[实用新型]水煤浆和天然气联合气化喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种将水煤浆和天然气进行联合气化时使用的气化炉给料喷嘴，属于气化设备技术领域。

背景技术

水煤浆是由煤、水和添加剂以一定比例混合并通过物理加工得到的流体燃料，由于我国煤炭资源大多分布于北部和西部地区，长期北煤南运、西煤东调的格局增加了运输和营运成本，而水煤浆可实现全密闭长距离输送，能够降低煤炭的运输和营运成本，因此水煤浆技术的产业应用受到广泛关注。

煤气化是现有煤化工领域中一种煤加工的方式，其是以煤为原料，氧气、水蒸气等气体作为气化剂，在高温下通过化学反应将煤中的可燃部分转化为气体燃料或合成气的过程，煤气化的直接产物主要有一氧化碳、二氧化碳、氢气和少量的甲烷、硫化氢等。水煤浆气化技术是近年来研究较多的一种水煤浆加工利用方法，我国最早实现工业化应用的是Texaco水煤浆气化炉，其气化过程为：水煤浆通过喷嘴在高速氧气的作用下破碎、雾化喷入气化炉，氧气和水煤浆在炉内受到高温作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤干馏、挥发物裂解燃烧以及碳气化等一系列复杂的物理、化学反应，最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳；这些生成物一起向下流动离开反应区，进入气化炉底部的激冷室，熔渣和碳经淬冷、固化后被截留在水中，最后落入渣罐，经排渣系统定时排放，湿煤气则在进入煤气冷却净化系统处理后得到洁净的煤气。

水煤浆气化炉的核心技术是气化喷嘴，现有的Texaco气化炉在开工之前需要先将预热喷嘴安装到气化炉上，点燃预热喷嘴完成烘炉后，再快速将预热喷嘴卸下并迅速安装上给料喷嘴进行后续水煤浆给料气化过程；但是，上述工艺在卸除预热喷嘴和安装给料喷嘴的过程中容易发生燃气、氧气的泄露问题，而且预热喷嘴和给料喷嘴的体积大、温度高，容易对操作人员造成人身伤害。为了解决上述问题，中国专利文献CN202509052U公开了一种水煤浆或煤粉气化的复合喷嘴，包括中间氧通道，通向气化炉内腔；投料通道，通向气化炉内腔并且在中间氧通道的外周延伸；环隙氧通道，通向气化炉内腔并且在投料通道的外周延伸，其中投料通道和环隙氧通道之间设有第一冷却水夹套，环隙氧通道外周设有第二冷却水夹套；以及点火电极和点火电极的保护套管，均设置在投料通道的外侧。该复合喷嘴能够避免高速水煤浆或煤粉对点火电极的冲刷，也改善了投料通道中水煤浆或煤粉喷出的均匀性，减少了喷嘴的偏喷现象。

上述复合喷嘴可实现水煤浆的连续点火和气化，无需更换喷嘴，大大提高了气化装置生产运行的安全性和经济性。但是，上述水煤浆气化的冷煤气效率低，而且将上述水煤浆气化产物作为原料制备后续甲醇或合成油等产品时，由于水煤浆气化产物中氢气与一氧化碳的比例过低，需要增加变换工艺将部分一氧化碳变换为氢气以提高氢气与一氧化碳的比例，这样不仅提高了工艺的复杂度，而且变换过程产生大量的CO₂，经过煤气脱硫脱碳净化后排放的大量CO₂温室气体也污染了环境。

申请人试图通过调整水煤浆气化原料的种类来提高冷煤气效率和气化产物中氢气与一氧化碳的比例，但是采用上述结构的复合喷嘴无法对气化原料的种类进行调整。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术存在水煤浆气化冷煤气效率低，产物中氢气与一氧化碳的比例低，需经变换处理提高氢气与一氧化碳的比例后才能作为后续产品的合成原料气使用，而变换处理不仅提高了工艺复杂度，而且产生出大量CO₂温室气体，虽然申请人试图通过调整水煤浆气化原料的种类克服上述缺点，但是现有的喷嘴结构并不能满足上述要求；进而提出一种可调整气化原料种类，从而提高水煤浆气化冷煤气效率和氢气与一氧化碳比例的水煤浆和天然气联合气化喷嘴。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水煤浆和天然气联合气化喷嘴，包括：

由内至外依次同轴套设的点火棒、点火燃料气中心管、内氧环管、水煤浆环管、天然气环管、外氧环管和冷却环管；

所述点火燃料气中心管上部设置有燃料气进口、底部设置有燃料气喷口；

所述内氧环管上部设置有内氧进口、底部设置有内氧喷口；

所述水煤浆环管上部设置有水煤浆进口，所述天然气环管上部设置有天然气进口；

所述外氧环管上部设置有外氧进口、底部设置有外氧喷口；

所述冷却环管上设置有冷却介质进口和冷却介质出口；

水煤浆—天然气混合腔，位于所述外氧环管内，由所述水煤浆环管的下端向下延伸形成，所述水煤浆—天然气混合腔下部设置有混合物喷口；