本實用新型涉及煤氣化技術，尤其涉及一種煤氣化爐。

背景技術：

煤氣化技術是煤炭清潔高效利用的核心，已經工業化的煤氣化技術主要有固定床技術、流化床技術和氣流床技術。其中，氣流床技術由于處理量大、碳轉化率高、冷煤氣效率高等優點逐漸成為煤氣化技術發展的主要方向。

傳統的氣流床氣化爐中，煤粉燒嘴的布置方式主要包括側置多燒嘴和對置多燒嘴，相應的氣流混合方式分別為旋轉撞擊流和對撞流。然而，對于側置多燒嘴和對置多燒嘴的氣流混合方式，當其中一個燒嘴出現故障時會出現偏燒的問題，碳轉化率低，嚴重影響氣化爐的安全穩定運行。

技術實現要素：

本實用新型提供一種煤氣化爐，以克服現有技術中的氣化爐容易出現偏燒現象，碳轉化率低的技術問題。

本實用新型提供一種煤氣化爐，包括：氣化室、N個工藝燒嘴和點火燒嘴；

所述點火燒嘴設置在所述氣化室頂部的中心位置處；

所述工藝燒嘴設置在所述氣化室的頂部，且N個工藝燒嘴圍設在所述點火燒嘴的外圍，所述N≥3；

各所述工藝燒嘴的中心線在對應所述工藝燒嘴的出口中心點與所述氣化室的軸線確定的平面上的投影直線為同一個圓錐的母線，各所述工藝燒嘴的中心線與對應的所述投影直線的夾角為β，所述β＞0°

如上所述的煤氣化爐，所述工藝燒嘴的個數為3～6個，0°＜β≤25°。

如上所述的煤氣化爐，所述圓錐的半錐角為α，10°≤α≤50°。

如上所述的煤氣化爐，所述氣化室的頂部為拱形結構，所述氣化室的主體為中空的圓柱形結構，所述氣化室的下部為中空的錐臺結構，所述氣化室的主體位于所述氣化室的頂部與所述氣化室的下部之間。

如上所述的煤氣化爐，所述氣化室的出口設置在所述錐臺結構上，且所述出口處設置有下渣管，所述下渣管和所述錐臺結構相連接。

如上所述的煤氣化爐，所述下渣管的下部設置有排渣口。

如上所述的煤氣化爐，還包括：外殼，所述外殼套設在所述氣化室的外部，且所述外殼延伸至所述下渣管的外部。

如上所述的煤氣化爐，所述氣化室具體為水冷壁圍設組成的容納空間，在煤粉氣化過程中，冷卻水通入所述水冷壁以降低所述氣化室的溫度。

本實施例的煤氣化爐，包括氣化室、N個工藝燒嘴和點火燒嘴；點火燒嘴設置在氣化室頂部的中心位置處；工藝燒嘴設置在氣化室的頂部，且N個工藝燒嘴圍設在點火燒嘴的外圍，N≥3，各工藝燒嘴的中心線在對應工藝燒嘴的出口中心點與氣化室的軸線確定的平面上的投影直線為同一個圓錐的母線，各工藝燒嘴的中心線與對應的投影直線的夾角為β，β＞0°，實現了干煤粉和氣化劑在氣化室內的均勻混合且干煤粉顆粒在氣化室內的停留時間長，從而提高了合成氣中有效氣體成分，避免了偏燒現象，碳轉化率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例的煤氣化爐的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例的工藝燒嘴布置方式俯視示意圖；

圖3為本實用新型實施例的工藝燒嘴布置方式立體示意圖；

圖4為圖3中工藝燒嘴噴射出的射流在氣化室內混合流動的結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

圖1為本實用新型實施例的煤氣化爐的結構示意圖，圖2為本實用新型實施例的工藝燒嘴布置方式俯視示意圖，圖3為本實用新型實施例的工藝燒嘴布置方式立體示意圖，圖4為圖3中工藝燒嘴噴射出的射流在氣化室內混合流動的結構示意圖。

參見圖1～圖4，本實用新型實施例的煤氣化爐，包括：氣化室101、N個工藝燒嘴102和點火燒嘴103；

點火燒嘴103設置在氣化室101頂部的中心位置處；工藝燒嘴102設置在氣化室101的頂部，且N個工藝燒嘴102圍設在點火燒嘴103的外圍，N≥3；

各工藝燒嘴102的中心線在對應工藝燒嘴102的出口中心點與氣化室101的軸線確定的平面上的投影直線為同一個圓錐的母線，各工藝燒嘴102的中心線與對應的投影直線的夾角為β，β＞0°。

本實施例的煤氣化爐包括氣化室101、工藝燒嘴102和點火燒嘴103，其中，氣化室101的頂部為拱形結構，氣化室101的主體為中空的圓柱形結構，氣化室101的下部為中空的錐臺結構104，氣化室101的主體位于氣化室101的頂部與氣化室101的下部之間。

在具體煤粉氣化過程中，燃料氣及氧化劑進入點火燒嘴103，燃料氣被點火燒嘴103內的點火棒點燃，氧化劑與被點燃的燃料氣在點火燒嘴103出口處預混之后，噴入氣化室101的主體部分；然后將干煤粉和氣化劑通入工藝燒嘴102，在工藝燒嘴102出口處預混后也噴入氣化室101的主體部分，干煤粉被點燃，并在氣化室101的主體內部發生劇烈的燃燒，經過氧化還原反應生成包含一氧化碳和氫氣等有效氣的煤氣。為了防止氣化室101內發生熄火現象，在煤粉氣化過程中點火燒嘴103常開。

