一種氣化劑從頂部燒嘴及爐體分層同時供入強旋轉煤粉氣化爐裝置及氣化方法，它涉及一種氣化爐及氣化方法，具體涉及一種氣化劑從頂部燒嘴及爐體分層同時供入強旋轉煤粉氣化爐裝置及氣化方法。本發明專利技術為了解決現有技術中氣化爐壁面掛渣不均勻，造成氣化爐內壁面燒損、腐蝕等問題。本發明專利技術的多個氣化劑噴口由上至下依次均布設置在氣化爐體的上部，多個氣化劑噴口的噴口中心均位于與水平面垂直的同一條豎直線上，煤粉燒嘴安裝在氣化爐體的頂部，煤粉燒嘴內設有橫截面為環形的氣化劑通道和煤粉通道，氣化劑通道和煤粉通道的近火端設有旋流葉片，每個氣化劑噴口上設有氣體流量調節閥。本發明專利技術屬于煤氣化領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種氣化爐及氣化方法，具體涉及，屬于煤氣化領域。
技術介紹
煤氣化技術是高效清潔的潔凈煤技術。當前的煤氣化技術主要分為移動床氣化、流化床氣化、氣流床氣化和熔融床氣化四類。其中，氣流床氣化技術因其氣化強度高、生產能力大、碳轉化率高等優點已成為現在煤氣化技術的主要發展方向。氣流床氣化有兩個主要特點，一是運行溫度高，約為1300?1600°C，爐內形成的灰渣為液態，排渣方式為液態排渣；另外一個特點是采用“以渣抗渣”技術來保護爐壁和減少熱損失。氣流床氣化爐存在主要問題是燒嘴壽命短。煤粉氣化爐的燒嘴壽命一般只有一年左右。2氣化爐內壁面容易燒損。以上問題導致氣化爐經常停車，而氣化爐作為化工企業的生產源頭，一旦停車，導致整個生產線全部停運，整個生產線停運一次給企業造成巨額經濟損失。例如:一套造氣量80000Nm3/h的煤氣化生產線停運一次經濟損失達4000萬元以上。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種氣化劑從頂部燒嘴及爐體分層同時供入強旋轉煤粉氣化爐裝置，解決現有技術中氣化爐壁面掛渣不均勻，造成氣化爐內壁面燒損、腐蝕等問題。本專利技術為解決上述問題采取的技術方案是:本專利技術所述裝置包括煤粉燒嘴、氣化爐體、氣化爐膛、水冷壁、合成氣通道、渣池、多個氣化劑噴口、多個氣體流量調節閥、旋流葉片、煤粉通道和氣化劑通道，氣化爐體是由半球體和圓柱體組成，水冷壁安裝在氣化爐體內，水冷壁由多根豎直圓管并排設置組成，氣化爐膛是由水冷壁圍成的回轉體，渣池位于氣化爐體的底部，合成氣通道插裝在氣化爐體的下部，多個氣化劑噴口由上至下依次均布設置在氣化爐體的上部，且每個氣化劑噴口沿氣化爐膛的切線方向插入氣化爐膛內，多個氣化劑噴口的噴口中心均位于與水平面垂直的同一條豎直線上，煤粉燒嘴安裝在氣化爐體的頂部，且煤粉燒嘴的軸線與氣化爐膛的軸線重合，煤粉燒嘴內設有橫截面為環形的氣化劑通道和煤粉通道，氣化劑通道和煤粉通道的近火端設有旋流葉片，每個氣化劑噴口上設有氣體流量調節閥。