气化炉的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种气化炉，可用于气化各种气态、液体或固态的碳氢化合物，该气化炉主要有如下特点：一、氧气等气化剂与燃料分别独立的从不同喷嘴进料。通过调整喷嘴的位置及角度，可以有效控制燃料燃烧的核心区域，使高温燃烧区尽量远离喷嘴，喷嘴在相对较低温度下工作，延长喷嘴的使用寿命。二、氧气等气化剂的喷射方向与燃料喷射方向在一定角度范围内相对碰撞，通过气化剂的喷射来阻碍燃料的惯性运动，增加燃料在气化炉内的停留时间，提高燃料的碳转化率，充分利用气化炉的空间，一定程度上降低气化炉的几何尺寸。使用该气化炉，燃料的碳转化率能够达到98％以上，有效气体积能够达到91％以上。
【专利说明】气化炉
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气化炉，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。特别适用于以水煤浆或粉煤 为原料的气化。
【背景技术】
[0002] 煤炭气化过程可以将固体燃料煤炭转化为合成气或燃料气，同时除去气体产物中 的大量粉尘和有害气体组分，使煤炭资源得到高效清洁的科学利用，使生态环境得到最大 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。气流床气化技术是在高温高压下反应煤原料，煤料与气化剂 在气化炉内混合较好，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。
[0003] 在专利200510111484. 8中，华东理工大学设计了一种用于水煤浆或粉煤气化的 多喷嘴水煤浆或粉煤气化炉。气化室由壳体、工艺喷嘴室、工艺喷嘴等组成，其中工艺喷嘴 向下倾斜，喷嘴的轴线与水平面夹角为10°c。所说的工艺喷嘴是常规的喷嘴。以水煤浆为 原料时，采用专利95111750. 5中公开的三通道组合式喷嘴。该喷嘴由中心喷管、内环喷管、 外环喷管、旋流器与冷却系统诸零部件组合安装而成。气化剂与燃料一起由喷嘴高速喷出， 进入气化室，在气化室内发生复杂的化学反应。以粉煤为原料时，采用专利200510025050. 6 所公开的固态含碳物质部分氧化制备合成气喷嘴。该喷嘴包括同轴的外环喷头、内喷头、喷 嘴中心导管和喷嘴外环导管。气化剂和固态含碳物质，包括粉煤、石油焦等由该气化喷嘴导 入气化炉，并在气化炉内进行化学反应。西门子公司在专利CN101788146中介绍了一种多 喷枪组合燃烧器，用于在高温高压下将燃料气化。该燃烧器具有多个用于输送气状或蒸气 状介质的同心环形通道，将环形通道同心包围的冷却件，燃料输送管穿过冷却件。在该燃烧 器中，气化剂和燃料一起通入气化室中，发生复杂的化学反应。
[0004] 在现有气流床气化技术中，燃料喷嘴水平设置、向下倾斜或是向下设置，气化剂与 燃料一起通过喷嘴进入气化炉中，发生复杂的化学反应。喷嘴水平设置、向下倾斜或是向下 设置，燃料进入气化炉后，在惯性以及重力作用下，会很快从气化室出口流出，燃料在气化 室内的平均停留时间较短。氧气等气化剂与燃料一起从燃料喷嘴高速进入气化炉，在喷嘴 附近进行强烈的燃烧反应，致使喷嘴附近温度很高，喷嘴自身温度很高。喷嘴长期在高温条 件下工作，导致喷嘴使用寿命缩短。
【发明内容】
