專利名稱：粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器，應用在常壓造氣爐 上，屬于化肥行業合成氨生產中原料造氣技術領域。
背景技術：
氨是重要的無機化工產品之一，世界每年合成氨產量已達到1億噸以上，其中約 有80%的氨用來生產化學肥料，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復合肥，都 是以氨為原料的。氨的生產過程中，其前段工序是原料氣的制備，即是將煤、天然氣或重油 等原料制成含氫和氮的粗原料氣，由于天然氣等原料越來越稀少，而且受價格、運輸條件等 限制，目前絕大多數造氣原料為固體煤或焦炭，采用氣化的方法制取合成氣，固體煤或焦炭 合成氣的工藝是先將煤或焦炭送入反應區中燃燒，同時還要加入蒸汽和氮氣(或者是空 氣)，再將不完全燃燒反應出的氣體進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質，主要包括 一氧化碳變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程，其中一氧化碳變換過程是強放熱過 程，必須分段進行以利于回收反應熱。以前主要采用型煤或重油制取合成氣，近年由于重油或型煤的價格較高，為了節 約原料，降低造氣成本，出現了粉煤常壓氣化技術，即是在現有的型煤造氣爐上安裝一種 粉煤虹吸式送料裝置；也有將現有的合成氨油氣化工藝稍作改造，成為粉煤近常壓連續 造氣工藝，該技術中的關鍵是給粉煤裝置，如不能穩定的送入符合比例的氣煤并達到足夠 不完全燃燒溫度，則該項改造不能成功，中國實用新型專利《虹吸給粉煤裝置》(申請號 200920146502)公開了一種虹吸給粉煤裝置，空氣或氧氣進管與蒸汽進管連接，粉煤進管與 空氣或氧氣進管連接，粉煤進管內設有粉煤攪拌器，空氣或氧氣進管上設有流量調節閥。所 述的虹吸給粉煤裝置，空氣或氧氣進管成錐形，內設有夾套。由空氣風機來的空氣或空分 氧氣風機來的氧氣經空氣或氧氣進管進入夾套，在夾套內，被蒸汽進管進入的蒸汽加熱至 100°C，流量調節閥調節控制流量，干燥加熱后的粉煤通過粉煤進管，為了確保虹吸給粉煤 的連續性、均勻性和穩定性，啟動粉煤攪拌器攪拌粉煤，從而克服了粉煤流動性差的問題， 確保虹吸給粉煤連續、均勻、穩定，該專利不足之處是由于粉煤采用虹吸方式送入，實際運 行中，粉煤因成份、粒度及空氣壓力、蒸汽溫度等不確定因素影響較多，操作出現困難，無法 確保爐中產生的合成氣體氫氮比例穩定，進而影響后續工序進行。因此，確保原料配比均 衡、保證原料不完全燃燒時的反應溫度、維持煤氣化所需的反應溫度穩定是粉煤造氣過程 中的三個關鍵控制點。另一方面，前述的凈化過程中，一氧化碳變換有大量的熱放出，需要回收與利用， 因此，進一步引入該部分廢熱加熱原料的溫度也成為節能環保的需要。發明內容本實用新型的目的是針對背景技術所述的不足，提出一種粉煤常壓氣化加熱給 料不完全燃燒器，用于無空分裝置粉煤造氣、富氧粉煤造氣或者純氧粉煤造氣等三種成熟的工藝方案中，采用內加熱蒸汽噴管與外內加熱蒸汽噴管同時加熱混合氣煤方法，保證原 料不完全燃燒時的反應溫度穩定在210 230°C之間、維持煤氣化所需的反應溫度穩定在 1500°C左右，具體實施過程是在現有的型煤造氣爐上安裝一種粉煤氣化不完全燃燒器，在 型煤造氣爐下增加一套水封連續排渣裝置，使之成為全封閉粉煤常壓造氣爐，投資省、易于 控制、操作簡單，安全性能高，完全可以將中國大量現有的型煤造氣爐升級、改造成為象殼 牌粉煤造氣爐一樣節能、環保的粉煤造氣爐，節約能源，保護環境，也可以制造全新的常壓 粉煤全封閉造氣爐，由上部粉煤氣化不完全燃燒器、中部氣化室、下部水封連續排渣裝置組 成。