專利名稱：一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣化爐，尤其是涉及一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制 備合成氣的氣化爐。
背景技術(shù)：
合成氣是一種重要的化工中間原料，是合成氨、合成甲醇、二甲醚、醋酸、煤制烯 烴、煤制乙二醇、煤的直接液化、煤的間接液化、制氫等化工生產(chǎn)中不可或缺的原料氣，合成 氣的制備原料主要來自天然氣、渣油、石油焦和煤，隨著近年來國際原油價格的高位運行 以及天然氣價格的不斷上漲，煤制合成氣的經(jīng)濟性日益突出，受到國家政策的大力扶持， 近幾年來在國內(nèi)蓬勃發(fā)展，與此同時，各種煤氣化技術(shù)在國內(nèi)得到長足發(fā)展，其中具有代 表性的是GE的單噴嘴頂置水煤漿氣化技術(shù)ZL94117093. 4、Shell的多噴嘴粉煤氣化技術(shù) ZL02829258. 8、華東理工的對置式多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)ZL98110616. 1和航天動力研究 所的單噴嘴頂置粉煤氣化技術(shù)ZL200520005^0. 1。GE單噴嘴頂置水煤漿氣化爐具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定可靠、氣化壓力高等優(yōu)點，但 是采用單噴嘴，反應(yīng)物料噴出的射流集中，在射流與氣化室內(nèi)壁之間的空間存在較大的氣 流回轉(zhuǎn)區(qū)域，生成的高溫合成氣停留時間分布不均勻，返混現(xiàn)象嚴重，浪費寶貴的反應(yīng)室空 間。華東理工氣化技術(shù)的優(yōu)點是采用側(cè)壁對置式多噴嘴對撞，在反應(yīng)過程中強化了反應(yīng)物 流之間的傳熱傳質(zhì)，反應(yīng)混合物分散更加均勻，但是華東理工的氣化爐在生產(chǎn)中出現(xiàn)氣化 爐頂超溫，爐頂高溫襯里壽命縮短等問題，此后雖經(jīng)過增高氣化爐使部分問題得到一定程 度的緩解，但是燒嘴以上至氣化爐頂?shù)目臻g成了回轉(zhuǎn)氣流形成的一個死區(qū)，既浪費反應(yīng)空 間，又增加了氣化爐的設(shè)備投資。航天爐采用單噴嘴頂置，當負荷較低時，工藝燒嘴噴口容 易出現(xiàn)粉煤掉落現(xiàn)象，氧化劑供應(yīng)不足，粉煤來不及完全反應(yīng)就落入激冷室，降低原料的轉(zhuǎn) 化效率。Shell的粉煤氣化工藝采用四噴嘴粉煤進料，粗煤氣向上流動，在氣化室上部的出 口處用循環(huán)壓縮后的凈化粗煤氣將高溫粗煤氣激冷到850-900°C，將氣體攜帶的細渣激冷 成固體，降低了熱回收設(shè)備的材質(zhì)要求，循環(huán)激冷氣與高溫粗煤氣的比約為0.8，反應(yīng)生成 的熔渣沿水冷壁向下流動，經(jīng)排渣口進入下部水浴，連續(xù)排至氣化爐下方的鎖斗。Shell工 藝的缺點在于采用循環(huán)粗煤氣激冷高溫粗煤氣，增加了循環(huán)氣壓縮工耗，降低了總的除塵 效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種采用多噴 嘴頂置，集成點火裝置，氣化室兩次注氣，高品位顯熱回收等優(yōu)點為一體的以氣態(tài)烴或液態(tài) 烴或可燃固體水淤漿或可燃固體粉體為原料制備合成氣的氣化爐。本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐，其特征在于，包括有 在氣化爐上部的反應(yīng)室，在氣化爐下部的冷卻室，反應(yīng)室與冷卻室同軸并且連通，在反應(yīng)室頂部的聯(lián)合平臺，聯(lián)合平臺上部設(shè)有至少一個點火裝置和設(shè)有至少兩個原料噴嘴，在反應(yīng) 室中上部設(shè)有至少兩個一次氣噴嘴，在反應(yīng)室中下部設(shè)有至少兩個二次氣噴嘴。所述的聯(lián)合平臺位于反應(yīng)室的球形頂部，通過法蘭與反應(yīng)室連接。所述的聯(lián)合平臺為同心變徑階梯型圓臺結(jié)構(gòu)，在聯(lián)合平臺外部設(shè)有水冷盤管或水 夾套保護結(jié)構(gòu)。所述的點火裝置設(shè)置在聯(lián)合平臺的中心，該點火裝置的中心線與反應(yīng)室的軸向方 向夾角為0° ；有2 8個原料噴嘴以聯(lián)合平臺中心為圓心的圓形均勻排列，設(shè)置在聯(lián)合平 臺上，原料噴嘴的中心線與反應(yīng)室的軸向方向夾角為1° 45°。