[发明专利]一种新型气化炉及其工业应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型气化炉及其工业应用，可用于气化各种气态、液体或固态的碳氢化合物，如水煤浆、粉煤、褐煤、石油、渣油、天然气、焦炉气等及它们的混合物。

背景技术

煤炭是地球上蕴藏量最为丰富，分布地域最为广泛的化石燃料。至2006年底，世界煤炭可采资源量已达4.84X10⁴亿吨标准煤，占世界化石燃料可采量的66.8%。世界煤炭探明储量达到9090.04亿吨，储采比为147年。煤炭储量最大的前三个国家依次为美国、俄罗斯和中国。我国是一个富煤少油的国家，煤炭是我国的主要能源，在国民经济中具有重要的地位，是我国能源安全的基石，并且我国以煤为主的能源结构短期内不会改变。2010年煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别为77.2%和70.3%。

与石油、天然气相比，煤炭是一种较难于清洁利用的化石原料。煤炭是固体燃料，很难通过管道进行长距离的运输。此外，煤炭中的杂质含量相对较高，燃烧过程中会产生较多的有毒副产物，还会产生大量的粉尘，对环境造成较大污染。煤炭气化过程可以将难以加工处理的煤中的C、H元素转化为清洁的合成气或燃料气，把固体燃料变成了更易于运输和利用的气体燃料；同时，除去产物中的有害成分和大量粉尘，使煤炭得到高效清洁的利用，使环境得到最大的保护。

根据煤炭在气化炉中的移动情况，可以简单的把煤炭气化技术分为固定床气化工艺、流化床气化工艺和气流床气化工艺。在固定床气化工艺中，以一定大小的块煤或成型煤为原料。煤原料从气化炉顶部加入，气化剂从气化炉底部进入，气化剂与煤料逆流接触。反应灰渣和生成气的显热分别预热新鲜的气化剂和煤料。固定床气化炉一般热效率较高。流化床气化工艺是指煤粒在流态化情况下与气化剂反应。在流态化情况下气-固之间的传热和传质更加充分，床层中气固两相混合接近于理想混合反应器，煤粒分布和温度分布都比较均一。在气流床气化工艺中，煤浆或煤粉颗粒与气化介质通过喷嘴高速喷入气化炉内，引起卷吸并高度湍流。气化炉内的充分混合，有利于气化反应的完全进行。气流床气化技术是在高温高压下反应，气化炉内混合较好，反应迅速，这些特点使其在单位时间和单位体积内有很高的生产能力。目前比较成熟的气流床气化工艺有Shell、GSP、Texaco和多喷嘴对置气化炉等。

2006年，专利CN2905791Y公开了一种固态排灰的气流床气化炉。在该气流床气化炉中，预热烧嘴室设置在气化室顶部，工艺喷嘴室设置在气化室四周，工艺喷嘴安装在工艺喷嘴室中。工艺喷嘴安装3～6个，均匀分布在气化室四周。该气化炉是一种多喷嘴配置的以耐火材料为衬里的竖式气流床气化炉。2008年，专利CN101245263B公开了一种多喷嘴的竖式气流床。其是一种针对劣质原料的非催化部分氧化气化炉，在该气化炉气化反应室的顶部设有1～5个喷嘴。可以是在顶部中心设置1个喷嘴，可以是围绕顶部中心呈一字形或十字形或梅花形排列设置喷嘴。喷嘴的中心线与气化反应室轴向方向的夹角为0～450。该发明的优点是既可以避免气化反应室上部超温，又可以延长气化反应室下部熔渣出口区域部件的寿命。2004年，华东理工大学的专利CN2756637Y公开了一种粉煤部分氧化制备合成气烧嘴。该烧嘴包括外环喷头、内环喷头、烧嘴中心导管和烧嘴外导管。内环喷头和外环喷头分别为一个截头的锥管。在煤粉气化的过程中，煤粉和气化剂一起向烧嘴中线喷射。1995年，专利CN1024080C公开了一种带有旋流器的三通道组合式水煤浆气化喷嘴。该喷嘴主要由中心喷管、内环喷管、外环喷管、旋流器以及冷却系统诸零部件组合安装而成。在气化过程中，燃料和气化剂通过环形通道一起向喷嘴中轴线方向喷射。在旋流器的作用下，气化剂的雾化角被提高，促进了气化剂与燃料之间的快速混合，有利于提高燃料的转化率及气相中有效组分的含量。另外火焰的燃烧长度也被缩短，能够从整体上延长气化炉的使用寿命。在以上专利中，气化炉中使用的喷嘴有一个共同的特点：燃料和气化剂通过喷嘴的通道一起向喷嘴中轴线方向喷射。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种新型气化炉，该气化炉结构简单紧凑，应用广泛，可用于气化各种碳氢化合物。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新型气化炉，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳呈圆柱筒状；

气化室，所述气化室设置于所述外壳内，并与所述外壳间隔开；所述气化室上部呈圆柱体状，下部逐渐收窄；

气化喷嘴，所述气化喷嘴设置在所述外壳和气化室的顶部，贯穿所述外壳伸入所述气化室内；