一种气体分布器、气化炉及含碳物料气化方法技术

本发明专利技术公开一种气体分布器、气化炉及含碳物料气化方法，涉及含碳物料气化技术领域。所述气体分布器包括：底部设有排渣口的锥形分布板，贯穿设置于所述锥形分布板上的至少一个喷管，经由各所述喷管进入所述锥形分布板所围成的空间内的气化剂形成涡流；其中，所述喷管包括：中心内管，套装在所述中心内管上的至少一个外管，所述中心内管和与所述至少一个外管之间形成有环隙。当该气体分布器用于含碳物料气化技术时，可减轻气化炉内形成流动死区、含碳物料烧结和结渣等现象。

【技术实现步骤摘要】
一种气体分布器、气化炉及含碳物料气化方法
本专利技术涉及含碳物料气化
，尤其涉及一种气体分布器、气化炉及含碳物料气化方法。
技术介绍
目前，煤主要是通过直接燃烧的方式进行使用，但直接燃烧的方式导致煤的利用率较低，同时还会污染环境。为此，出现了一种煤气化技术，将颗粒状的煤转换成煤气，以提高煤的利用率和减轻对环境的污染。煤气化技术是指：颗粒状的煤与气化剂发生气化反应，生成煤气；具体地，煤气化是在气化炉中完成的，颗粒状的煤在自下而上的气化剂的作用下运动，并与气化剂发生气化反应生成煤气。在煤气化技术中，影响煤气化的关键因素之一是气化剂分布情况，因此，影响气化剂分布情况的气体分布器的设计就十分重要。现有技术中，气化炉所使用的气体分布器通常为多孔板分布器，多孔板分布器分为平板分布器和锥形分布器两种；其中，平板分布器由于存在漏料和气化剂流动不均匀等问题，在实际生产中较少应用；因此，目前常用多孔板分布器为锥形分布器，锥形分布器包括锥形分布板，在锥形分布板上设有若干小孔，气化剂经由各小孔进入气化炉中与颗粒状的煤发生气化反应，将颗粒状的煤转换成煤气。对于低压煤气化技术，因气化炉内的压力相对较低，使得进入位于锥形分布器上方的炉内空间的气化剂可以以较高气速流动，使颗粒状的煤可以充分气化反应；不过，对于中高压煤气化技术，因气化炉内的压力相对较大，经由各小孔进入上述炉内空间的气化剂压缩严重，导致进入上述炉内空间的气化剂的气速较低、流动性差，特别是在有大粒径颗粒状的煤参与气化的过程中，易在锥形分布器中形成流动死区；另外，加压提高了气化炉的气化强度，即颗粒状的煤的处理量增大，对于颗粒状的煤和过热蒸汽的气化反应而言，需热量增大，耗氧量增加，但是由于上述炉内空间中的气化剂的气速低、流动性差，颗粒状的煤与氧气燃烧放出的热量传递的慢，从而导致在上述炉内空间出现局部高温区，进而导致上述炉内空间出现颗粒状的煤烧结或结渣等不良现象。综上所述，当气化炉采用上述锥形分布器进行煤气化时，易在气化炉内形成流动死区、并出现烧结和结渣等现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气体分布器、气化炉及含碳物料气化方法，可减轻气化炉内形成流动死区、含碳物料烧结和结渣等现象。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种气体分布器，包括：底部设有排渣口的锥形分布板，贯穿设置于所述锥形分布板上的至少一个喷管，经由各所述喷管进入所述锥形分布板所围成的空间内的气化剂形成涡流；其中，所述喷管包括：中心内管，套装在所述中心内管上的至少一个外管，所述中心内管和与所述至少一个外管之间形成有环隙。优选地，所述喷管包括一个所述外管，所述中心内管的出气口从所述外管的出气口伸出。较佳地，所述中心内管的出气口伸出所述外管的出气口的长度为所述中心内管的壁厚的1.2-3倍。可选地，所述中心内管为直径一致的圆管；所述外管为直径一致的圆管，或，所述外管为在所述外管的出气口处直径变细的变径管。优选地，所述外管的进气口直径是该外管的出气口直径的1-3倍。进一步地，所述中心内管与所述外管之间设置有用于固定所述中心内管、并可供气化剂通过的支撑件。优选地，所述中心内管的轴心线与所述外管的轴心线重合。较佳地，所述喷管数量为多个，各所述喷管的轴心线分别与所述锥形分布板的内侧表面相交的各点位于同一水平面上。进一步地，所述喷管至少分为两组，每组包括数个所述喷管，每组中的各所述喷管的轴心线分别与所述锥形分布板的内侧表面相交的各点位于同一水平面上，且分别通过各组喷管的气化剂所形成的涡流流动方向相同。较佳地，每个所述喷管的轴心线与水平面间夹角为0°-45°；每个所述喷管的轴心线在水平面上的投影线，与，经过该喷管的轴心线与所述锥形分布板的内侧表面相交的点和所述锥形分布板的中心的水平线的夹角为20°-80°。优选地，所述锥形分布板设有多个小孔，每个所述小孔的直径为0.5mm-5mm；所述锥形分布板的开孔率为0.1-1％。进一步地，所述气体分布器还包括：与所述排渣口连通的排渣管，以及与所述排渣管连通用于调整所述排渣管排渣速度的吹气管。本专利技术同时还提供了一种气化炉，包括：气化炉壳体，分别与所述气化炉壳体连通的进料管线和出气管线，以及设置于所述气化炉壳体中的所述气体分布器。本专利技术同时还提供了一种使用所述气化炉的含碳物料气化方法，包括：通过各所述喷管向所述气化炉中且位于所述锥形分布板上方的炉内空间通入气化剂，进入所述炉内空间的所述气化剂形成涡流；从所述进料管线向所述气化炉内加入含碳物料，所述含碳物料随所述涡流流动，并与所述气化剂发生气化反应，生成的可燃气体通过所述出气管线排出所述气化炉壳体外，生成的废渣通过所述排渣口排出。优选地，所述喷管包括一个所述外管，所述气化剂包括过热蒸汽和氧气；所述中心内管供含有氧气的过热蒸汽通过，所述外管和所述中心内管之间的环隙供不含有氧气的过热蒸汽通过，且通过所述环隙的不含有氧气的过热蒸汽的气速大于通过所述中心内管的含有氧气的过热蒸汽的气速；一部分含碳物料与所述氧气发生燃烧放热反应，另一部分含碳物料在所述催化剂的催化作用下与所述过热蒸汽发生气化反应，所述气化反应所需的热量由所述燃烧放热反应提供，含碳物料在发生所述燃烧放热反应和所述气化反应后生成可燃气体和废渣。可选地，含有氧气的过热蒸汽通过所述中心内管时的气速为10m/s-100m/s，不含有氧气的过热蒸汽通过所述环隙时的气速是含有氧气的过热蒸汽通过所述中心内管时的气速的1-2倍。进一步地，通过所述中心内管的过热蒸汽中氧气的浓度为0-40mol％。当采用本专利技术提供的气体分布器进行含碳物料气化时，气化剂经由各喷管进入锥形分布板所围成的空间，并形成涡流，含碳物料进入到气化剂所形成的涡流中后，会跟随气化剂流动，同时，含碳物料与气化剂发生气化反应，生成可燃气体及废渣。从上述技术方案可知，当进行含碳物料气化反应时，通过喷管进入锥形分布板所围成的空间的气化剂形成涡流，含碳物料在气化剂的带动下流动，从而强化了锥形分布板所围成的空间内的湍动程度，进而可以防止形成流动死区；同时还强化了流化及传热，从而还可以防止形成局部高温区，进而可以减少含碳物料烧结、结渣现象出现。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的气体分布器安装于气化炉壳体中的装配示意图一；图2为图1中气体分布器的主视图；图3为图1中气体分布器的俯视图；图4为图1中喷管的结构示意图一；图5为图1中喷管的结构示意图二；图6为本专利技术实施例提供的气体分布器安装于气化炉壳体中的装配示意图二。附图标记：1-气化炉壳体，2-锥形分布板，3-喷管，4-排渣管，5-气室，6-小孔，7-外管，8-中心内管，9-环隙，10-吹气管，11-水平面。具体实施方式为了进一步说明本专利技术实施例提供的气体分布器、气化炉及含碳物料气化方法，下面结合说明书附图进行详细描述。实施例一请参阅图1、图2、图3和图4，本专利技术实施例提供一种气体分布器，包括：底部设有排渣口的锥形分布板2，贯穿设置于锥形分布板2上的至少一个喷管3，经由各喷管3进入锥形分布板2所围成的空间内的气化剂形成涡流；其中，每个喷管3包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分布器，其特征在于，包括：底部设有排渣口的锥形分布板，贯穿设置于所述锥形分布板上的至少一个喷管，经由各所述喷管进入所述锥形分布板所围成的空间内的气化剂形成涡流；其中，所述喷管包括：中心内管，套装在所述中心内管上的至少一个外管，所述中心内管和与所述至少一个外管之间形成有环隙。

