专利名称：粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器，应用在常压造气炉 上，属于化肥行业合成氨生产中原料造气技术领域。
背景技术：
氨是重要的无机化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约 有80%的氨用来生产化学肥料，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都 是以氨为原料的。氨的生产过程中，其前段工序是原料气的制备，即是将煤、天然气或重油 等原料制成含氢和氮的粗原料气，由于天然气等原料越来越稀少，而且受价格、运输条件等 限制，目前绝大多数造气原料为固体煤或焦炭，采用气化的方法制取合成气，固体煤或焦炭 合成气的工艺是先将煤或焦炭送入反应区中燃烧，同时还要加入蒸汽和氮气(或者是空 气)，再将不完全燃烧反应出的气体进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括 一氧化碳变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程，其中一氧化碳变换过程是强放热过 程，必须分段进行以利于回收反应热。以前主要采用型煤或重油制取合成气，近年由于重油或型煤的价格较高，为了节 约原料，降低造气成本，出现了粉煤常压气化技术，即是在现有的型煤造气炉上安装一种 粉煤虹吸式送料装置；也有将现有的合成氨油气化工艺稍作改造，成为粉煤近常压连续 造气工艺，该技术中的关键是给粉煤装置，如不能稳定的送入符合比例的气煤并达到足够 不完全燃烧温度，则该项改造不能成功，中国实用新型专利《虹吸给粉煤装置》(申请号 200920146502)公开了一种虹吸给粉煤装置，空气或氧气进管与蒸汽进管连接，粉煤进管与 空气或氧气进管连接，粉煤进管内设有粉煤搅拌器，空气或氧气进管上设有流量调节阀。所 述的虹吸给粉煤装置，空气或氧气进管成锥形，内设有夹套。由空气风机来的空气或空分 氧气风机来的氧气经空气或氧气进管进入夹套，在夹套内，被蒸汽进管进入的蒸汽加热至 100°C，流量调节阀调节控制流量，干燥加热后的粉煤通过粉煤进管，为了确保虹吸给粉煤 的连续性、均勻性和稳定性，启动粉煤搅拌器搅拌粉煤，从而克服了粉煤流动性差的问题， 确保虹吸给粉煤连续、均勻、稳定，该专利不足之处是由于粉煤采用虹吸方式送入，实际运 行中，粉煤因成份、粒度及空气压力、蒸汽温度等不确定因素影响较多，操作出现困难，无法 确保炉中产生的合成气体氢氮比例稳定，进而影响后续工序进行。因此，确保原料配比均 衡、保证原料不完全燃烧时的反应温度、维持煤气化所需的反应温度稳定是粉煤造气过程 中的三个关键控制点。另一方面，前述的净化过程中，一氧化碳变换有大量的热放出，需要回收与利用， 因此，进一步引入该部分废热加热原料的温度也成为节能环保的需要。发明内容本实用新型的目的是针对背景技术所述的不足，提出一种粉煤常压气化加热给 料不完全燃烧器，用于无空分装置粉煤造气、富氧粉煤造气或者纯氧粉煤造气等三种成熟的工艺方案中，采用内加热蒸汽喷管与外内加热蒸汽喷管同时加热混合气煤方法，保证原 料不完全燃烧时的反应温度稳定在210 230°C之间、维持煤气化所需的反应温度稳定在 1500°C左右，具体实施过程是在现有的型煤造气炉上安装一种粉煤气化不完全燃烧器，在 型煤造气炉下增加一套水封连续排渣装置，使之成为全封闭粉煤常压造气炉，投资省、易于 控制、操作简单，安全性能高，完全可以将中国大量现有的型煤造气炉升级、改造成为象壳 牌粉煤造气炉一样节能、环保的粉煤造气炉，节约能源，保护环境，也可以制造全新的常压 粉煤全封闭造气炉，由上部粉煤气化不完全燃烧器、中部气化室、下部水封连续排渣装置组 成。