專利名稱：多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于處理大規(guī)模煤、生物質(zhì)和城市生活垃圾的氣化爐，尤其涉及一種多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐。
背景技術(shù)：
氣化是高效、潔凈將一次能源如煤、生物質(zhì)等轉(zhuǎn)化成二次能源如煤氣的主要途徑。煤氣不僅可以通過燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電，而且可以用于制造高價(jià)值化工產(chǎn)品，如合成氨，甲醇等的原料氣，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合生產(chǎn)電力、清潔燃料和高附加值化工產(chǎn)品的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)。因此，氣化不僅解決了直接燃燒過程中污染問題，而且能形成高價(jià)值的產(chǎn)品，在我國能源戰(zhàn)略中占有非常重要的地位。當(dāng)前國內(nèi)外氣化技術(shù)向大型化發(fā)展，大型化可提高單爐設(shè)備的生產(chǎn)能力，以滿足大型聯(lián)合循環(huán)電站發(fā)電以及大規(guī)模多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)的需求。目前，加壓移動(dòng)床氣化爐(魯奇爐)和加壓氣流床氣化爐(Texaco爐和Shell爐)單爐日處理煤達(dá)到千噸以上，其中Texaco爐最大的一套日處理能力達(dá)到2400噸。流化床氣化爐有較高的氣固傳熱速率與傳質(zhì)速率，固體在床內(nèi)的混合接近于理想狀態(tài)，因而可獲得均勻的固體組成和溫度分布，因此流化床氣化爐具有燃料適應(yīng)性廣，特別適合處理劣質(zhì)煤、生物質(zhì)和城市生活垃圾。但流化床氣化爐如高溫溫克勒爐(HTW)，U-gas爐和KRW爐都存在大型化問題，最大日處理能力只有800噸，特別是后兩種爐型在放大到工業(yè)裝置時(shí)均不成功，主要的原因是因?yàn)檫@些爐型的主要特征在于存在一股中心射流，大型化后，由于床截面增大后，射流影響區(qū)域減小，這會(huì)導(dǎo)致床內(nèi)四周形成大面積的流化不良和死區(qū)，在氣化爐運(yùn)行過程中會(huì)造成爐內(nèi)結(jié)焦等故障，直接影響了大型氣化爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。
技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種能夠提高床層顆粒之間的橫向混合性能并適合于工業(yè)使用的大型化多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，本實(shí)用新型可以混合使用不同性質(zhì)和粒徑的燃料。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種用于處理大規(guī)模煤、生物質(zhì)和城市生活垃圾的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，由氣化爐本體、噴管和布風(fēng)板組成，在氣化爐本體內(nèi)設(shè)有密相區(qū)、過渡區(qū)和稀相區(qū)，噴管自氣化爐本體的外部延伸進(jìn)入氣化爐本體的密相區(qū)，噴管上設(shè)有噴嘴，噴嘴的設(shè)置數(shù)量不小于2個(gè)，在布風(fēng)板上且位于噴嘴周圍設(shè)有風(fēng)帽。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐在傳統(tǒng)單噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐基礎(chǔ)上，在大面積床面上布置多個(gè)噴嘴，以形成多股射流。由于高速射流具有較大的能量，在流化床濃相區(qū)內(nèi)形成形成幾個(gè)大的擾動(dòng)源，有利于改善流化床固有的橫向混合差的缺點(diǎn)，同時(shí)在氣化過程中，高速射流在流化床濃相床中央建立一局部高溫區(qū)，中心溫度達(dá)到1200℃左右，爐壁溫度1000℃～1100℃，不僅氣化爐平均溫度高，利于氣化反應(yīng)的進(jìn)行，而且生成灰熔聚顆粒物，容易與半焦分離，從而使排灰碳含量降低。