[0005] 为了克服以上缺点，本发明设计了一种新型气化炉，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； 特别适用于气化水煤浆和粉煤。该气化炉主要有如下特点：一、氧气等气化剂与燃料分别独 立的从不同喷嘴进料。通过调整喷嘴的位置及角度，可以有效控制燃料燃烧的核心区域，使 高温燃烧区尽量远离喷嘴，喷嘴在相对较低温度下工作，延长喷嘴的使用寿命。二、氧气等 气化剂的喷射方向与燃料喷射方向在一定角度范围内相对碰撞，通过气化剂的喷射来阻碍 燃料的惯性运动，增加燃料在气化炉内的停留时间，提高燃料的碳转化率；充分利用气化炉 的空间，一定程度上降低气化炉的几何尺寸，大约能节省5-10%的气化炉体积。并且喷嘴具 有环形单通道结构。其中，燃料喷嘴可以是常规的向内（中轴线方向）喷射的喷嘴，可以是 向外（偏离中轴线方向）喷射的喷嘴；气化剂喷嘴是常规的向内喷射的喷嘴。燃料喷嘴可 以斜上设置，可以直下设置。氧气等气化剂喷嘴可以斜上设置，可以斜下设置，可以直下设 置。该气化炉可以是水冷壁结构的，也可以是耐火砖结构的。使用该气化炉，燃料的碳转化 率能够达到98%以上，有效气体积能够达到91%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1为水冷壁结构燃料喷嘴斜上气化剂喷嘴斜下的气化炉
[0007] 图2为洗涤管A向视图
[0008] 图3为燃料喷嘴剖视图 [0009] 图4为燃料喷嘴俯视图
[0010]图5为耐火砖结构燃料喷嘴斜上气化剂喷嘴斜下的气化炉
[0011] 图6为水冷壁结构燃料喷嘴直下气化剂喷嘴斜上的气化炉
[0012] 图7为耐火砖结构燃料喷嘴直下气化剂喷嘴斜上的气化炉
[0013] 图8为水冷壁结构燃料喷嘴斜上气化剂喷嘴直下的气化炉
[0014] 图9为耐火砖结构燃料喷嘴斜上气化剂喷嘴直下的气化炉
[0015] 下面通过附图对本发明的具体技术方案进行说明。
[0016] 本发明所使用的气化炉至少包括以下几种情况（以下均以燃料喷嘴向外喷射，气 化剂喷嘴向内喷射举例说明）
[0017] 第一种情况，水冷壁结构的气化炉，燃料喷嘴斜上设置，氧气等气化剂喷嘴斜下设 置（图1)。其特征在于，包括：
[0018] 外壳101，所述外壳呈圆柱筒状；
[0019] 气化室103,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；
[0020] 水冷壁102,所述气化室是由中空的水冷壁限定而成的，所述水冷壁具有穿过所述 外壳与外界相通的冷却水进水口 104和冷却水出水口 105 ;
[0021] 水冷壁通过固定钉106与外壳连接。
[0022] 燃料喷嘴108,所述燃料喷嘴设置在所述气化室的中下部，向斜上喷射燃料。燃料 喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为a，40°C< a <70°C。燃料喷嘴向斜上方喷射燃料， 充分利用气化炉的空间，增加燃料在气化炉内的行进距离，增加燃料在气化炉内的停留时 间，有利于燃料的完全转化。燃料喷嘴的个数可为2-6个，安装在气化炉的同一高度，在圆 周上均匀分布。燃料喷嘴为环形单通道结构（图3)，环形通道P2在接近所述喷头处逐渐收 窄，从而加大燃料的喷射速度。环形通道的内侧钝角为S，155°C<S< 175°C ;环形通道的 外侧锐角为I，5°C <I〈25°C。内侧钝角与外侧锐角之和小于180°C。
[0023] 氧气等气化剂喷嘴107,所述气化剂喷嘴设置在所述气化室的中上部，向斜下喷射 氧气等气化剂。气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为β，40?< β <70°C。从气化 剂喷嘴喷出的氧气等气化剂与燃料喷嘴喷出的燃料发生一定角度的相对碰撞，促使燃料在 气化炉内均匀分布。气化剂喷嘴的个数可为2-6个，安装在气化炉的同一高度，在圆周上均 匀分布。
[0024] 冷却洗涤室114,所述冷却洗涤室设置在所述外壳底部，与所述气化室底部通过一 洗涤管112相连；洗涤管为中空的圆柱管，所述圆柱管上部的内壁上开有小孔1101 (图2)， 所述圆柱管底部一圈开有小孔，可对反应生成的粗煤气进行降温除尘。洗涤管设有洗涤管 进水口 109 ;
