多烧嘴顶置制备高温合成气的设备的制作方法

1.本发明属于高温合成领域，特别是一种多烧嘴顶置制备高温合成气的设备。

背景技术：

2.煤的洁净与高效利用是当今能源与环境保护领域中的重大技术课题，也是我国国民经济持续发展的关键技术之一。
3.煤气化技术按照高温合成气冷却方式可以分为两种，一种是以美国ap(原shell)公司为代表的粉煤加压气化工艺，另一种是以美国ge(原德士古texaco)公司为代表的水煤浆加压气化工艺。近几年国内煤化工行业得到了长足发展，涌现出一批具有自主知识产权的煤气化工艺。具有代表性的是华东理工的多喷嘴对置水煤浆气化技术、航天炉等。
4.在顶置单喷嘴结构中如ge水煤浆工艺，在反应室顶部只有一个烧嘴接口，开车要先后换装预热、点火和工艺烧嘴后，才能实现气化炉的运行，过程复杂、操作周期长且有安全风险。另外，由于顶部只布置一个工艺烧嘴，在投煤量高的的时候会出现雾化效果不好，气化效率降低的缺点。在多喷嘴对置结构中如华东理工气化工艺，由于对置的烧嘴布置于水平位置，烧嘴喷出的火焰非常容易烧到烧嘴对面的炉壁上，所以不得不加大气化炉的直径，从而造成设备投资加大，而气化无效空间增加的情况；另外由于对置喷嘴的流场特性易造成气化炉顶部超温，存在安全隐患。
5.在带废锅热回收结构如ap粉煤加压工艺中，高温合成气从反应室出来以后向上流动，经过转向段改变流动方向后进入一套单独的废锅系统。这套系统主要有三个问题：一是只能回收700摄氏度以下的热量，热利用品位不高；二是合成气转向后容易在废锅系统顶部堆积从而发生堵塞；三是整套废锅系统造价过高，经济效益不好。在其它带废锅的气化工艺中，经常出现的问题有两个：一是受其废锅系统影响整体热回收效率偏低；二是存在废锅上部水管烧蚀和废锅底段熔渣堵塞现象。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，该设备能够将高温合成气的制备和冷却一体化，提高能量利用效率，确保气化装置能够长周期地安全运行。
7.本发明采用以下的技术方案：
8.一种多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，包括壳体以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、反应室、废锅室、水冷室和渣水出口；所述烧嘴部和所述渣水出口分别位于所述壳体的顶端和底端，所述反应室、所述废锅室和所述水冷室分别设置于所述壳体内；所述烧嘴部为多烧嘴顶置结构；
9.所述反应室的底部设置有连通所述废锅室的下渣口，用于合成气和熔渣下降至所述废锅室；所述反应室的底部还设置有第一支撑，所述第一支撑固定至所述壳体的内壁上，用于支撑所述反应室；
10.所述废锅室内设置有辐射管屏、上集箱、下集箱、废锅出水集管、废锅进水集管和
第二支撑；
11.所述辐射管屏有m个，m≥2，且m个所述辐射管屏在所述废锅室内沿其中心轴周向环绕设置，用于回收经所述反应室下降的合成气和熔渣中的热量；
12.所述上集箱和所述下集箱分别设置于所述辐射管屏的顶端和底端，用于分别集存所述辐射管屏的出水和进水；
13.所述废锅进水集管连接至所述下集箱，用于对所述辐射管屏进水；
14.所述废锅出水集管连接至所述上集箱，用于所述辐射管屏出水；
15.所述第二支撑设置于所述废锅室的底部边缘，且固定至所述壳体的内壁上；
16.所述水冷室由所述第二支撑、渣水出口以及两者之间的壳体围成，且对应所述水冷室的壳体上还设置有合成气出口，所述水冷室内设置有水冷设备，用于对经所述废锅室回收热量后的物料进行水冷降温，自所述渣水出口输出渣水，自所述合成气出口输出降温后的合成气。
17.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述辐射管屏由n个辐射管屏用水管依次平铺排列设置，n≥2，优选n＝2-100；优选所述辐射管屏用水管的内径为10-200mm。
18.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述辐射管屏用水管的内壁上设置有沿其径向方向突出的翅片。
19.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述翅片在所述射管屏用水管的内壁上沿其径向方向突出的高度为l1，所述辐射管屏用水管的内径为d1，l1/d1＝(1-5)/10。
20.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述翅片为片状翅片，所述片状翅片在所述辐射管屏用水管的内壁上沿其轴向方向设置；
