多噴嘴的水煤漿和天然氣聯(lián)合氣化爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶有多個噴嘴的能夠?qū)⑺簼{和天然氣聯(lián)合氣化的氣化爐，屬于 氣化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水煤漿是由煤、水和添加劑以一定比例混合并通過物理加工得到的流體燃料，由 于我國煤炭資源大多分布于北部和西部地區(qū)，長期北煤南運、西煤東調(diào)的格局增加了運輸 和營運成本，而水煤漿可實現(xiàn)全密閉長距離輸送，能夠降低煤炭的運輸和營運成本，因此水 煤漿技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。
[0003] 煤氣化是現(xiàn)有煤化工領(lǐng)域中一種煤加工的方式，其是以煤為原料，氧氣、水蒸氣等 氣體作為氣化劑，在高溫下通過化學(xué)反應(yīng)將煤中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料或合成氣的過 程，煤氣化的直接產(chǎn)物主要有一氧化碳、二氧化碳、氫氣和少量的甲烷、硫化氫等。水煤漿 氣化技術(shù)是近年來研究較多的一種水煤漿加工利用方法，我國最早實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的是 Texaco水煤漿氣化爐，其氣化過程為：水煤漿通過噴嘴在高速氧氣的作用下破碎、霧化噴 入氣化爐，氧氣和霧狀水煤漿在爐內(nèi)受到高溫作用，迅速經(jīng)歷預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤干餾、揮發(fā) 物裂解燃燒以及碳?xì)饣纫幌盗袕?fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，最后生成以一氧化碳、氫氣、二氧 化碳和水蒸氣為主要成分的濕煤氣、熔渣和未反應(yīng)的碳；這些生成物一起向下流動離開反 應(yīng)區(qū)，進(jìn)入氣化爐底部的激冷室，熔渣和碳經(jīng)淬冷、固化后被截留在水中，最后落入渣罐，經(jīng) 排渣系統(tǒng)定時排放，濕煤氣則在進(jìn)入煤氣冷卻凈化系統(tǒng)處理后得到潔凈的煤氣。
[0004] 現(xiàn)有的Texaco氣化爐在開工之前需要先將預(yù)熱噴嘴安裝到氣化爐上，點燃預(yù)熱 噴嘴完成烘爐后，再快速將預(yù)熱噴嘴卸下并迅速安裝上給料噴嘴進(jìn)行后續(xù)水煤漿給料氣化 過程；但是，上述工藝在卸除預(yù)熱噴嘴和安裝給料噴嘴的過程中容易發(fā)生燃?xì)?、氧氣的泄?問題，而且預(yù)熱噴嘴和給料噴嘴的體積大、溫度高，容易對操作人員造成人身傷害。為了解 決上述問題，中國專利文獻(xiàn)CN202509052U公開了一種用于水煤漿或煤粉氣化爐的復(fù)合噴 嘴，包括中間氧通道，通向氣化爐內(nèi)腔；投料通道，通向氣化爐內(nèi)腔并且在中間氧通道的外 周延伸；環(huán)隙氧通道，通向氣化爐內(nèi)腔并且在投料通道的外周延伸，其中投料通道和環(huán)隙氧 通道之間設(shè)有第一冷卻水夾套，環(huán)隙氧通道外周設(shè)有第二冷卻水夾套；以及點火電極和點 火電極的保護(hù)套管，均設(shè)置在投料通道的外側(cè)。該復(fù)合噴嘴能夠避免高速水煤漿或煤粉對 點火電極的沖刷，也改善了投料通道中水煤漿或煤粉噴出的均勻性，減少了噴嘴的偏噴現(xiàn) 象。
[0005] 帶有上述復(fù)合噴嘴的氣化爐可實現(xiàn)水煤漿的連續(xù)點火和氣化，無需更換噴嘴，大 大提高了氣化爐生產(chǎn)運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。但是，上述水煤漿氣化的冷煤氣效率低，而且 將上述水煤漿氣化產(chǎn)物作為原料制備后續(xù)甲醇或合成油等產(chǎn)品時，由于水煤漿氣化產(chǎn)物中 氫氣與一氧化碳的比例過低，需要增加變換工藝將部分一氧化碳變換為氫氣以提高氫氣與 一氧化碳的比例，這樣不僅提高了工藝的復(fù)雜度，而且變換過程產(chǎn)生大量的CO 2，經(jīng)過煤氣 脫硫脫碳凈化后排放的大量CO2溫室氣體也污染了環(huán)境。
