CN109207203B - 气化炉及其供料装置、燃烧器和固体燃料分配器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气化炉及其供料装置、燃烧器和固体燃料分配器。所述固体燃料分配器包括：第一主管，第一主管具有进料口和出料口，第一主管具有依次相连的收缩段、等截面段和扩张段，收缩段的横截面积沿从进料口到出料口的方向减小，等截面段的横截面积沿从进料口到出料口的方向不变，扩张段的横截面积沿从进料口到出料口的方向增大；和第一盖板，第一盖板设在第一主管上且封盖出料口，第一盖板上设有多个第一分配孔。所述固体燃料分配器具有均匀地分配固体燃料的优点，可以极大地减小固体燃料输送的投资成本和操作成本、有效地控制火焰尺寸、强化固体燃料和氧化剂的混合及分散、减少固体颗粒在气化炉内返混和短路情况。

Description

气化炉及其供料装置、燃烧器和固体燃料分配器

技术领域

本发明涉及气化炉，还涉及该气化炉的供料装置、燃烧器和固体燃料分配器。

背景技术

干粉状固体燃料如粉煤气化以其冷煤气效率高、反应速度快、耗水耗氧量低，日益成为煤炭等固体燃料气化的主流技术。作为核心气化装备，燃烧器在气化过程中具有强化固体燃料与氧化剂混合以及调节气固流向和分散程度的作用。

目前，气化炉所用的工艺烧嘴按单炉使用数量可分为多烧嘴方案和单烧嘴方案两种。多烧嘴方案的每个烧嘴均带有独立监控的粉煤管道和氧化剂管道，输送管道和烧嘴投资成本较高。单烧嘴方案的物料输送方面通常设置一条氧化剂输送管道和2-3条干煤粉输送管道，输送管道和烧嘴的投资成本比多烧嘴方案略低。

因此，现有的单烧嘴方案和多烧嘴方案均未解决需要使用多条燃料输送管线的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供固体燃料分配器，该固体燃料分配器能够均匀地分配固体燃料。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种固体燃料分配器，所述固体燃料分配器包括：第一主管，所述第一主管具有进料口和出料口，所述第一主管具有依次相连的收缩段、等截面段和扩张段，其中所述收缩段邻近所述进料口，所述扩张段邻近所述出料口，所述收缩段的横截面积沿从所述进料口到所述出料口的方向减小，所述等截面段的横截面积沿从所述进料口到所述出料口的方向不变，所述扩张段的横截面积沿从所述进料口到所述出料口的方向增大；和第一盖板，所述第一盖板设在所述第一主管上，所述第一盖板封盖所述出料口，其中所述第一盖板上设有多个第一分配孔。

优选地，所述第一主管的横截面为圆形，所述等截面段为圆柱状，所述收缩段和所述扩张段中的每一个为圆台状。

优选地，所述固体燃料分配器进一步包括吹扫管，所述吹扫管套设在所述第一主管上，所述吹扫管在所述第一主管的径向上与所述收缩段、所述等截面段和所述扩张段中的至少一个相对，其中所述吹扫管与所述第一主管之间形成环形的吹扫腔，所述吹扫管上设有与所述吹扫腔连通的吹扫气进口，所述收缩段、所述等截面段和所述扩张段中的所述至少一个的壁面上设有与所述吹扫腔连通的通孔，优选地，所述固体燃料分配器进一步包括过滤层，所述过滤层设在所述吹扫气进口与所述通孔之间。

优选地，所述收缩段的最大截面面积和最小截面面积之比为1.05-4.5:1，所述扩张段的最大截面面积和最小截面面积之比为1.1-5:1，优选地，所述收缩段的最大截面面积和最小截面面积之比为1.25-2:1，所述扩张段的最大截面面积和最小截面面积之比为1.5-2.5:1。

优选地，每个所述第一分配孔的中心轴线与所述第一主管的中心轴线的夹角大于等于2度且小于等于60度，优选地，每个所述第一分配孔的中心轴线与所述第一主管的中心轴线的夹角大于等于20度且小于等于45度，优选地，多个所述第一分配孔的横截面积之和大于等于所述进料口的横截面积。

优选地，多个所述第一分配孔沿所述第一主管的周向等间距地设在所述第一盖板上。

优选地，所述固体燃料分配器进一步包括分配件，所述分配件设在所述第一盖板上，所述分配件位于所述第一主管内，其中所述分配件的横截面积沿从所述进料口到所述出料口的方向增大，优选地，所述分配件为圆锥状或棱锥状。

优选地，所述分配件的中心轴线与所述第一主管的中心轴线在水平方向上的间距小于等于预设值，优选地，所述分配件的中心轴线与所述第一主管的中心轴线重合。

优选地，相邻两个所述第一分配孔之间设有分隔件，所述分隔件设在所述第一盖板上，所述分隔件从所述第一盖板向邻近所述进料口的方向延伸，优选地，所述分隔件为多个，多个所述分隔件沿所述第一主管的周向等间距地设置，更加优选地，多个所述分隔件的内端彼此相连。

优选地，所述分隔件的第一边沿的一部分与所述第一盖板相连，所述分隔件的第一边沿的其余部分与所述分配件的周面相连，优选地，所述分隔件的第一边沿的内端、所述分隔件的第二边沿的内端和所述分配件的顶端重合，所述第一边沿与所述第二边沿相对，更优选地，所述分隔件的第二边沿构造成向所述第一盖板凹陷的流线型。

