带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法及装置制造方法及图纸

一种带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，包括如下步骤：a)将煤(B1)与气化剂(A)通入循环流化床煤气化炉(1)进行气化反应，生成煤气(C)和气化细粉灰(D)；b)将煤气(C)与气化细粉灰(D)分离；c)收集分离后的气化细粉灰(D)；d)将步骤c)获得的气化细粉灰(D)和氧化剂(G)送入熔融装置(3)；e)生成富碳高温气(H1)和高温熔渣(H2)；以及f)将富碳高温气(H1)和高温熔渣(H2)回送到循环流化床煤气化炉(1)的气化炉炉膛(10)中。本发明专利技术还提供一种带细粉灰回送的循环流化床煤气化装置。本发明专利技术的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法和装置碳转化率高，对环境污染小。

Circulating fluidized bed coal gasification method and device with fine powder ash return

A fine powder ash returning the circulating fluidized bed gasification method, which comprises the following steps: a) (B1) and the coal gasification agent (A) into the circulating fluidized bed gasification furnace (1) gasification, gasification and gas generation (C) powder (D); B (gas) C) and gasification powder (D) separation; c) fine powder gasification ash collected after separation (D); d) the step c) gasification powder obtained (D) and oxidant (G) into the melting device (3); E) generating carbon rich gas high temperature (H1) and the high temperature slag (H2); and F) the carbon rich gas temperature (H1) and moltenslag (H2) back to the circulating fluidized bed gasification furnace (1) gasification furnace (10). The invention also provides a circulating fluidized bed coal gasification device with fine powder ash return. The invention relates to a circulating fluidized bed coal gasification method and device with fine powder ash return, which has high carbon conversion rate and little pollution to the environment.