[0025] 所述外壳底部设有与所述冷却洗涤室相通的渣水出口 111 ;所述外壳底部设有与 所述冷却洗涤室相通的冷却洗涤室进水口 110、所述冷却洗涤室上方还设有与所述外壳相 通的气体出口 113。
[0026] 第二种情况，耐火砖结构的气化炉，燃料喷嘴斜上设置，氧气等气化剂喷嘴斜下设 置（图5)。其特征在于，包括：
[0027] 外壳201，所述外壳呈圆柱筒状；
[0028] 气化室202,所述气化室设置于所述外壳内，夕卜壳内铺设耐火砖，耐火砖限定而成 气化室；所述气化室上部呈圆柱体状，下部逐渐收窄；
[0029] 燃料喷嘴204,所述燃料喷嘴设置在所述气化室的中下部，向斜上喷射燃料。燃料 喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为Y，40°C< Y <70°C。燃料喷嘴向斜上方喷射燃料， 充分利用气化炉的空间，增加燃料在气化炉内的流动距离，增加燃料在气化炉内的停留时 间，有利于燃料的完全转化。燃料喷嘴的个数可为2-6个，安装在气化炉的同一高度，在圆 周上均匀分布。燃料喷嘴为环形单通道结构（图3)，环形通道P2在接近所述喷头处逐渐收 窄，从而加大燃料的喷射速度。环形通道的内侧钝角为S，155°C< S < 175°C ;环形通道的 外侧锐角为I，5°C <I〈25°C。内侧钝角与外侧锐角之和小于180°C。
[0030] 氧气等气化剂喷嘴203,所述气化剂喷嘴设置在所述气化室的中上部，向斜下喷射 氧气等气化剂。气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为S，40°C< δ <70°C。从气化 剂喷嘴喷出的氧气等气化剂与燃料喷嘴喷出的燃料发生一定角度的相对碰撞，促使燃料在 气化炉内均匀分布。气化剂喷嘴的个数可为2-6个，安装在气化炉的同一高度，在圆周上均 匀分布。
[0031] 冷却洗涤室210,所述冷却洗涤室设置在所述外壳底部，与所述气化室底部通过一 洗涤管207相连；洗涤管为中空的圆柱管，所述圆柱管上部的内壁上开有小孔，所述圆柱管 底部一圈开有小孔，可对反应生成的粗煤气进行降温除尘。洗涤管设有洗涤管进水口 205;
[0032] 所述外壳底部设有与所述冷却洗涤室相通的渣水出口 209 ;所述外壳底部设有与 所述冷却洗涤室相通的冷却洗涤室进水口 208、所述冷却洗涤室上方还设有与所述外壳相 通的气体出口 206。
[0033] 第三种情况，水冷壁结构的气化炉，燃料喷嘴直下设置，氧气等气化剂喷嘴斜上设 置（图6)。其特征在于，包括：
[0034] 外壳301，所述外壳呈圆柱筒状；
[0035] 气化室303,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；
[0036] 水冷壁302,所述气化室是由中空的水冷壁限定而成的，所述水冷壁具有穿过所述 外壳与外界相通的冷却水进水口 304和冷却水出水口 305 ;
[0037] 水冷壁通过固定钉306与外壳连接。
[0038] 燃料喷嘴307,所述燃料喷嘴设置在所述气化室的顶部，向下喷射燃料。燃料喷嘴 的个数可为1-3个；当燃料喷嘴个数为1个时，安装在气化室顶部中央；当燃料喷嘴个数为 2个时，距气化室顶部中央等距安装，且2个燃料喷嘴，顶部中央在一条直线上。当燃料喷嘴 个数为3个时，均匀安装在以气化炉顶部中央为圆心的圆周上。燃料喷嘴为环形单通道结 构（图3)，环形通道P2在接近所述喷头处逐渐收窄，从而加大燃料的喷射速度。环形通道 的内侧钝角为S，155°C彡S彡175°C ;环形通道的外侧锐角为I，5°C <I〈25°C。内侧钝角与 外侧锐角之和小于180°C。