本实用新型的技术方案是粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器，由筒体、内中心 管、混合气煤进口、上旋转混合加热室、下旋片出口、内加热蒸汽喷管、外加热蒸汽喷管和点 火枪等组成，筒体为圆筒状立式结构，垂直安装在造气炉的上部，其上部圆筒外径小于下部 圆筒外径，内中心管为一金属圆形空心管，从筒体顶部园心处垂直引下至筒体底部，点火枪 安装在内中心管下端，其特征在于筒体下部约1/4长度安装在有高温环境的造气炉内，自 筒体上部引下的外加热蒸汽喷管呈圆柱螺旋状缠箍在该部分筒体外壁，筒体内侧有环状分 布的下旋片出口，下旋片出口内侧是呈伞状盘旋着的内加热蒸汽喷管，其有益效果是自筒 体上端引入的过热蒸汽( 130°C )通过该处内、外加热管加热后，蒸汽在该处向炉内喷出 时的温度可达到210 230°C，有利于加热后的气、粉煤混合物和过热蒸汽，在燃烧器口进 行不完全燃烧，在1500°C左右进行煤气化，产生有效成份(H2+C0)达到66%、还有22%左右 氮气的合成氨原料气。如上所述的粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器，其特征在于所述的内中心管 外侧分别有与它平行引向下部的内加热蒸汽喷管和外加热蒸汽喷管，两个截面为方管状的 混合气煤进口对称安装在筒体外侧上半部，方管进口方向倾斜向下切入筒体内表面，上旋 转加热室是位于筒体内中部的加热进口气煤的空腔，下旋片出口位于筒下端，处在内加热 蒸汽喷管与筒体之间，呈圆环状分布，其有益效果是有利于快速混合气、粉煤，有利于快速 加热进入的气、煤混合体。本实用新型的有益效果是本装置适合三种状态粉煤气化燃烧空气、蒸汽、粉煤 气化燃烧(无空分装置粉煤造气)；空气、氧气、蒸汽粉煤气化燃烧(富氧粉煤造气)和氧 气、蒸汽粉煤气化燃烧(纯氧粉煤造气)，可以在现有的型煤造气炉上进行改造安装，同时 在型煤造气炉下增加一套水封连续排渣装置后，就将型煤造气炉改成为全封闭粉煤常压造 气炉，也可以在制造全新的常压粉煤全封闭造气炉中使用本粉煤气化燃烧器，产生与壳牌 粉煤中压造气炉一样节能、环保效果。
图1为本实用新型粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器外观示意图；图2为图1的俯视图；图3为图2沿A-A方向剖视图。
具体实施方式
附图中的标记[0013]1-筒体、2-内中心管、3-混合气煤进口、4-上旋转混合加热室、5-下旋片出口、 6-内加热蒸汽喷管、7-外加热蒸汽喷管、8-点火枪。以下结合本实用新型实施例作进一步说明粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器，由筒体1、内中心管2、混合气煤进口 3、上 旋转混合加热室4、下旋片出口 5、内加热蒸汽喷管6、外加热蒸汽喷管7、点火枪8等组成， 筒体1为圆筒状立式结构，垂直安装在造气炉的上部，其上部圆筒外径小于下部圆筒外径， 内中心管2为一金属圆形空心管，从燃烧器圆筒顶部园心处垂直引下至燃烧器底部，点火 枪8安装在内中心管下端，筒体下部约1/4长度安装在造气炉内，自筒体1上部引下的外加 热蒸汽喷管7呈圆柱螺旋状缠箍在该部分筒体1外壁，筒体1内侧有环状分布的下旋片出 口 5，下旋片出口 5内侧是呈伞状盘旋的内加热蒸汽喷管6，自燃烧器上端引入的过热蒸汽 ( 130°C )通过该处内、外加热管(6、7)加热后，蒸汽在该处向炉内喷出时的温度可达到 210 230°C，此时加热后的气、粉煤混合物和过热蒸汽，在燃烧器口进行不完全燃烧，在炉 内1500°C左右环境中煤气化，产生有效成份(吐+CO)达到66%、还有22%左右氮气的合成 氨原料气。如图3所示，内中心管2外侧分别有与它平行引向下部的内加热蒸汽喷管6和外 加热蒸汽喷管7，两个截面为方管状的混合气煤进口 3对称安装在筒体1外侧上半部，方管 进口 3方向倾斜向下切入燃烧器圆筒体1内表面，上旋转加热室4是位于筒体1内中部的加 热进口气煤的空腔，下旋片出口 5位于燃烧器下端，处在内加热蒸汽喷管6与筒体1之间， 呈圆环状分布。