改进的氧气分级气化工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种以煤、焦为原料气化，生产含有一氧化碳和氧气的粗煤气的气化工艺，该工艺包括如下步骤：１）将原燃料、预混气体、一次氧气一起从气化炉顶部给料烧嘴送入气化炉，进行一次燃烧、气化反应；２）同时从位于气化炉的气化室中上部的二次氧气喷嘴补充二次氧气，发生二次燃烧、气化反应，所述二次氧气与一次氧气的流量比例为５∶９５至３０∶７０；３）灰碴沿气化炉内壁向下流动，在炉底部与水接触形成固态熔碴，并将该固态熔渣排出，气化室产生的粗煤气从位于气化炉侧壁下部的粗煤气出口排出。该工艺使炉温轴向温度曲线的优化更明显，气化效率也更高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种以煤、焦为原料气化，生产含有一氧化碳和氢气的粗煤气的气化工艺。
技术介绍
现有的可将煤、焦气化生成含有一氧化碳和氢气的气化炉，一般采用原燃料及氧 气同时投入的方式。由于无法人为控制气化炉内的反应状态，使得炉内的温度分布和气 流状态不尽合理。本申请专利技术人申请的申请号为02121086. 1的中国专利技术专利申请“非熔 碴-熔碴气化炉”公开的结构涉及到了两次氧气供给，但是，必须采取两个炉体，结构复杂， 投资较高，管路连接存在一些工程方面的困难，在推广应用中还应予以改进。本申请专利技术人的专利号为200610114039. 1、名称为“用于煤、焦气化的分级式气化 炉”的中国专利技术专利公开了一种在一个炉体内特定区域设置二次给氧喷嘴的技术方案，即 在炉体回流区下缘设置二次氧气喷嘴，从而可以在一个炉体内采用分级加入氧气的方法， 调节炉内氧气的分布，建立炉内不同温度区，优化反应条件，第二级加入的氧气在回流区下 缘，可扰动炉内“回流区”的气体，强化此区域内原燃料和氧气的传质与传热，使这个低效率 的回流区域变成了高效率的反应区域，大大减少了回流区的空间，强化了炉内化学反应的 传质和传热过程，在不改变炉体结构的条件下提高了气化炉的容积利用率。采用分级加入 氧气还在一个气化炉内形成了上下串联连接的两部分，即上下顺流连结的炉内低温非熔碴 区与高温熔碴区。上下串联的优势在于原燃料和氧气在气化炉内流动顺畅，不会造成两个 孤立炉体存在的固、气两相的分离和偏流。上下两部分可采用等直径直接连接，也可采用不 等直径直接连接或缩径连接。上述专利利用二次加氧虽然提高了气化炉的容积利用率，却没有考虑到二次加氧 量对气化气中CO2含量的影响，对于气化工艺来说，气化气中的CO2的含量是重要的指标，直 接影响有效气体(CCHH2)的含量。因为虽然二次加氧促进了气化反应，但由于在气化炉内， 存在着CO和CO2的平衡反应，因此，二次加氧量如果不合适，不但无助于有效气体含量的提 高，反而会使得二次燃烧、气化反应不充分，或者会提高CO2的含量，降低有效气体的含量。
技术实现思路
本专利技术解决煤气化工艺中二次加氧对气化气中有效气体含量和CO2含量的不确定 以及导致二次燃烧、气化反应不充分的问题，提供一种气化工艺，能够提高现有技术的气化 效率。本专利技术的技术方案如下一种改进的氧气分级气化工艺，其特征在于，包括如下步骤1)将原燃料、预混气体、一次氧气一起从气化炉顶部给料烧嘴送入气化炉，进行一 次燃烧、气化反应；2)同时从位于所述气化炉的气化室中上部的二次氧气喷嘴补充二次氧气，发生二次燃烧、气化反应，所述二次氧气与一次氧气的流量比例为5 95至30 70;3)灰碴沿气化炉内壁向下流动，在炉底部与水接触形成固态熔碴，并将该固态熔 渣排出，气化室产生的粗煤气从位于气化炉侧壁下部的粗煤气出口排出。所述预混气体从给料烧嘴的中心喷嘴喷出，所述预混气体为氧含量为0 100% 的气体，所述预混气体的非氧气组分包括N2和/或CO2和/或H2O气。在垂直于气化炉的炉体轴线的同一平面设置一个或多个二次氧气喷嘴，所述二次 氧气喷嘴所在平面距给料烧嘴下缘的垂直距离为气化室直筒段长度的15% 35%。在垂直于气化炉的炉体轴线的不同平面分别设置一个或多个二次氧气喷嘴，所 述不同平面按照二次氧气喷嘴所在平面距给料烧嘴下缘的垂直距离从近至远分为第一 层平面和第二层平面，所述第一层平面距给料烧嘴下缘的垂直距离为气化室直筒段长 度 的15% 35%，所述第二层平面距第一层平面的垂直距离为气化室直筒段长度的4% 12%。所述的二次氧气喷嘴将二次氧气以70米/秒至200米/秒速度送入气化炉内。所述二次氧气与一次氧气的流量比例优选为10 90至25 75。本专利技术的技术效果本专利技术改进的氧气分级气化工艺，对二次氧气与一次氧气的流量比例进行了限 制，当二次氧气与一次氧气的流量比例小于5 95时，会使得二次燃烧、气化反应不充分， 实际上没有发挥二次氧气的作用，导致气化炉轴向温度曲线变化不大顶部最高温度点仍 在顶部，且平均温度也没有太大变化；当二次氧气与一次氧气的流量比例大于30 70时， 会提高CO2的含量，降低有效气体的含量，气化效率将明显下降。