[发明专利]顶馈双旋流式气化器

说明书

本发明提供了一种顶馈双旋流式气化器，包括：馈送管线，通过该馈送管线用氮气供给煤粉；分配器，用于分开所供给的煤粉；多个烧嘴，用于供给氧化剂以及在分配器中分开的煤粉；压力反应器，在其中使煤粉与氧化剂互相反应以产生合成气流；以及旋流发生器，其用于向馈入压力反应器的氧化剂施加旋流力。气化器进一步包括布置于压力反应器下方的渣冷却及贮存容器。各烧嘴由具有圆形横截面的三重管构成。将煤粉和载气供给至烧嘴的最中心区，并且将氧化剂供给至围绕中心区的环形区（34）。

技术领域

本发明涉及一种顶馈双旋流式气化器，特别涉及这样一种顶馈双旋流式气化器，其中通过燃料与氧化剂反应，使通过布置于圆筒气化器上部的多个烧嘴（burner nozzle）馈送的燃料（诸如煤或重质残渣油）气化，以及，如果使用煤粉作为燃料，使通过烧嘴的氧化剂流发生旋流，以促进燃料与氧化剂的混合，以及，将补充氧化剂向下馈送进入气化器中环绕烧嘴的整个上部区域，可以使该补充氧化剂发生旋流或者不发生旋流，从而促进燃料的气化。

现有技术

众所周知，虽然初期投资极大，但新能源和可再生能源仍是对化石能源耗尽问题和环境问题的解决方案。在这一方面，在发达工业国家，已经进行了新能源和可再生能源的广泛研究和开发，并且采取了对其宣传推广的政策。

根据韩国新能源和可再生能源的开发促进、使用及宣传法的第2条，新能源和可再生能源定义为：作为转化化石燃料的结果所获得的能源，或者，使可再生能源包括日光、水、地热、降水、生物油脂、煤气等转换成为的能源。此外，该法令规定了11个新能源和可再生能源领域，也就是，8个可再生能源领域，包括日光、太阳热、植物或动物的废弃物、风力、水力、海洋能、废物和地热，以及3个新能源领域，包括燃料电池、煤液化气和重质残渣油气、以及氢气。

整体煤气化联合循环（IGCC）技术是一种新技术，其中，使低级原料（诸如煤或重质残渣油）经过在高温高压下于气化器中与有限氧气连同水蒸汽一起不完全燃烧并气化，以形成含有一氧化碳和氢气作为主要成分的合成气，然后使其经过净化处理，并用来驱动燃气轮机和汽轮机，从而发电。

例如，根据美国专利公开No.20060242907（名称为“Gasifier Injector”），将煤粉通过多个置于气化器上方的分支管注入气化器，其中使各注入管穿过由多孔材料制成的板，并且通过多孔材料馈送氧化剂。在供给煤粉的分支管的侧面形成缝隙（aperture），使得大量氧化剂馈入分支管周围，并且使通过缝隙馈送的氧化剂与煤粉快速混合。少量氧化剂通过多孔材料进入气化器，并从气化器的整个上部区域向下流动。

在上述专利公开中，为了将氧化剂与通过多个分支管馈入气化器的煤粉快速混合，使煤粉馈送装置穿过多孔材料，在馈送装置侧面形成缝隙以便通过其供给氧化剂，并且氧化剂从除煤粉馈送装置以外的整个区域向下流动。然而，因为煤粉与氧化剂全部竖向地向下流动，很难发生煤粉颗粒熔融且沿气化器壁流动的所谓的结渣现象。因此，在上述专利公开中，实现排渣气化器比较困难。也就是，相对大量的煤粉颗粒作为颗粒材料排出。此外，不能控制沿煤粉馈送装置内周流动的氧化剂与围绕馈送装置流动的氧化剂二者的流速，因此，难以应对不同的操作条件，包括更换燃料以及改变煤粉和氧化剂的流速。

作为另一示例，美国专利公开No.20080141913（名称为“Dump Cooled Gasifier”）披露了具有下述结构的气化器，其中气化器的壁包括陶瓷管，并允许气态或液态冷却剂流进该陶瓷管，以在气化期间保护气化器的内壁免遭高温环境以及高温气体和高温熔渣损坏。然而，用机械强度较弱的陶瓷材料所制成的陶瓷管环绕气化区，为此，如果管之间的连接不够完善，在高温高压环境下气化器可能损坏，因此，这使得难以稳定地操作气化器。

在已开发的将燃料（诸如煤或重质残渣油）气化成清洁能源的大部分气化技术中，使用了大尺寸的气化器，以便在气化器中完成相对慢的气化反应。虽然气化器体积增大，但在使用煤粉作为燃料时，难以将碳完全转化成煤气（gas）。

发明技术问题的披露