[发明专利]一种炉内自循环流化床气化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种气化炉，具体涉及一种在炉腔内产生自循环的气化炉，尤其涉及一种在异型炉腔内采用不均匀风束产生的中间向上、四周向下的一种沸腾状的自循环的气化炉。 属于煤气化设备的专用部件。

背景技术

随着社会不断进步，热能需求越来越大。传统的获取方式一般都是直接从燃煤中获得，然而在煤直接燃烧的过程中会产生大量的污染物，对人们的生存环境产生巨大的影响。因而国家近年出台了大量的关于禁止直接燃煤取热的文件。为此人们设计出各种各样将原煤转化为煤气的气化炉，改为将原煤转化为煤气的燃烧方式获取能源。如固定床、循环流化床等形式生产制作煤气的气化炉，在一定程度上减少了燃烧对环境的污染。但是深究现有各种形式的气化炉，人们发现每种气化炉都各有优缺点，如固定床气化炉，煤转化率和热效率都高，而煤气中含有大量焦油等污染物；循环流化床气化炉，生产制得的为不含焦油等污染物的洁净煤气，而原煤使用热效率低，煤渣中含有大量半焦，需将含焦煤渣运送到低要求燃烧环境进行再燃烧，如用于热电厂燃烧的原料。为了解决上述问题，立志于煤制气研究的人们设计出一种循环流化床与热解气化床相复合的组合式气化炉，在燃烧气化的过程中既不产生焦油等污染物，又能大幅提高煤的燃烧气化率。这种设计存在两个缺陷，一个是循环流化床循环次数的减少，循环流化床炉腔内的气化温度难以保证，达不到大颗粒煤块不产生焦油的燃烧温度；第二个是循环流化床炉腔内不设底排渣，质量较大的非煤物质易滞留气化炉底。解决第一个问题的办法一是让煤在循环流化床气化炉中进行多次自循环燃烧气化，二是将进入循环流化床的气化剂加热或初步燃烧，能够向炉腔内带入大量的热量，提升炉腔内的气化温度。解决第二个问题的办法是设计差别化的布风板。因此应用新设计的循环流化床与热解气化床相复合的组合式气化炉，就必须设计出可在炉腔内产生多次自循环燃烧气化的气化炉及与之相适配的产生阶梯风束的布风板。

发明内容

本发明的目的在于提出一种炉内自循环流化床气化炉，它通过上大下小的炉腔的设计和中间流速大的阶梯风束气流的设计，实现了炉腔内燃烧物料在炉腔内的自循环，保证了循环流化床气化炉燃烧所需的气化温度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实施，一种炉内自循环流化床气化炉，其包括炉体及炉内腔，炉体为外壳，炉内腔是外壳包覆的空腔，炉内腔上部设置为炉腔、下部设置为混合气室、上部和下部之间设有布风板，炉腔中部设置输煤管，输煤管与炉腔相连通，炉腔的上部设置高温气料导管，高温气料导管的一端与炉腔相连通，另一端与下道装置相连通, 炉腔设置成上大下小倒圆台结构，炉腔的顶部设置成上凸的球冠结构；布风板顶面的中间部位设有气料混合物通孔，该气料混合物通孔与所述炉腔的底部相连通，布风板下底面为混合气室的顶，所述混合气室的顶与气料混合物通孔之间设有多个通气孔，通气孔上端出气口与气料混合物通孔底部相连通，下端进气口与混合气室相连通；混合气室中的气化剂、含碳飞灰、粉煤预燃烧产生的高温含碳飞灰的煤气及气化剂，由通气孔的下端进入到通气孔的上端喷出，进入气料混合物通孔集束冲向气化炉的炉腔，在炉腔中间形成流速大的阶梯风束气流，使炉腔内形成中间向上的集束气流、边缘向下的气流漫流的内循环流动；

通气孔出气口与气料混合物通孔连接部设有封帽，气料混合物通孔下底面为阻料台；

混合气室的顶的形状为上凸的球冠拱面，所述通气孔设置于上凸的球冠拱面与气料混合物通孔之间；

混合气室中部设置粉煤输送管和含碳飞灰输送管，也可以只设置一条粉煤输送管或只设置一条含碳飞灰输送管，粉煤输送管和含碳飞灰输送管与混合气室相连通，混合气室底部设置气化剂导管，气化剂导管与混合气室相连通；

所述气料混合物通孔位于所述炉腔的底部中心；

所述炉腔上部设置的高温气料导管的入口处设有导料台，导料台的台面向上，导料台上台面为圆弧面，其弧面与高温气料导管下管壁内壁相接；

导料台的纵向截面形状为圆环的一部分；

炉腔底部设置的布风板为阶梯风束布风板；

炉腔底部设置的混合气室是可预燃烧的混合物气室。

本发明中，由于阶梯风束布风板的设计，使得进入循环流化床气化炉炉腔的高温气料混合物的中间是高速的气流，将落入气料混合物通孔的直径和质量较大的物料吹起随气流快速向上，多次循环后最终经过高温气料导管进入下道设备。上述中间的高速气流和上大下小倒圆台结构的炉腔设计，实现了炉腔内中间集束气流向上，边缘气流漫流向下的内循环流动。