因此，只有将二次氧气与 一次氧气的流量比例控制到上述范围，即加入合适量的二次氧气，才能真正实现提高气化 炉气化效率的作用，使得气化炉轴向温度曲线趋于合理顶部最高温度点下移，且平均温度 得到提高。预混气体从给料烧嘴的中心喷嘴喷出，以氧含量为0 100%的气体作为预混气 体，能够降低顶部氧化强度，从而降低气化炉顶部给料烧嘴区域的温度，延长该给料烧嘴的 使用寿命，由于预混气体的氧含量范围可以在较大范围内调整，使得工厂运行更灵活。在垂直于气化炉的炉体轴线的同一平面或不同平面可设置一个或多个二次氧气 喷嘴，由于喷入的气体只有气体，没有固体，故质量较小，二次氧气喷嘴即使不对称布置，也 不会烧蚀对面炉壁。设置不同高度的二次氧气喷嘴可扩大氧化区域，有利于气化炉能力的 提尚。二次氧气喷嘴将二次氧气以70米/秒至200米/秒速度送入气化炉内，形成的反 扩散火焰处于炉膛中部，不会烧蚀二次氧气喷嘴和二次氧气喷嘴周边的炉壁。附图说明图1为本专利技术一种优选的改进的氧气分级气化工艺中二次氧气与一次氧气在不 同流量比例下的气化炉轴向温度变化示意图；图2为二次氧气与一次氧气的流量比例与气化炉出口 CO2含量的关系示意图；图3a、3b和3c分别为本专利技术改进的氧气分级气化工艺中三种不同气化炉及其设 置不同二次氧气喷嘴的实施例的结构示意图。图中各标号列示如下1、耐压钢壳体，2、耐火层，3、二次氧气喷嘴，4、给料烧嘴，41、内管，42、中间套管， 43、外层套管，5、粗煤气出口，6、排渣口，7、补水口，8、排水口。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。本专利技术一种优选的改进的氧气分级气化工艺包括下述步骤1)将原燃料(煤、焦的干粉或浆料)、预混气体、一次氧气一起从气化炉顶部给料 烧嘴送入气化炉，进行一次燃烧、气化反应，形成局部低温区；其中，预混气体从给料烧嘴 的中心喷嘴喷出，例如，给料烧嘴为三套管式给料喷嘴，分为内管、中间套管和外层套管，内 管通入预混气体，中间套管通入煤、焦的干粉或浆料，外层套管通入一次氧气，以氧含量为 0 100%的气体作为预混气体，其中，氧含量为100%时，预混气体为纯氧气，当氧含量小 于100%时，预混气体中的非氧气组分优选包括N2、C02、H20气等气体，加入非氧气组分能够 降低气化炉顶部给料烧嘴区域的温度，延长该给料烧嘴的使用寿命。2)从位于所述气化炉的气化室中上部的二次氧气喷嘴补充二次氧气，发生二次燃 烧、气化反应，所述二次氧气与一次氧气的流量比例为5 95至30 70，从而形成局部高 温区。二次加氧量对气化气中有效气体(C0+H2)含量有很大影响，只有加入上述范围的二 次氧气才能使得气化炉轴向温度曲线趋于合理顶部最高温度点下移，且平均温度得到提 高，才能提高气化炉的气化效率，二次氧气与一次氧气的流量比例过高或过低都不能提高 气化炉的气化效率，甚至降低气化效率。图1给出了本专利技术工艺中二次氧气与一次氧气在 不同流量比例下的气化炉轴向温度变化示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的氧气分级气化工艺，其特征在于，包括如下步骤：１）将原燃料、预混气体、一次氧气一起从气化炉顶部给料烧嘴送入气化炉，进行一次燃烧、气化反应；２）同时从位于所述气化炉的气化室中上部的二次氧气喷嘴补充二次氧气，发生二次燃烧、气化反应，所述二次氧气与一次氧气的流量比例为５∶９５至３０∶７０；３）灰碴沿气化炉内壁向下流动，在炉底部与水接触形成固态熔碴，并将该固态熔渣排出，气化室产生的粗煤气从位于气化炉侧壁下部的粗煤气出口排出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种改进的氧气分级气化工艺，其特征在于，包括如下步骤1)将原燃料、预混气体、一次氧气一起从气化炉顶部给料烧嘴送入气化炉，进行一次燃烧、气化反应；2)同时从位于所述气化炉的气化室中上部的二次氧气喷嘴补充二次氧气，发生二次燃烧、气化反应，所述二次氧气与一次氧气的流量比例为5∶95至30∶70；3)灰碴沿气化炉内壁向下流动，在炉底部与水接触形成固态熔碴，并将该固态熔渣排出，气化室产生的粗煤气从位于气化炉侧壁下部的粗煤气出口排出。2.根据权利要求1所述的改进的氧气分级气化工艺，其特征在于，所述预混气体从给 料烧嘴的中心喷嘴喷出，所述预混气体为氧含量为0 100%的气体，所述预混气体的非氧 气组分包括N2和/或CO2和/或H2O气。3.根据权利要求1或2所述的改进的氧气分级气化工艺，其特征在于，在垂直于气化炉 的炉体轴线的同一平面设置一个或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾大地，岳光溪，
申请(专利权)人：顾大地，岳光溪，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]