21.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述片状翅片有1-16个，且在所述辐射管屏用水管的内壁上沿其中心轴周向环绕设置。
22.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述翅片为螺旋翅片，所述螺旋翅片在所述辐射管屏用水管的内壁上同轴且螺旋设置；
23.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述螺旋翅片的螺旋角度为10-80
°
。
24.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述辐射管屏在所述废锅室内与其中心轴呈0-45
°
夹角设置。
25.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述装置内还设置有废锅灰渣振打器，所述废锅灰渣振打器的一端固定至所述废锅室的外壁，另一端固定至所述壳体上。
26.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述废锅灰渣振打器有1-9列，且在所述废锅室外沿其中心轴周向环绕设置。
27.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，每列有1-12个所述废锅灰渣振打器。
28.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述废锅进水集管包括进水集管和与所述进水集管相连接的辐射管屏端进水管；所述辐射管屏端进水管为柔性回弯
管，连接至所述下集箱上，用于对所述辐射管屏进水。
29.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述废锅进水集管还包括废锅端进水管，所述废锅端进水管的一端连接至所述进水集管，另一端连接至所述废锅室的废锅水冷壁上，用于对废锅水冷壁进水。
30.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述废锅进水集管有1-16个。
31.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述废锅出水集管包括出水集管和与所述出水集管相连接的辐射管屏端出水管；所述辐射管屏端出水管为柔性回弯管，连接至所述上集箱上，用于所述辐射管屏出水。
32.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述废锅出水集管还包括废锅端出水管，所述废锅端出水管的一端连接至所述出水集管，另一端连接至所述废锅室的废锅水冷壁上，用于废锅水冷壁出水。
33.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，优选地，所述废锅出水集管有1-16个。
34.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，所述上集箱与水平方向呈0-45
°
夹角；和/或
35.所述下集箱与水平方向呈0-60
°
夹角。
36.本发明的有益效果在于：
37.(1)本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，所述烧嘴部为多烧嘴顶置结构，相比于对置烧嘴结构的设备，本发明中为顶置烧嘴结构，烧嘴的位置为竖直布置，烧嘴火焰不会直接冲刷炉壁，无需为了保证气化效率而扩大设备的直径而增加反应的无效空间，从而节省了生产成本和投资；另外烧嘴火焰自上而下的喷射，能够避免设备的顶部超温，从根本上杜绝了安全事故的发生；另外，本发明设备的反应效率高。
38.(2)本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，当高温合成气从下渣口6出来后，直接进入到废锅室9内，并与废锅室9内的辐射管屏10进行热交换，因为此时合成气的温度在1000℃之上，热交换的形式以辐射传热为主，所以被辐射管屏10吸收的热能绝大部分都能用于生产高品位蒸汽；相比于利用其它技术的设置，特别是相对于利用以对流传热为主的技术的设备，本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，能量利用效率至少提高了20％。