优选地，所述第一盖板具有多个向远离所述进料口的方向凹陷的分配部，多个所述分配部沿所述第一主管的周向间隔开地设置，每个所述分配部设有一个所述第一分配孔，优选地，所述第一盖板的位于相邻两个所述分配部之间的部分构成所述分隔件，更加优选地，所述第一分配孔位于所述分配部的底部。

本发明第一方面提供一种燃烧器，所述燃烧器包括：固体燃料分配器，所述固体燃料分配器为根据本发明第一方面所述的固体燃料分配器；气体分配器，所述气体分配器包括：第二主管，所述第二主管具有进气口和出气口；和第二盖板，所述第二盖板设在所述第二主管上，所述第二盖板封盖所述出气口，所述第二盖板上设有多个第二分配孔，优选地，所述第二盖板为孔板，所述孔板上的孔构成所述第二分配孔；以及多个工艺烧嘴，每个所述工艺烧嘴具有固体燃料通道和氧化剂通道，其中多个所述工艺烧嘴的固体燃料通道一一对应地与多个所述第一分配孔连通，多个所述工艺烧嘴的氧化剂通道一一对应地与多个所述第二分配孔连通。

本发明第三方面提供一种供料装置，所述供料装置包括：燃烧器，所述燃烧器为根据本发明第二方面所述的燃烧器；固体燃料主输送管道，所述固体燃料主输送管道与所述燃烧器的第一主管的进料口相连；多个固体燃料分输送管道，多个所述固体燃料分输送管道的第一端一一对应地与所述燃烧器的多个第一分配孔相连，多个所述固体燃料分输送管道的第二端一一对应地与所述燃烧器的多个工艺烧嘴的固体燃料通道相连，优选地，多个所述第一分配孔的横截面积之和大于等于所述固体燃料主输送管道的横截面积，多个所述固体燃料分输送管道的横截面积之和大于等于所述固体燃料主输送管道的横截面积，多个所述固体燃料分输送管道的横截面积之和大于等于所述进料口的横截面积，所述进料口的横截面积等于所述固体燃料主输送管道的横截面积；氧化剂主输送管道，所述氧化剂主输送管道与所述燃烧器的第二主管的进气口相连；和多个氧化剂分输送管道，多个所述氧化剂分输送管道的第一端一一对应地与所述燃烧器的多个第二分配孔相连，多个所述氧化剂分输送管道的第二端一一对应地与所述燃烧器的多个工艺烧嘴的氧化剂通道相连，优选地，多个所述第二分配孔的横截面积之和大于等于所述进气口的横截面积，多个所述第二分配孔的横截面积之和大于等于所述氧化剂主输送管道的横截面积，多个所述氧化剂分输送管道的横截面积之和大于等于所述氧化剂主输送管道的横截面积，多个所述氧化剂分输送管道的横截面积之和大于等于所述进气口的横截面积，所述进气口的横截面积等于所述氧化剂主输送管道的横截面积。

本发明第四方面提供一种气化炉，所述气化炉包括：炉体；和供料装置，所述供料装置为本发明第三方面所述的供料装置，其中所述供料装置的多个工艺烧嘴设在所述炉体上。

根据本发明实施例的固体燃料分配器通过设置依次相连的收缩段、等截面段和扩张段，从而可以稳定固体燃料颗粒的速度场，进而可以依据速度惯性将固体燃料颗粒平均分配到多个第一分配孔内。

通过利用根据本发明实施例的固体燃料分配器，可以将固体燃料颗粒均匀地分分配到与多个第一分配孔一一对应地相连的多个固体燃料分输送管道内。由此只需要设置一条用于向固体燃料分配器输送固体燃料的固体燃料主输送管道，就可以实现均匀地将固体燃料输送到气化炉的炉体内，从而可以极大地减小固体燃料输送的投资成本(输送管线的设备与监控系统投资)和操作成本。

由于只需要设置一条用于向固体燃料分配器输送固体燃料的固体燃料主输送管道，且固体燃料分配器可以将固体燃料均匀地分配到多个固体燃料分输送管道内，因此可以在气化炉的炉体上设置多个工艺烧嘴。也就是说，与现有的多烧嘴方案相比，通过设置固体燃料分配器，可以省掉N-1个用于向工艺烧嘴输送固体燃料的输送管道以及用于监控这些输送管道的监控系统，N为工艺烧嘴的数量。

因此，通过设置根据本发明实施例的固体燃料分配器，从而可以在不增加投资成本和操作成本的情况下，在气化炉的炉体上设置多个工艺烧嘴，以便有效地控制火焰尺寸、强化固体燃料和氧化剂的混合及分散、减少固体颗粒在气化炉内返混和短路情况，减小气化炉、燃烧室的体积。也就是说，设有固体燃料分配器的气化炉，综合了单烧嘴方案和多烧嘴方案的优点，摒弃了单烧嘴方案和多烧嘴方案的缺点。

因此，根据本发明实施例的固体燃料分配器具有均匀地分配固体燃料的优点。通过设置根据本发明实施例的固体燃料分配器，从而不仅可以极大地减小固体燃料输送的投资成本和操作成本，而且可以有效地控制火焰尺寸、强化固体燃料和氧化剂的混合及分散、减少固体颗粒在气化炉内返混和短路情况，减小气化炉、燃烧室的体积。