【技术实现步骤摘要】
带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法及装置
本专利技术属于煤气化
，涉及一种煤气化方法及装置，具体地，涉及一种带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法及采用该方法的装置。
技术介绍
按固体燃料的运动状态分类，现代煤气化工艺主要包括移动床(又称固定床)气化法、气流床气化法和流化床气化法。移动床煤气化工艺主要以块状煤为原料，其主要优点包括：可以使用劣质煤气化；加压气化生产能力高；氧耗量低，是目前三类煤气化方法中氧耗量最低的方法；反应炉的操作温度和出口煤气温度低，碳效率高、气化效率高。但由于移动床气化只能以不粘块煤为原料，不仅原料昂贵、气化强度低，而且气-固逆流换热，粗煤气中含酚类、焦油等较多，使净化流程加长，增加了投资和成本。气流床煤气化炉反应温度高，并且采用液态排渣，气化强度高、生产能力大、碳转化率高，但该工艺需要以低灰熔点煤为原料，且要求煤粒度小于100μm，原料成本高；为维持炉内的高反应温度，常采用纯氧做氧化剂，氧耗高，影响经济性。流化床煤气化技术可利用0～10mm的碎煤，不需筛分，加工成本低；气化强度大，达到移动床的2～3倍；可使用空气气化，氧耗低；粗煤气出口温度高；产品煤气中几乎不含焦油和酚类等。此类技术中，包括传统的流化床煤气化技术和近年来发展起来的循环流化床煤气化技术。其中，循环流化床煤气化炉带有高循环量的物料循环回路，流化速度大于传统流化床气化炉的流化速度，具有煤种适用性强、气固混合充分、气化反应速率高、整个反应器温度均匀、添加石灰石可炉内脱硫等优点。但也存在局限性：一方面，不同于传统流化床煤气化炉中的气化反应主要在炉膛下部进行，循环流化床煤气化炉由于其流态化特性、给煤点以及气化剂给入位置等因素，炉膛流化速度高，大量煤粒及未反应完全的碳会进入炉膛中上部进行气化反应，因此炉膛中上部处于还原区，需要大量的热量以获得较高的气化效率，但与此同时，能够被携带到炉膛上部的热量有限，从而严重影响了炉内的气化效率；另一方面，由于气化操作温度低，流化速度高，虽然大颗粒的未反应碳会通过循环再次参与反应，但由气流夹带出的细粉灰中含碳量仍然可观，一般飞灰占总灰量的70％～80％，其中碳的质量分数占30％～50％，导致系统的总碳利用率不高；此外，由于气化细粉灰灰量大且含碳量高，细粉灰的利用处置也是一大难题。针对传统流化床煤气化炉及循环流化床煤气化炉总碳利用率不高以及细粉灰处理的问题，主要有如下解决方案：(1)将流化床带出的细粉灰连同热煤气一起导入气流床煤气化炉进行高温二次气化，二次气化后的携带细粉灰的高温煤气排出气流床煤气化炉；(2)将传统流化床或循环流化床煤气化炉中带出的细粉灰从产品煤气中分离后送入气流床煤气化炉进行高温反应，反应生成的灰渣及高温煤气返回传统流化床或循环流化床下部，实现干法排渣的同时为传统流化床或循环流化床下部补热；(3)将传统流化床或循环流化床煤气化炉中带出的细粉灰从产品煤气中部分分离后送入气流床进行高温燃烧，液态排渣，高温烟气再返回传统流化床或循环流化床下部，为传统流化床或循环流化床下部补热。通过将传统流化床或循环流化床煤气化炉中反应生成的细粉灰送入高温反应器进行二次反应是提高系统碳转化率的有效途径，但存在以下技术问题：首先，气化细粉灰挥发份低、不含水、反应活性差，采用常规手段无法点燃，更无法实现稳定燃烧，对此现有技术未给出切实可行的解决办法；其次，气化细粉灰产生量非常可观，回送后如不能顺利排出，将造成系统循环量不断增加，最终导致系统无法持续运行；第三，现有技术的细粉灰中碳转化后热量回送主要用于对气化炉下部补热，而气化炉炉膛中上部为剧烈的气化还原区，需要大量热量以提高气化反应效率，因此对于循环流化床煤气化炉，从气化炉下部补热无法从根本上解决气化补热的问题；第四，二次反应后若采取液态排渣，熔渣冷却通常采用水淬，易产生黑水，对环境造成污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种可妥善处置气化细粉灰的循环流化床煤气化方法和装置。本专利技术的目的还在于提供一种可充分利用细粉灰中的可燃成分、并提高碳转化率的循环流化床煤气化方法和装置。本专利技术的目的还在于提供一种简化系统、节约成本、最大限度地减少污染的循环流化床煤气化方法和装置。为达到上述目的或目的之一，本专利技术的技术解决方案如下：根据本专利技术的一个方面，提出了一种带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，包括如下步骤：a)将煤与气化剂通入循环流化床煤气化炉进行气化反应，生成煤气和气化细粉灰；b)将煤气与气化细粉灰分离；c)收集分离后的气化细粉灰；d)将步骤c)获得的气化细粉灰和氧化剂送入熔融装置；e)借助于熔融装置生成富碳高温气和高温熔渣；以及f)将富碳高温气和高温熔渣回送到循环流化床煤气化炉的气化炉炉膛中。根据本专利技术的一个优选实施例，还包括如下步骤：利用高温熔渣的粘性，使气化细粉灰转变为底渣沉入循环流化床煤气化炉的气化炉炉膛的底部；以及排出底渣。根据本专利技术的一个优选实施例，在步骤d)中还包括将粉煤送入熔融装置。根据本专利技术的一个优选实施例，在步骤e)中，通过调节氧化剂的成分及其与气化细粉灰的比例，控制氧化剂与气化细粉灰的反应温度，使生成的富碳高温气和高温熔渣的温度t满足t2-50℃≤t≤t2+250℃，其中t2为气化细粉灰的灰分的软化温度。根据本专利技术的一个优选实施例，在步骤d)中，气化细粉灰先在熔融装置的燃料预热段中被预热至800℃～950℃后，再进入熔融装置的高温熔融段；其中，所述氧化剂被送入熔融装置的高温熔融段中。根据本专利技术的一个优选实施例，在步骤d)中，气化细粉灰和粉煤先在熔融装置的燃料预热段中被预热至800℃～950℃后，再进入熔融装置的高温熔融段；其中，所述氧化剂被送入熔融装置的高温熔融段中。根据本专利技术的一个优选实施例，步骤b)具体为利用循环流化床煤气化炉的分离装置和/或除尘器将煤气与气化细粉灰分离，煤气被引出。根据本专利技术的一个优选实施例，用于分离煤气与气化细粉灰的分离装置为两级或更多级的分离装置。根据本专利技术的一个优选实施例，将富碳高温气回送到气化炉炉膛的还原区，或者氧化区与还原区之间的过渡区。根据本专利技术的另一个方面，提出了一种带细粉灰回送的循环流化床煤气化装置，包括循环流化床煤气化炉和熔融装置：循环流化床煤气化炉具有加煤口、气化剂入口、熔融产物进口、煤气出口以及一个或多个气化细粉灰排出口，所述循环流化床煤气化炉包括气化炉炉膛和分离装置；熔融装置具有氧化剂入口和熔融产物出口，并且熔融装置与所述气化细粉灰排出口连通，熔融装置通过熔融产物出口与循环流化床煤气化炉相连，用于将熔融过程产生的富碳高温气和高温熔渣回送到气化炉炉膛。根据本专利技术的一个优选实施例，所述循环流化床煤气化炉的气化炉炉膛具有设置在气化炉炉膛的底部的排渣口，用于排出沉入气化炉炉膛的底部的底渣。根据本专利技术的一个优选实施例，所述熔融装置还与粉煤入口连通。根据本专利技术的一个优选实施例，熔融装置由燃料预热段和高温熔融段组成，所述气化细粉灰排出口与燃料预热段连通，并且所述氧化剂入口设置在高温熔融段上。根据本专利技术的一个优选实施例，熔融装置由燃料预热段和高温熔融段组成，所述气化细粉灰排出口和所述粉煤入口与燃料预热段连通，并且所述氧化剂入口设置在高温熔融段上。根据本专利技术的一个优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，包括如下步骤：a)将煤(B1)与气化剂(A)通入循环流化床煤气化炉(1)进行气化反应，生成煤气(C)和气化细粉灰(D)；b)将煤气(C)与气化细粉灰(D)分离；c)收集分离后的气化细粉灰(D)；d)将步骤c)获得的气化细粉灰(D)和氧化剂(G)送入熔融装置(3)：e)借助于熔融装置生成富碳高温气(H1)和高温熔渣(H2)；以及f)将富碳高温气(H1)和高温熔渣(H2)回送到循环流化床煤气化炉(1)的气化炉炉膛(10)中。