39.(3)本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，在辐射管屏10中的辐射管屏用水管101的内部设置有翅片1011，比如片状翅片或螺旋翅片，相比于现有技术所用的光管，本发明采用的辐射管屏用水管101可以将换热效率提高50-90％，极大的提高了废锅室9的热回收效率；同时，热回收效率的提高，可以有效的减少辐射管屏用水管101的金属表面的热量堆积，快速的带走热量，从而降低了辐射管屏用水管101被烧蚀的可能性；另外，热回收效率的提高，也有效的降低了废锅室9的高度，从而减少了整个设备的高度，有效的降低了设备投资；相比于现有技术，本发明的设备投资可降低30-50％。
40.(4)本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，所述辐射管屏10在所述废锅室内与其中心轴呈0-45
°
夹角设置，可有效避免辐射管屏10受到高温合成气在受力最大方向上的冲刷，从而降低损坏的概率；同时，前述夹角的设置，可以有效改变熔融灰渣在辐射管
屏10上的流动状态和流动方向，减少其在辐射管屏10底部的聚集倾向，从而减少堵塞的概率。
41.(5)本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，安装在废锅室9和对应位置壳体4上废锅灰渣振打器26，能够通过气动力推动其头部的振打杆，敲击在废锅室9的水冷壁上和辐射管屏10上，在敲击的同时形成振动，使得以敲击点为圆心的一定半径范围内的、附着于其上的灰渣脱落，从而快速清除其上多余的灰渣，保证换热效率维持在一个稳定的高位。
42.(6)本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，反应效率高、开车过程简单、结构安全可靠、投资和运行成本低、运行寿命长，能够将高温合成气的制备和冷却一体化，提高能量利用效率，确保气化装置能够长周期地安全运行能够长周期安全稳定地运行。
附图说明
43.图1为本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备在一种实施方式中的结构示意图；
44.图2为图1中多烧嘴顶置制备高温合成气的设备中辐射管屏用水管在一种实施方式中的横剖图；
45.图3为图2中多烧嘴顶置制备高温合成气的设备中辐射管屏用水管在一种实施方式中的纵剖图；
46.图4为图1中多烧嘴顶置制备高温合成气的设备中辐射管屏用水管在另一种实施方式中的横剖图；
47.图5为图4中多烧嘴顶置制备高温合成气的设备中辐射管屏用水管在另一种实施方式中的纵剖图。
具体实施方式
48.以下通过具体实施方式对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本发明的内容，发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
49.如图1-5所示，本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，包括壳体4以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、反应室2、废锅室9、水冷室和渣水出口18；所述烧嘴部和所述渣水出口18分别位于所述壳体4的顶端和底端，所述反应室2、所述废锅室9和所述水冷室分别设置于所述壳体4内；所述烧嘴部为多烧嘴顶置结构；
50.所述反应室2的底部设置有连通所述废锅室9的下渣口6，用于合成气和熔渣下降至所述废锅室9；所述反应室2的底部还设置有第一支撑7，所述第一支撑7固定至所述壳体4的内壁上，用于支撑所述反应室2；
51.所述废锅室9内设置有辐射管屏10、上集箱8、下集箱11、废锅出水集管25、废锅进水集管27和第二支撑20；
52.所述辐射管屏10有m个，m≥2，优选m＝2-32，比如4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28和30；且m个所述辐射管屏10在所述废锅室9内沿其中心轴周向环绕设置，用于回收经所述反应室2下降的合成气和熔渣中的热量；
53.所述上集箱8和所述下集箱11分别设置于所述辐射管屏10的顶端和底端，用于分
别集存所述辐射管屏10的出水和进水；
54.所述废锅进水集管27连接至所述下集箱11，用于对所述辐射管屏10进水；所述废锅出水集管25连接至所述上集箱8，用于所述辐射管屏10出水；
55.所述第二支撑20设置于所述废锅室9的底部边缘，且固定至所述壳体4的内壁上；
56.所述水冷室由所述第二支撑20、渣水出口18以及两者之间的壳体4围成，且对应所述水冷室的壳体4上还设置有合成气出口19，所述水冷室内设置有水冷设备，用于对经所述废锅室9回收热量后的物料进行水冷降温，自所述渣水出口18输出渣水，自所述合成气出口19输出降温后的合成气。