可選地，本實施例的氣化劑為空氣和水蒸氣的混合物或富氧空氣與水蒸氣的混合物或純氧與水蒸氣的混合物，本實施例的燃料氣為石油液化氣、天然氣、馳放氣或其它可替代燃料氣；本實施例中的氧化劑可以為空氣或者富氧空氣或者純氧。

下面通過具體的實施例對工藝燒嘴102的布置方式進行詳細的說明。

優選地，在本實施例中工藝燒嘴的個數為3～6個，0°＜β≤25°，上述圓錐的半錐角10°≤α≤50°，以下以N＝3為例對工藝燒嘴102的布置方式進行說明。

具體地，如圖1和圖3所示，每個工藝燒嘴102的出口中心點與氣化室101的軸線確定一個平面，那么3個工藝燒嘴102就可以確定3個平面。工藝燒嘴102的中心線在其對應的平面上進行投影，得到3條投影直線，該3條投影直線位于同一個圓錐面上，且為同一圓錐的母線，同時，該圓錐的中心線與氣化室101的軸線重合，各工藝燒嘴102的中心線與其對應的投影直線的夾角為β，β＞0°；其中，工藝燒嘴102對應的平面是指該工藝燒嘴的出口中心點與氣化室101的軸線確定的平面，工藝燒嘴102的中心線對應的投影直線是指工藝燒嘴102在其對應的平面上的投影得到的直線。

下面以工藝燒嘴102按照圖2所示實施例的布置方式分布為例，在圖1的基礎上，結合圖4來說明射流在氣化室內的流動方式。如圖4所示，三股煤粉和氣化劑的射流從工藝燒嘴102的出口噴出后向氣化室101的出口運動，各射流之間的距離逐漸縮短，當距離達到最短處時三股射流發生相互混合，由于各工藝燒嘴102的中心線與其對應的投影直線之間有一定的夾角，即各工藝燒嘴102的中心線不能相交于一點，三股射流相互混合后使得氣化室101中出現三種流動形式：在撞擊平面上向氣化室101的軸線運動的撞擊流動、沿氣化室101的軸線向氣化室101的出口運動的剪切流動以及沿氣化室101的軸線向氣化室101出口運動的逐漸擴展的旋轉流動。三股射流同時發生的相互撞擊、剪切和旋轉運動使得干煤粉和氣化劑進入氣化室101后兩者混合更加均勻，且干煤粉顆粒在氣化室101內的停留時間長，從而提高了合成氣中有效氣體成分，避免了偏燒現象，碳轉化率高。

另外，由于各工藝燒嘴102設置在氣化室101的頂部，其向下噴射射流的方式，使得氣化室101的高溫區在各燒嘴出口的下方，避免了在工況不穩定時，一側燒嘴將其他燒嘴燒壞的情況。此外，三股射流同時發生的相互撞擊、剪切和旋轉運動還避免了火焰長度過長而燒到氣化室101的下部錐臺結構104的壁面。

本實施例的煤氣化爐，包括氣化室、N個工藝燒嘴和點火燒嘴；點火燒嘴設置在氣化室頂部的中心位置處；工藝燒嘴設置在氣化室的頂部，且N個工藝燒嘴圍設在點火燒嘴的外圍，N≥3，各工藝燒嘴的中心線在對應工藝燒嘴的出口中心點與氣化室的軸線確定的平面上的投影直線為同一個圓錐的母線，各工藝燒嘴的中心線與對應的投影直線的夾角為β，β＞0°，實現了干煤粉和氣化劑在氣化室內的均勻混合，且干煤粉顆粒在氣化室內的停留時間長，從而提高了合成氣中有效氣體成分，避免了偏燒現象，碳轉化率高。

由于氣化室在煤粉燃燒過程中會產生大量熱量，為了降低氣化室壁面的溫度，延長煤氣化爐的使用壽命，本實施例在上述實施例的基礎上作了進一步的改進，如圖1所示，本實施例的氣化室101具體為水冷壁105圍設組成的容納空間，在煤粉氣化過程中，冷卻水通入水冷壁105以降低氣化室101的溫度。

具體地，水冷壁105的結構可以是由螺旋纏繞或者環形直列的或者其他形式的換熱管道組成。煤氣化爐在運行過程中，冷卻水由進水口107進入水冷壁，從出水口106開水冷壁105，在煤氣化爐工作過程中冷卻氣化室101的壁面，也就是水冷壁105的外壁；干煤粉燃燒后產生的熔融渣渣顆粒，被水冷壁壁面捕獲，在冷卻水的作用下凝固形成一層固態渣層，由于固態渣層的傳熱系數小，這層固態渣層可有效的保護水冷壁105免受高溫和腐蝕的破壞，使煤氣化爐的故障率低、連續運行時間長且運行穩定，延長了煤氣化爐的使用壽命。

進一步地，為了將煤粉氣化產生的融渣排出氣化室，本實施例的煤氣化爐還包括下渣管108，下渣管108的下部設置有排渣口109，其中，氣化室101的出口設置在錐臺結構104上，下渣管108設置在氣化室101的出口處，并與錐臺結構104相連接。

具體地，隨著氣化爐的運行，煤粉氣化產生的熔融渣層沉積在固態渣層上并保持流動狀態，在重力的作用下，沿下渣管108從排渣口109排出氣化爐。

為了對上述實施例中的煤氣化爐的內部結構進行隔離并起到保護的作用，本實施例的煤氣化爐，還包括：外殼110，外殼110套設在氣化室101的外部，且延伸至下渣管108的外部。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。