[0039] 氧气等气化剂喷嘴308,所述气化剂喷嘴设置在所述气化室的中下部，向斜上喷射 氧气等气化剂。气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为n，40°C< η <70°C。从气化 剂喷嘴喷出的氧气等气化剂与燃料喷嘴喷出的燃料发生一定角度的相对碰撞，促使燃料在 气化炉内均匀分布。气化剂喷嘴的个数可为2-6个，安装在气化炉的同一高度，在圆周上均 匀分布。
[0040] 冷却洗涤室314,所述冷却洗涤室设置在所述外壳底部，与所述气化室底部通过一 洗涤管312相连；洗涤管为中空的圆柱管，所述圆柱管上部的内壁上开有小孔，所述圆柱管 底部一圈开有小孔，可对反应生成的粗煤气进行降温除尘。洗涤管设有洗涤管进水口 309;
[0041] 所述外壳底部设有与所述冷却洗涤室相通的渣水出口 311 ;所述外壳底部一侧设 有与所述冷却洗涤室相通的冷却洗涤室进水口 310、所述冷却洗涤室上方还设有与所述外 壳相通的气体出口 313。
[0042] 第四种情况，耐火砖结构的气化炉，燃料喷嘴直下设置，氧气等气化剂喷嘴斜上设 置（图7)。其特征在于，包括：
[0043] 外壳401，所述外壳呈圆柱筒状；
[0044] 气化室402,所述气化室设置于所述外壳内，夕卜壳内铺设耐火砖，耐火砖限定而成 气化室；所述气化室上部呈圆柱体状，下部逐渐收窄；
[0045] 燃料喷嘴403,所述燃料喷嘴设置在所述气化室的顶部，向下喷射燃料。燃料喷嘴 的个数可为1-3个；当燃料喷嘴个数为1个时，安装在气化室顶部中央；当燃料喷嘴个数为 2个时，距气化室顶部中央等距安装，且2个燃料喷嘴，顶部中央在一条直线上。当燃料喷嘴 个数为3个时，均匀安装在以气化炉顶部中央为圆心的圆周上。燃料喷嘴为环形单通道结 构（图3)，环形通道P2在接近所述喷头处逐渐收窄，从而加大燃料的喷射速度。环形通道 的内侧钝角为S，155°C彡S彡175°C ;环形通道的外侧锐角为I，5°C <I〈25°C。内侧钝角与 外侧锐角之和小于180°C。
[0046] 氧气等气化剂喷嘴404,所述气化剂喷嘴设置在所述气化室的中下部，向斜上喷射 氧气等气化剂。气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为Θ，40?< Θ <70°C。从气化 剂喷嘴喷出的氧气等气化剂与燃料喷嘴喷出的燃料发生一定角度的相对碰撞，促使燃料在 气化炉内均匀分布。气化剂喷嘴的个数可为2-6个，安装在气化炉的同一高度，在圆周上均 匀分布。
[0047] 冷却洗涤室410,所述冷却洗涤室设置在所述外壳底部，与所述气化室底部通过一 洗涤管407相连；洗涤管为中空的圆柱管，所述圆柱管上部的内壁上开有小孔，所述圆柱管 底部一圈开有小孔，可对反应生成的粗煤气进行降温除尘。洗涤管设有洗涤管进水口 405 ;
[0048] 所述外壳底部设有与所述冷却洗涤室相通的渣水出口 409 ;所述外壳底部设有与 所述冷却洗涤室相通的冷却洗涤室进水口 408、所述冷却洗涤室上方还设有与所述外壳相 通的气体出口 406。
[0049] 第五种情况，水冷壁结构的气化炉，燃料喷嘴斜上设置，氧气等气化剂喷嘴直下设 置（图8)。其特征在于，包括：
[0050] 外壳501，所述外壳呈圆柱筒状；
[0051] 气化室503,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；
[0052] 水冷壁502,所述气化室是由中空的水冷壁限定而成的，所述水冷壁具有穿过所述 外壳与外界相通的冷却水进水口 504和冷却水出水口 505 ;
[0053] 水冷壁通过固定钉506与外壳连接。