57.本领域技术人员理解，所述反应室2可以由水冷盘管形成，其内侧还可以设置有水冷壁防火内衬；所述下渣口6可以由水冷盘管形成，其内侧还可以设置有水冷壁防火内衬。
58.本领域技术人员理解，所述反应室2与所述壳体4之间留有距离以在二者之间形成环形缓冲空间。
59.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，相比于对置烧嘴结构的设备，本发明中为顶置烧嘴结构，烧嘴的位置为竖直布置，烧嘴火焰不会直接冲刷炉壁，无需为了保证气化效率而扩大设备的直径而增加反应的无效空间，从而节省了生产成本和投资；另外烧嘴火焰自上而下的喷射，能够避免设备的顶部超温，从根本上杜绝了安全事故的发生；另外，本发明设备的反应效率高。
60.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，当高温合成气从下渣口6出来后，直接进入到废锅室9内，并与废锅室9内的辐射管屏10进行热交换，因为此时合成气的温度在1000℃之上，热交换的形式以辐射传热为主，所以被辐射管屏10吸收的热能绝大部分都能用于生产高品位蒸汽；相比于利用其它技术的设置，特别是相对于利用以对流传热为主的技术的设备，本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，能量利用效率至少提高了20％。
61.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，反应效率高、开车过程简单、结构安全可靠、投资和运行成本低、运行寿命长，能够长周期安全稳定地运行。
62.在一种实施方式中，所述辐射管屏10由n个辐射管屏用水管101依次平铺排列设置，n≥2，优选n＝2-100，比如5、10、20、30、40、50、60、70、80和90；优选所述辐射管屏用水管101的内径为10-200mm，比如20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm和190mm。
63.为了提高换热效率，在一种实施方式中，如图2-5所示，所述辐射管屏用水管101的内壁上设置有沿其径向方向突出的翅片1011，从而能够提高换热效率，进而提高废锅室9的热回收效率。
64.在一种实施方式中，所述翅片1011在所述辐射管屏用水管101的内壁上沿其径向方向突出的高度为l1，所述辐射管屏用水管101的内径为d1，l1/d1＝(1-5)/10，比如2/10、3/10和4/10。
65.在一种实施方式中，所述翅片1011在远离所述辐射管屏用水管101内壁的一端边沿设置有齿状结构和/或波纹结构，用于进一步提高换热效率。
66.在一种实施方式中，如图2-3所示，所述翅片1011为片状翅片，所述片状翅片在所述辐射管屏用水管101的内壁上沿其轴向方向设置。
67.在一种实施方式中，所述片状翅片有1-16个，比如2、4、6、8、10、12和14，且在所述
辐射管屏用水管101的内壁上沿其中心轴周向环绕设置，优选均匀设置。
68.在一种实施方式中，如图4-5所示，所述翅片1011为螺旋翅片，所述螺旋翅片在所述辐射管屏用水管101的内壁上同轴且螺旋设置。
69.在一种实施方式中，所述螺旋翅片的螺旋角度为10-80
°
，比如20
°
、30
°
、40
°
、50
°
、60
°
和70
°
。
70.在一种实施方式中，所述螺旋翅片有2个，即所述翅片1011为双螺旋结构。
71.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，在辐射管屏10中的辐射管屏用水管101的内部设置有翅片1011，比如片状翅片或螺旋翅片，相比于现有技术所用的光管，本发明采用的辐射管屏用水管101可以将换热效率提高50-90％，极大的提高了废锅室9的热回收效率；同时，热回收效率的提高，可以有效的减少辐射管屏用水管101的金属表面的热量堆积，快速的带走热量，从而降低了辐射管屏用水管101被烧蚀的可能性；另外，热回收效率的提高，也有效的降低了废锅室9的高度，从而减少了整个设备的高度，有效的降低了设备投资；相比于现有技术，本发明的设备投资可降低30-50％。
72.在一种实施方式中，所述辐射管屏10在所述废锅室9内与其中心轴呈0-45
°
夹角设置，比如5
°
、10
°
、15
°
、20
°
、25
°
、30
°
、35
°
和40
°
，从而可有效避免辐射管屏10受到高温合成气在受力最大方向上的冲刷，从而降低损坏的概率；同时，前述夹角的设置，可以有效改变熔融灰渣在辐射管屏10上的流动状态和流动方向，减少其在辐射管屏10底部的聚集倾向，从而减少堵塞的概率。
