[实用新型]一种新型气化炉炉膛结构

说明书

技术领域

本实用新型属于煤炭气化领域，尤其涉及一种新型气化炉炉膛结构。

技术背景

煤炭气化技术伴随着人类工业文明已经走过200多年的历史，从固定床到流化床再到气流床，新型气化技术不断涌现，目前气化技术日益朝大型化、高压力方向发展，反应强度也不断增强。但现代煤化工所涉及的气化技术多以气流床为主，这方面主要以Texaco水煤浆气化技术与shell干煤粉气化技术为代表，相对应，国内水煤浆气化技术主要有多喷嘴、清华炉、多元料浆等气化技术，干煤粉气化技术主要为航天炉、两段炉等气化技术。目前国际上主流的气化技术几乎都已在国内找到运用业绩，可以说中国的煤气化技术，特别是气化运行经验已达到国际先进水平。

针对同一个煤气化反应过程，不同的气化技术气化方案不尽相同，足见气化反应是多么复杂多变，可以说其是物理与化学过程相互耦合的复杂反应过程，通过对现有煤气化技术分析，发现目前研究热点多集中在通过改善气化物理反应过程达到优化产物分布的目的，如通过研发高效喷嘴技术达到最优的原料雾化效果，通过多喷嘴对置技术达到煤浆在气化炉内较佳反应强度以及控制原料和气化剂分段入炉提高反应转化率等等，这些技术方案获得了巨大成功，但同时还需要指出的是气化反应本质上是化学反应，普适的化学反应规律同样影响反应过程与最终的产物分布，通过物理手段改变化学目的虽然效果明显，但如果在此基础上引入从化学分子反应级别再认识气化过程尽而指导气化炉设计，更能得到较佳的气化反应指标，向气化反应产物分布可控性目标迈进。

气化炉内气化反应可分为一次反应与二次反应，一次反应主要有：

煤中挥发分+O₂→CO₂+H₂O（1）

C+O₂→CO₂（2）

2CO+O₂→2CO₂（3）

2C+O₂→2CO（4）

CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O（5）

2H₂+O₂→2H₂O（6）

一次反应后的产物将进行二次反应，其主要反应物有碳颗粒、CO₂、H₂O、CO、等，主要反应如下：

C+CO₂→2CO（7）

C+H₂O→CO+H₂（8）

CO+H₂O→CO₂+H₂（9）

一次反应发生区域对应为一次反应区，二次反应发生区域对应为二次反应区，一次反应全部为放热反应，伴随着水汽蒸发与原料自身加热，一次反应区位于喷嘴与第二反应区之间，二次反应大多为吸热反应，二次反应区位于一次反应区与合成气气化炉膛出口间。下表为典型水煤浆与干煤粉气化产物分布：