[0054] 气化剂喷嘴507,所述气化剂喷嘴设置在所述气化室的顶部，向下喷射氧气等气化 齐[J。气化剂喷嘴的个数可为1-3个；当气化剂喷嘴个数为1个时，安装在气化室顶部中央； 当气化剂喷嘴个数为2个时，距气化室顶部中央等距安装，且2个气化剂喷嘴，顶部中央在 一条直线上。当气化剂喷嘴个数为3个时，均匀安装在以气化炉顶部中央为圆心的圆周上。
[0055] 燃料喷嘴508,所述燃料喷嘴设置在所述气化室的中下部，向斜上喷射燃料。燃料 喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为K，40°C< K < 70°C。从气化剂喷嘴喷出的氧气等气化 剂与燃料喷嘴喷出的燃料发生一定角度的相对碰撞，促使燃料在气化炉内均匀分布。燃料 喷嘴的个数可为2-6个，安装在气化炉的同一高度，在圆周上均匀分布。燃料喷嘴为环形单 通道结构（图3)，环形通道P2在接近所述喷头处逐渐收窄，从而加大燃料的喷射速度。环 形通道的内侧钝角为S，155°C彡S彡175°C ;环形通道的外侧锐角为I，5°C <I〈25°C。内侧 钝角与外侧锐角之和小于180°C。
[0056] 冷却洗涤室514,所述冷却洗涤室设置在所述外壳底部，与所述气化室底部通过一 洗涤管512相连；洗涤管为中空的圆柱管，所述圆柱管上部的内壁上开有小孔，所述圆柱管 底部一圈开有小孔，可对反应生成的粗煤气进行降温除尘。洗涤管设有洗涤管进水口 509; [0057] 所述外壳底部设有与所述冷却洗涤室相通的渣水出口 511 ;所述外壳底部设有与 所述冷却洗涤室相通的冷却洗涤室进水口 510、所述冷却洗涤室上方还设有与所述外壳相 通的气体出口 513。
[0058] 第六种情况，耐火砖结构的气化炉，燃料喷嘴斜上设置，氧气等气化剂喷嘴直下设 置（图9)。其特征在于，包括：
[0059] 外壳601，所述外壳呈圆柱筒状；
[0060] 气化室602,所述气化室设置于所述外壳内，夕卜壳内铺设耐火砖，耐火砖限定而成 气化室；所述气化室上部呈圆柱体状，下部逐渐收窄；
[0061] 气化剂喷嘴603,所述气化剂喷嘴设置在所述气化室的顶部，向下喷射氧气等气化 齐[J。气化剂喷嘴的个数可为1-3个；当气化剂喷嘴个数为1个时，安装在气化室顶部中央； 当气化剂喷嘴个数为2个时，距气化室顶部中央等距安装，且2个气化剂喷嘴，顶部中央在 一条直线上。当气化剂喷嘴个数为3个时，均匀安装在以气化炉顶部中央为圆心的圆周上。 [0062] 燃料喷嘴604,所述燃料喷嘴设置在所述气化室的中下部，向斜上喷射燃料。燃料 喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为P，40°C< P <70°C。从气化剂喷嘴喷出的氧气等气 化剂与燃料喷嘴喷出的燃料发生一定角度的相对碰撞，促使燃料在气化炉内均匀分布。燃 料喷嘴的个数可为2-6个，安装在气化炉的同一高度，在圆周上均匀分布。燃料喷嘴为环形 单通道结构（图3)，环形通道P2在接近所述喷头处逐渐收窄，从而加大燃料的喷射速度。 环形通道的内侧钝角为S，155°C彡S彡175°C ;环形通道的外侧锐角为I，5°C <I〈25°C。内 侧钝角与外侧锐角之和小于180°C。
[0063] 冷却洗涤室610,所述冷却洗涤室设置在所述外壳底部，与所述气化室底部通过一 洗涤管607相连；洗涤管为中空的圆柱管，所述圆柱管上部的内壁上开有小孔，所述圆柱管 底部一圈开有小孔，可对反应生成的粗煤气进行降温除尘。洗涤管设有洗涤管进水口 605 ;
[0064] 所述外壳底部设有与所述冷却洗涤室相通的渣水出口 609 ;所述外壳底部设有与 所述冷却洗涤室相通的冷却洗涤室进水口 608、所述冷却洗涤室上方还设有与所述外壳相 通的气体出口 606。
【具体实施方式】
[0065] 下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