73.在一种实施方式中，所述装置内还设置有废锅灰渣振打器26，所述废锅灰渣振打器26的一端固定至所述废锅室9的外壁，另一端固定至所述壳体4上。
74.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，安装在废锅室9和对应位置壳体4上废锅灰渣振打器26，能够通过气动力推动其头部的振打杆，敲击在废锅室9的水冷壁上和辐射管屏10上，在敲击的同时形成振动，使得以敲击点为圆心的一定半径范围内的、附着于其上的灰渣脱落，从而快速清除其上多余的灰渣，保证换热效率维持在一个稳定的高位。
75.在一种实施方式中，所述废锅灰渣振打器26有1-9列，比如2、3、4、5、6、7、8列，且在所述废锅室9外沿其中心轴周向环绕设置，优选均匀设置。
76.在一种实施方式中，每列有1-12个所述废锅灰渣振打器26，比如2、3、4、5、6、7、8、9、10和11个。
77.在一种实施方式中，所述废锅进水集管27的进水口与所述废锅出水集管25的出水口位于同一高度。
78.在一种实施方式中，所述废锅进水集管27包括进水集管和与所述进水集管相连接的辐射管屏端进水管271；所述辐射管屏端进水管271为柔性回弯管，连接至所述下集箱11上，用于对所述辐射管屏10进水。
79.在一种实施方式中，所述废锅进水集管27还包括废锅端进水管272，所述废锅端进水管272的一端连接至所述进水集管，另一端连接至所述废锅室9的废锅水冷壁上，用于对废锅水冷壁进水。
80.在一种实施方式中，所述废锅进水集管27有1-16个，比如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15个。
81.在一种实施方式中，所述废锅出水集管25包括出水集管和与所述出水集管相连接
的辐射管屏端出水管；所述辐射管屏端出水管为柔性回弯管，连接至所述上集箱8上，用于所述辐射管屏10出水。
82.在一种实施方式中，所述废锅出水集管25还包括废锅端出水管，所述废锅端出水管的一端连接至所述出水集管，另一端连接至所述废锅室9的废锅水冷壁上，用于废锅水冷壁出水。
83.在一种实施方式中，所述废锅出水集管25有1-16个，比如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15个。
84.所述废锅进水集管27的进水口与所述废锅出水集管25的出水口设置于同一高度，且辐射管屏端进水管271设置为柔性回弯管，从而保证了进水系统与出水系统的相同的受膨胀距离，另外柔性回弯管能有效的吸收进水系统与出水系统不同的膨胀差，从而避免废锅室的相应结构因为膨胀不同而产生损坏，极大的提高了其使用寿命，减少了损坏引起的停车。
85.为了避免所述上集箱8和/或所述下集箱11水平设置时熔融的液态渣聚结结块，在一种实施方式中，所述上集箱8与水平方向呈0-45
°
夹角，比如5
°
、10
°
、15
°
、20
°
、25
°
、30
°
、35
°
和40
°
；和/或
86.所述下集箱11与水平方向呈0-60
°
夹角，比如5
°
、10
°
、15
°
、20
°
、25
°
、30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
和55
°
；从而便于熔融的液态渣向下流动，避免聚集结块。
87.在一种实施方式中，所述冷却室内，所述水冷设备包括激冷环管12、雾化水喷淋装置13、下导管14、上导管16、水浴中的任一种或多种的组合。
88.在一种实施方式中，所述冷却室内在所述第二支撑20下方由上至下依次同轴设置有内径相同的激冷环管12、雾化水喷淋装置13和下导管14，且三者依次固定连接，形成下降通道；所述雾化水喷淋装置13用于对经所述激冷环管12激冷降温后的合成气和熔渣进行喷雾降温，并形成渣水；所述下导管14的外侧下部同轴套设有上导管16，所述上导管16的下端低于所述下导管14的下端，所述下导管14和所述上导管16之间形成环形分离通道17，用于降温后的合成气通过。
89.在一种实施方式中，所述下导管14的外侧还同轴套设有旋分脱水器15，所述旋分脱水器15设置于所述环形分离通道17的顶端，用于使来自所述环形分离通道17的合成气旋流脱水。
90.在一种实施方式中，所述渣水出口18位于所述冷却室的底部，用于渣水输出。
91.在一种实施方式中，对应所述水冷室下部的壳体4上还设置有水浴入口，用于向所述冷却室内通入水浴用水。
92.当合成气从废锅室出口出来后，先被与装置同轴安装的激冷环管排出的径向冷却水及环向水膜降温，然后又被雾化水喷淋进行降温，降温均匀而迅速，避免了下导管内壁出现干区从而烧坏的情况。经过以上的保护，最大程度上保证了下导管的安全。
