[实用新型]一种射流管及带有该射流管的流化床反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤催化气化技术领域，尤其涉及一种射流管及带有该射流管的流化床反应器。本实用新型不仅适用于煤催化气化工艺，同样适用于低灰熔点、易结渣煤的通氧气化工艺及煤和生物质共气化工艺。 

背景技术

随着经济的迅速发展以及环保规定的日益严格，在未来十几年，我国对天然气这一清洁能源的需求量将呈爆炸式增长，而天然气产量虽有增加但却远低于需求，供需矛盾日益突出，供应缺口逐年加大。鉴于我国能源资源状况“富煤、少油、缺气”的特点，长期维持以煤为主的能源消费结构短期内不会改变，根据洁净煤技术的发展走向和世界低碳经济的发展趋势，把煤转化成化石能源中最优质的燃料—天然气，是适合我国国情、化解能源危机并保证能源安全的一条捷径。 

通常的煤气化技术，即煤在高温下与氧气（或空气）和/或水蒸汽（H₂O）组成的气化剂进行气化反应，生成含有少量甲烷（CH₄）的合成气（主要是氢气、一氧化碳和二氧化碳），之后进行水气变换及甲烷化工序，采用两步法制备甲烷。该煤气化技术具有气化反应所需的温度高、能耗大、对设备要求高，且需三个反应装置、工艺较复杂等缺点。 

煤催化气化技术是煤洁净高效利用的一种重要方式。采用煤催化气化技术，煤在相对较低的温度下与水蒸汽（H₂O）、氢气（H₂）、一氧化碳（CO）组成的气化剂在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成高浓度的甲烷（CH₄）。煤催化气化技术与其他煤气化技术相比，具有甲烷含量高、气化反应所需的温度低 等优点。 

现有催化气化工艺均采用外供热方式，美国EXXON、GPE公司公开了该催化气化技术，见专利US4318712、US2009246120A1、US2009165376A1，均需要用大量过热蒸汽及循环部分产品气一氧化碳、氢气进入气化炉发生甲烷化反应放热来提供系统所需热量，采用深冷分离、产品气部分氧化或增设燃氧气化炉来提供过热蒸汽及CO、H₂，工艺的能耗均较大，设备投资高，工艺流程复杂，蒸汽过热系统及热交换系统负荷较高，综上致使工艺整体经济性不佳，总效率较低。 

小规模研发阶段采用外供热来满足气化所需热的方式尚可，而产业化采用外供热来满足气化所需热的方式投资巨大，且工程上难以实现，需要采用燃煤自供热方式为催化气化反应提供所需热量，维持炉温在一定的反应温度，无需追加其他设备，工艺流程简单，技术经济性较佳。催化剂的加入可催化燃烧反应，提高碳质材料燃烧放热量，同时添加的碱金属催化剂在一定的工艺条件、反应气氛下可能同煤中矿物质形成低温共融物，降低煤的灰熔点；且催化气化工艺要求较长的气固接触时间，床层相对较高，全床区域均匀快速传热相对困难，床内局部温度过高可导致煤灰颗粒相互粘结结渣，造成流化状态不好，严重时排渣困难、甚至失流化等，致使反应器难以连续稳定运行。 

流化床反应器因为其气固混合充分和传递效率高等优势而广泛应用于煤气化领域。目前已工业化的U-gas气化炉、KRW及灰融聚气化炉均采用单一射流喷口，即单射流流化床，气固接触效率低，易形成局部高温区导致结渣。 

CN 1974733A公开了一种煤和生物质多射流复合式流化床气化装置。虽然其相对于单射流流化床能提供更高的气固接触效率，但是对于床层较高的射流流化床，因固体颗粒返混湍动程度较缓，多个射流喷口分布在同一水平面上形 成的局部高温难以快速传递至全床，也较容易结渣。 

目前已有的单射流流化床及多射流流化床气化装置，均存在气固接触效率低，易形成局部高温区导致结渣的问题，尤其对于床层较高的射流流化床，因固体颗粒返混湍动程度较缓，多个射流喷口分布在同一水平面上形成的局部高温难以快速传递至全床，也较容易结渣。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有射流流化床应用于煤气化领域的不足，提出一种射流管及带有该射流管的流化床反应器。 

本实用新型采用分散给氧提供反应所需热量，氧气通过床层多个射流管进入反应器，保证氧气均匀分布，通过调节水蒸气、氧气配比控制氧浓度在一定范围，避免出现床层局部高温区，减小结渣机率。 

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案： 

本实用新型的目的之一在于提供一种射流管，所述射流管为套管式，包括中心管和环绕中心管的外管；所述中心管和外管之间形成环隙。