[0066] 实施例1
[0067]以水冷壁结构燃料喷嘴斜上气化剂喷嘴斜下的气化炉对水煤浆进行气化。质量浓 度为60%的水煤浆由燃料喷嘴108高速喷入气化炉内。燃料喷嘴的数量为2个，安装在气 化炉中下部的同一高度，在圆周上对称分布。燃料喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为α， α为45°C。氧气由气化喷嘴107高速喷入气化炉内。气化剂喷嘴的数量为2个，安装在气 化炉中上部的同一高度，与燃料喷嘴在同一垂线上。气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间的 夹角为β，β为45°C。水煤浆斜向上喷出，氧气斜向下喷出，二者在气化炉内相撞混合。水 煤浆在氧气气流，周围气体，自身重力的作用下逐渐分散开来。水煤浆燃烧的高温核心区域 远离燃料喷嘴。水煤浆的主要运动轨迹为，自燃料喷嘴斜向上喷出并逐渐散开，接近中上部 的炉壁，转向反方向斜上运动，接近炉顶，转向下运动。水煤浆在气化炉内运动距离长，停留 时间长。气化炉的气化温度为1400°C，气化压力为3MPa。水煤浆在高温高压条件下与氧气 发生复杂的化学反应，生成以一氧化碳和氢气为主的粗煤气。碳转化率达到99%，有效气组 分C0+H2的含量为90 %，冷煤气效率为78 %。
[0068] 实施例2
[0069]以耐火砖结构燃料喷嘴斜上气化剂喷嘴斜下的气化炉对粉煤进行气化。密度为 410Kg/m3的煤粉，用二氧化碳气体进行输送，由燃料喷嘴204高速喷入气化炉内。燃料喷 嘴的数量为4个，安装在气化炉中下部的同一高度，在圆周上对称分布。燃料喷嘴中心轴线 与气化室壁间的夹角为为55°C。氧气和水蒸气由气化喷嘴203高速喷入气化炉内。 气化剂喷嘴的数量为4个，安装在气化炉中上部的同一高度，与燃料喷嘴在同一垂线上。气 化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为S，δ为40°C。粉煤斜向上喷出，氧气和水蒸气 斜向下喷出，它们在气化炉内相撞混合。粉煤在氧气和水蒸气气流，周围气体，自身重力的 作用下逐渐分散开来。粉煤燃烧的高温核心区域远离燃料喷嘴。粉煤的主要运动轨迹为， 自燃料喷嘴斜向上喷出并逐渐散开，接近中上部的炉壁，转向反方向斜上运动，接近炉顶， 转向下运动。粉煤在气化炉内运动距离长，停留时间长。气化炉的气化温度为1450°C，气化 压力为3. 5MPa。水煤浆在高温高压条件下与氧气发生复杂的化学反应，生成以一氧化碳和 氢气为主的粗煤气。碳转化率达到99 %，有效气组分C0+H2的含量为91%，冷煤气效率为 80%。
[0070] 实施例3
[0071]以水冷壁结构燃料喷嘴直下气化剂喷嘴斜上的气化炉对水煤浆进行气化。质量浓 度为62%的水煤浆由燃料喷嘴307高速喷入气化炉内。燃料喷嘴的数量为2个，安装在气 化炉顶部，距离顶部中央同等距离，在圆周上对称分布。氧气由气化喷嘴308高速斜上喷入 气化炉内。气化剂喷嘴的数量为2个，安装在气化炉中部的同一高度，在圆周上对称分布。 气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为Π ，Π 为60°C。水煤浆直下喷出，氧气斜向上 喷出，二者在气化炉内相撞混合。水煤浆在氧气气流，周围气体，自身重力的作用下逐渐分 散开来。水煤浆燃烧的高温核心区域远离燃料喷嘴。气化炉的气化温度为1400°C，气化压 力为3MPa。水煤楽在高温高压条件下与氧气发生复杂的化学反应，生成以一氧化碳和氢气 为主的粗煤气。碳转化率达到98 %，有效气组分C0+H2的含量为89 %，冷煤气效率为77 %。
[0072] 实施例4