附图说明

图1是根据本发明实施例的固体燃料分配器的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的固体燃料分配器的剖视图；

图3是图2的沿A-A方向的剖视图；

图4是根据本发明实施例的固体燃料分配器的局部结构示意图；

图5是根据本发明实施例的燃烧器的气体分配器的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的燃烧器的气体分配器的局部结构示意图；

图7是根据本发明实施例的气化炉的局部结构示意图；

图8是图7的沿B-B方向的剖视图；

图9是根据本发明实施例的燃烧器的工艺烧嘴的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的固体燃料分配器100。如图1-图8所示，根据本发明实施例的固体燃料分配器100包括第一主管110和第一盖板120。

第一主管110具有进料口111和出料口112，第一主管110具有依次相连的收缩段113、等截面段114和扩张段115。其中，收缩段113邻近进料口111，扩张段115邻近出料口112。换言之，沿着从进料口111到出料口112的方向，依次为收缩段113、等截面段114和扩张段115。也就是说，收缩段113位于进料口111与等截面段114之间，扩张段115位于等截面段114与出料口112之间。

收缩段113的横截面积沿从进料口111到出料口112的方向减小，等截面段114的横截面积沿从进料口111到出料口112的方向不变，扩张段115的横截面积沿从进料口111到出料口112的方向增大。其中，从进料口111到出料口112的方向为固体燃料的流动方向。第一盖板120设在第一主管110上，第一盖板120封盖出料口112，第一盖板120上设有多个第一分配孔121。

固体燃料通过进料口111进入到第一主管110内，即进入到固体燃料分配器100内，固体燃料在第一主管110内依次经过收缩段113、等截面段114和扩张段115。其中，收缩段113用于对固体燃料颗粒进行加速，等截面段114用于稳定固体燃料颗粒的速度场，以便避免因固体燃料颗粒的流动出现大的波动而导致固体燃料颗粒在下游分布不均，扩张段115用于固体燃料颗粒依据速度惯性在各个第一分配孔121平均分配。

也就是说，固体燃料颗粒在收缩段113内加速，固体燃料颗粒经过等截面段114稳流后进入到扩张段115内，最后通过多个第一分配孔121进入到多个固体燃料分输送管道30内，以便实现固体燃料颗粒的均匀分配。

根据本发明实施例的固体燃料分配器100通过设置依次相连的收缩段113、等截面段114和扩张段115，从而可以稳定固体燃料颗粒的速度场，进而可以依据速度惯性将固体燃料颗粒平均分配到多个第一分配孔121内。

通过利用根据本发明实施例的固体燃料分配器100，可以将固体燃料颗粒均匀地分分配到与多个第一分配孔121一一对应地相连的多个固体燃料分输送管道30内。由此只需要设置一条用于向固体燃料分配器100输送固体燃料的固体燃料主输送管道20，就可以实现均匀地将固体燃料输送到气化炉1的炉体60内，从而可以极大地减小固体燃料输送的投资成本(输送管线的设备与监控系统投资)和操作成本。

而且，现有的单烧嘴方案的输送管道和烧嘴的投资成本虽然比多烧嘴方案的输送管道和烧嘴的投资成本低，但是单烧嘴方案的烧嘴结构复杂，对火焰长度和气-固分散效果控制不好，且受烧嘴处理能力的限制，单烧嘴方案的操作弹性和处理负荷较小。

由于只需要设置一条用于向固体燃料分配器100输送固体燃料的固体燃料主输送管道20，且固体燃料分配器100可以将固体燃料均匀地分配到多个固体燃料分输送管道30内，因此可以在气化炉1的炉体60上设置多个工艺烧嘴300。也就是说，与现有的多烧嘴方案相比，通过设置固体燃料分配器100，可以省掉N-1个用于向工艺烧嘴300输送固体燃料的输送管道以及用于监控这些输送管道的监控系统，N为工艺烧嘴300的数量。

因此，通过设置根据本发明实施例的固体燃料分配器100，从而可以在不增加投资成本和操作成本的情况下，在气化炉1的炉体60上设置多个工艺烧嘴300，以便有效地控制火焰尺寸、强化固体燃料和氧化剂的混合及分散、减少固体颗粒在气化炉1内返混和短路情况，减小气化炉1、燃烧室的体积。也就是说，设有固体燃料分配器100的气化炉1，综合了单烧嘴方案和多烧嘴方案的优点，摒弃了单烧嘴方案和多烧嘴方案的缺点。

如图1-图8所示，在本发明的一些实施例中，气化炉1可以包括炉体60和供料装置。该供料装置可以包括燃烧器10、固体燃料主输送管道20、多个固体燃料分输送管道30、氧化剂主输送管道40和多个氧化剂分输送管道50。

燃烧器10可以包括固体燃料分配器100、气体分配器200和多个工艺烧嘴300。固体燃料主输送管道20可以与固体燃料分配器100的第一主管110的进料口111相连，以便将固体燃料输送到固体燃料分配器100内。

其中，该固体燃料可以是筛分后的煤、石油焦、半焦等，该固体燃料可以用N₂、CO₂等输送气进行输送，该固体燃料的输送压力可以是0.1MPag-6MPag，优选地，该固体燃料的输送压力可以是2MPag-5.5MPag。