【技术特征摘要】
1.一种带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，包括如下步骤：a)将煤(B1)与气化剂(A)通入循环流化床煤气化炉(1)进行气化反应，生成煤气(C)和气化细粉灰(D)；b)将煤气(C)与气化细粉灰(D)分离；c)收集分离后的气化细粉灰(D)；d)将步骤c)获得的气化细粉灰(D)和氧化剂(G)送入熔融装置(3)：e)借助于熔融装置生成富碳高温气(H1)和高温熔渣(H2)；以及f)将富碳高温气(H1)和高温熔渣(H2)回送到循环流化床煤气化炉(1)的气化炉炉膛(10)中。2.根据权利要求1所述的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，其特征在于，还包括如下步骤：利用高温熔渣(H2)的粘性，使气化细粉灰(D)转变为底渣(L)沉入循环流化床煤气化炉(1)的气化炉炉膛(10)的底部；以及排出底渣(L)。3.根据权利要求1所述的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，其特征在于：在步骤d)中还包括将粉煤(B2)送入熔融装置(3)。4.根据权利要求1所述的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，其特征在于：在步骤e)中，通过调节氧化剂(G)的成分及其与气化细粉灰(D)的比例，控制氧化剂(G)与气化细粉灰(D)的反应温度，使生成的富碳高温气(H1)和高温熔渣(H2)的温度t满足t2-50℃≤t≤t2+250℃，其中t2为气化细粉灰(D)的灰分的软化温度。5.根据权利要求1所述的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，其特征在于：在步骤d)中，气化细粉灰(D)先在熔融装置(3)的燃料预热段(31)中被预热至800℃～950℃后，再进入熔融装置(3)的高温熔融段(32)；其中，所述氧化剂(G)被送入熔融装置(3)的高温熔融段(32)中。6.根据权利要求3所述的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，其特征在于：在步骤d)中，气化细粉灰(D)和粉煤(B2)先在熔融装置(3)的燃料预热段(31)中被预热至800℃～950℃后，再进入熔融装置(3)的高温熔融段(32)；其中，所述氧化剂(G)被送入熔融装置(3)的高温熔融段(32)中。7.根据权利要求1所述的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，其特征在于：步骤b)具体为利用循环流化床煤气化炉(1)的分离装置和/或除尘器(15)将煤气(C)与气化细粉灰(D)分离，煤气(C)被引出。8.根据权利要求7所述的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，其特征在于：用于分离煤气(C)与气化细粉灰(D)的分离装置为两级或更多级的分离装置。9.根据权利要求1所述的带细粉灰回送的循环流化床煤气化方法，其特征在于：将富碳高温气(H1)回送到气化炉炉膛(10)的还原区，或者氧化区与还原区之间的过渡区。10.一种带细粉灰回送的循环流化床煤气化装置，包括循环流化床煤气化炉(1)和熔融装置(3)，其特征在于：循环流化床煤气化炉(1)具有加煤口、气化剂入口、熔融产物进口、煤气出口以及一个或多个气化细粉灰排出口，所述循环流化床煤气化炉(1)包括气化炉炉膛(10)和分离装置；熔融装置(3)具有氧化剂入口和熔融产物出口，并且熔融装置(3)与所述气化细粉灰排出口连通，熔融装置(3)通过熔融产物出口与循环流化床煤气化炉(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕清刚，王小芳，于旷世，高鸣，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11