[实用新型]一种新型三段式气化炉炉膛结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及气流床气化炉的结构，特别是一种新型三段式气化炉炉膛结构。

背景技术

气流床气化炉具有煤种适应性强、自动化程度高、操作稳定可靠、气化强度大、气化效率高和三废处理简单等特点，是目前主流的气化炉炉型。气化炉炉膛结构对气化效果及工艺参数设计有很重要的影响，目前基本上都采用一段炉或两段炉。一段炉炉膛结构大多为单一的圆柱体或圆锥体，两段炉炉膛结构也只是简单的重复结构，段间采用缩口连接。

对于气流床气化炉（包括水煤浆和干煤粉气化炉），在煤气化过程中，随着反应的进行，气体流量会逐渐增大，等炉径炉膛空间不适合气化反应各个步骤地要求，不利于反应过程的优化；同时，等炉径炉膛炉内火焰中心温度较高且离喷嘴较近，影响着炉壁和烧嘴的安全运行；此外，等炉径炉膛容易造成气化炉膛空间利用率低，出口合成气温度偏高。而且，因为现有气流床气化炉炉膛结构的布置不合理，还会导致出现碳转化率偏低、流场和温度场分布不当的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新型三段式气化炉炉膛结构，可以有效解决现有气流床气化炉炉膛布置不合理导致的碳转化率偏低、流场和温度场分布不当的问题，而且采用中间小、两头大的炉膛结构，可以有效地降低气化炉炉膛内火焰中心的最高温度并使火焰中心位置下移，保证气化炉炉壁和烧嘴的安全运行，并有效地降低气化炉炉膛出口合成气的温度，提高气化炉空间利用率。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型三段式气化炉炉膛结构，其特征在于：设置有从上至下依次连接的三段炉膛，三段炉膛包括上部炉膛、中部炉膛和下部炉膛，上部炉膛的直径大于中部炉膛的直径，中部炉膛的直径小于下部炉膛的直径。

所述上部炉膛的直径可以等于下部炉膛的直径。

所述上部炉膛和中部炉膛之间通过锥体连接。

所述中部炉膛和下部炉膛之间通过锥体连接。

所述上部炉膛和中部炉膛的高度相等，下部炉膛的高度大于上部炉膛和中部炉膛的高度。

本实用新型采用中间小、两头大的三段式炉膛结构，特别适用于干煤粉和水煤浆供料，炉膛可采用热壁或冷壁。

所述气化炉炉膛的内部采用耐火砖、或者保温砖砌筑，或采用水冷壁结构。

本发实用新型主要是通过数值模拟手段分析了大量不同炉膛结构的工况，获得了炉膛结构对气化效果及炉内温度场分布的影响，选用中间小、两头大的三段式炉膛结构，工作过程中：

（1）气化炉的上部炉膛内主要发生燃烧放热过程，上部炉膛的直径大于中部炉膛的直径，可以增大反应的空间，降低气化炉内的最高温度；同时，中部炉膛内径小会使气流在此产生加速，相当于有一个“抽吸”作用，使火焰中心远离喷口，能有效防止喷口被烧坏；且由于气化炉的进口处气流速度非常快，气化炉上部炉膛会有明显的回流，上部炉膛的直径如果等于或小于中部炉膛的直径，刚回流的气体会直接冲刷壁面，而回流的气化温度很高，故对气化的运行安全构成威胁。因此，气化炉的上部尺寸应该大于中部尺寸。

（2）气化炉中部炉膛和下部炉膛内主要发生气化过程，与传统的等炉径炉膛相比，如果下部炉膛直径大于中部炉膛直径，可以增大炉内气体的扰动，增加气体的横向散热，从而降低出口合成气的温度；同时，下部炉膛直径大于中部炉膛直径可以起到“扩压”减速的作用。因此，气化炉的中部尺寸应该小于下部尺寸。

综上，采用中间小、两头大的三段式炉膛结构能充分考虑气流床气化炉的反应特点，提高气化炉空间利用率，降低气化炉火焰区的最高温度及出口合成气的温度，保证炉壁和喷嘴的安全稳定运行。

本实用新型的有益效果如下：

（1）可有效降低气化炉炉膛内火焰中心的最高温度，并使得火焰中心的位置下移，远离喷嘴位置，从而保证了喷嘴的安全运行；

（2）气化炉上部炉膛直径大于中部炉膛直径，使得回流区空间也相应地增大，回流火焰远离炉膛壁面，从而保证了炉壁的安全运行；

（3）气化炉下部炉膛直径大于中部炉膛直径，有效地增大了气化炉内气体的扰动，从而加快了气体散热，使得气化炉出口处合成气的温度降低。

附图说明

图1为本实用新型一种具体实施例的结构示意图

其中，附图标记为：1上部炉膛，2中部炉膛，3下部炉膛，4上部炉膛和中部炉膛之间的锥体，5中部炉膛和下部炉膛之间的锥体。

具体实施方式