具体地，固体燃料分配器100可以位于气化炉1的上部，固体燃料分配器100的第一主管110的上端部可以通过法兰、卡套、焊接或其他连接方式与固体燃料主输送管道20相连。第一主管110的接口处的内径与固体燃料主输送管道20的内径可以相同，固体燃料主输送管道20的邻近第一主管110的部分可以保持直管状态，以避免管道阻力的突然变化。

多个固体燃料分输送管道30的第一端可以一一对应地与固体燃料分配器100的多个第一分配孔121相连，即第一分配孔121的开口方向可以与固体燃料分输送管道30的开口方向一致，分配后的固体燃料通过各个第一分配孔121沿各个固体燃料分输送管道30进入到各个工艺烧嘴300。也就是说，该固体燃料可以通过位于出料口112处的多个第一分配孔121离开固体燃料分配器100。

多个固体燃料分输送管道30的第二端可以一一对应地与多个工艺烧嘴300的固体燃料通道310相连。由此固体燃料经过固体燃料分配器100的分配，均匀地分配到多个固体燃料分输送管道30内，进而通过多个固体燃料分输送管道30进入到多个工艺烧嘴300内。

具体地，每个固体燃料分输送管道30可以通过法兰、卡套、焊接或其他连接方式与第一盖板120和工艺烧嘴300相连。多个固体燃料分输送管道30可以相对于固体燃料分配器100的中心轴线对称。固体燃料分输送管道30的内径可以与工艺烧嘴300的固体燃料通道310的内径相同，固体燃料分输送管道30的邻近工艺烧嘴300的部分可以保持直管状态，以避免阻力突变造成各个固体燃料分输送管道30的输送不稳定或不均匀。

氧化剂主输送管道40可以与气体分配器200的第二主管210的进气口211相连，以便将气体氧化剂输送到气体分配器200内。

多个氧化剂分输送管道50的第一端可以一一对应地与气体分配器200的多个第二分配孔221相连，多个氧化剂分输送管道50的第二端可以一一对应地与多个工艺烧嘴300的氧化剂通道320相连。由此气体氧化剂经过气体分配器200的分配，均匀地分配到多个氧化剂分输送管道50内，进而通过多个氧化剂分输送管道50进入到多个工艺烧嘴300内。关于气体分配器200的结构，将在下文中进一步描述。

具体地，气体分配器200的第二主管210的上端部可以通过法兰、卡套、焊接或其他连接方式与氧化剂主输送管道40相连。气体分配器200的第二主管210的下端部可以通过法兰、卡套、焊接或其他连接方式与氧化剂分输送管道50相连。

第二主管210的接口处的内径与氧化剂主输送管道40的内径可以相同，第二主管210的邻近氧化剂主输送管道40的部分的内径可以大于氧化剂主输送管道40的内径以便形成缓冲段。

如图9所示，每个工艺烧嘴300可以具有固体燃料通道310和氧化剂通道320。多个工艺烧嘴300的固体燃料通道310可以一一对应地与多个第一分配孔121连通，多个工艺烧嘴300的氧化剂通道320可以一一对应地与多个第二分配孔连通。也就是说，多个工艺烧嘴300并联在固体燃料分配器100上。

多个工艺烧嘴300可以设在炉体60上。如图7和图8所示，优选地，多个工艺烧嘴300可以沿炉体60的周向等间距地设在炉体60的顶部，即工艺烧嘴300为顶置烧嘴。由此可以保证固体燃料分输送管道30和氧化剂分输送管道50在结构上的相似性以及相同的阻力降。

更优选地，多个工艺烧嘴300相对于炉体60的中心轴线对称。由此可以进一步保证固体燃料分输送管道30和氧化剂分输送管道50在结构上的相似性以及相同的阻力降。工艺烧嘴300的数量可以是2-20个，优选地，工艺烧嘴300的数量可以是3-6个。

工艺烧嘴300可以通过法兰固定在炉体60的顶部。工艺烧嘴300的固体燃料通道310和氧化剂通道320可以以套管形式组装在一起，固体燃料通道310可以位于中心位置，氧化剂通道320为环隙通道。氧化剂通道320在喷口位置可通过缩颈方式对氧化剂出口速度加速及对方向进行调节，亦可为多个分散的小孔状出口以便对氧化剂进行加速及方向调节。

其中，离开该氧化剂出口的氧化剂的速度可以是50米/秒-200米/秒。优选地，离开该氧化剂出口的氧化剂的速度可以是70米/秒-150米/秒。

氧化剂通道320的出口的中心线与固体燃料通道310的出口的中心线的交点(对撞点)与工艺烧嘴300的端面的距离不小于6厘米。优选地，该交点与工艺烧嘴300的端面的距离可以是6厘米-20厘米。

优选地，工艺烧嘴300具有起冷却保护作用的水冷套，每个工艺烧嘴300均可具有一个水冷套，亦可所有工艺烧嘴300的外围带有一个大的水冷套，各个工艺烧嘴300通过焊接或法兰连接于水冷套内。水冷套的端面设有烧嘴出口通道。其中，该水冷套内的冷却水的温度可以是20摄氏度-300摄氏度，优选地，该水冷套内的冷却水的温度可以是150摄氏度-270摄氏度，该冷却水的压力不小于固体燃料和氧化剂的输送压力。