93.水浴后的低温合成气从下导管与上导管间隙向上流动通过旋分脱水器时，流经不同方位不同角度的旋流板，可将合成气中携带的大部分液态物质分离出来，最大程度减少了合成气中水的含量，为下游及整套装置的运行减轻了负担。
94.在一种实施方式中，所述烧嘴部为多烧嘴顶置结构，包括烧嘴座1和烧嘴组合；所述烧嘴座1设置于所述反应室2的顶部；所述烧嘴组合包括长明灯烧嘴23和至少2个粉煤工
艺烧嘴24；所述长明灯烧嘴23设置于所述烧嘴座1的中心，用于点火；所述至少2个粉煤工艺烧嘴24在所述烧嘴座1上分散环绕设置于所述长明灯烧嘴23外围，用于进料。
95.本领域技术人员可以理解，长明灯烧嘴23和粉煤工艺烧嘴24均在竖直方向设置，即与气流床气化炉的中心轴平行。其中，长明灯烧嘴23的结构参见中国专利cn 209165404 u中的长明灯烧嘴，粉煤工艺烧嘴24的结构参见中国专利cn 209412228 u中的烧嘴。
96.本领域技术人员理解，所述烧嘴座1的底部可以设置水冷壁保护筒体22；所述烧嘴座1上还可以设置有保护性气体压力平衡管，用于平衡所述水冷壁保护筒体22内部与所述反应室2内部的压力；所述水冷壁保护筒体22的向火侧还可以设置有防火内衬。
97.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，在反应室顶部分别设有一个长明灯烧嘴和多个粉煤工艺烧嘴进煤；长明灯烧嘴能够在设备开车阶段实现预热和点火，并在设备运行期间一直处于燃烧运行状态，当设备意外跳车时，可迅速实现设备再次运行，免于重复预热和点火的步骤；多个粉煤工艺烧嘴可以分担设备的总投煤量，确保每个粉煤工艺烧嘴的雾化效果。
98.在一种实施方式中，所述粉煤工艺烧嘴24和所述长明灯烧嘴23之间的距离与所述反应室2的直径之比为(4-7):100，比如4.5:100、5:100、5.5:100、6:100和6.5:100，具体可根据实际情况调节。
99.本发明如图1所示实施方式的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备的运行过程如下：
100.利用所述长明灯烧嘴23对装置进行预热和点火，利用所述粉煤工艺烧嘴24进料粉煤至所述反应室2，并在所述反应室2内生成高温的合成气和熔渣，高温的合成气和熔渣经所述下渣口6下降至废锅室9内，经辐射管屏10回收热量后降温；降温后的物料进入水冷室内，依次经其内的水冷设备降温后，自所述合成气出口19输出合成气；自所述渣水出口18输出渣水。
101.相对于现有设备，采用本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，能量利用效率可至少提高20％，换热效率提高50-90％，设备投资可降低30-50％。
102.本发明的多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，反应效率高、开车过程简单、结构安全可靠、投资和运行成本低、运行寿命长，能够长周期安全稳定地运行。

技术特征：

1.一种多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述设备包括壳体(4)以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、反应室(2)、废锅室(9)、水冷室和渣水出口(18)；所述烧嘴部和所述渣水出口(18)分别位于所述壳体(4)的顶端和底端，所述反应室(2)、所述废锅室(9)和所述水冷室分别设置于所述壳体(4)内；所述烧嘴部为多烧嘴顶置结构；所述反应室(2)的底部设置有连通所述废锅室(9)的下渣口(6)，用于合成气和熔渣下降至所述废锅室(9)；所述反应室(2)的底部还设置有第一支撑，所述第一支撑(7)固定至所述壳体(4)的内壁上，用于支撑所述反应室(2)；所述废锅室(9)内设置有辐射管屏(10)、上集箱(8)、下集箱(11)、废锅出水集管(25)、废锅进水集管(27)和第二支撑(20)；所述辐射管屏(10)有m个，m≥2，且m个所述辐射管屏(10)在所述废锅室(9)内沿其中心轴周向环绕设置，用于回收经所述反应室(2)下降的合成气和熔渣中的热量；所述上集箱(8)和所述下集箱(11)分别设置于所述辐射管屏(10)的顶端和底端，用于分别集存所述辐射管屏(10)的出水和进水；所述废锅进水集管(27)连接至所述下集箱(11)，用于对所述辐射管屏(10)进水；所述废锅出水集管(25)连接至所述上集箱(8)，用于所述辐射管屏(10)出水；所述第二支撑(20)设置于所述废锅室(9)的底部边缘，且固定至所述壳体(4)的内壁上；所述水冷室由所述第二支撑(20)、渣水出口(18)以及两者之间的壳体(4)围成，且对应所述水冷室的壳体(4)上还设置有合成气出口(19)，所述水冷室内设置有水冷设备，用于对经所述废锅室(9)回收热量后的物料进行水冷降温，自所述渣水出口(18)输出渣水，自所述合成气出口(19)输出降温后的合成气。2.根据权利要求1所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述辐射管屏(10)由n个辐射管屏用水管(101)依次平铺排列设置，n≥2，优选n＝2-100；优选所述辐射管屏用水管(101)的内径为10-200mm。3.根据权利要求2所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述辐射管屏用水管(101)的内壁上设置有沿其径向方向突出的翅片(1011)；优选地，所述翅片(1011)在所述辐射管屏用水管(101)的内壁上沿其径向方向突出的高度为l1，所述辐射管屏用水管(101)的内径为d1，l1/d1＝(1-5)/10。4.根据权利要求3所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述翅片(1011)为片状翅片，所述片状翅片在所述辐射管屏用水管(101)的内壁上沿其轴向方向设置；优选地，所述片状翅片有1-16个，且在所述辐射管屏用水管(101)的内壁上沿其中心轴周向环绕设置。5.根据权利要求3所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述翅片(1011)为螺旋翅片，所述螺旋翅片在所述辐射管屏用水管(101)的内壁上同轴且螺旋设置；优选地，所述螺旋翅片的螺旋角度为10-80
°
。6.根据权利要求1-5中任一项所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述辐射管屏(10)在所述废锅室(9)内与其中心轴呈0-45
°
夹角设置。
7.根据权利要求1-6中任一项所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述装置内还设置有废锅灰渣振打器(26)，所述废锅灰渣振打器(26)的一端固定至所述废锅室(9)的外壁，另一端固定至所述壳体(4)上；优选地，所述废锅灰渣振打器(26)有1-9列，且在所述废锅室(9)外沿其中心轴周向环绕设置；优选地，每列有1-12个所述废锅灰渣振打器(26)。8.根据权利要求1-7中任一项所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述废锅进水集管(27)包括进水集管和与所述进水集管相连接的辐射管屏端进水管(271)；所述辐射管屏端进水管(271)为柔性回弯管，连接至所述下集箱(11)上，用于对所述辐射管屏(10)进水；优选地，所述废锅进水集管(27)还包括废锅端进水管(272)，所述废锅端进水管(272)的一端连接至所述进水集管，另一端连接至所述废锅室(9)的废锅水冷壁上，用于对废锅水冷壁进水；优选地，所述废锅进水集管(27)有1-16个。9.根据权利要求1-8中任一项所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述废锅出水集管(25)包括出水集管和与所述出水集管相连接的辐射管屏端出水管；所述辐射管屏端出水管为柔性回弯管，连接至所述上集箱(8)上，用于所述辐射管屏(10)出水；优选地，所述废锅出水集管(25)还包括废锅端出水管，所述废锅端出水管的一端连接至所述出水集管，另一端连接至所述废锅室(9)的废锅水冷壁上，用于废锅水冷壁出水；优选地，所述废锅出水集管(25)有1-16个。10.根据权利要求1-9中任一项所述多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，其特征在于，所述上集箱(8)与水平方向呈0-45
°
夹角；和/或所述下集箱(11)与水平方向呈0-60
°
夹角。

技术总结

提供一种多烧嘴顶置制备高温合成气的设备，包括壳体以及由顶部至底部依次连通且同轴设置的烧嘴部、反应室、废锅室、水冷室和渣水出口；烧嘴部为多烧嘴顶置结构；反应室的底部设置有连通废锅室的下渣口和第一支撑，第一支撑固定至壳体上；废锅室内设置有辐射管屏、上集箱、下集箱、废锅出水集管、废锅进水集管和第二支撑；上集箱和下集箱分别设置于辐射管屏的顶端和底端；废锅进、出水集管分别连接至下、上集箱；第二支撑设置于废锅室的底部边缘，且固定至壳体上；水冷室由第二支撑、渣水出口以及两者之间的壳体围成，其内设置有水冷设备，对应水冷室的壳体上设置有合成气出口。该设备能够将高温合成气的制备和冷却一体化，提高能量利用效率。用效率。用效率。