所述的聯(lián)合平臺上的原料噴嘴設(shè)有至少兩個物料通道。所述的反應(yīng)室中上部設(shè)有2 6個一次氣噴嘴，一次氣噴嘴設(shè)置于反應(yīng)室的反應(yīng) 室豎直筒體上，以反應(yīng)室的中心線為圓心均勻排列，一次氣噴嘴的中心線與反應(yīng)室的軸向 方向夾角為60° 120°，一次氣噴嘴設(shè)有至少一個物料通道。所述的反應(yīng)室中下部設(shè)有2 6個二次氣噴嘴，二次氣噴嘴設(shè)置于反應(yīng)室的反應(yīng) 室豎直筒體上，以反應(yīng)室的中心線為圓心均勻排列，二次氣噴嘴的中心線與反應(yīng)室的軸向 方向夾角為60° 120°，二次氣噴嘴設(shè)有至少一個物料通道。所述的反應(yīng)室內(nèi)部設(shè)有耐火襯里，耐火襯里結(jié)構(gòu)為耐火磚或管式水冷壁。所述的冷卻室內(nèi)上部設(shè)有下降通道，下降通道與冷卻室同軸，下降通道與反應(yīng)室 連接并且連通。所述的下降通道下方設(shè)有蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器與下降通道同軸連接。所述的蒸汽發(fā)生器是采用10 200根直徑為20 200毫米的鋼管豎直焊接組成， 蒸汽發(fā)生器上部與下部分別設(shè)有出水汽口與進水口。所述的冷卻室的豎直筒體下部設(shè)有合成氣出口，合成氣出口固定于冷卻室豎直筒 體上，合成氣出口的中心線與冷卻室的軸向方向成90°，合成氣出口與蒸汽發(fā)生器連通。所述的冷卻室的下部設(shè)有渣水出口，渣水出口與冷卻室豎直筒體同軸連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型克服了側(cè)壁對置多噴嘴氣化爐出現(xiàn)的頂部超溫，耐 火襯里壽命縮短的缺點；與單噴嘴頂置氣化爐相比，本方案采用多噴嘴頂置在保證反應(yīng)原 料霧化分散效果的情況下，氣化爐的負荷調(diào)整范圍更寬，可達25% -120%，特別是對于單 爐投煤量在2000t/d以上的超大型蓄熱點火式氣化裝置中，使得開車投料過程中爐溫變化 平穩(wěn)，開車成功率高；聯(lián)合平臺設(shè)置點火燒嘴，使得本氣化爐無需進行工藝燒嘴更換，即可 實現(xiàn)點火，縮短開車點火時間，節(jié)省氣化爐開車過程中的燃料消耗，當由非氣化設(shè)備引起的 短暫停車時，可以快速實現(xiàn)在線連投；設(shè)置在反應(yīng)室中上部的一次氣噴嘴，在氣化爐實際運 行時可向反應(yīng)室內(nèi)噴入惰性氣體如二氧化碳，一方面起到保護反應(yīng)室內(nèi)耐火襯里的作用， 可以有效提高耐火襯里的使用周期及安全性，克服了目前氣化爐內(nèi)耐火磚作襯里的使用周 期短、安全性差的缺點；另一方面，進入爐內(nèi)的二氧化碳在高溫下會參與爐內(nèi)的氣化反應(yīng)， 提高生成合成氣中有效氣的含量，而且可以減少二氧化碳向大氣中的排放量，起到環(huán)保減 排的作用。設(shè)置在反應(yīng)室中下部的二次氣噴嘴，在氣化爐實際運行時可向反應(yīng)室內(nèi)噴入氧 氣，提高了反應(yīng)室下部渣口處的溫度，改善了反應(yīng)室下部渣口處的流場，可以有效的解決目 前存在于絕大多數(shù)氣化爐中運行時渣口堵塞的問題。設(shè)置在冷卻室中的蒸汽發(fā)生器主要通 過輻射傳熱回收高溫粗煤氣中的顯熱，將高品位高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為高品位高壓蒸汽，相比于目前的水激冷流程，回收的熱能的利用價值高，可減少洗滌黑水的用量和排放量，是環(huán)保節(jié) 能的技術(shù)。

圖1為本實用新型的主視剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型中聯(lián)合平臺的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型中聯(lián)合平臺的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為氣化爐、2為反應(yīng)室、3為冷卻室、4為聯(lián)合平臺、5為點火裝置、6為原料 噴嘴、7為一次氣噴嘴、8為二次氣噴嘴、9為球形頂部、10為反應(yīng)室豎直筒體、11為法蘭、12 為耐火襯里、13為下降通道、14為為蒸汽發(fā)生器、15為出水汽口、16為進水口、17為冷卻室 豎直筒體、18為合成氣出口、19為渣水出口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐1，其結(jié)構(gòu)如圖1 