一种新型气化炉炉膛结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于煤炭气化领域，尤其涉及一种新型气化炉炉膛结构。 技术背景
[0002] 煤炭气化技术伴随着人类工业文明已经走过200多年的历史，从固定床到流化床 再到气流床，新型气化技术不断涌现，目前气化技术日益朝大型化、高压力方向发展，反应 强度也不断增强。但现代煤化工所涉及的气化技术多以气流床为主，这方面主要以Texaco 水煤浆气化技术与shell干煤粉气化技术为代表，相对应，国内水煤浆气化技术主要有多 喷嘴、清华炉、多元料浆等气化技术，干煤粉气化技术主要为航天炉、两段炉等气化技术。目 前国际上主流的气化技术几乎都已在国内找到运用业绩，可以说中国的煤气化技术，特别 是气化运行经验已达到国际先进水平。
[0003] 针对同一个煤气化反应过程，不同的气化技术气化方案不尽相同，足见气化反应 是多么复杂多变，可以说其是物理与化学过程相互耦合的复杂反应过程，通过对现有煤气 化技术分析，发现目前研究热点多集中在通过改善气化物理反应过程达到优化产物分布的 目的，如通过研发高效喷嘴技术达到最优的原料雾化效果，通过多喷嘴对置技术达到煤浆 在气化炉内较佳反应强度以及控制原料和气化剂分段入炉提高反应转化率等等，这些技术 方案获得了巨大成功，但同时还需要指出的是气化反应本质上是化学反应，普适的化学反 应规律同样影响反应过程与最终的产物分布，通过物理手段改变化学目的虽然效果明显， 但如果在此基础上引入从化学分子反应级别再认识气化过程尽而指导气化炉设计，更能得 到较佳的气化反应指标，向气化反应产物分布可控性目标迈进。
[0004] 气化炉内气化反应可分为一次反应与二次反应，一次反应主要有：
[0005] 煤中挥发分 +02- CO 2+H20 ( 1)
[0006] C+02-CO2 (2)
[0007] 2C0+02-2C02 (3)
[0008] 2C+02- 2C0 (4)
[0009] CH4+202-CO 2+2H20 (5)
[0010] 2H2+02-2H20 (6)
[0011] -次反应后的产物将进行二次反应，其主要反应物有碳颗粒、C02、H20、C0、等，主要 反应如下：
[0012] C+C02-2C0 (7)
[0013] C+H20 -C0+H2 (8)
[0014] C0+H20 - C02+H2 (9)
[0015] 一次反应发生区域对应为一次反应区，二次反应发生区域对应为二次反应区，一 次反应全部为放热反应，伴随着水汽蒸发与原料自身加热，一次反应区位于喷嘴与第二反 应区之间，二次反应大多为吸热反应，二次反应区位于一次反应区与合成气气化炉膛出口 间。下表为典型水煤浆与干煤粉气化产物分布：
[0016]
[0017] 这种产物分布差异可归结为在水煤浆气化第二反应区，蒸汽H2O远多于CO 2组分， 反应（8)更优于反应（7)进行；相反，在干煤粉气化第二反应区，CO2组分相对多于蒸汽H 20， 反应（7)优于反应（8)进行。可见二次反应结果对最终气化产物分布影响巨大，因此在气化 炉炉型设计阶段充分考虑两反应区的存在及差异，尽而优化气化炉型设计，达到最优的气 化指标无疑具有重要意义。 【实用新型内容】
[0018] 本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种新型气化炉炉膛结构，根据气化反 应的一、二次反应特点提出两级串联的炉膛结构；可以满足第一反应区、第二反应区的反 应，并可避免一、二次反应相互影响。
[0019] 本实用新型采用的技术方案是：
[0020] -种新型气化炉炉膛结构，其特征在于：包括第一级炉膛和第二级炉膛，第一级 炉膛的上端与气化炉喷嘴固定连接，第一级炉膛的下端与第二级气炉膛的上端之间通过中 空的圆台状结构相连形成纵向串联的两级炉膛结构，第二级气炉膛的下端通过中空的倒圆 台状结构连接排渣口；所述圆台状结构的斜面与第一级炉膛内壁的纵向方向的夹角a满 足：10°〈 a〈 80°，倒圆台状结构的斜面与第二级炉膛内壁的纵向方向的夹角b满足： 110。 〈 b 〈 170。；
[0021] 第一级炉膛内为第一反应区，第一反应去的高度为hi ;第二级炉膛内为第二反应 区，第二反应区的高度为h2;第一反应去的高度hl〈（hl+h2)/2,第二反应区的高度h2> (hl+h2)/2,且第一反应区的内径〈第二反应区的内径。
[0022] 最优为：所述第二反应区的高度h2>l. 5倍第一反应区高度hl，且第二反应区的内 径>1.2倍第一反应区的内径。
[0023] 所述圆台状结构的斜面与第一级炉膛内壁的纵向方向的夹角a优选为25°〈 a〈 55。。
[0024] 为保证顺利排渣，所述倒圆台状结构的斜面与第二级炉膛内壁的纵向方向的夹角 b 优选为 125°〈 b〈 150°。
[0025] 进一步的，排渣口的内径>0. 8倍第一反应区的内径。
[0026] 两级炉膛结构及相应尺寸是根据气化反应特点设定的。第一级炉膛内为第一反应 区，第二级炉膛内为第二反应区，两个反应区是根据气化反应一、二次反应设定的，这样在 气化炉型方面人为对气化反应过程的一、二次反应进行分割，根据各段反应特点采用不同 手段强化一、二次反应，达到最优的气化效果。
[0027] 所述第一级炉膛和第二级炉膛均可为耐火砖型热壁炉，也可为水冷壁型冷壁炉， 可以布置成下喷上出气或上喷下出气。
[0028] 本实用新型相对于现有技术，具有以下优点：
[0029] 1、根据气化反应一、二次反应特点提出两段反应区气化炉型设计方案，从设备结 构方面优化气化反应；
[0030] 2、第一反应区内径与反应容积小于第二反应区的设计理念是根据气化反应一、二 次反应特点设置的，在满足一次反应条件下尽量缩小第一反应区容积，保证一次反应热及 时导入第二反应区，避免一、二次反应相互影响。一次反应产物与未完全反应的碳颗粒进入 第二反应区后体积膨胀，相对停留时间延长，这对二次反应进行有利，碳转化率与有效气成 份明显提尚；
[0031] 3、在第二反应区引入碳颗粒、H2O (蒸汽）或CO2改变二次反应间发生比例，为气化 反应产物可控性提供了一种可能。
【附图说明】
[0032]图1为本实用新型的结构示意图；
[0033