本發明專利技術提供了一種兩段式氣流床氣化裝置，包括氣化爐上段氣化室和氣化爐下段氣化室，所述氣化爐上段氣化室四周設有至少一層側面工藝燒嘴室，至少兩個側面工藝燒嘴對稱設于側面工藝燒嘴室內；所述氣化爐下段氣化室兩側同軸設有對置式工藝燒嘴室，兩個對置式工藝燒嘴同軸設于對置式工藝燒嘴室內。本發明專利技術還提供了所述兩段式氣流床氣化裝置的氣化方法，將含碳燃料和氣化劑一同分別從所述側面工藝燒嘴和對置式工藝燒嘴送入，從所述對置式工藝燒嘴送入的氣化劑中氧氣量占含碳燃料和氣化劑總氧量的80～100％。本發明專利技術提供的裝置運行穩定可靠，合成氣冷卻工藝高效，提高了碳轉化率，燃料適應性廣，使用壽命長，適合于大規模化應用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及，屬于氣化反應裝置
技術介紹
煤氣化技術是發展煤基化學品、煤基液態燃料、聯合循環發電、制氫等過程工業的基礎，是這些行業的關鍵技術和龍頭技術。現有的可將煤、焦等含碳燃料氣化，在采用氣流床進行氣化的技術中，有代表性的干煤粉氣化技術主要有我國華東理工大學等單位開發的多燒嘴對置式干煤粉氣化爐、Shell氣化爐，E-Gas氣化爐以及GSP氣化爐和國家電力公司熱工研究院的兩段式干煤粉氣 化爐。目前氣流床氣化裝置設計存在幾個主要難題一是最優化爐內溫度分布和提高燃料利用效率；二是氣化產物的冷卻和高溫凈化過程；三是提高氣化裝置設備的整體使用壽命；四是提聞氣化裝置運行穩定性，提聞整體開工率。從氣流床氣化爐燒嘴個數角度看，多燒嘴氣化爐易于大型化和大規模化推廣應用，單燒嘴氣化爐受燒嘴本身的限制，在氣化負荷上受較大限制；從氣流床氣化爐本體設計角度看，兩段式或多段式氣化由于采用燃料分級燃燒或氧氣分級燃燒技術，相比單段式氣化爐，爐內溫度分布更加合理，碳轉化率高，氣化爐出口溫度相對略低；從氣流床氣化產物流向角度看，合成氣上行式較適合于IGCC發電、煤制天然氣等產業，而合成氣下行較適合于化工生產，如合成氨、合成甲醇等產業；從氣流床氣化爐爐壁材料設計角度看，水冷壁設計相對造價較高，但相比于耐火磚等耐火襯里式設計，水冷壁結構氣化爐運行穩定，使用壽命長，能夠承受較高溫度的氣化運行，故提高了氣化爐的煤種適應性。現有的合成氣上行式氣化爐主要缺陷是爐內溫度分布和流場不合理，易造成液態排渣堵渣和碳轉化率低等問題。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種適合于大規模化應用、運行穩定可靠、煤種適應性廣泛、合成氣冷卻工藝高效的兩段式多燒嘴進料、分段式氣化的氣流床氣化裝置及其氣化方法。為了解決上述第一個技術問題，本專利技術的技術方案是提供一種兩段式氣流床氣化裝置，其特征在于包括氣化爐上段氣化室，氣化爐上段氣化室上部設有合成氣出口 ；氣化爐下段氣化室通過氣化爐中部喉口段與氣化爐上段氣化室連接，氣化爐上段氣化室軸線和氣化爐下段氣化室軸線垂直相交；底部渣池通過氣化爐下部渣口與氣化爐下段氣化室連接，底部渣池下部設有渣池排渣口，其特征在于所述氣化爐上段氣化室四周設有至少一層側面工藝燒嘴室，至少兩個側面工藝燒嘴對稱設于側面工藝燒嘴室內；所述氣化爐下段氣化室兩側同軸設有對置式工藝燒嘴室，兩個對置式工藝燒嘴同軸設于對置式工藝燒嘴室內。優選地，所述氣化爐上段氣化室主體為內壁面設有耐火襯里的垂直圓柱形殼體，所述氣化爐下段氣化室主體為內壁面設有耐火襯里的水平圓柱形殼體。優選地，所述耐火襯里為耐火磚襯里結構或水冷壁襯里結構。優選地，所述側面工藝燒嘴室軸線與所述氣化爐上段氣化室徑向的夾角a為0 30° ;所述側面工藝燒嘴室軸線與所述氣化爐上段氣化室軸向的夾角β為60 120°。優選地，所述側面工藝燒嘴軸線與所述側面工藝燒嘴室在水平面上的夾角ξ為O 30° ,所述側面工藝燒嘴軸線與所述側面工藝燒嘴室在垂直面上夾角δ為O 15°。優選地，所述合成氣出口內直徑為所述氣化爐上段氣化室主體內直徑的5% 50%。優選地，所述側面工藝燒嘴室與合成氣出口的距離為I. 5 5倍氣化爐上段氣化室主體內直徑，所述側面工藝燒嘴室與對置式工藝燒嘴室垂直中心距為O. 5 3倍氣化爐上段氣化室主體內直徑。優選地，所述氣化爐上段氣化室主體高度為I. 5 8倍氣化爐上段氣化室主體內直徑，所述氣化爐下段氣化室主體內直徑為O. 3 2倍氣化爐上段氣化室主體內直徑，所述氣化爐下段氣化室主體單側長度為I 3倍氣化爐下段氣化室主體內直徑。為了解決上述第二個技術問題，本專利技術的技術方案是提供所述兩段式氣流床氣化裝置的氣化方法，其特征在于將含碳燃料和氣化劑一同分別從所述側面工藝燒嘴和對置式工藝燒嘴送入氣化裝置，從所述對置式工藝燒嘴送入的氣化劑中氧氣量占含碳燃料和氣化劑總氧量的80 100%。