[0073] 以耐火砖结构燃料喷嘴直下气化剂喷嘴斜上的气化炉对粉煤进行气化。密度为 395Kg/m3的煤粉，用二氧化碳气体进行输送，由燃料喷嘴403高速喷入气化炉内。燃料喷嘴 的数量为3个，安装在气化炉顶部，距离顶部中央同等距离，在圆周上均匀分布。氧气和水 蒸气由气化喷嘴404高速斜上喷入气化炉内。气化剂喷嘴的数量为3个，安装在气化炉中 部的同一高度，在圆周上均匀分布。气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为θ，Θ为 40°C。粉煤直下喷出，氧气和水蒸气斜向上喷出，二者在气化炉内相撞混合。粉煤在氧气和 水蒸气气流，周围气体，自身重力的作用下逐渐分散开来。粉煤燃烧的高温核心区域远离燃 料喷嘴。气化炉的气化温度为1400°C，气化压力为3MPa。水煤浆在高温高压条件下与氧气 发生复杂的化学反应，生成以一氧化碳和氢气为主的粗煤气。碳转化率达到99%，有效气组 分C0+H2的含量为90 %，冷煤气效率为81 %。
[0074] 实施例5
[0075] 以水冷壁结构燃料喷嘴斜上气化剂喷嘴直下的气化炉对粉煤进行气化。密度为 400Kg/m3的煤粉，用二氧化碳气体进行输送，由燃料喷嘴508高速喷入气化炉内。燃料喷 嘴的数量为6个，安装在气化炉中下部的同一高度，在圆周上均匀分布。燃料喷嘴中心轴线 与气化室壁间的夹角为K，K为65°C。氧气和水蒸气由气化喷嘴507高速直下喷入气化炉 内。气化剂喷嘴的数量为1个，安装在气化炉顶部中央。粉煤斜上喷出，氧气和水蒸汽直下 喷出，二者在气化炉内相撞混合。粉煤在氧气和水蒸气气流，周围气体，自身重力的作用下 逐渐分散开来。粉煤燃烧的高温核心区域远离燃料喷嘴。气化炉的气化温度为1400°C，气 化压力为3MPa。粉煤在高温高压条件下与氧气和水蒸气发生复杂的化学反应，生成以一氧 化碳和氢气为主的粗煤气。碳转化率达到99%，有效气组分C0+H2的含量为91%，冷煤气 效率为81%。
[0076] 实施例6
[0077] 以耐火砖结构燃料喷嘴斜上气化剂喷嘴直下的气化炉对水煤浆进行气化。质量浓 度为60%的水煤浆由燃料喷嘴604高速喷入气化炉内。燃料喷嘴的数量为4个，安装在气 化炉中下部的同一高度，在圆周上均匀分布。燃料喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为P， P为45°C。氧气和水蒸气由气化喷嘴603高速直下喷入气化炉内。气化剂喷嘴的数量为 3个，安装在气化炉顶部，距离顶部中央同等距离，在圆周上均匀分布。水煤浆斜上喷出，氧 气和水蒸汽直下喷出，二者在气化炉内相撞混合。水煤浆在氧气气流，周围气体，自身重力 的作用下逐渐分散开来。水煤浆燃烧的高温核心区域远离燃料喷嘴。气化炉的气化温度为 1400°C，气化压力为3MPa。水煤浆在高温高压条件下与氧气发生复杂的化学反应，生成以一 氧化碳和氢气为主的粗煤气。碳转化率达到98%，有效气组分CO+H2的含量为90%，冷煤 气效率为79%。
[0078] 以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳 实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均 等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1. 一种气化炉，其特征在于：气化剂与燃料分别独立的从不同喷嘴进料，其中燃料喷 嘴为向内喷射的喷嘴或者是向外喷射的喷嘴；气化剂喷嘴为向内喷射的喷嘴；燃料喷嘴为 斜上设置或直下设置；气化剂喷嘴为斜上设置或斜下设置或直下设置。
2. 根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：所述燃料喷嘴具有环形单通道结构，所 述环形通道的内侧钝角为S，155°C彡S彡175°C;外侧锐角为I，5°C <I〈25°C，内侧钝角与外 侧锐角之和小于180°C。