固体燃料分配器100可以邻近工艺烧嘴300，即固体燃料分配器100可以邻近炉体60，由此可以缩短多个固体燃料分输送管道30的长度之和。气体分配器200可以邻近工艺烧嘴300，即气体分配器200可以邻近炉体60，由此可以缩短多个氧化剂分输送管道50的长度之和。其中，固体燃料分配器100和气体分配器200都可以位于工艺烧嘴300的上方，在炉体60的周向上，多个工艺烧嘴300可以绕固体燃料分配器100和气体分配器200设置。

如图1-图4所示，固体燃料分配器100可以包括第一主管110和第一盖板120。第一主管110可以包括依次相连的收缩段113、等截面段114和扩张段115。具体而言，等截面段114的上端可以与收缩段113的下端相连，等截面段114的下端可以与扩张段115的上端相连。

优选地，第一主管110的横截面可以是圆形，等截面段114可以是圆柱状，收缩段113和扩张段115中的每一个都可以是圆台状。由此可以使固体燃料分配器100的结构更加合理。

收缩段113的最大截面面积和最小截面面积之比可以是1.05-4.5:1，扩张段115的最大截面面积和最小截面面积之比可以是1.1-5:1。优选地，收缩段113的最大截面面积和最小截面面积之比可以是1.25-2:1，扩张段115的最大截面面积和最小截面面积之比可以是1.5-2.5:1。

优选地，多个第一分配孔121的横截面积之和可以大于等于进料口111的横截面积，多个第一分配孔121的横截面积之和大于等于固体燃料主输送管道20的横截面积，多个固体燃料分输送管道30的横截面积之和大于等于固体燃料主输送管道20的横截面积，多个固体燃料分输送管道30的横截面积之和大于等于进料口111的横截面积。进料口111的横截面积大于等于固体燃料主输送管道20的横截面积。

更加优选地，多个第一分配孔121的横截面积之和可以等于进料口111的横截面积，多个第一分配孔121的横截面积之和等于固体燃料主输送管道20的横截面积，多个固体燃料分输送管道30的横截面积之和等于固体燃料主输送管道20的横截面积，多个固体燃料分输送管道30的横截面积之和等于进料口111的横截面积。进料口111的横截面积等于固体燃料主输送管道20的横截面积。

如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，固体燃料分配器100可以进一步包括吹扫管130。吹扫管130可以套设在第一主管110上，吹扫管130可以在第一主管110的径向上与收缩段113、等截面段114和扩张段115中的至少一个相对。换言之，吹扫管130可以套设在收缩段113、等截面段114和扩张段115中的至少一个上。

吹扫管130与第一主管110之间可以形成环形的吹扫腔131。吹扫管130上可以设有与吹扫腔131连通的吹扫气进口132，收缩段113、等截面段114和扩张段115中的该至少一个的壁面上可以设有与吹扫腔131连通的通孔。

其中，吹扫气可以通过吹扫气进口132进入到吹扫腔131内，进而通过该通孔进入到第一主管110内。通过利用吹扫气吹扫第一主管110内的固体燃料颗粒，从而不仅可以避免固体燃料颗粒积累在第一主管110的内壁上，而且可以对第一主管110的壁面附近的固体燃料颗粒进行加速，以便使固体燃料颗粒在第一主管110内的流动接近活塞流，尤其使固体燃料颗粒在等截面段114和扩张段115内接近活塞流分布。

也就是说，通过在第一主管110外套设吹扫管130，从而可以防止因固体燃料颗粒在第一主管110的壁面上累积而造成的堵塞或固体燃料颗粒流动不稳，并对靠近第一主管110的壁面处的固体燃料颗粒进行加速。

优选地，吹扫管130可以在第一主管110的径向上与等截面段114相对。具体而言，吹扫管130的上端可以与等截面段114的上端平齐，吹扫管130的下端可以与等截面段114的下端平齐，以便使整个等截面段114内的固体燃料颗粒处于被吹扫的状态。由此可以在基本确保上述的吹扫效果的情况下，减小吹扫管130的长度。上下方向如图7中的箭头C所示。

此外，吹扫管130的上端可以高于等截面段114的上端，吹扫管130的下端可以低于等截面段114的下端，即吹扫管130可以在第一主管110的径向上与收缩段113的至少一部分以及扩张段115的至少一部分相对。由此可以避免因固体燃料颗粒流经第一主管110的管道截面积突然变化处而造成的压力突变(压力突变处易造成固体燃料颗粒堆积堵塞)。

如图2所示，固体燃料分配器100可以进一步包括过滤层133，过滤层133可以设在吹扫气进口132与该通孔之间。换言之，过滤层133可以套设在第一主管110上，过滤层133可以位于吹扫管130与等截面段114之间，吹扫气依次通过吹扫气进口132、过滤层133和该通孔进入到第一主管110内。由此可以利用过滤层133过滤进入到第一主管110内的吹扫气。具体地，过滤层133可以由烧结金属制成。