本实用新型粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器，适合三种状态粉煤气化燃烧1、空气、蒸汽、粉煤气化燃烧(无空分装置粉煤造气)空气、粉煤按工艺要求的比 例自外部混合后送入混合气煤进口 3，进入上旋转混合加热室4加热，从燃烧器上端引入的 过热蒸汽( 130°C )通过筒体下部装在炉内的圆柱螺旋状外加热蒸汽喷管7和伞状盘旋 的内加热蒸汽喷管6，被加热后，蒸汽在该处向炉内喷出时的温度可达到210 230°C，此时 加热后的气、粉煤混合物和过热蒸汽，在燃烧器口进行不完全燃烧，在炉内1500°C左右环境 煤气化，产生有效成份(H2+C0)达到66%、还有22%左右氮气的合成氨原料气；2、空气、氧气、蒸汽、粉煤气化燃烧(富氧粉煤造气)空气、氧气、粉煤按工艺要求 的比例自外部混合后送入混合气煤进口 3，进入上旋转混合加热室4加热，从燃烧器上端引 入的过热蒸汽( 130°C )通过筒体下部装在炉内的圆柱螺旋状外加热蒸汽喷管7和伞状 盘旋的内加热蒸汽喷管6，被加热后，蒸汽在该处向炉内喷出时的温度可达到210 230°C， 此时加热后的气、粉煤混合物和过热蒸汽，在燃烧器口进行不完全燃烧，在炉内1500°C左右 环境煤气化，产生有效成份(H2+C0)达到73%左右的合成氨原料气；3、氧气、蒸汽、粉煤气化燃烧(纯氧粉煤造气)氧气、粉煤按工艺要求的比例自外 部混合后送入混合气煤进口 3，进入上旋转混合加热室4加热，从燃烧器上端引入的过热蒸 汽( 130°C )通过筒体下部装在炉内的圆柱螺旋状外加热蒸汽喷管7和伞状盘旋的内加 热蒸汽喷管6，被加热后，蒸汽在该处向炉内喷出时的温度可达到210 230°C，此时加热 后的气、粉煤混合物和过热蒸汽，在燃烧器口进行不完全燃烧，在炉内1500°C左右环境煤气 化，产生有效成份(H2+C0)达到87%左右的合成氨原料气。
权利要求1.粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器，由筒体、内中心管、混合气煤进口、上旋转混 合加热室、下旋片出口、内加热蒸汽喷管、外加热蒸汽喷管和点火枪等组成，筒体为圆筒状 立式结构，垂直安装在造气炉的上部，其上部圆筒外径小于下部圆筒外径，内中心管为一金 属圆形空心管，从筒体顶部园心处垂直引下至筒体底部，点火枪安装在内中心管下端，其特 征在于筒体下部约1/4长度安装在有高温环境的造气炉内，自筒体上部引下的外加热蒸 汽喷管呈圆柱螺旋状缠箍在该部分筒体外壁，筒体内侧有环状分布的下旋片出口，下旋片 出口内侧是呈伞状盘旋着的内加热蒸汽喷管。
2.如权利要求1所述的粉煤常压气化加热给料燃烧器，其特征在于所述的内中心管 外侧分别有与它平行引向下部的内加热蒸汽喷管和外加热蒸汽喷管，两个截面为方管状的 混合气煤进口对称安装在筒体外侧上半部，方管进口方向倾斜向下切入筒体内表面，上旋 转加热室是位于筒体内中部的加热进口气煤的空腔，下旋片出口位于筒下端，处在内加热 蒸汽喷管与筒体之间，呈圆环状分布。
专利摘要本实用新型涉及一种粉煤常压气化加热给料不完全燃烧器，用于改造或新建的无空分装置粉煤造气、富氧粉煤造气或纯氧粉煤常压造气炉中，采用内加热蒸汽喷管与外内加热蒸汽喷管同时加热混合气煤方法，保证原料不完全燃烧时的反应温度稳定在210～230℃之间、维持煤气化所需的反应温度稳定在1500℃左右，具体实施过程是在现有的型煤造气炉上安装一种粉煤气化不完全燃烧器，在型煤造气炉下增加一套水封连续排渣装置，使之成为全封闭粉煤常压造气炉，投资省、易于控制、安全性能高、可将现有型煤造气炉升级、改造成节能、环保的粉煤造气炉，或在新建造气炉采用，有利于节约能源和保护环境，产生巨大的经济效益。
文档编号C10J3/48GK201834888SQ201020272718
公开日2011年5月18日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者杨砚平 申请人:马超