°，顺时针方向以水平90°圆心角间隔的距离均匀的分布在气化炉横切面上，烧嘴间在气化炉竖直方向上以间隔0.1625米的高度差依次成阶梯状排列，整体形成上升螺旋线。第一烧嘴1的进料为煤粉、氧气、水蒸汽，主要为气化反应；第二烧嘴2的进料为煤粉、水蒸汽，主要为化学激冷反应。

间歇化学激冷，使气化炉温度得到大幅度下降，煤粉转化效率大幅度提高；烧嘴在气化炉中的偏转及阶梯状的配列方式在气化炉内形成的向上旋转的气旋，一方面使火焰高温区在炉膛内部向径向方向扩散开，炉膛内火焰更加饱满，增加了炉子对灰渣的捕捉；另一方面增加了煤粉在气化炉内的停留时间，使煤粉反应更为彻底。

间歇化学激冷的多维气化炉，平均炉温为1200℃，大于灰熔点，比两段式华能气化炉降低了300-400℃，飞灰量较少了60％，渣产量得到大幅度增加。

烧嘴改造后，冷煤气效率≥84％，灰中含碳量≤15％。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型实施方式的一部分，根据本实用新型所描述的系统所做的等效变化，均包括在本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本实用新型的保护范围。