一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置

《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》是北京航天動力研究所於2005年3月8日申請的發明專利，該專利申請號為200510053511，公布號為CN1676586，專利公布日為2005年10月5日，發明人是盧正滔、王明坤、姜從斌、錢永康。

《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》包括噴槍、爐體、熱壁形管、快速降溫裝置、氣液分離罐，特製噴槍軸向安裝在爐體的頂部，爐體的周圍設有熱壁環型管，熱壁環型管的內側有耐火材料，爐體的底部通過快速降溫裝置氣液分離罐連線，特種噴槍主要由中心氧氣管、可燃粉體環型管、水蒸汽環型管組成，中心氧氣管、可燃粉體環型管、水蒸汽環型管均為圓柱管加圓錐管的套筒式結構，通過焊接組合在一起，快速降溫裝置主要由降溫圓筒體、降溫介質輸送管組成，降溫介質輸送管為多個，周向布置於降溫圓筒體的四周。該發明具有氣化反應溫度高、氣化效率高、無污染，且結構簡單的優點。

2010年11月15日，《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置
• 公布號：CN1676586
• 公布日：2005年10月5日
• 申請號：200510053511
• 申請日：2005年3月8日
• 申請人：北京航天動力研究所
• 地址：北京市9200信箱11分箱
• 發明人：盧正滔、王明坤、姜從斌、錢永康
• 代理機構：中國航天科技專利中心
• 代理人：安麗
• Int.Cl.：C10J3/54
• 類別：發明專利

專利背景

2005年之前，在中國大量使用的氣化技術主要為常壓固定層氣化技術，使用的原料只能是焦碳或無煙塊煤，不但價格貴，且原料的來源渠道很受限制，一般只能使用山西的無煙塊煤，同時該技術中的氣化反應溫度較低，氣化效率很低，污染重，使得生產廠家的產量及生產成本都不能達到理想的狀態，常壓固定層氣化技術中，氣化反應溫度為800～1000℃左右，爐膛內壓力為常壓，無噴槍、熱壁環型管、快速降溫裝置等。

與此同時，中國已有一些單位正在研製新的氣化工藝，如加壓灰熔聚流化床氣化技術、四噴嘴加壓水煤漿氣化技術，但都有各自的缺點，且都還沒有成功的工業化裝置，如加壓灰熔聚流化床氣化技術雖然部分解決了污染問題，但氣化反應溫度也只有800～1000℃左右，效率仍然達不到理想的水平；而四噴嘴加壓水煤漿氣化技術採用氣流床氣化技術，以水煤漿為原料，雖然工藝先進，氣化效率高，且無污染，但由於爐膛周圍為耐火磚結構，使得氣化反應溫度仍然受限制，只能到1350℃左右，如果要使該技術達到理想的效果，只能採用幾個地方的優質煤，如華亭煤等，不僅價格較高，且產量有限，對大多數套用氣化技術的生產廠家來說，該技術是無法實現的。

發明內容

專利目的

《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》的技術解決問題：克服上述2005年之前已有技術中的不足之處，而提供一種氣化反應溫度高、氣化效率高、無污染，且結構簡單的環保型可燃粉體潔淨氣化裝置。

技術方案

《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》包括噴槍、爐體、熱壁形管、快速降溫裝置、氣液分離罐，特製噴槍軸向安裝在爐體的頂部，爐體的周圍設有熱壁環型管，熱壁環型管的內側有耐火材料，爐體的底部通過快速降溫裝置與氣液分離罐連線。

所述的特種噴槍主要由用於將氧氣輸送到爐膛的中心氧氣管、用於將可燃粉體及惰性氣體輸送到爐膛的可燃粉體環型管、用於將水蒸汽輸送到爐膛的水蒸汽環型管組成，中心氧氣管、可燃粉體環型管、水蒸汽環型管均為圓柱管加圓錐管的套筒式結構，通過焊接組合在一起，並安裝於爐體的頂部。

所述快速降溫裝置主要由降溫圓筒體、降溫介質輸送管組成，降溫介質輸送管為多個，周向布置於降溫圓筒體的四周，並通過安裝於爐體的底部。

可燃粉體通過處理，製成乾燥的細小粉體，再通過用惰性氣體(如N2、CO2等)加壓輸送的可燃粉體通過爐體頂部安裝的特製噴槍，軸向進入到爐膛內，與一同輸送進來的氧氣、水蒸汽等在高溫下進行部分氧化反應，生成合成氣。該發明中，爐膛的氣化反應溫度範圍為1400～1800℃，壓力範圍為1.5兆帕～10兆帕。此時的合成氣含有大量的灰份，反應後同時生成的產物還有顆粒狀的爐渣。高溫的合成氣在爐體的爐膛內首先要經過一段間接冷卻，冷卻是通過爐體內的爐膛周圍的熱壁環型管輻射熱傳導來實現的，經過一段間接冷卻的合成氣溫度仍然很高，此時的合成氣及爐渣在爐體爐膛的下部要經過一快速降溫裝置，強制輸送的比合成氣溫度低得多的液體或氣體通過快速降溫裝置，與合成氣及爐渣充分混合，通過直接換熱將合成氣及爐渣冷卻，如果強制輸送的冷卻介質為液體，如水等，則還可將合成氣中的一部分灰分分離出來，在氣液分離罐中沉降到低溫介質中，沉降後的灰分連同爐渣通過爐渣出口一同進入下部的渣處理系統，而合成氣(溫度為800℃左右)，則在氣液分離罐中通過合成氣出口輸送到下游的除塵及洗滌系統。