本專利技術所述氣化方法的具體步驟如下:步驟一、設定氣化爐膛內部壓力為0.1?4MPa，氣化爐膛的運行溫度為1250?1600°C ；步驟二、溫度為25?100°C的干煤粉由氮氣或二氧化碳氣體攜帶以旋流方式經煤粉燒嘴上的煤粉通道送入氣化爐膛內部；占總量10%?40%的溫度為20?400°C的氣化劑以旋流的方式經煤粉燒嘴上的氣化劑通道噴入氣化爐膛內部，氣化劑與煤粉在爐頂區域同向旋轉向下混合流動，煤粉所占的體積分數為1%?25% ;步驟三、煤粉與氣化劑混合氣流接觸到中心回流區卷吸回來的高溫合成氣后，被其點燃，在氣化爐膛頂部燃燒形成熔渣；步驟四、剩余占總量60%?90%的溫度為20?400°C的氣化劑通過所述氣化劑噴口以100?200m/s的速度沿爐高分層切向噴入氣化爐膛，高速的氣化劑氣流沖入爐膛后形成強烈旋轉氣流，在離心力的作用下，約80%的熔渣被甩在爐壁面形成較厚的渣層，渣層均勻，旋轉氣流不斷沖刷爐膛壁面上的渣層，并與其發生強烈氣化反應；步驟五、氣化生成的粗煤氣通過所述合成氣通道流出氣化爐膛，生成的液態渣沿壁面流入渣池，冷卻后通過底部排渣口排出氣化爐。本專利技術的有益效果是:—、本專利技術中渣層由離心力作用形成。現有技術中，煤粉與氣化劑均從氣化爐頂部噴入爐膛，煤粉進入爐膛后在高溫下形成熔渣，熔渣與氣化劑氣流一起同向一般以直流的方式流向爐膛底部。在流動過程中，只有少量的壁面附近的熔渣由于氣流脈動粘到壁面上形成渣膜；而本專利技術中，煤粉從氣化爐頂部噴入，煤粉進入爐膛后在高溫下形成熔渣，以100?200m/s的速度沿爐高分層切向噴入爐膛的氣化劑在爐內形成強烈的旋轉氣流，熔渣與氣化劑一起在近壁面區高速旋轉向下流動，約80%的熔渣受強旋產生的離心力作用不斷地被甩到壁面上形成渣層。二、本專利技術中粘附在爐壁上的渣量多，渣層厚度大。現有技術中，煤粉與氣化劑均從氣化爐頂部噴入爐膛，煤粉進入爐膛后在高溫下形成熔渣，熔渣與氣化劑氣流一起同向一般以直流的方式流向爐膛底部。在流動過程中，只有少量的壁面附近的熔渣由于氣流脈動粘到壁面上形成渣膜，離壁面較遠處的熔渣無法粘到壁面上，因此只有約10%左右的熔渣能夠粘到壁面形成渣膜，由于粘附在爐壁上的渣量小，導致壁面渣膜較薄，一般渣膜厚度為2?3mm ;本專利技術依靠離心力將熔渣甩到壁面形成渣層，60%?90%氣化劑以100?200m/s的速度沿爐高分層切向噴入爐膛3，形成強烈的旋轉氣流，產生的離心力足以將熔渣甩到壁面上形成渣層，氣化過程中約占80%左右的熔渣都被甩到壁面上形成渣層，由于粘附在爐壁上的渣量多，因此壁面渣層較厚，渣層厚度可達5?6_。三、本專利技術中壁面渣層厚度比較均勻。現有技術中，煤粉與氣化劑均從氣化爐頂部噴入爐膛，煤粉進入爐膛后在高溫下形成熔渣，熔渣與氣化劑氣流一起同向一般以直流的方式流向爐膛底部。在流動過程中，只有少量的壁面附近的熔渣由于氣流脈動粘到壁面上形成渣膜，離壁面較遠處的熔渣無法粘到壁面上，因此只有約10%左右的熔渣能夠粘到壁面形成渣膜，由于粘附在爐壁上的渣量小，當沿氣化爐圓周方向的氣量分布不均時，沿圓周方向壁面熔渣粘附情況不均，導致圓周方向壁面渣膜厚度不均勻。而本專利技術中，煤粉從氣化爐頂部噴入，煤粉進入爐膛后在高溫下形成熔渣，以100?200m/s的速度沿爐高分層切向噴入的氣化劑在爐內形成強烈的旋轉氣流，熔渣與氣化劑一起在近壁面區高速旋轉向下流動。本專利技術中氣流速度高，湍流強度大，有利于氣化劑與熔渣的混合。熔渣與氣化劑沿圓周方向混合均勻后在強旋產生的離心力作用下甩到壁面形成渣層，壁面渣層厚度比較均勻。四、本專利技術能更有效保護氣化爐內壁面。壁面渣層主要成分為二氧化硅，二氧化硅導熱系數約為7.6W/mk，常用耐火磚的導熱系數約為20?28W/mk，渣層導熱系數比耐火磚小很多，因此渣層的隔熱效果好。