3所 示，該氣化爐筒體為直立圓筒，氣化爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩段，自上而下分別為反應(yīng)室2和冷卻 室3，反應(yīng)室2和冷卻室3同軸地連接在氣化爐1中，在反應(yīng)室2的球形頂部9上設(shè)有一個 聯(lián)合平臺4，通過法蘭11與反應(yīng)室2連接，聯(lián)合平臺4有水夾套外部保護，構(gòu)成一個同心變 徑階梯型圓臺，用于隔絕反應(yīng)室2的熱輻射，聯(lián)合平臺4上部設(shè)有一個點火裝置5，設(shè)有4個 原料噴嘴6，點火裝置5位于聯(lián)合平臺4的中心，點火裝置5的中心線與反應(yīng)室2同軸心； 有4個原料噴嘴6以聯(lián)合平臺4中心為圓心的圓形均勻排列，設(shè)置在聯(lián)合平臺4上，原料噴 嘴6的中心線與反應(yīng)室2的軸向夾角為5° ；在反應(yīng)室2中上部設(shè)有兩個一次氣噴嘴7，一 次氣噴嘴7的中心線與反應(yīng)室的軸向方向夾角為90° ；在反應(yīng)室2中下部設(shè)有兩個二次氣 噴嘴8，二次氣噴嘴8的中心線與反應(yīng)室的軸向方向夾角為90°。反應(yīng)室2內(nèi)安裝耐火襯 里12，耐火襯里12的結(jié)構(gòu)為耐火磚結(jié)構(gòu)。冷卻室3內(nèi)安裝有下降通道13，下降通道13下方設(shè)有蒸汽發(fā)生器14，采用40根直 徑為50毫米的鋼管豎直焊接成圓形，管與管之間用翅片焊接相連，蒸汽發(fā)生器14上端設(shè)置 高壓蒸汽集合總管，下端設(shè)置進水集合總管，在冷卻室豎直筒體17上設(shè)有蒸汽發(fā)生器14的 出水汽口 15和進水口 16，冷卻室3通過下降通道13與蒸汽發(fā)生器14被分隔為內(nèi)外兩層， 蒸汽發(fā)生器14內(nèi)側(cè)為封閉的粗煤氣流動通道，并在側(cè)壁設(shè)有出口與合成氣出口 18相連，蒸 汽發(fā)生器14與冷卻室豎直筒體17之間的空腔用于蒸汽發(fā)生器14進出水管及集合總管的 排布。冷卻室3的下方設(shè)有渣水出口 19，用于排出灰渣激冷后的渣水。氣化爐運行時原料與氧氣采用4個原料燒嘴6噴入反應(yīng)室2，在 6-8. 5MPal200-17(KrC發(fā)生部分氧化反應(yīng)生成粗合成氣，通過反應(yīng)物的噴射對撞使反應(yīng)生 成的粗煤氣與熔渣在反應(yīng)室2的軸向中心區(qū)并流下行，部分熔渣濺射至反應(yīng)室2的耐火襯 里12上，沿壁面下流，煤渣以熔融態(tài)經(jīng)反應(yīng)室2的排渣口與高溫合成氣并流進入正下方的 下降通道13和蒸汽發(fā)生器14，通過輻射傳熱的方式與蒸汽發(fā)生器14換熱發(fā)生高溫高壓的 飽和蒸汽，換熱后粗合成氣經(jīng)合成氣出口 18出氣化爐1，熔渣則進入冷卻室3底部的水浴被激冷成固體，冷卻室3的底部通過噴入激冷水維持一定的液位，灰渣激冷后與黑水通過渣 水出口 19 一起排至其他集渣設(shè)備。 結(jié)合圖1 3與實施例的詳細說明可更好地理解本實用新型的目的和特征，但不 作為限制本實用新型的依據(jù)。
權(quán)利要求1.一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐，其特征在于，包括有在 氣化爐(1)上部的反應(yīng)室O)，在氣化爐(1)下部的冷卻室(3)，反應(yīng)室O)與冷卻室(3) 同軸并且連通，在反應(yīng)室(2)頂部的聯(lián)合平臺G)，聯(lián)合平臺(4)上部設(shè)有至少一個點火裝 置(5)和設(shè)有至少兩個原料噴嘴(6)，在反應(yīng)室O)中上部設(shè)有至少兩個一次氣噴嘴(7)， 在反應(yīng)室O)中下部設(shè)有至少兩個二次氣噴嘴(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐， 其特征在于，所述的聯(lián)合平臺(4)位于反應(yīng)室(2)的球形頂部(9)，通過法蘭(11)與反應(yīng)室 O)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐， 其特征在于，所述的聯(lián)合平臺(4)為同心變徑階梯型圓臺結(jié)構(gòu)，在聯(lián)合平臺(4)外部設(shè)有水 冷盤管或水夾套保護結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐， 