。煤灰粘度过低则熔渣流动性好,渣膜较薄,不能起到保护水冷壁的作用;煤灰粘度过高则熔渣流动性减弱,在出渣口流动缓慢,排渣不畅。对煤灰的粘温特性要求苛刻,则意味着现有气化炉煤种适用性较差,必须选择合适的煤种才能正常运行。本发明中,80 %的熔渣被甩至壁面处,水冷壁面形成一定厚度的渣层,渣层厚度对煤灰的粘温特性不敏感,因此本发明煤种适用性极强。在市场煤价波动的时期,气化炉对煤种的“不挑剔性”,能够为生产企业提供多重选择,大大提高企业的盈利能力;
[0017]7、相同容积、压力下,本发明中煤粉炉内停留时间长,气化时间长,气化速率高。(1)相同炉膛容积、压力下,相比现有技术的气化炉,本发明中煤粉在炉内停留时间长,气化时间长。现有技术中,气化剂携带着煤粉从气化炉顶端直接流向底端,由于煤粉颗粒一般小于75微米,气流对煤粉的携带能力极强,煤粉在炉内停留时间即携带着煤粉的气化剂从气化炉顶端直接流至底端的时间,停留时间很短,约4?6s ;本发明中熔渣在离心力的作用下,80%的熔渣甩在壁面上形成渣层,煤粉在炉内的停留时间为液态熔渣从气化炉顶部沿壁面缓慢流动至底部的时间。由于气化剂沿切向喷入炉内,在炉内做旋转流动,气化剂对沿壁面向下流动的液态熔渣携带能力较弱,并且液态熔渣粘度较大,沿着壁面缓慢向下流动,这就大大延长了煤粉在气化炉内停留时间,停留时间约为12?16s,相同炉膛容积、压力下煤粉停留时间是现有技术的2?4倍。(2)本发明气化反应速率高。气化炉内温度较高,气化反应属于扩散控制区,所述扩散控制区是指在较高温度下,反应速率极快,以致任何气体一到达煤焦颗粒表面,就立即与碳元素反应而迅速耗尽。这时穿过边界层的扩散就成为控制因素,而穿过边界层的扩散是由煤粉与气化剂的相对速度决定的,因此气化炉中煤粉与气化剂的相对速度决定着气化反应的速率。现有技术中煤粉与气化剂由烧嘴喷出后,约占总量10%的熔渣粘附在壁面处形成渣膜,剩余熔渣与气化剂一起同向流动。约占总量90%的熔渣与气化剂一起以较低速度同向流动,流动速度约为0.4?0.6m/s,两者相对速度更低,约为0.08?0.12m/s,在壁面处形成渣膜的熔渣与贴近壁面的气化剂气流发生气化反应,两者相对速度近似于气化剂气流的流动速度,约为0.4?0.6m/s,相对速度较低,气体扩散到颗粒表面缓慢,气化反应速率低。本发明中由于强旋气流的作用,约占总量80 %的熔渣在壁面上形成渣层,剩余熔渣随气化剂在炉内旋转流动。渣层沿着壁面向下流动,而气化剂则高速旋转冲刷渣层,气化剂入口处气化剂气流切向速度为100?200m/s,随着流动过程逐渐衰减,合成气出口处气化剂气流切向速度衰减为50?100m/S,气化剂平均切向速度约为75?150m/s。壁面上的熔渣与气化剂的相对速度近似于气化剂的切向速度,平均为75?150m/s,为现有技术的900?1200倍。约占总量20%的熔渣随气化剂在炉内做旋转流动,气化剂平均速度为75?150m/s,气化剂速度大,湍流强度大,气化反应速率高。由此可见本发明中气化剂速度大,煤粉与气化剂的相对速度大,气体扩散到颗粒表面的速度大,所以本发明的气化效率远高于现有技术的气化炉;
[0018]8、本发明中依靠回流的高温合成气点火,着火稳定:现有技术中煤粉喷入炉膛后与气化剂一起向下流动,在向下流动过程中,煤粉不断受到高温合成气的辐射,温度逐渐升高,当其温度升高到高于其燃点时便被点燃。由于炉膛内流场的扰动及温度场的波动等原因,煤粉着火位置、着火时间随之波动,着火不稳定。本发明由于旋转气流在近壁面区流动,炉膛中心压力较低,炉膛底部的高温合成气被卷吸到炉膛中心向上流动,形成稳定的高温中心回流区,高温中心回流区内高温合成气回流到煤粉烧嘴根部,与煤粉气流混合,点燃煤粉,可保证煤粉稳定着火;