本實用新型的技術方案是粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器，由筒體、內中心 管、混合氣煤進口、上旋轉混合加熱室、下旋片出口、內加熱蒸汽噴管、外加熱蒸汽噴管和點 火槍等組成，筒體為圓筒狀立式結構，垂直安裝在造氣爐的上部，其上部圓筒外徑小于下部 圓筒外徑，內中心管為一金屬圓形空心管，從筒體頂部園心處垂直引下至筒體底部，點火槍 安裝在內中心管下端，其特征在于筒體下部約1/4長度安裝在有高溫環境的造氣爐內，自 筒體上部引下的外加熱蒸汽噴管呈圓柱螺旋狀纏箍在該部分筒體外壁，筒體內側有環狀分 布的下旋片出口，下旋片出口內側是呈傘狀盤旋著的內加熱蒸汽噴管，其有益效果是自筒 體上端引入的過熱蒸汽( 130°C )通過該處內、外加熱管加熱后，蒸汽在該處向爐內噴出 時的溫度可達到210 230°C，有利于加熱后的氣、粉煤混合物和過熱蒸汽，在燃燒器口進 行不完全燃燒，在1500°C左右進行煤氣化，產生有效成份(H2+C0)達到66%、還有22%左右 氮氣的合成氨原料氣。如上所述的粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器，其特征在于所述的內中心管 外側分別有與它平行引向下部的內加熱蒸汽噴管和外加熱蒸汽噴管，兩個截面為方管狀的 混合氣煤進口對稱安裝在筒體外側上半部，方管進口方向傾斜向下切入筒體內表面，上旋 轉加熱室是位于筒體內中部的加熱進口氣煤的空腔，下旋片出口位于筒下端，處在內加熱 蒸汽噴管與筒體之間，呈圓環狀分布，其有益效果是有利于快速混合氣、粉煤，有利于快速 加熱進入的氣、煤混合體。本實用新型的有益效果是本裝置適合三種狀態粉煤氣化燃燒空氣、蒸汽、粉煤 氣化燃燒(無空分裝置粉煤造氣)；空氣、氧氣、蒸汽粉煤氣化燃燒(富氧粉煤造氣)和氧 氣、蒸汽粉煤氣化燃燒(純氧粉煤造氣)，可以在現有的型煤造氣爐上進行改造安裝，同時 在型煤造氣爐下增加一套水封連續排渣裝置后，就將型煤造氣爐改成為全封閉粉煤常壓造 氣爐，也可以在制造全新的常壓粉煤全封閉造氣爐中使用本粉煤氣化燃燒器，產生與殼牌 粉煤中壓造氣爐一樣節能、環保效果。
圖1為本實用新型粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器外觀示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖2沿A-A方向剖視圖。
具體實施方式
附圖中的標記[0013]1-筒體、2-內中心管、3-混合氣煤進口、4-上旋轉混合加熱室、5-下旋片出口、 6-內加熱蒸汽噴管、7-外加熱蒸汽噴管、8-點火槍。以下結合本實用新型實施例作進一步說明粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器，由筒體1、內中心管2、混合氣煤進口 3、上 旋轉混合加熱室4、下旋片出口 5、內加熱蒸汽噴管6、外加熱蒸汽噴管7、點火槍8等組成， 筒體1為圓筒狀立式結構，垂直安裝在造氣爐的上部，其上部圓筒外徑小于下部圓筒外徑， 內中心管2為一金屬圓形空心管，從燃燒器圓筒頂部園心處垂直引下至燃燒器底部，點火 槍8安裝在內中心管下端，筒體下部約1/4長度安裝在造氣爐內，自筒體1上部引下的外加 熱蒸汽噴管7呈圓柱螺旋狀纏箍在該部分筒體1外壁，筒體1內側有環狀分布的下旋片出 口 5，下旋片出口 5內側是呈傘狀盤旋的內加熱蒸汽噴管6，自燃燒器上端引入的過熱蒸汽 ( 130°C )通過該處內、外加熱管(6、7)加熱后，蒸汽在該處向爐內噴出時的溫度可達到 210 230°C，此時加熱后的氣、粉煤混合物和過熱蒸汽，在燃燒器口進行不完全燃燒，在爐 內1500°C左右環境中煤氣化，產生有效成份(吐+CO)達到66%、還有22%左右氮氣的合成 氨原料氣。如圖3所示，內中心管2外側分別有與它平行引向下部的內加熱蒸汽噴管6和外 加熱蒸汽噴管7，兩個截面為方管狀的混合氣煤進口 3對稱安裝在筒體1外側上半部，方管 進口 3方向傾斜向下切入燃燒器圓筒體1內表面，上旋轉加熱室4是位于筒體1內中部的加 熱進口氣煤的空腔，下旋片出口 5位于燃燒器下端，處在內加熱蒸汽噴管6與筒體1之間， 呈圓環狀分布。