到卷吸作用，在炉膛中心向上流动，形成稳定的高温中心回流区。高温中心回流区卷吸的高温合成气回流到气化炉顶端，点燃由煤粉烧嘴I喷入的煤粉气流，然后再次进入近壁区旋转向下运动。最终，生成的合成气从合成气通道5流出。
[0046]应用实例1:
[0047]一台应用本发明的耗煤量1000t/d的气化炉，预计运行4年水冷壁不发生烧损，可保证持续运营4年不停车，相比其它技术，减少经济损失1.6亿元。数值计算验证得知:本台气化炉壁面渣层厚度为6mm，渣层较厚且均匀，煤粉炉内停留时间为14s，停留时间较长，气化剂入口处煤粉与气化剂相对速度约为150m/s，合成气出口处煤粉与气化剂相对速度约为75m/s，煤粉与气化剂平均相对速度约为115m/s，煤粉与气化剂相对速度高，气体扩散到颗粒表面迅速，反应速率高。该气化炉日处理飞灰量最高达500t/d，能够节省大量处理飞灰的费用，同时有效利用了飞灰中的残碳，提高了能源的有效利用率。
[0048]某化工厂采用一般技术的一台耗煤量1000t/d的气化炉，煤粉在炉内停留时间约为5s，气化剂与熔渣的相对速度约为0.lm/s，水冷壁面渣膜厚度较薄，约2mm，渣膜厚度不均匀，部分内壁面裸露于高温烟气环境中，内壁面易烧损，平均每年因为内壁面烧损而停车一次，每停车一次造成总经济损失4000万元左右。该气化炉日生成飞灰约50吨，年生成飞灰量高达1.65万吨，每年企业需挖坑约1.8万立方米以供填埋处理飞灰。
【主权项】
1.一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置，所述一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置包括煤粉烧嘴(I)、气化炉体(2)、水冷壁(4)、合成气通道(5)和渣池(6)，水冷壁(4)设置在气化炉体(2)的内侧壁上，水冷壁(4)由数根竖直圆管组成，由水冷壁(4)围成的回转体内腔为气化炉膛(3)，渣池(6)位于气化炉体(2)底部，合成气通道(5)设置在气化炉体(2)中下部，且合成气通道(5)与气化炉膛(3)连通，其特征在于:所述一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置还包括气化剂喷口(7)、飞灰喷口(8)和飞灰输送系统，气化剂喷口(7)和飞灰喷口(8)均安装于炉体圆柱部分顶端，气化剂喷口(7)沿气化炉膛(3)的切线方向插入气化炉膛(3)内，飞灰喷口(8)的轴线与气化剂喷口(7)的轴线位于同一水平面内，飞灰喷口⑶的轴线在水平方向与气化炉割线(M)的夹角(α)为5°?30°，气化炉割线(M)平行于气化剂喷口(7)的轴线，所述飞灰喷口⑶的输入端与飞灰输送系统的输出端连接，所述煤粉烧嘴(I)包括环形的旋流叶片(9)和煤粉通道10，煤粉通道10的下部设置有旋流叶片(9)，所述煤粉烧嘴(I)设置在气化炉体(2)的顶部，且煤粉烧嘴⑴的轴线与气化炉膛⑶的轴线重合。2.根据权利要求1所述的一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置，其特征在于:所述飞灰喷口(8)的轴线在水平方向与气化炉割线(M)的夹角(α)为10°。3.根据权利要求1所述的一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置，其特征在于:所述飞灰喷口(8)的轴线在水平方向与气化炉割线(M)的夹角(α)为20°。4.根据权利要求1所述的一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置，其特征在于:所述飞灰输送系统包括粉仓(11)、粉仓阀门(12)、锁斗(13)、锁斗阀门(14)、飞灰给料罐(15)和飞灰给料罐阀门(16)，粉仓(11)、粉仓阀门(12)、锁斗(13)、锁斗阀门(14)、飞灰给料罐(15)和飞灰给料罐阀门(16)自上而下依次连接。5.一种利用权利要求1所述的装置实现气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化方法，其特征在于:所述方法是通过以下步骤实现的: 步骤一:设定气化炉膛(3)内部压力为0.1MPa?4MPa，气化炉膛3的运行温度为1250 ?1600°C ； 步骤二:温度为25°C?100°C的干煤粉由氮气或二氧化碳携带以旋流方式经煤粉烧嘴(I)上的煤粉通道(10)送入气化炉膛(3)内部，在炉顶区域形成旋转向下的煤粉气流，其中干煤粉占干煤粉与氮气混合物总体积的1%?25% ; 步骤三:干煤粉气流接触到中心回流区卷吸回来的高温合成气后，被高温合成气点燃，在气化炉膛(3)顶部燃烧形成熔渣； 步骤四:飞灰储存于粉仓(11)中，打开粉仓阀门(12)后飞灰靠重力下落至锁斗(13)中，关闭粉仓阀门(12)，锁斗(13)加压至大于飞灰给料罐(15)内压力时，打开锁斗阀门(14)，飞灰流入飞灰给料罐(15)中，关闭锁斗阀门(14)，通过高压输送气体进口(15-1)通入高压氮气或二氧化碳后，温度为25°C?100°C的飞灰由氮气或二氧化碳携带经飞灰喷口(8)切向喷入气化炉膛(3)中，其中飞灰占飞灰与氮气混合物总体积的1%?25%，飞灰进入气化炉膛(3)后在高温作用下形成熔渣，所述通入气化炉膛(3)的飞灰与煤粉质量之比为O?1:1 ; 步骤五:温度为20°C?400°C的气化剂通过气化剂喷口(7)以100m/s?200m/s的速度切向喷入气化炉膛(3)，高速的气化剂气流冲入气化炉膛(3)后形成强烈旋转气流，在离心力的作用下，80%的熔渣被甩到炉壁面形成较厚的渣层，渣层均匀，旋转气流不断冲刷炉膛壁面上的渣层，并与其发生强烈气化反应； 步骤六:气化生成的粗煤气通过合成气通道(5)流出气化炉膛(3)，生成的液态渣沿壁面流入渣池(6)，冷却后通过底部排渣口排出气化炉体(2)。6.根据权利要求5所述的一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化方法，其特征在于:所述步骤一中设定气化炉膛(3)内部压力为2.5MPa，气化炉膛(3)的运行温度为1500°C。7.根据权利要求5所述的一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化方法，其特征在于:所述步骤二中干煤粉占干煤粉与氮气混合物总体积的10%。8.根据权利要求5所述的一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化方法，其特征在于:所述步骤二中干煤粉占干煤粉与氮气混合物总体积的20%。9.根据权利要求5所述的一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化方法，其特征在于:所述步骤四中飞灰占输粉气体与飞灰混合物总体积的10%，所述通入气化炉膛(3)的飞灰与煤粉质量之比为0.5:1。10.根据权利要求5所述的一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化方法，其特征在于:所述步骤五中温度为300°C的气化剂通过气化剂喷口(7)以150m/s的速度切向喷入气化炉膛⑶。
【专利摘要】一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置及方法。装置：气化剂喷口沿气化炉膛的切线方向插入气化炉膛内，飞灰喷口的轴线与气化剂喷口的轴线位于同一水平面内，煤粉通道的下部设置有旋流叶片，煤粉烧嘴设置在气化炉体的顶部，且煤粉烧嘴的轴线与气化炉膛的轴线重合。方法：一、设定气化炉膛内部压力和温度；二、干煤粉由氮气或二氧化碳携带由煤粉通道送入气化炉膛内部；三、干煤粉与气化剂混合气流被高温合成气点燃；四、氮气或二氧化碳携带着飞灰由飞灰喷口喷入气化炉膛内；五、剩下的气化剂通过气化剂喷口切向喷入气化炉膛；六、气化生成的粗煤气通过合成气通道流出气化炉膛，生成的液态渣沿壁面流入渣池。本发明用于煤气化领域。
【IPC分类】C10J3/50, C10J3/48
【公开号】CN105199782
【申请号】CN201510579057
【发明人】曾令艳, 陈智超, 李争起, 王浩鹏, 刘晓英, 蒋炳坤, 朱群益
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月11日