在噴嘴之間布置風(fēng)帽，引入流化風(fēng)，可以消除噴嘴周邊環(huán)形區(qū)的死區(qū)，這樣，噴嘴及其周邊區(qū)域構(gòu)成了一個(gè)小型傳統(tǒng)噴動(dòng)流化床單元，在這個(gè)單元內(nèi)，噴動(dòng)區(qū)處于稀相氣力輸送狀態(tài)，環(huán)形區(qū)顆粒處于流化床狀態(tài)。由于中心噴動(dòng)區(qū)氧氣濃度高，主要發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的CO2濃度高；而周邊環(huán)形區(qū)氧氣濃度低，主要發(fā)生氣化吸熱反應(yīng)，CO和H2濃度高。由于濃度差，兩區(qū)之間存在氣體交換，可以使兩區(qū)組分的濃度差減小。此外，噴動(dòng)區(qū)通過燃燒反應(yīng)釋放的熱量，通過顆粒內(nèi)循環(huán)和中心區(qū)高溫氣體擴(kuò)散傳遞至環(huán)形區(qū)，以提供環(huán)形區(qū)氣化吸熱反應(yīng)所需的能量，從而使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。由此可見，多個(gè)小型傳統(tǒng)噴動(dòng)流化床單元組成了大型的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，使噴動(dòng)流化床氣化爐在放大尺寸方面不存在任何限制，因此多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐既保留了傳統(tǒng)噴動(dòng)流化床氣化爐的技術(shù)特點(diǎn)，且克服了傳統(tǒng)噴動(dòng)流化床氣化爐難以大型化的不足并適合于工業(yè)化應(yīng)用。
本實(shí)用新型的多個(gè)噴嘴的設(shè)置，在爐內(nèi)形成多個(gè)噴動(dòng)流化床小模塊，該類型的氣化爐較傳統(tǒng)噴動(dòng)流化床氣化爐如U-gas爐和KRW爐更易大型化；燃料適應(yīng)性好，特別是其它類型氣化爐不易處理和粘結(jié)性煤，低熱值的劣質(zhì)煤，高水分、低熱值的生物質(zhì)以及成分變化很大的城市生活垃圾；由于氣化爐內(nèi)顆粒內(nèi)循環(huán)和設(shè)置旋風(fēng)分離器外循環(huán)系統(tǒng)，氣化爐內(nèi)下部密相區(qū)和上部稀相區(qū)溫度分布均勻，有利于焦油的二次裂解反應(yīng)，煤氣中焦油含量低。
采用了射流灰熔聚技術(shù)，渣的含碳量要比其它類型流化床氣化爐如高溫溫克勒爐低，整體碳轉(zhuǎn)化率高。
對燃料粒徑的要求較低，粒徑范圍寬，適合處理目前機(jī)械化開采的碎煤，而移動(dòng)床氣化爐只能處理塊煤，氣流床氣化爐只適合處理煤粉，對制備系統(tǒng)要求較高。
為增大固體和氣體接觸和混合強(qiáng)度，大擾動(dòng)源是關(guān)鍵所在，由于本實(shí)用新型采用多噴嘴設(shè)計(jì)思路，在爐內(nèi)密相區(qū)形成多股高速射流，作為一個(gè)大擾動(dòng)源，高速射流產(chǎn)生的高湍流會(huì)造成噴動(dòng)區(qū)和周環(huán)形區(qū)顆粒內(nèi)循環(huán)和氣體橫向擴(kuò)散，因此本實(shí)用新型能夠提高床層顆粒之間的橫向混合性能。
本實(shí)用新型采用相鄰的3個(gè)噴嘴的三角形分布或正方形分布、噴嘴周圍風(fēng)帽的特定分布等技術(shù)措施，噴嘴的三角形分布或正方形分布能在爐內(nèi)形成有規(guī)則的噴動(dòng)，在噴嘴周圍布置風(fēng)帽加入流化氣，避免周邊環(huán)形區(qū)出現(xiàn)流化不良的現(xiàn)象。


圖1是多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐正視圖。
圖2是多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐布風(fēng)板俯視圖。
圖3噴嘴與排渣管正視圖。
圖4噴嘴與排渣管俯視圖。
圖5流化風(fēng)帽正視圖。
圖6流化風(fēng)帽俯視圖。