3. 根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：第一种情况，水冷壁结构的气化炉， 燃料喷嘴斜上设置，所述燃料喷嘴设置在所述气化室的中下部，气化剂喷嘴斜下设置，所 述气化剂喷嘴设置在所述气化室的中上部；燃料喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为α， 40°C彡α彡70°C ;气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为β，40°C彡β彡70°C。
4. 根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：第二种情况，耐火砖结构的气化炉， 燃料喷嘴斜上设置，所述燃料喷嘴设置在所述气化室的中下部，气化剂喷嘴斜下设置，所 述气化剂喷嘴设置在所述气化室的中上部；燃料喷嘴中心轴线与气化室壁间的夹角为Y， 40°C彡Y彡70°C ;气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为δ，40?彡δ彡70°C。
5. 根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：第三种情况，水冷壁结构的气化炉， 燃料喷嘴直下设置，所述燃料喷嘴设置在所述气化室的顶部；气化剂喷嘴斜上设置，所述 气化剂喷嘴设置在所述气化室的中下部；气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为Π ， 40°C彡 η 彡 70°C。
6. 根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：第四种情况，耐火砖结构的气化炉， 燃料喷嘴直下设置，所述燃料喷嘴设置在所述气化室的顶部；气化剂喷嘴斜上设置，所述 气化剂喷嘴设置在所述气化室的中下部；气化剂喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为Θ， 40°C彡 Θ 彡 70°C。
7. 根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：第五种情况，水冷壁结构的气化炉， 燃料喷嘴斜上设置，所述燃料喷嘴设置在所述气化室的中下部；气化剂喷嘴直下设置， 所述气化剂喷嘴设置在所述气化室的顶部；燃料喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为K， 40°C彡 K 彡 70°C。
8. 根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于：第六种情况，耐火砖结构的气化炉， 燃料喷嘴斜上设置，所述燃料喷嘴设置在所述气化室的中下部；气化剂喷嘴直下设置， 所述气化剂喷嘴设置在所述气化室的顶部；燃料喷嘴中心轴线与气化室壁间夹角为P， 40°C彡 P 彡 70°C。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的气化炉，其特征在于：使用该气化炉对燃料进行气 化，燃料的碳转化率达到98%以上，有效气体积达到91 %以上。
【文档编号】C10J3/48GK104194838SQ201410419487
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】张蒙, 陈晨, 李玉龙, 王亮, 杨琦武 申请人:中国天辰工程有限公司, 天津天辰绿色能源工程技术研发有限公司