优选地，吹扫气进口132可以是多个，该通孔可以是多个。多个吹扫气进口132可以沿吹扫管130的周向等间距地设在吹扫管130上，多个该通孔可以沿第一主管110的周向和径向等间距地设在第一主管110上。由此可以使吹扫气更加均匀地进入到第一主管110内，从而可以进一步提高吹扫效果。该吹扫气可以是N₂、CO₂等用于输送固体燃料的输送气，也可以是气化炉1产生的合成气等气体介质，以便减少对固体燃料气化后得到的合成气中的有效气体成分的影响。

如图3和图4所示，多个第一分配孔121可以沿第一主管110的周向等间距地设在第一盖板120上。也就是说，多个第一分配孔121可以沿第一盖板120的周向等间距地设在第一盖板120上。由此可以使固体燃料分配器100能够更加均匀地将固体燃料分配到多个第一分配孔121内，进而分配到多个固体燃料分输送管道30内。

每个第一分配孔121的中心轴线与第一主管110的中心轴线的夹角可以大于等于2度且小于等于60度。优选地，每个第一分配孔121的中心轴线与第一主管110的中心轴线的夹角可以大于等于20度且小于等于45度。优选地，多个第一分配孔121可以相对于固体燃料分配器100的中心轴线(即第一主管110的中心轴线)对称。

如图4所示，在本发明的一个示例中，固体燃料分配器100可以进一步包括分配件140，分配件140可以设在第一盖板120上，分配件140可以位于第一主管110内。其中，分配件140的横截面积可以沿从进料口111到出料口112的方向增大。具体地，分配件140可以设在第一盖板120的上表面上，分配件140的横截面积可以从上向下增大。

由于分配件140的横截面积可以沿从出料口112到进料口111的方向减小，即分配件140的横截面积可以从下向上减小，因此分配件140对流经它的固体燃料颗粒具有尖劈作用，以便对固体燃料颗粒进行分割。由此分配件140可以使固体燃料颗粒沿环系空间进行分配，从而可以避免因固体燃料在第一主管110的轴心处和靠近壁面处(尤其是在扩张段115的轴心处和靠近壁面处)分布不均匀而造成的分配差异。其中，该环系空间可以是分配件140与第一主管110(扩张段115)的壁面之间的空间。分配件140可以被视为具有堵塞作用的塞子。

优选地，分配件140可以是圆锥状或棱锥状。由此可以更好地对固体燃料颗粒进行尖劈，从而可以更加均匀地沿该环系空间分配固体燃料颗粒。分配件140可以焊接在第一盖板120上，分配件140还可以通过螺纹或法兰与第一盖板120相连。

在本发明的一个具体示例中，分配件140的中心轴线与第一主管110的中心轴线(扩张段115的中心轴线)在水平方向上的间距小于等于预设值。由此可以使分配件140的中心轴线邻近第一主管110的中心轴线，从而可以将固体燃料颗粒沿邻近第一主管110的中心轴线处进行分割，以便可以更加均匀地沿该环系空间分配固体燃料颗粒。

优选地，分配件140的中心轴线与第一主管110的中心轴线重合。由此可以将固体燃料颗粒沿第一主管110的中心轴线处进行分割，从而可以更加均匀地沿该环系空间分配固体燃料颗粒。

如图3和图4所示，相邻两个第一分配孔121之间设有分隔件150，分隔件150设在第一盖板120上，分隔件150从第一盖板120向邻近进料口111的方向延伸。具体地，分隔件150设在第一盖板120的上表面上，分隔件150从第一盖板120向上延伸。由此相邻两个第一分配孔121可以通过分隔件150分隔开。

通过在相邻两个第一分配孔121之间设置分隔件150，分隔件150可以是多个，多个分隔件150可以沿第一主管110的周向等间距地设置，从而不仅可以利用分隔件150对固体燃料进行初分配，而且可以对流向各个第一分配孔121的固体燃料进行限流，以便减小因固体燃料沿第一主管110(扩张段115)的切线方向混流而造成的流向第一分配孔121的固体燃料的流量波动。

更加优选地，多个分隔件150的内端彼此相连，即多个分隔件150可以呈放射状。由此可以使固体燃料分配器100的结构更加合理。

如图3和图4所示，在本发明的一个具体实施例中，固体燃料分配器100可以进一步包括上述的分配件140和分隔件150。其中，分隔件150的第一边沿的一部分与第一盖板120相连，分隔件150的第一边沿的其余部分与分配件140的周面相连。具体地，分隔件150的下边沿的一部分与第一盖板120相连，分隔件150的下边沿的其余部分与分配件140的周面相连。

由此分配件140和分隔件150可以更好地、更均匀地对固体燃料进行初分配，分隔件150可以更好地对流向各个第一分配孔121的固体燃料进行限流，以便进一步减小因初分配后的固体燃料沿第一主管110(扩张段115)的切线方向混流而造成的流向第一分配孔121的固体燃料的流量波动。

优选地，分隔件150的第一边沿的内端、分隔件150的第二边沿的内端和分配件140的顶端重合，该第一边沿与该第二边沿相对。具体地，该第一边沿为分隔件150的下边沿，该第二边沿为分隔件150的上边沿。由此可以使固体燃料分配器100的结构更加合理。

如图4所示，分隔件150的第二边沿构造成向第一盖板120凹陷的流线型。由此可以避免分隔件150具有结构突然变化的边沿，从而可以防止产生涡流。其中，从上向下看分隔件150的第二边沿时，分隔件150的第二边沿向第一盖板120凹陷，即分隔件150的第二边沿向下凹陷。从下向上看分隔件150的第二边沿时，分隔件150的第二边沿向第一盖板120凸出，即分隔件150的第二边沿向下凸出。

优选地，如图4所示，第一盖板120可以具有多个向远离进料口111的方向凹陷的分配部122，多个分配部122沿第一主管110的周向间隔开地设置，每个分配部122设有一个第一分配孔121。由此可以使第一分配孔121的四周比第一分配孔121高一些，从而可以避免固体燃料在第一分配孔121的周围积累不流动。

其中，从上向下看第一盖板120时，分配部122向下凹陷。从下向上看第一盖板120时，分配部122向下凸出。

优选地，第一分配孔121可以位于分配部122的底部。由此可以进一步避免固体燃料在第一分配孔121的周围积累不流动。第一盖板120的位于相邻两个分配部122之间的部分可以构成分隔件150。由此可以使固体燃料分配器100的结构更加合理。

如图5和图6所示，气体分配器200可以包括第二主管210和第二盖板220。第二主管具有进气口211和出气口212。第二盖板220设在第二主管210上，第二盖板220封盖出气口212，第二盖板220上设有多个第二分配孔221。也就是说，氧化剂可以通过位于出气口212处的多个第二分配孔221离开气体分配器200。

优选地，第二盖板220可以是孔板，该孔板上的孔可以构成第二分配孔221。由此可以加大气体通过第二分配孔221时的阻力，从而可以将氧化剂更加均匀地分配到多个第二分配孔221。

如图6所示，多个第二分配孔221可以沿第二主管210的周向等间距地设在第二盖板220上。也就是说，多个第二分配孔221可以沿第二盖板220的周向等间距地设在第二盖板220上。由此可以使气体分配器200能够更加均匀地将氧化剂分配到多个第二分配孔221内，进而分配到多个氧化剂分输送管道50内。

优选地，多个第二分配孔221可以相对于气体分配器200的中心轴线(即第二主管210的中心轴线)对称。

每个第二分配孔221的中心轴线与第二主管210的中心轴线的夹角可以大于等于5度且小于等于60度。优选地，每个第二分配孔221的中心轴线与第二主管210的中心轴线的夹角可以大于等于10度且小于等于30度。其中，氧化剂可以是空气、氧气、掺杂有水蒸气的气体等，该氧化剂的压力可以是0.1MPag-5MPag，优选地，该氧化剂的压力可以是2MPag-5MPag。

优选地，多个第二分配孔221的横截面积之和可以大于等于进气口211的横截面积，多个第二分配孔221的横截面积之和大于等于氧化剂主输送管道40的横截面积，多个氧化剂分输送管道50的横截面积之和大于等于氧化剂主输送管道40的横截面积，多个氧化剂分输送管道50的横截面积之和大于等于进气口211的横截面积。进气口211的横截面积大于等于氧化剂主输送管道40的横截面积。

更加优选地，多个第二分配孔221的横截面积之和可以等于进气口211的横截面积，多个第二分配孔221的横截面积之和等于氧化剂主输送管道40的横截面积，多个氧化剂分输送管道50的横截面积之和等于氧化剂主输送管道40的横截面积，多个氧化剂分输送管道50的横截面积之和等于进气口211的横截面积。进气口211的横截面积等于氧化剂主输送管道40的横截面积。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (27)

1.一种固体燃料分配器，其特征在于，包括：

第一主管，所述第一主管具有进料口和出料口，所述第一主管具有依次相连的收缩段、等截面段和扩张段，其中所述收缩段邻近所述进料口，所述扩张段邻近所述出料口，所述收缩段的横截面积沿从所述进料口到所述出料口的方向减小，所述等截面段的横截面积沿从所述进料口到所述出料口的方向不变，所述扩张段的横截面积沿从所述进料口到所述出料口的方向增大；和

第一盖板，所述第一盖板设在所述第一主管上，所述第一盖板封盖所述出料口，其中所述第一盖板上设有多个第一分配孔。

2.根据权利要求1所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述第一主管的横截面为圆形，所述等截面段为圆柱状，所述收缩段和所述扩张段中的每一个为圆台状。

3.根据权利要求1所述的固体燃料分配器，其特征在于，进一步包括吹扫管，所述吹扫管套设在所述第一主管上，所述吹扫管在所述第一主管的径向上与所述收缩段、所述等截面段和所述扩张段中的至少一个相对，其中所述吹扫管与所述第一主管之间形成环形的吹扫腔，所述吹扫管上设有与所述吹扫腔连通的吹扫气进口，所述收缩段、所述等截面段和所述扩张段中的所述至少一个的壁面上设有与所述吹扫腔连通的通孔。

4.根据权利要求3所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述固体燃料分配器进一步包括过滤层，所述过滤层设在所述吹扫气进口与所述通孔之间。

5.根据权利要求1所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述收缩段的最大截面面积和最小截面面积之比为1.05-4.5:1，所述扩张段的最大截面面积和最小截面面积之比为1.1-5:1。

6.根据权利要求5所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述收缩段的最大截面面积和最小截面面积之比为1.25-2:1，所述扩张段的最大截面面积和最小截面面积之比为1.5-2.5:1。