【技术特征摘要】
1.一种气体分布器，其特征在于，包括：底部设有排渣口的锥形分布板，贯穿设置于所述锥形分布板上的至少一个喷管，每个所述喷管的轴心线与水平面间夹角为0°-45°，经由各所述喷管进入所述锥形分布板所围成的空间内的气化剂形成涡流；其中，所述喷管包括：中心内管，套装在所述中心内管上的至少一个外管，所述中心内管与所述至少一个外管之间形成有环隙。2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述喷管包括一个所述外管，所述中心内管的出气口从所述外管的出气口伸出。3.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述中心内管的出气口伸出所述外管的出气口的长度为所述中心内管的壁厚的1.2-3倍。4.根据权利要求1-3任一所述的气体分布器，其特征在于，所述中心内管为直径一致的圆管；所述外管为直径一致的圆管，或，所述外管为在所述外管的出气口处直径变细的变径管。5.根据权利要求4所述的气体分布器，其特征在于，所述外管的进气口直径是该外管的出气口直径的1-3倍。6.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述中心内管与所述外管之间设置有用于固定所述中心内管、并可供气化剂通过的支撑件。7.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述中心内管的轴心线与所述外管的轴心线重合。8.根据权利要求7所述的气体分布器，其特征在于，所述喷管数量为多个，各所述喷管的轴心线分别与所述锥形分布板的内侧表面相交的各点位于同一水平面上。9.根据权利要求7所述的气体分布器，其特征在于，所述喷管至少分为两组，每组包括数个所述喷管，每组中的各所述喷管的轴心线分别与所述锥形分布板的内侧表面相交的各点位于同一水平面上，且分别通过各组喷管的气化剂所形成的涡流流动方向相同。10.根据权利要求8或9所述的气体分布器，其特征在于，每个所述喷管的轴心线在水平面上的投影线，与，经过该喷管的轴心线与所述锥形分布板的内侧表面相交的点和所述锥形分布板的中心的水平线的夹角为30°-60°。11.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋新朝，毛燕东，李克忠，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13