多喷嘴的水煤浆和天然气联合气化炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种带有多个喷嘴的能够将水煤浆和天然气联合气化的气化炉，属于 气化设备技术领域。
【背景技术】
[0002] 水煤浆是由煤、水和添加剂以一定比例混合并通过物理加工得到的流体燃料，由 于我国煤炭资源大多分布于北部和西部地区，长期北煤南运、西煤东调的格局增加了运输 和营运成本，而水煤浆可实现全密闭长距离输送，能够降低煤炭的运输和营运成本，因此水 煤浆技术的产业应用受到广泛关注。
[0003] 煤气化是现有煤化工领域中一种煤加工的方式，其是以煤为原料，氧气、水蒸气等 气体作为气化剂，在高温下通过化学反应将煤中的可燃部分转化为气体燃料或合成气的过 程，煤气化的直接产物主要有一氧化碳、二氧化碳、氢气和少量的甲烷、硫化氢等。水煤浆 气化技术是近年来研究较多的一种水煤浆加工利用方法，我国最早实现工业化应用的是 Texaco水煤浆气化炉，其气化过程为：水煤浆通过喷嘴在高速氧气的作用下破碎、雾化喷 入气化炉，氧气和雾状水煤浆在炉内受到高温作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤干馏、挥发 物裂解燃烧以及碳气化等一系列复杂的物理、化学反应，最后生成以一氧化碳、氢气、二氧 化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳；这些生成物一起向下流动离开反 应区，进入气化炉底部的激冷室，熔渣和碳经淬冷、固化后被截留在水中，最后落入渣罐，经 排渣系统定时排放，湿煤气则在进入煤气冷却净化系统处理后得到洁净的煤气。
[0004] 现有的Texaco气化炉在开工之前需要先将预热喷嘴安装到气化炉上，点燃预热 喷嘴完成烘炉后，再快速将预热喷嘴卸下并迅速安装上给料喷嘴进行后续水煤浆给料气化 过程；但是，上述工艺在卸除预热喷嘴和安装给料喷嘴的过程中容易发生燃气、氧气的泄露 问题，而且预热喷嘴和给料喷嘴的体积大、温度高，容易对操作人员造成人身伤害。为了解 决上述问题，中国专利文献CN202509052U公开了一种用于水煤浆或煤粉气化炉的复合喷 嘴，包括中间氧通道，通向气化炉内腔；投料通道，通向气化炉内腔并且在中间氧通道的外 周延伸；环隙氧通道，通向气化炉内腔并且在投料通道的外周延伸，其中投料通道和环隙氧 通道之间设有第一冷却水夹套，环隙氧通道外周设有第二冷却水夹套；以及点火电极和点 火电极的保护套管，均设置在投料通道的外侧。该复合喷嘴能够避免高速水煤浆或煤粉对 点火电极的冲刷，也改善了投料通道中水煤浆或煤粉喷出的均匀性，减少了喷嘴的偏喷现 象。
[0005] 带有上述复合喷嘴的气化炉可实现水煤浆的连续点火和气化，无需更换喷嘴，大 大提高了气化炉生产运行的安全性和经济性。但是，上述水煤浆气化的冷煤气效率低，而且 将上述水煤浆气化产物作为原料制备后续甲醇或合成油等产品时，由于水煤浆气化产物中 氢气与一氧化碳的比例过低，需要增加变换工艺将部分一氧化碳变换为氢气以提高氢气与 一氧化碳的比例，这样不仅提高了工艺的复杂度，而且变换过程产生大量的CO 2，经过煤气 脱硫脱碳净化后排放的大量CO2温室气体也污染了环境。