具體實(shí)施例一種用于處理大規(guī)模煤、生物質(zhì)和城市生活垃圾的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，由氣化爐本體、噴管21和布風(fēng)板23組成，在氣化爐本體內(nèi)設(shè)有密相區(qū)24、過渡區(qū)和稀相區(qū)，噴管21自氣化爐本體的外部延伸進(jìn)入氣化爐本體的密相區(qū)24，噴管21上設(shè)有噴嘴2312，噴嘴的設(shè)置數(shù)量不小于2個(gè)，在布風(fēng)板23上且位于噴嘴周圍設(shè)有風(fēng)帽232，在氣化爐本體的稀相區(qū)連接有旋風(fēng)分離器26，旋風(fēng)分離器(26)的回料口通過膨脹節(jié)27連接了回料控制器28，回料控制器(28)的出料口與氣化爐本體內(nèi)設(shè)有密相區(qū)24連接，為了進(jìn)一步提高床層顆粒之間的橫向混合性能，更有利于氣化爐的大型化，本實(shí)用新型可以采取幾種技術(shù)措施之一①相鄰的3個(gè)噴嘴的連線構(gòu)成三角形，相鄰的2個(gè)風(fēng)帽及與之相鄰的噴嘴連線構(gòu)成三角形；②相鄰的4個(gè)噴嘴的連線構(gòu)成正方形，噴嘴周圍且以該噴嘴為中心的4個(gè)風(fēng)帽的連線構(gòu)成正方形；③相鄰的3個(gè)噴嘴的連線構(gòu)成三角形，噴嘴周圍且以該噴嘴為中心的4個(gè)風(fēng)帽的連線構(gòu)成正方形。
權(quán)利要求1.一種用于處理大規(guī)模煤、生物質(zhì)和城市生活垃圾的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，由氣化爐本體、噴管(21)和布風(fēng)板(23)組成，在氣化爐本體內(nèi)設(shè)有密相區(qū)(24)、過渡區(qū)和稀相區(qū)，噴管(21)自氣化爐本體的外部延伸進(jìn)入氣化爐本體的密相區(qū)(24)，噴管(21)上設(shè)有噴嘴(2312)，其特征在于噴嘴的設(shè)置數(shù)量不小于3個(gè)，在布風(fēng)板(23)上且位于噴嘴周圍設(shè)有風(fēng)帽(232)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，其特征在于相鄰的3個(gè)噴嘴的連線構(gòu)成三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，其特征在于相鄰的4個(gè)噴嘴的連線構(gòu)成正方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，其特征在于相鄰的2個(gè)風(fēng)帽及與之相鄰的噴嘴連線構(gòu)成三角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，其特征在于噴嘴周圍且與以該噴嘴為中心的4個(gè)風(fēng)帽的連線構(gòu)成正方形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，其特征在于在氣化爐本體的稀相區(qū)連接有旋風(fēng)分離器(26)，旋風(fēng)分離器(26)的回料口通過膨脹節(jié)(27)連接了回料控制器(28)，回料控制器(28)的出料口與氣化爐本體內(nèi)設(shè)有密相區(qū)(24)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于處理大規(guī)模煤、生物質(zhì)和城市生活垃圾的多噴嘴噴動(dòng)流化床氣化爐，由氣化爐本體、噴管和布風(fēng)板組成，在氣化爐本體內(nèi)設(shè)有密相區(qū)、過渡區(qū)和稀相區(qū)，噴管自氣化爐本體的外部延伸進(jìn)入氣化爐本體的密相區(qū)，噴管上設(shè)有噴嘴，噴嘴的設(shè)置數(shù)量不小于2個(gè)，在布風(fēng)板上且位于噴嘴周圍設(shè)有風(fēng)帽。本實(shí)用新型的多個(gè)噴嘴的設(shè)置，在爐內(nèi)形成多個(gè)噴動(dòng)流化床小模塊，該類型的氣化爐較傳統(tǒng)噴動(dòng)流化床氣化爐如U－gas爐和KRW爐更易大型化；燃料適應(yīng)性好，特別是其它類型氣化爐不易處理和粘結(jié)性煤，低熱值的劣質(zhì)煤，高水分、低熱值的生物質(zhì)以及成分變化很大的城市生活垃圾。
文檔編號(hào)F23C10/20GK2689058SQ200420026040
公開日2005年3月30日 申請日期2004年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者肖睿, 章名耀, 金保升, 仲兆平 申請人:東南大學(xué)