一种旋流式气化炉以及旋流式气化工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤化工领域，具体涉及到一种旋流式气化炉以及旋流式气化工艺。
【背景技术】
[0002]我国能源结构“富煤贫油少气”，在此能源结构下，煤炭无疑在能源领域占主导地位。我国也是全世界煤炭开采量和消费量最大的国家。大量开发、利用煤炭的背后，隐藏着巨大的环境、社会和经济代价。从开采到燃烧，煤炭使用过程中的每一步都造成了对环境的破坏。特别是煤炭燃烧，具不完全统计我国85%的二氧化硫排放量、67%的氮氧化物排放量和70%的悬浮颗粒物都来自于燃煤。基于此种国情，加之国家发展与改革委员会发布的煤炭产业政策中提到，一段时期煤炭发展的方向是要“坚持依靠科技进步，走资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少的煤炭工业可持续发展道路”。研发一种煤的高效利用方法是我国国民经济实现可持续发展的关键所在。煤气化是将一次能源转化成洁净的二次能源的主要途径，大规模高效煤气化技术是发展煤基化学品生产、煤基液体燃料(合成油品、甲醇、二甲醚等)、先进的整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统、多联产系统、制氢、燃料电池以及直接还原炼铁等过程工业的基础，是这些行业的公共技术、关键技术和龙头技术。
[0003]目前干煤粉气化技术领域中，有代表性的技术主要有Shell、GSP、航天炉等。Shell干煤粉气化炉采用四个煤粉烧嘴，为废锅流程，投资高，制造难度大，制造周期长；GSP为单喷嘴煤粉气化炉，但其激冷采用喷嘴喷淋方式，粗煤气中灰含量大，同样存在投资高，制造难度大，制造周期长的问题；航天炉干煤气化炉在处理煤粉规模上还没有达到2000吨/天，且排渣口与反应室直径比例较大(1: 2?1: 2.5)，碳转化率较低，也存在投资高，制造难度大，制造周期长的问题。上述几种气化技术都属于大型造气项目所需要的气头，且设计复杂，一次性投资较大，同时不同程度的存在一定问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种旋流式气化炉以及旋流式气化工艺。本发明具有投资小、气化强度高、碳转化率高的优点。
[0005]—方面，本发明涉及到一种旋流式气化炉。技术方案如下。
[0006]—种旋流式气化炉，包括炉体1、进料喷枪2、位于炉体顶部的热煤气出口 3、以及位于炉体底部的熔渣室4 ；
[0007]所述炉体I的外壁采用碳钢或不锈钢材料，夹层为保温纤维棉，内层为耐火浇注料，所述炉体的长径比为1:1-2:1;
[0008]所述的进料喷枪2设置于炉体I的中部，进料喷枪设置为单层布置或者多层布置；每一层的进料喷枪的数量为大于等于两个，每一层中所述的大于等于两个的进料喷枪沿着炉体圆周并呈中心对称布置，设置喷枪的进料方式为割向进料；割向角度为10-50°，喷枪下倾0-30° ;
[0009]所述的熔渣室4设置有进纯氧喷枪，补充纯氧，保持熔渣室较高温度，实现液态排渣；熔渣室下部设置有渣池5，渣池用于清渣处理。
[0010]优选地，所述的进料喷枪为单层布置，单层布置的进料喷枪为第一喷枪，用于气化原料以及气化剂的进料
[0011]优选地，所述的进料喷枪为两层布置，分为上层进料喷枪和下层进料喷枪，其中上层进料喷枪为第一喷枪，用于气化原料以及一次气化剂的进料；下层进料喷枪为第二喷枪，用于二次气化剂的进料及气化炉开车点火。
[0012]优选地，所述的进料喷枪为三层布置，分为上层进料喷枪、中层进料喷枪和下层进料喷枪，其中，中层进料喷枪为第一喷枪，用于气化原料以及一次气化剂的进料，上层进料喷枪与下层进料喷枪均为第二喷枪，用于二次气化剂的进料，下层第二喷枪是气化炉开车时的点火喷枪。
[0013]优选地，所述的第一进料喷枪具有喷枪中心管以及喷枪中心管外围的喷枪环隙。
[0014]优选地，所述的第二喷枪具有喷枪中心管以及喷枪中心管外围的喷枪环隙。