[0006] 申请人试图通过调整水煤浆气化原料的种类来提高冷煤气效率和气化产物中氢 气与一氧化碳的比例，但是采用上述结构的气化炉无法对气化原料的种类进行调整。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是现有技术的气化炉存在水煤浆气化冷煤气效率低， 产物中氢气与一氧化碳的比例低，需经变换处理提高氢气与一氧化碳的比例后才能作为后 续产品的合成原料气使用，而变换处理不仅提高了工艺复杂度，而且产生出大量CO 2温室气 体，虽然申请人试图通过调整水煤浆气化原料的种类克服上述缺点，但是现有的气化炉结 构并不能满足上述要求；进而提出一种可调整气化原料种类，从而提高水煤浆气化冷煤气 效率和氢气与一氧化碳比例的多喷嘴的水煤浆和天然气联合气化炉。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种水煤浆和天然气联合气化炉，包括炉 壳；
[0009] 炉胆、激冷环和导流筒，自上而下依次连接设置于所述炉壳内；
[0010] 折流筒，部分套设在所述导流筒的外侧，位于所述激冷环的下方；
[0011] 环形水封槽，设置于所述炉壳和导流筒之间；
[0012] 气化原料进口，设置于所述炉壳的顶部，与所述炉胆内部相连通；
[0013] 粗煤气出口，设置于所述水封槽下方的炉壳侧壁上；
[0014] 出渣口，设置于所述炉壳的底部；
[0015] 混合料喷嘴，与所述气化原料进口相适配，用于向气化炉内引入气化原料；
[0016] 水煤浆-氧气喷嘴和天然气喷嘴，设置于所述炉壳侧壁上并与所述炉胆内部相连 通；
[0017] 所述混合料喷嘴包括由内至外依次同轴套设的点火棒、点火燃料气中心管、内氧 环管、水煤浆环管、天然气环管、外氧环管和冷却环管；所述点火燃料气中心管上部设置有 燃料气进口、底部设置有燃料气喷口；所述内氧环管上部设置有内氧进口、底部设置有内 氧喷口；所述水煤浆环管上部设置有水煤浆进口，所述天然气环管上部设置有天然气进口； 所述外氧环管上部设置有外氧进口、底部设置有外氧喷口；所述冷却环管上设置有冷却介 质进口和冷却介质出口；
[0018] 还包括水煤浆一天然气混合腔，位于所述外氧环管内，由所述水煤浆环管的下端 向下延伸形成，所述水煤浆一天然气混合腔下部设置有混合物喷口；所述天然气环管的下 端与所述水煤浆一天然气混合腔的外壁相连接，所述水煤楽一天然气混合腔上设置有天然 气喷口，所述天然气环管通过所述天然气喷口与所述水煤楽一天然气混合腔内部相连通。
[0019] 所述水煤浆一天然气混合腔位于所述天然气环管内，所述天然气环管的下端与所 述水煤楽一天然气混合腔下部的外壁相连接；所述混合物喷口设置在所述水煤楽一天然气 混合腔的底端。
[0020] 所述水煤浆一天然气混合腔由两头的缩口和中部的管状结构组成，上部的所述缩 口由上至下渐阔，下部的所述缩口由上至下渐缩；所述水煤浆一天然气混合腔的上部和中 部分别设置有多个所述天然气喷口，多个所述天然气喷口沿所述水煤浆一天然气混合腔侧 壁所成的圆周均匀设置，多个所述天然气喷口的轴不在所述水煤楽一天然气混合腔侧壁所 成圆周的径向上。
[0021] 多个所述天然气喷口均沿顺时针方向或均沿逆时针方向倾斜，并且多个所述天然 气喷口的轴与所述水煤楽一天然气混合腔侧壁所成圆周的径向成5-85°的夹角。
[0022] 所述水煤浆进口设置在所述水煤浆环管的上端，所述天然气进口设置在所述天然 气环管的上端；所述燃料气进口设置在所述点火燃料气中心管的上端，所述燃料气喷口设 置在所述点火燃料气中心管的底端；所述内氧进口设置在所述内氧环管的上端，所述内氧 喷口设置在所述内氧环管的底端；所述外氧进口设置在所述外氧环管的上端，所述外氧喷 口设置