7.根据权利要求1所述的固体燃料分配器，其特征在于，每个所述第一分配孔的中心轴线与所述第一主管的中心轴线的夹角大于等于2度且小于等于60度。

8.根据权利要求7所述的固体燃料分配器，其特征在于，每个所述第一分配孔的中心轴线与所述第一主管的中心轴线的夹角大于等于20度且小于等于45度。

9.根据权利要求7所述的固体燃料分配器，其特征在于，多个所述第一分配孔的横截面积之和大于等于所述进料口的横截面积。

10.根据权利要求1所述的固体燃料分配器，其特征在于，多个所述第一分配孔沿所述第一主管的周向等间距地设在所述第一盖板上。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的固体燃料分配器，其特征在于，进一步包括分配件，所述分配件设在所述第一盖板上，所述分配件位于所述第一主管内，其中所述分配件的横截面积沿从所述进料口到所述出料口的方向增大。

12.根据权利要求11所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述分配件为圆锥状或棱锥状。

13.根据权利要求11所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述分配件的中心轴线与所述第一主管的中心轴线重合。

14.根据权利要求1所述的固体燃料分配器，其特征在于，相邻两个所述第一分配孔之间设有分隔件，所述分隔件设在所述第一盖板上，所述分隔件从所述第一盖板向邻近所述进料口的方向延伸。

15.根据权利要求14所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述分隔件为多个，多个所述分隔件沿所述第一主管的周向等间距地设置。

16.根据权利要求14所述的固体燃料分配器，其特征在于，多个所述分隔件的内端彼此相连。

17.根据权利要求14所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述分隔件的第一边沿的一部分与所述第一盖板相连，所述分隔件的第一边沿的其余部分与所述分配件的周面相连。

18.根据权利要求17所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述分隔件的第一边沿的内端、所述分隔件的第二边沿的内端和所述分配件的顶端重合，所述第一边沿与所述第二边沿相对。

19.根据权利要求18所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述分隔件的第二边沿构造成向所述第一盖板凹陷的流线型。

20.根据权利要求14所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述第一盖板具有多个向远离所述进料口的方向凹陷的分配部，多个所述分配部沿所述第一主管的周向间隔开地设置，每个所述分配部设有一个所述第一分配孔。

21.根据权利要求20所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述第一盖板的位于相邻两个所述分配部之间的部分构成所述分隔件。

22.根据权利要求21所述的固体燃料分配器，其特征在于，所述第一分配孔位于所述分配部的底部。

23.一种燃烧器，其特征在于，包括：

固体燃料分配器，所述固体燃料分配器为根据权利要求1-22中任一项所述的固体燃料分配器；

气体分配器，所述气体分配器包括：

第二主管，所述第二主管具有进气口和出气口；和

第二盖板，所述第二盖板设在所述第二主管上，所述第二盖板封盖所述出气口，所述第二盖板上设有多个第二分配孔；以及

多个工艺烧嘴，每个所述工艺烧嘴具有固体燃料通道和氧化剂通道，其中多个所述工艺烧嘴的固体燃料通道一一对应地与多个所述第一分配孔连通，多个所述工艺烧嘴的氧化剂通道一一对应地与多个所述第二分配孔连通。

24.根据权利要求23所述的燃烧器，其特征在于，所述第二盖板为孔板，所述孔板上的孔构成所述第二分配孔。

25.一种供料装置，其特征在于，包括：

燃烧器，所述燃烧器为根据权利要求23所述的燃烧器；

固体燃料主输送管道，所述固体燃料主输送管道与所述燃烧器的第一主管的进料口相连；

多个固体燃料分输送管道，多个所述固体燃料分输送管道的第一端一一对应地与所述燃烧器的多个第一分配孔相连，多个所述固体燃料分输送管道的第二端一一对应地与所述燃烧器的多个工艺烧嘴的固体燃料通道相连；

氧化剂主输送管道，所述氧化剂主输送管道与所述燃烧器的第二主管的进气口相连；和

多个氧化剂分输送管道，多个所述氧化剂分输送管道的第一端一一对应地与所述燃烧器的多个第二分配孔相连，多个所述氧化剂分输送管道的第二端一一对应地与所述燃烧器的多个工艺烧嘴的氧化剂通道相连。

26.根据权利要求25所述的供料装置，其特征在于，

多个所述第一分配孔的横截面积之和大于等于所述固体燃料主输送管道的横截面积，多个所述固体燃料分输送管道的横截面积之和大于等于所述固体燃料主输送管道的横截面积，多个所述固体燃料分输送管道的横截面积之和大于等于所述进料口的横截面积，所述进料口的横截面积等于所述固体燃料主输送管道的横截面积；并且/或者，

多个所述第二分配孔的横截面积之和大于等于所述进气口的横截面积，多个所述第二分配孔的横截面积之和大于等于所述氧化剂主输送管道的横截面积，多个所述氧化剂分输送管道的横截面积之和大于等于所述氧化剂主输送管道的横截面积，多个所述氧化剂分输送管道的横截面积之和大于等于所述进气口的横截面积，所述进气口的横截面积等于所述氧化剂主输送管道的横截面积。

27.一种气化炉，其特征在于，包括：

炉体；和

供料装置，所述供料装置为根据权利要求25所述的供料装置，其中所述供料装置的多个工艺烧嘴设在所述炉体上。

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