改善效果

《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》的優點在以下幾方面：

1.由於物料的輸送、反應及合成氣的後續處理等工作都是在密閉的管道或容器中進行的，且合成氣及污水中的污染成分都要通過已知的成熟工藝進行處理，密閉加壓氣化後，污染物可收集，通過成熟工藝處理，因此，該發明具有無污染的優點；

2.氣化反應溫度高，為1400～1800℃，即使是灰熔點很高的可燃粉體通過該發明也能實現很高效率的氣化。因此原料的適應性廣，基本上任何地方的煤種或垃圾等可燃物都可作為該發明的原料，對將要或正在套用煤頭的化肥和化工企業來說，通過該發明可方便地實現原料的本地化，使每噸原料的價格大大降低，降低生產成本；

3.氣化反應效率高，該發明為先進的粉體氣流床氣化技術，可使用戶的煤耗大大降低，進一步降低生產成本；

4.該發明的技術裝置可靠性高，投資小，尤其對中國的中小化肥企業來說，2005年之前的資金有限，又迫切的需要進行技術改造，套用該發明可達到投資小、效率高、降低生產成本增加經濟效益、減少污染、提高產品技術含量的效果。

附圖說明

圖1為《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》的結構示意圖；

圖2為圖1中特製噴槍結構示意圖；

圖3為圖1中的快速降溫裝置結構示意圖。

權利要求

1、《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》包括爐體、氣液分離罐，其特徵在於：還包括噴槍、熱壁環型管、快速降溫裝置，特製噴槍軸向安裝在爐體的頂部，爐體的周圍設有熱壁環型管，熱壁環型管的內側有耐火材料，爐體的底部通過快速降溫裝置與氣液分離罐連線。

2、根據權利要求1所述的環保型可燃粉體潔淨氣化裝置，其特徵在於：所述的特種噴槍主要由用於將氧氣輸送到爐膛的中心氧氣管、用於將可燃粉體及惰性氣體輸送到爐膛的可燃粉體環型管、用於將水蒸汽輸送到爐膛的水蒸汽環型管組成，中心氧氣管、可燃粉體環型管、水蒸汽環型管均為圓柱管加圓錐管的套筒式結構，通過焊接組合在一起。

3、根據權利要求1所述的環保型可燃粉體潔淨氣化裝置，其特徵在於：所述快速降溫裝置主要由降溫圓筒體、降溫介質輸送管組成，降溫介質輸送管為多個，周向布置於降溫圓筒體的四周。

實施方式

如圖1所示，《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》主要包括特製噴槍1、爐體2、熱壁環型管3、爐體4、快速降溫裝置5、氣液分離罐6，氧氣、水蒸汽、可燃粉體通過壓力輸送到特種噴槍1，再通過特種噴槍1軸向輸送進入爐膛內，特種噴槍1通過其安裝板14用螺栓與爐體2連線，且安裝於爐體2的頂部，爐體2是通用的壓力容器，爐膛的周圍設有熱壁環型管3，熱壁環型管3採用特種材料，如13CrMo44的耐熱鋼管加工成所要求的結構，熱壁環型管3內流入的是高壓水，流出的是高壓水及蒸汽，熱壁環型管3的內側設有耐火材料4，耐火材料4可選用陶瓷纖維等材料，爐膛的溫度為1400～1800℃，通過耐火材料4和熱壁環型管3的作用，使爐體2的溫度可降至200℃左右。通過特種噴槍1輸送的物料在爐膛的高溫環境下反應生成合成氣，高溫合成氣在爐膛的下部通過熱壁環型管3內的高壓水間接冷卻，然後進入快速降溫裝置5，在快速降溫裝置5中，合成氣與輸送進來的比合成氣溫度低得多的液體或氣體介質直接混合，將溫度降低，之後進入氣液分離罐6，在氣液分離罐6中，合成氣從上部輸出，液體及爐渣從底部輸出。快速降溫裝置5通過螺栓與爐體2的底部及氣液分離罐6的頂部連線。

如圖2所示，特種噴槍1主要由中心氧氣管11、可燃粉體環型管12、水蒸汽環型管13組成，中心氧氣管11、可燃粉體環型管12、水蒸汽環型管13都是圓柱管加圓錐管結構，材料都為耐熱鋼，組焊成要求的結構，並通過安裝板14安裝於爐體2的頂部。氧氣通過中心氧氣管11輸送進入爐膛，可燃粉體及惰性氣體通過可燃粉體環型管12輸送進入爐膛，水蒸汽通過水蒸汽環型管13輸送進入爐膛，然後在爐膛內反應。

如圖3所示，快速降溫裝置5主要由降溫圓筒體51、降溫介質輸送管52組成，降溫介質輸送管52為多個(大於2即可)，周向布置於降溫圓筒體51的四周，快速降溫裝置5中所有材料均為耐熱鋼，組焊成要求的結構，並通過安裝板53安裝於爐體2的底部，降溫介質(液體如水等、氣體如合成氣等)通過降溫介質輸送管52進入降溫圓筒體51，與高溫合成氣及爐渣混合，並將其溫度降低，然後所有物料進入下游的氣液分離罐6。

榮譽表彰

2010年11月15日，《一種環保型可燃粉體潔淨氣化裝置》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。