[发明专利]喷嘴顶置式气化室及含有它的气化炉

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种煤炭气化技术领域的喷嘴顶置式气化室及含有它的气化炉，尤其是一种适用于“低灰窄粘温特性” 和“高灰、高灰熔点”典型气化煤种的喷嘴顶置式气化室及其气化炉。 

背景技术

中国的煤炭资源丰富，但煤质多为劣质煤，因此中国的业主多希望能气化更多的劣质煤以降低成本。其中典型有代表性的两类为：1）低灰窄粘温特性煤，多产自内蒙古、新疆等地区，灰分含量低于10%，灰熔点低，约1200℃，灰分的粘温特性差，即粘度随温度变化敏感。2）高灰高灰熔点煤多产自山西晋城地区、云贵部分地区等，最高的灰分达35%以上，挥发分低，灰熔点高，大于1500℃。煤质特性影响了其在气化炉内的气化特性。 

喷嘴顶置式气流床气化炉如德士古炉、航天炉等，包括：炉体外壳、设置在外壳内的位于上部的气化室和位于下部的激冷室，位于气化炉底部的排渣口，位于气化炉下部侧壁的合成气出口，具有结构紧凑、安装及操作简便等优势，同时可通过调整物料的流量及喷射角度调节流场分布，从而实现火焰的可控性。但在进行以上典型煤种的气化时，顶置喷嘴的调节范围就显得相对不足，气化炉抗波动能力下降。 

对于低灰窄粘温特性煤种，灰渣的粘度对温度响应过于敏感，当存在煤质或流量波动时，壁面不易形成稳定渣层，气化室内壁面易超温，因此操作中一般采取降低操作温度的方法，但是带来的问题是，温度降低碳反应速率下降，造成反应不完全、碳转化率下降。 

对于高灰高灰熔点的煤，由于灰量较大需保证形成部分熔渣以降低渣水系统的负担，而灰熔点又偏高，因此必须提高炉膛操作温度，但是在炉温较高的情况下，如遇煤质或流量波动则容易出现炉壁局部区域超温。另外，由于煤颗粒中大量的灰分对碳的反应起了阻碍作用，使得碳反应速度慢，在有限的气化容积内不能达到高的转化率，需采用容积较大的气化炉。 

可见，以上两种典型煤种在气化炉实际运行中，经常会出现一些壁面超温或碳转化率偏低的情况。 

发明内容

本发明针对上述问题对喷嘴顶置式气化炉进行改进，提出了一种带有辅助喷嘴的主喷嘴顶置式气化炉及其气化室。 

一方面，本发明的一个目的是提供一种适用于喷嘴顶置式气化炉的气化室，包括位于气化室顶部中心的主喷嘴，其特征在于：所述气化室还包括位于其顶部和/或顶部锥段的顶部辅助喷嘴； 

本发明的另一个目的是提供一种适用于喷嘴顶置式气化炉的气化室，包括位于气化室顶部中心的主喷嘴，其特征在于：所述气化室还包括位于其直段侧壁的侧壁辅助喷嘴； 

本发明的进一步的目的是提供一种适用于喷嘴顶置式气化炉的气化室，包括位于气化室顶部中心的主喷嘴，其特征在于：所述气化室还包括位于其顶部和/或顶部锥段的顶部辅助喷嘴和位于其直段侧壁的侧壁辅助喷嘴。 

另一方面，本发明的一个目的是提供一种带有一组或多组侧壁辅助喷嘴的主喷嘴顶置式气化炉，通过顶置式主喷嘴和侧壁辅助喷嘴的联合调节，合理优化气化室流场布置，强化混 合，增加煤颗粒在气化炉内的有效停留时间、提高转化效率。 

本发明的另一个目的是提供一种带有一组或多组顶部辅助喷嘴的主喷嘴顶置式气化炉，通过顶置式主喷嘴和顶部辅助喷嘴的联合调节，合理优化气化室流场布置，减少壁面局部高温、避免烧蚀。 

本发明进一步的目的是提供一种带有多组辅助喷嘴的主喷嘴顶置式气化炉，通过顶置式主喷嘴、顶部辅助喷嘴以及侧壁辅助喷嘴的联合调节，合理优化气化室流场布置，一方面增加煤颗粒在气化炉内的有效停留时间、提高转化效率，另一方面减少壁面局部高温、避免烧蚀。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一方面，本发明提供了： 

1.一种适用于喷嘴顶置式气化炉的气化室，包括位于气化室顶部中心的主喷嘴，其特征在于：所述气化室还包括位于其顶部和/或顶部锥段的顶部辅助喷嘴和/或位于其直段侧壁的侧壁辅助喷嘴。 

2.如实施方案1所述的气化室，其中，顶部辅助喷嘴或侧壁辅助喷嘴包含一组或多组喷嘴，位于同一水平面的辅助喷嘴为一组，每组包括至少3个喷嘴，例如4个，在圆周方向上均匀布置，布置方式为轴线相切于同一假想圆或对置式。 

3.如实施方案1或2所述的气化室，其中，所述任一个辅助喷嘴具有单通道结构或多通道结构，喷嘴的端部插入气化室炉膛。 

4.如实施方案1-3任一项所述的气化室，其中，所述辅助喷嘴的端部的形状可为圆形或扁鸭嘴形型。

5.如实施方案1-4任一项所述的气化室，其中，辅助喷嘴在径向和/或轴向上具备可调节的角度。