現有技術中壁面渣膜較薄，渣膜厚度一般為2?3_，而且沿圓周方向渣膜厚度不均勻，易出現部分內壁面沒有渣膜覆蓋的問題，氣化爐內壁面裸露于高溫煙氣環境中，容易出現超溫而被燒損。氣化爐內氣體中含有60%?70%的一氧化碳，高溫的一氧化碳為腐蝕性氣體，氣化爐內壁面裸露于高溫且富含一氧化碳的環境下，容易發生化學腐蝕。本專利技術中壁面渣層厚，渣層厚度高達5?6_，是現有技術的2?3倍，同時渣層厚度比較均勻，沒有氣化爐內壁面裸露于高溫煙氣中，更能有效保護氣化爐內壁面不被高溫氣體燒損；而且較厚的渣層將氣化爐內壁面與爐內氣體含有60%?70%的一氧化碳隔開，能保護氣化爐內壁面不受一氧化碳氣體的化學腐蝕。五、本專利技術氧的消耗量少。現有技術中壁面掛渣薄而且不均勻，渣膜厚度一般為2?3_ ;本專利技術中壁面掛渣厚且均勾，渣層厚度高達5?6_，是現有技術的2?3倍，而渣層導熱系數小，隔熱性好，因此本專利技術能夠減小壁面熱損失。碳與氧氣反應生成一氧化碳放熱112.lkj/mol，碳與氧氣反應生成二氧化碳放熱395kJ/mol，顯然碳與氧氣反應生成二氧化碳放熱是生成一氧化碳放出的熱量的3.52倍。煤粉氣化需要在較高溫度(1250?1600°C )下才能迅速反應，雖然期望得到的煤氣化產物是一氧化碳，但為了維持較高爐內溫度，必須通入過量的氧氣生成二氧化碳來提高溫度。現有技術中壁面熱損失較大，實際運行時調整氧原本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種氣化劑從頂部燒嘴及爐體分層同時供入強旋轉煤粉氣化爐裝置，其特征在于：所述一種氣化劑從頂部燒嘴及爐體分層同時供入強旋轉煤粉氣化爐裝置包括煤粉燒嘴(1)、氣化爐體(2)、氣化爐膛(3)、水冷壁(4)、合成氣通道(5)、渣池(6)、多個氣化劑噴口(7)、多個氣體流量調節閥(8)、旋流葉片(9)、煤粉通道(10)和氣化劑通道(11)，氣化爐體(2)是由半球體和圓柱體組成，水冷壁(4)安裝在氣化爐體(2)內，水冷壁(4)由多根豎直圓管并排設置組成，氣化爐膛(3)是由水冷壁(4)圍成的回轉體，渣池(6)位于氣化爐體(2)的底部，合成氣通道(5)插裝在氣化爐體(2)的下部，多個氣化劑噴口(7)由上至下依次均布設置在氣化爐體(2)的上部，且每個氣化劑噴口(7)沿氣化爐膛(3)的切線方向插入氣化爐膛(3)內，多個氣化劑噴口(7)的噴口中心均位于與水平面垂直的同一條豎直線上，煤粉燒嘴(1)安裝在氣化爐體(2)的頂部，且煤粉燒嘴(1)的軸線與氣化爐膛(3)的軸線重合，煤粉燒嘴(1)內設有橫截面為環形的氣化劑通道(11)和煤粉通道(10)，氣化劑通道(11)和煤粉通道(10)的近火端設有旋流葉片(9)，每個氣化劑噴口(7)上設有氣體流量調節閥(8)。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李爭起，陳智超，曾令艷，王浩鵬，劉曉英，蔣炳坤，朱群益，秦裕琨，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23
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