[0015]优选地，所述的第二喷枪具有喷枪中心管进液化气，喷枪中心管外围的喷枪环隙进气化剂。
[0016]本发明的另一方面涉及到一种旋流式气化工艺，技术方案如下。
[0017]—种旋流式气化工艺，使用上述的旋流式气化炉进行常压气化；所述的旋流式气化工艺包括如下步骤:
[0018]气化原料由输送介质密相输送通过第一喷枪的喷枪中心管进入气化炉炉体内部，水蒸汽与氧气预混合后形成气化剂，气化剂通过第一喷枪的喷枪环隙进入气化炉内部；气化原料与气化剂在气化炉炉体内部旋流气化，提高了气固相对速度，单位截面积气化强度高，大颗粒原料在离心作用下粘附在气化炉内壁，延长了停留时间，提高了碳转化率，气化炉炉膛温度保持在1300_1450°C ;高温气化煤气由热煤气出口排出，气化炉渣沿气化炉内壁下流，进入熔渣室，熔渣室通入纯氧保持高温，熔渣滴入渣池后清渣。
[0019]优选地，所述的气化原料是煤粉或焦粉；所述的煤粉包括无烟煤到褐煤之间所有煤种中的任意一种或者几种的混合。
[0020]优选地，所述的输送介质是空气、二氧化碳或氮气中的一种或者几种的混合。
[0021 ] 优选地，气化剂还通过第二喷枪的喷枪中心管外围的喷枪环隙进入气化炉。
[0022]优选地，气化剂在各喷枪进入气化炉的分配的比例，以气化剂体积流量计，为，第一喷枪占1/2-2/3，第二喷枪占1/3-1/2。
[0023]优选地，使用的氧气为:0.0lMPa, O-1O0C ;使用的蒸汽为:0.0lMPa, 100-110°C。
[0024]优选地，氧气与气化原料的比值，以kg/kg计，为，0.8-0.9 ;蒸汽与气化原料的比值，以 kg/kg 计，为，0.3-0.4。
[0025]本发明具有优异的技术效果。
[0026]本发明中，入气化炉的进料喷枪采用割向进料且喷枪向下倾斜一定角度，使气化原料在炉内以旋流形式气化，增大了炉内原料的雾化效果，提高了气化炉的气化强度、碳转化率；气化得到的煤气中有效气体成分高，C0+H2> 85% (体积含量)。
[0027]本发明中，采用多层进料喷枪，实现分级供气化剂，使气化炉内气化原料与气化剂反应更充分，气化效率更高。
[0028]本发明的排渣方式为液体排渣，操作方便。
【附图说明】
[0029]图1是本发明的结构示意图。
[0030]图2是本发明的进料喷枪割向进料示意图。
[0031]附图中，相应的附图标记分别表示的是:
各气化炉组成部件中，1:炉体；2:进料喷枪；3:热煤气出口 ；4:熔渣室；5:渣池。A:气化原料:水蒸气、氧气混合气；C:惰性气体；E:气化煤气；F:纯氧；G:液化气；D:气化炉炉膛直径；L:气化炉炉膛高度。a:喷枪与水平面夹角，称为下倾角，取0-30° ;b:喷枪与径向线夹角，称为割向角，取10-50°。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图，对本发明作进一步详细的描述。
[0033]下面首先介绍本发明的旋流式气化炉。
[0034]实施例1
[0035]—种旋流式气化炉，包括炉体1、进料喷枪2、位于炉体顶部的气化气出气口 3、以及位于炉体底部的熔渣室4 ;所述炉体I的外壁采用碳钢，夹层为保温纤维棉，内层为耐火浇注料，所述炉体的长径比为1:1 ;所述的进料喷枪2设置于炉体I的中部，进料喷枪设置为单层布置，每一层的进料喷枪的数量为两个，每一层中的两个进料喷枪沿着炉体圆周并呈中心对称布置，设置喷枪的进料方式为割向进料；割向角度为50°，喷枪下倾0° ;单层布置的进料喷枪为第一喷枪，用于气化原料以及气化剂的进料，所述的第一进料喷枪具有喷枪中心管以及喷枪中心管外围的喷枪环隙；所述的熔渣室4设置有进纯氧喷枪，补充纯氧，保持熔渣室较高温度，实现液态排渣；熔渣室下部设置有渣池5，渣池用于清渣处理。
[0036]实施例2
[0037]—种旋流式气化炉，包括炉体1、进料喷枪2、位于炉体顶部的气化气出气口 3、以及位于炉体底部的熔渣室4 ;所述炉体I的外壁采用不锈钢材料，夹层为保温纤维棉，内层为耐火浇注料，所述炉体的长径比为2: I;所述的进料喷枪2设置于炉体I的