[发明专利]干湿物料混合进料的喷嘴和包含其的气化炉及气化方法

说明书

本发明提供了一种喷嘴，由外向内包括同轴设置的水夹套、干煤粉通道、环隙氧通道、水煤浆通道和中心氧通道；其中，所述干煤粉通道、所述环隙氧通道、所述水煤浆通道和所述中心氧通道的端口到喷嘴出口的距离依次增加。本发明还提供了包括该喷嘴的气化炉，以及利用该气化炉实施的气化方法。

技术领域

本发明属于煤气化炉燃烧技术领域，涉及一种干湿物料混合进料的喷嘴和包含其的气化炉及气化方法，尤其涉及一种大型化干湿物料混合多点进料的可燃物气化和热量回收装置及其系统方法。

背景技术

煤气化是采用空气、富氧空气、水蒸气和氧气等作为气化剂，煤基燃料在一定的压力与温度下与气化剂发生不完全燃烧反应(气化反应)，生成氢气和一氧化碳为主的粗煤气。

目前国内已经成功实现工业化的煤气化工艺有数十种之多。就实际应用来看，应用最广泛的应属气流床气化工艺，该工艺将磨煤加工后的煤粒以煤浆或煤粉的型式与气化剂一起喷入气化炉，在燃料气化过程中产生的煤气夹带熔渣并流在冷却室内经分离后出气化炉。根据进入气化炉的煤粒形态，煤气化工艺分为水煤浆气化工艺和粉煤气化工艺。其中，水煤浆气化工艺相比于粉煤气化工艺，具有气化炉结构简单、对原料适应性强、气化生产气纯度高、碳转化率高等优点。因此，水煤浆气化工艺越来越受到生产商的青睐。

水煤浆气化工艺的代表有Texaco煤气化，华理四喷嘴煤气化等。由于Texaco煤气化的气化烧嘴寿命较短，一般使用2个月后需停车进行检查、维修或更换喷嘴，此外，Texaco煤气化受气化炉耐火衬里的限制，只能使用气化低灰熔点的煤。华理四喷嘴煤气化工艺受限于工艺烧嘴的结构限制，烧嘴经常出现损毁的现象，造成烧嘴偏喷，加速耐火砖磨蚀。

此外，煤气化回收高温煤气显热工艺包括：激冷流程和废锅流程。其中激冷工艺最为常用，可以将气化室出来的高温煤气从1300摄氏度左右激冷到300摄氏度以下，设备结构简单，投资省，但是能量回收效率低。辐射废锅可以将高温煤气从1300摄氏度冷却至700摄氏度左右，然而现有的辐射废锅装置存在换热面积和换热效率低，出现堵渣等问题，因此需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种干湿物料混合进料的喷嘴和包含其的气化炉及气化方法。

本发明通过如下技术方案实现了上述目的：

一种喷嘴，由外向内包括同轴设置的水夹套、干煤粉通道、环隙氧通道、水煤浆通道和中心氧通道；其中，所述干煤粉通道、所述环隙氧通道、所述水煤浆通道和所述中心氧通道的端口到喷嘴出口的距离依次增加。

可选地，所述喷嘴的出口设有导流旋流片。

一种气化炉，包括多个喷嘴、气化室、冷却室和渣池，所述喷嘴为上述的喷嘴。

可选地，，所述喷嘴设置在所述气化室的顶盖且与顶盖垂直。

可选地，，所述喷嘴的分布圆圆心在所述气化室的轴线上，且所述喷嘴的分布圆直径和所述气化室直径的比为黄金比；其中，所述喷嘴与所述喷嘴分布圆的切线夹角为2-5°。

可选地，，所述冷却室设有辐射废锅，所述辐射废锅包括分布环、换热单元和收集环，其中，所述换热单元由换热板构成。

可选地，，所述辐射废锅为单筒体辐射废锅，所述换热单元由长换热板和短换热板相间构成，突出的长换热板形成水冷屏。

可选地，，所述辐射废锅为双筒体辐射废锅，包括内辐射废锅和外辐射废锅；所述内辐射废锅的直径小于所述外辐射废锅的直径，二者之间形成折流通道；其中内辐射废锅的换热单元由长换热板和短换热板相间构成，突出的长换热板形成水冷屏。

一种气化方法，采用上述的气化炉，包括：

(1)通过喷嘴将干煤粉、水煤浆、氧气喷入气化炉，在气化室发生气化反应；