[0006] 申請人試圖通過調(diào)整水煤漿氣化原料的種類來提高冷煤氣效率和氣化產(chǎn)物中氫 氣與一氧化碳的比例，但是采用上述結(jié)構(gòu)的氣化爐無法對氣化原料的種類進(jìn)行調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)的氣化爐存在水煤漿氣化冷煤氣效率低， 產(chǎn)物中氫氣與一氧化碳的比例低，需經(jīng)變換處理提高氫氣與一氧化碳的比例后才能作為后 續(xù)產(chǎn)品的合成原料氣使用，而變換處理不僅提高了工藝復(fù)雜度，而且產(chǎn)生出大量CO 2溫室氣 體，雖然申請人試圖通過調(diào)整水煤漿氣化原料的種類克服上述缺點，但是現(xiàn)有的氣化爐結(jié) 構(gòu)并不能滿足上述要求；進(jìn)而提出一種可調(diào)整氣化原料種類，從而提高水煤漿氣化冷煤氣 效率和氫氣與一氧化碳比例的多噴嘴的水煤漿和天然氣聯(lián)合氣化爐。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種水煤漿和天然氣聯(lián)合氣化爐，包括爐 殼；
[0009] 爐膽、激冷環(huán)和導(dǎo)流筒，自上而下依次連接設(shè)置于所述爐殼內(nèi)；
[0010] 折流筒，部分套設(shè)在所述導(dǎo)流筒的外側(cè)，位于所述激冷環(huán)的下方；
[0011] 環(huán)形水封槽，設(shè)置于所述爐殼和導(dǎo)流筒之間；
[0012] 氣化原料進(jìn)口，設(shè)置于所述爐殼的頂部，與所述爐膽內(nèi)部相連通；
[0013] 粗煤氣出口，設(shè)置于所述水封槽下方的爐殼側(cè)壁上；
[0014] 出渣口，設(shè)置于所述爐殼的底部；
[0015] 混合料噴嘴，與所述氣化原料進(jìn)口相適配，用于向氣化爐內(nèi)引入氣化原料；
[0016] 水煤漿-氧氣噴嘴和天然氣噴嘴，設(shè)置于所述爐殼側(cè)壁上并與所述爐膽內(nèi)部相連 通；
[0017] 所述混合料噴嘴包括由內(nèi)至外依次同軸套設(shè)的點火棒、點火燃料氣中心管、內(nèi)氧 環(huán)管、水煤漿環(huán)管、天然氣環(huán)管、外氧環(huán)管和冷卻環(huán)管；所述點火燃料氣中心管上部設(shè)置有 燃料氣進(jìn)口、底部設(shè)置有燃料氣噴口；所述內(nèi)氧環(huán)管上部設(shè)置有內(nèi)氧進(jìn)口、底部設(shè)置有內(nèi) 氧噴口；所述水煤漿環(huán)管上部設(shè)置有水煤漿進(jìn)口，所述天然氣環(huán)管上部設(shè)置有天然氣進(jìn)口； 所述外氧環(huán)管上部設(shè)置有外氧進(jìn)口、底部設(shè)置有外氧噴口；所述冷卻環(huán)管上設(shè)置有冷卻介 質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口；
[0018] 還包括水煤漿一天然氣混合腔，位于所述外氧環(huán)管內(nèi)，由所述水煤漿環(huán)管的下端 向下延伸形成，所述水煤漿一天然氣混合腔下部設(shè)置有混合物噴口；所述天然氣環(huán)管的下 端與所述水煤漿一天然氣混合腔的外壁相連接，所述水煤楽一天然氣混合腔上設(shè)置有天然 氣噴口，所述天然氣環(huán)管通過所述天然氣噴口與所述水煤楽一天然氣混合腔內(nèi)部相連通。
[0019] 所述水煤漿一天然氣混合腔位于所述天然氣環(huán)管內(nèi)，所述天然氣環(huán)管的下端與所 述水煤楽一天然氣混合腔下部的外壁相連接；所述混合物噴口設(shè)置在所述水煤楽一天然氣 混合腔的底端。
[0020] 所述水煤漿一天然氣混合腔由兩頭的縮口和中部的管狀結(jié)構(gòu)組成，上部的所述縮 口由上至下漸闊，下部的所述縮口由上至下漸縮；所述水煤漿一天然氣混合腔的上部和中 部分別設(shè)置有多個所述天然氣噴口，多個所述天然氣噴口沿所述水煤漿一天然氣混合腔側(cè) 壁所成的圓周均勻設(shè)置，多個所述天然氣噴口的軸不在所述水煤楽一天然氣混合腔側(cè)壁所 成圓周的徑向上。
[0021] 多個所述天然氣噴口均沿順時針方向或均沿逆時針方向傾斜，并且多個所述天然 氣噴口的軸與所述水煤楽一天然氣混合腔側(cè)壁所成圓周的徑向成5-85°的夾角。
[0022] 所述水煤漿進(jìn)口設(shè)置在所述水煤漿環(huán)管的上端，所述天然氣進(jìn)口設(shè)置在所述天然 氣環(huán)管的上端；所述燃料氣進(jìn)口設(shè)置在所述點火燃料氣中心管的上端，所述燃料氣噴口設(shè) 置在所述點火燃料氣中心管的底端；所述內(nèi)氧進(jìn)口設(shè)置在所述內(nèi)氧環(huán)管的上端，所述內(nèi)氧 噴口設(shè)置在所述內(nèi)氧環(huán)管的底端；所述外氧進(jìn)口設(shè)置在所述外氧環(huán)管的上端，所述外氧噴 口設(shè)置