優選地，所述氣化劑為含氧量為21% 100%的空氣，或富氧氣體、蒸汽、二氧化碳氣體中的一種或幾種的混合氣體；所述含碳燃料為漿態含碳燃料或粉態固體含碳燃料。本專利技術提供的一種兩段式氣流床氣化裝置通過氣化爐下段氣化室對置式工藝燒嘴噴入燃料的氣化，在氣化爐下段氣化室發生氣化和燃燒反應，產生的高溫熔融態灰渣向下進入渣池，通過渣池排出；氣化和燃燒產生的高溫煙氣夾帶著少量細灰渣顆粒向上流動進入氣化爐上段氣化室，與從氣化爐上段氣化室側面工藝燒嘴噴入的燃料相遇，氣化爐上段氣化室噴入的燃料通過吸收來自氣化爐下段氣化室的高溫煙氣顯熱迅速發生熱解和脫揮發份，并與煙氣中的二氧化碳、殘留氧氣以及水蒸汽發生二次氣化反應，且在向上流動過程中溫度略有下降，即利用化學法吸收了氣化和燃燒產生的顯熱，使爐內流場和溫度場更加合理，達到了部分顯熱回收和提高碳轉化率的效果。相比現有技術，本專利技術提供的具有如下有益效果(I)分兩段式通入含碳燃料，氣化爐下段氣化室主要為燃燒和氣化反應區，氣化爐上段氣化室為氣化反應區，實現燃料氣化分區，使爐內溫度場分布更加合理，大大提高了氣化爐內襯材料的使用壽命；(2)采用多級多燒嘴設計，在氣化爐大規模放大上具有明顯優勢，氣化爐上段氣化室側面工藝燒嘴層數和燒嘴數量更具可調性，氣化爐的整體氣化負荷的可控性較強；(3)適用于煤、石油焦、渣油、浙青生物質和污泥等含碳物質的氣化，可采用干粉或漿體燃料進料方式，燃料適應性廣；(4)采用下排渣式液態排渣方法，在氣化爐下段氣化室設計較高的操作溫度，有助于順利實現液態排渣，合成氣上行式設計減少了灰渣夾帶量，有助于后續合成氣凈化除塵。本專利技術提供的裝置克服了現有技術的不足，運行穩定可靠，合成氣冷卻工藝高效，提高了碳轉化率，燃料適應性廣，使用壽命長，適合于大規模化應用。附圖說明圖I為本專利技術提供的一種兩段式氣流床氣化裝置的軸向剖面示意圖；圖2為圖I中的局部放大圖；圖3為圖I中的A-A剖視圖；附圖標記說明 I-氣化爐上段氣化室；2a_側面工藝燒嘴室；2b_對置式工藝燒嘴室；3a_側面工藝燒嘴；3b-對置式工藝燒嘴；4_氣化爐下段氣化室；5_合成氣出口 ；6_氣化爐中部喉口段；7-氣化爐下部渣口 ；8_渣池；9-排渣口 ；α-側面工藝燒嘴室軸線與氣化爐上段氣化室徑向的夾角；β-側面工藝燒嘴室軸線與氣化爐上段氣化室軸向的夾角；I-側面工藝燒嘴軸線與側面工藝燒嘴室在水平面上的夾角；S-側面工藝燒嘴軸線與側面工藝燒嘴室在垂直面上夾角！D1-氣化爐上段氣化室I主體內直徑；D2-氣化爐下段氣化室主體內直徑；H1-氣化爐上段氣化室I主體高度；H2-氣化爐下段氣化室主體單側長度。具體實施例方式為使本專利技術更明顯易懂，茲以一優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。圖I為本專利技術提供的一種兩段式氣流床氣化裝置的軸向剖面示意圖，所述的一種兩段式氣流床氣化裝置包括氣化爐上段氣化室I，氣化爐上段氣化室I上部開有合成氣出口 5 ;氣化爐下段氣化室4通過氣化爐中部喉口段6與氣化爐上段氣化室I連接，底部渣池8通過氣化爐下部渣口 7與氣化爐下段氣化室4連接，底部渣池8下部裝有渣池排渣口 9。氣化爐上段氣化室I主體為內壁面裝有耐火磚襯里結構或水冷壁襯里結構的垂直圓柱形殼體，氣化爐下段氣化室4主體為內壁面裝有耐火磚襯里結構或水冷壁襯里結構的水平圓柱本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種兩段式氣流床氣化裝置，包括氣化爐上段氣化室(1)，氣化爐上段氣化室(1)上部設有合成氣出口(5)；氣化爐下段氣化室(4)通過氣化爐中部喉口段(6)與氣化爐上段氣化室(1)連接，氣化爐上段氣化室(1)軸線和氣化爐下段氣化室(4)軸線垂直相交；底部渣池(8)通過氣化爐下部渣口(7)與氣化爐下段氣化室(4)連接，底部渣池(8)下部設有渣池排渣口(9)，其特征在于：所述氣化爐上段氣化室(1)四周設有至少一層側面工藝燒嘴室(2a)，至少兩個側面工藝燒嘴(3a)對稱設于側面工藝燒嘴室(2a)內；所述氣化爐下段氣化室(4)兩側同軸設有對置式工藝燒嘴室(2b)，兩個對置式工藝燒嘴(3b)同軸設于對置式工藝燒嘴室(2b)內。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：倪建軍，張建文，池國鎮，程相宣，
申請(專利權)人：上海鍋爐廠有限公司，
類型：發明
國別省市：
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