其特征在于，所述的點火裝置( 設(shè)置在聯(lián)合平臺(4)的中心，該點火裝置( 的中心線與 反應(yīng)室O)的軸向方向夾角為0° ；有2 8個原料噴嘴(6)以聯(lián)合平臺⑷中心為圓心 的圓形均勻排列，設(shè)置在聯(lián)合平臺(4)上，原料噴嘴(6)的中心線與反應(yīng)室O)的軸向方向 夾角為1° 45°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐， 其特征在于，所述的聯(lián)合平臺(4)上的原料噴嘴(6)設(shè)有至少兩個物料通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐， 其特征在于，所述的反應(yīng)室O)中上部設(shè)有2 6個一次氣噴嘴(7)，一次氣噴嘴(7)設(shè)置 于反應(yīng)室⑵的反應(yīng)室豎直筒體(10)上，以反應(yīng)室(2)的中心線為圓心均勻排列，一次氣 噴嘴(7)的中心線與反應(yīng)室O)的軸向方向夾角為60° 120°，一次氣噴嘴(7)設(shè)有至少 一個物料通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐， 其特征在于，所述的反應(yīng)室O)中下部設(shè)有2 6個二次氣噴嘴(8)，二次氣噴嘴(8)設(shè)置 于反應(yīng)室⑵的反應(yīng)室豎直筒體(10)上，以反應(yīng)室(2)的中心線為圓心均勻排列，二次氣 噴嘴(8)的中心線與反應(yīng)室O)的軸向方向夾角為60° 120°，二次氣噴嘴(8)設(shè)有至 少一個物料通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐， 其特征在于，所述的反應(yīng)室O)內(nèi)部設(shè)有耐火襯里(12)，耐火襯里(12)結(jié)構(gòu)為耐火磚或管 式水冷壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐， 其特征在于，所述的冷卻室⑶內(nèi)上部設(shè)有下降通道(13)，下降通道(13)與冷卻室(3)同 軸，下降通道(13)與反應(yīng)室(2)連接并且連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化 爐，其特征在于，所述的下降通道(1 下方設(shè)有蒸汽發(fā)生器(14)，蒸汽發(fā)生器(14)與下降 通道(13)同軸連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化 爐，其特征在于，所述的蒸汽發(fā)生器(14)是采用10 200根直徑為20 200毫米的鋼管豎直焊接組成，蒸汽發(fā)生器(14)上部與下部分別設(shè)有出水汽口(1 與進水口(16)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化 爐，其特征在于，所述的冷卻室C3)的冷卻室豎直筒體(17)下部設(shè)有合成氣出口(18)，合成 氣出口(18)固定于冷卻室豎直筒體(17)上，合成氣出口(18)的中心線與冷卻室(3)的軸 向方向成90°，合成氣出口(18)與蒸汽發(fā)生器(14)連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化 爐，其特征在于，所述的冷卻室⑶的下部設(shè)有渣水出口(19)，渣水出口(19)與冷卻室豎直 筒體(17)同軸連接。
專利摘要本實用新型涉及一種液體燃料或固體燃料或氣體燃料制備合成氣的氣化爐，該氣化爐由反應(yīng)室和冷卻室自上而下同軸連接構(gòu)成，反應(yīng)室頂部設(shè)有聯(lián)合平臺，聯(lián)合平臺集成點火裝置和多個原料噴嘴，反應(yīng)室安裝耐火襯里并設(shè)有一次氣噴嘴和二次氣噴嘴。冷卻室設(shè)有下降通道連接反應(yīng)室和冷卻室，在下降通道下方設(shè)有蒸汽發(fā)生器用于回收粗煤氣中的高溫顯熱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型可氣化多種原料，適應(yīng)性廣，可實現(xiàn)在線連投，高溫顯熱回收，是環(huán)保節(jié)能的技術(shù)。
文檔編號C10J3/48GK201842828SQ20102060755
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者方邦铻, 李保有, 趙柄國, 鄒永勝 申請人:惠生工程(中國)有限公司