[0019]9、本发明采用沿炉高均匀分布,沿圆周方向错列分层供气化剂的方式,炉内温度沿高度方向分布均匀,能够适用于灰粘度随温度变化较为剧烈的煤种:温度沿炉内三维方向分布均匀。同时申请的发明专利“一种气化剂强旋转煤粉气化装置及气化方法”中只有一个布置于炉体侧壁面上部的气化剂喷口,所有气化剂均从该气化剂喷口切向喷入,气化剂喷口处气化剂量大,氧气充足,燃烧反应剧烈,局部温度较高。炉膛上部温度高,有利于送入的煤粉挥发分快速释放,迅速着火,尤其适合于难燃的无烟煤,但是其下部炉膛温度较低,对于高灰熔点的煤种,易发生排渣不畅的问题。本发明中的多个气化剂喷口沿炉高均匀分布,沿圆周方向错列分布。气化剂从多个气化剂喷口切向喷入炉膛,每个喷口处气化剂量适中,反应后温度维持在正常范围内。由于气化剂沿炉高方向分布相对均匀,炉内温度分布均匀,上部和下部温度较为接近。对于其他炉型难以处理的,灰粘度随温度变化较为剧烈的煤种,不会由于炉膛上部温度高,液态渣膜黏度降低,流动速度加快,在下流的过程中出现渣层减薄乃至消失,导致炉膛上部内壁面暴露在高温烟气中而烧损的事故;同时也不会由于炉膛下部温度低,液态渣膜粘度增大,流动缓慢,导致排渣不畅。因此本发明炉内温度沿高度方向分布均匀,能够适用于灰粘度随温度变化较为剧烈的煤种;
[0020]10、本发明采用沿炉高均匀分布,沿圆周方向错列分层供气化剂的方式,避免气化剂喷口所在的竖直线附近区域水冷壁管超温;
[0021]11、本发明节省投资:由优点7可知,本发明的煤粉在炉内停留时间、气化反应速率均远高于现有技术,气化强度大。因此在相同压力、相同造气量的情况下,本发明中气化炉设备远小于现有技术的气化炉设备,并且气化强度与现有技术相当甚至优于现有技术。从而节省了大量设备投资。
【附图说明】
[0022]图1是炉体上部设有三个气化剂喷口时本发明的整体结构示意图,图1a是炉体上部设有三个气化剂喷口时本发明的主剖视图,图1b是三个气化剂喷口交错设置时图1a中A-A向剖视图,图1c是三个气化剂喷口均匀分布时图1a中A-A向剖视图,图1a中11-煤粉和N2(CO2),12-煤粉气流,13-渣层,14-气化剂,15-回流的合成气,16-中心回流区边界,17-排渣口 ;
[0023]图2是炉体上部设有两个气化剂喷口时本发明的整体结构示意图,图2a是炉体上部设有两个气化剂喷口时本发明的主剖视图,图2b是两个气化剂喷口交错设置时图2a中A-A向剖视图,图2c是两个气化剂喷口均匀分布时图2a中A-A向剖视图,图2a中11-煤粉和N2(CO2),12-煤粉气流,13-渣层,14-气化剂,15-回流的合成气,16-中心回流区边界,17-排渣口 ;
[0024]图3是炉体上部设有四个气化剂喷口时本发明的整体结构示意图,图3a是炉体上部设有四个气化剂喷口时本发明的主剖视图,图3b是四个气化剂喷口交错设置时图3a中A-A向剖视图,图3c是四个气化剂喷口均匀分布时图3a中A-A向剖视图,图3a中11-煤粉和N2(CO2),12-煤粉气流,13-渣层,14-气化剂,15-回流的合成气,16-中心回流区边界,17-排渣口 ;。
【具体实施方式】
[0025]【具体实施方式】一:结合图1至图3说明本实施方式,本实施方式所述气化剂沿圆周方向错列布置强旋转煤粉气化装置包括煤粉烧嘴1、气化炉体2、水冷壁4、合成气通道5和多个气化剂喷口 7,气化炉体2由半球体和圆柱体组合而成,水冷壁4安装在气化炉体2内,水冷壁4由多根竖直圆管组成,水冷壁4围成回转体气化炉膛3,气化炉体2的底部设有渣池6,合成气通道5插装在气化炉体2的下部,多个气化剂喷口 7由上至下依次插装在气化炉体2的上部,且多个气化剂喷口 7沿气化炉体2圆周方向错列或均匀分布,每个气化剂喷口 7沿气化炉膛3的切线方向插入气化炉膛3内,煤粉烧嘴I安装在气化炉体2的顶部,且煤粉烧嘴I的轴线与气化炉膛3的轴线重合,煤粉烧嘴I内设有横截面为环形的煤粉通道10。
[0026]【具体实施方式】二:结合图1至图3说明本实施方式,本实施方式所述气化剂沿圆周方向错列布置强旋转煤粉气化装置的煤粉通道10的近火端设有旋流叶片9。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0027]【具体实施方式】三: