[发明专利]分料器、分料喷射组件、气化炉及合成气生产方法与系统

说明书

本发明公开了一种分料器、分料喷射组件、气化炉及合成气生产方法与系统，分料器(1)包括外主管(12)和内主管(11)，内、外主管相应包括内进料管(111)、多个内分料管(112)、外进料管(121)和多个外分料管(122)，内分料管伸入对应的外分料管内以形成分料套管单元。气化原料和气化剂能够以流化态在分料器内的内外两路输送通道中独立输送并均匀分料。通过反吹进气可维持料腔内的流化态，底部不产生沉积并防止堵塞。气化炉的倒ェ字形设计可增加气化原料的反应时间，缩短气体的停留时间，能有效提高碳转化率和降低气化炉投资成本。气化工艺中通过激冷干燥后的气化残渣可吸附过滤同质的粗合成气中的飞灰，减少过滤成本。

技术领域

本发明涉及含碳燃料的气化领域，特别地，涉及一种多喷嘴气化炉装置及其气化工艺。

背景技术

含碳燃料的气化原理是将含碳燃料如煤炭等在破碎、干燥后被输送并通过喷嘴喷入高温的气化炉中，而后产生燃烧反应以生产合成气。进一步地，还可往气化炉中通入更多的水蒸气以产生水煤气反应，增加合成气的产出。

本领域研究人员孜孜追求改进输送装置、分料机构、气化炉装置及其关联部件、工艺流程等，防止输料堵塞、分料不均、气化反应不充分等，以提高碳转化率低、降低设备与工艺成本、设备经久耐用。例如，在专利文献CN1903998B中公开了一种气化器注射器，其包括两级泥流分离器和整合了冷却系统的注射器面板。第一级分离器将主泥流分离成多个二级泥流，每个二级泥流又通过第二级分离器将单个二级泥流分离成多个三级泥流，三级泥流则通过泥流注射管以高压泥流形式注入气化炉的气化室中。气化剂则在高压下以环形形状的喷雾状通过整合在注射器面板上的多个环状冲击孔冲击在每一个高压泥流上。

然而，这种采用圆锥体作为分离器将一级泥流分成多个二级泥流的气化器注射器存在以下几个方面的问题：

1)、物料在从上而下的输送过程中，因物料自身重力及管道输送“边壁效应”的影响，物料通常难以理想性地从输送管道中心通过，而是从管道一侧集中通过，如此则圆锥体的分离器会丧失分料功能，使得物料仅从二级泥流的其中一个或几个中流过，导致分料极不均匀；

2)、多个二级泥流通道之间存在许多死角，当物料浓度较高时非常容易导致堵塞通道；

3)、设置多个三级泥流通道固然能强化气固之间的混合效果，但在煤气化过程中，相对于C和气化剂的燃烧反应，C与H₂O、C与CO₂的气化反应程度最终决定了碳转化率的高低，当反应后期H₂O和CO₂浓度达到平衡时，这两个反应进行的程度主要由反应时间的长短来决定。圆柱体气化室既不能提高气化室H₂O和CO₂的浓度，也不能延长反应时间，因此严重影响碳转化率的高低。

此外，专利文献CN101892086A也公开了一种用于水煤浆气化的水煤浆气化炉，包括燃烧室和激冷室，其中燃烧室为类椭球状的宽径燃烧室壳体，至少有两个水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室对称设置在燃烧室壳体的宽径处且稍向下倾斜，至少有两个水煤浆与氧气三流道喷嘴稍向下倾斜且可拆卸地安装于每一水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室内，并且喷嘴开口朝向燃烧室内部，耐火砖衬于燃烧室壳体内，至少两个氧气喷嘴室，位于每一水煤浆与氧气三流道工艺喷嘴室下方的圆周处并向上倾斜，至少两个氧气喷嘴向上倾斜且可拆卸地安装于每一氧气喷嘴室内，并且喷嘴开口朝向燃烧室内部。

这种类椭球状宽径的燃烧室存在的主要问题是对燃烧室的加工及安装要求非常高，气化强度受限，反应停留时间太长，气化产率低，且气化后的飞灰很容易腐蚀顶部，耐火砖很容易被侵蚀及脱落。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供了一种分料器、分料喷射组件和安装有该分料喷射组件的气化炉及合成气生产方法与系统，以有效解决多个喷嘴存在的物料分配不均匀及堵料、碳转化率低、气化强度低、飞灰过滤成本高等问题。