本實用新型粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器，適合三種狀態粉煤氣化燃燒1、空氣、蒸汽、粉煤氣化燃燒(無空分裝置粉煤造氣)空氣、粉煤按工藝要求的比 例自外部混合后送入混合氣煤進口 3，進入上旋轉混合加熱室4加熱，從燃燒器上端引入的 過熱蒸汽( 130°C )通過筒體下部裝在爐內的圓柱螺旋狀外加熱蒸汽噴管7和傘狀盤旋 的內加熱蒸汽噴管6，被加熱后，蒸汽在該處向爐內噴出時的溫度可達到210 230°C，此時 加熱后的氣、粉煤混合物和過熱蒸汽，在燃燒器口進行不完全燃燒，在爐內1500°C左右環境 煤氣化，產生有效成份(H2+C0)達到66%、還有22%左右氮氣的合成氨原料氣；2、空氣、氧氣、蒸汽、粉煤氣化燃燒(富氧粉煤造氣)空氣、氧氣、粉煤按工藝要求 的比例自外部混合后送入混合氣煤進口 3，進入上旋轉混合加熱室4加熱，從燃燒器上端引 入的過熱蒸汽( 130°C )通過筒體下部裝在爐內的圓柱螺旋狀外加熱蒸汽噴管7和傘狀 盤旋的內加熱蒸汽噴管6，被加熱后，蒸汽在該處向爐內噴出時的溫度可達到210 230°C， 此時加熱后的氣、粉煤混合物和過熱蒸汽，在燃燒器口進行不完全燃燒，在爐內1500°C左右 環境煤氣化，產生有效成份(H2+C0)達到73%左右的合成氨原料氣；3、氧氣、蒸汽、粉煤氣化燃燒(純氧粉煤造氣)氧氣、粉煤按工藝要求的比例自外 部混合后送入混合氣煤進口 3，進入上旋轉混合加熱室4加熱，從燃燒器上端引入的過熱蒸 汽( 130°C )通過筒體下部裝在爐內的圓柱螺旋狀外加熱蒸汽噴管7和傘狀盤旋的內加 熱蒸汽噴管6，被加熱后，蒸汽在該處向爐內噴出時的溫度可達到210 230°C，此時加熱 后的氣、粉煤混合物和過熱蒸汽，在燃燒器口進行不完全燃燒，在爐內1500°C左右環境煤氣 化，產生有效成份(H2+C0)達到87%左右的合成氨原料氣。
權利要求1.粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器，由筒體、內中心管、混合氣煤進口、上旋轉混 合加熱室、下旋片出口、內加熱蒸汽噴管、外加熱蒸汽噴管和點火槍等組成，筒體為圓筒狀 立式結構，垂直安裝在造氣爐的上部，其上部圓筒外徑小于下部圓筒外徑，內中心管為一金 屬圓形空心管，從筒體頂部園心處垂直引下至筒體底部，點火槍安裝在內中心管下端，其特 征在于筒體下部約1/4長度安裝在有高溫環境的造氣爐內，自筒體上部引下的外加熱蒸 汽噴管呈圓柱螺旋狀纏箍在該部分筒體外壁，筒體內側有環狀分布的下旋片出口，下旋片 出口內側是呈傘狀盤旋著的內加熱蒸汽噴管。
2.如權利要求1所述的粉煤常壓氣化加熱給料燃燒器，其特征在于所述的內中心管 外側分別有與它平行引向下部的內加熱蒸汽噴管和外加熱蒸汽噴管，兩個截面為方管狀的 混合氣煤進口對稱安裝在筒體外側上半部，方管進口方向傾斜向下切入筒體內表面，上旋 轉加熱室是位于筒體內中部的加熱進口氣煤的空腔，下旋片出口位于筒下端，處在內加熱 蒸汽噴管與筒體之間，呈圓環狀分布。
專利摘要本實用新型涉及一種粉煤常壓氣化加熱給料不完全燃燒器，用于改造或新建的無空分裝置粉煤造氣、富氧粉煤造氣或純氧粉煤常壓造氣爐中，采用內加熱蒸汽噴管與外內加熱蒸汽噴管同時加熱混合氣煤方法，保證原料不完全燃燒時的反應溫度穩定在210～230℃之間、維持煤氣化所需的反應溫度穩定在1500℃左右，具體實施過程是在現有的型煤造氣爐上安裝一種粉煤氣化不完全燃燒器，在型煤造氣爐下增加一套水封連續排渣裝置，使之成為全封閉粉煤常壓造氣爐，投資省、易于控制、安全性能高、可將現有型煤造氣爐升級、改造成節能、環保的粉煤造氣爐，或在新建造氣爐采用，有利于節約能源和保護環境，產生巨大的經濟效益。
文檔編號C10J3/48GK201834888SQ201020272718
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月27日 優先權日2010年7月27日
發明者楊硯平 申請人:馬超