切向配风的循环流化床气化装置以及气化方法制造方法及图纸

一种切向配风的循环流化床气化装置，包括炉膛(1)、气固分离装置(2)和返料系统，在所述炉膛(1)上设置有辅气化剂入口(m1～m12)，所述辅气化剂入口(m1～m12)被配置为使得辅气化剂与所述炉膛(1)的侧壁面相切地进入炉膛(1)。本发明专利技术还提供了一种切向配风的循环流化床气化方法。通过本发明专利技术的切向配风的循环流化床气化装置和气化方法，提高了气化效率，能够最小化辅气化剂的引入对已生成的煤气的影响，提高辅气化剂对气化反应的促进效果。

Circulating fluidized bed gasification device with tangential air distribution and gasification method

A tangential circulating fluidized bed gasification device of air distribution, including furnace (1) and gas-solid separation device (2) and the material return system, in the furnace (1) is arranged on the auxiliary gasifying agent entrance (M1 ~ M12), the auxiliary gasifying agent entrance (M1 ~ M12) configured to the auxiliary gasifying agent and the furnace chamber (1) of the side wall tangentially into the furnace (1). The invention also provides a circulating fluidized bed gasification method for tangential air distribution. Circulating fluidized bed gasifier and gasification method to match the wind through the cut, improve the gasification efficiency, to introduce the impact on the generated gas to minimize auxiliary gasifying agent, improve the effect of auxiliary gasifying agent gasification reaction.

【技术实现步骤摘要】
切向配风的循环流化床气化装置以及气化方法
本专利技术涉及煤气化
，具体地涉及一种切向配风的循环流化床气化装置以及一种切向配风的循环流化床气化方法。
技术介绍
作为一种高效清洁的洁净煤技术，煤气化技术是一种将煤炭等固态一次能源转化为气态清洁二次能源的主要途径，该技术主要用于合成氨、合成甲醇、制氢、高炉还原炼铁等化工冶金行业、联合循环发电领域、工业和民用燃气领域以及其它诸多领域中。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。流化床煤气化技术是最早工业化的气化工艺，其工艺为将具有一定压力的气化剂从床层下部经过布风板吹入，将床上的碎煤托起，当气化剂上升时，煤粒呈悬浮状态运动，上下翻滚，与气化剂充分接触进行气化反应。在此类技术中，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，与传统的流化床煤气炉相比，循环流化床煤气化炉带有高循环量的物料循环回路，燃料在炉内停留时间极大延长，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、可添加石灰石进行炉内脱硫等优点。循环流化床煤气化炉的结构性能受到流态化规律的制约，其优点得益于此，同时，也由此带来了不利的影响，例如，常规的循环流化床煤气化炉存在如下问题：一、炉内物料混合均匀，温度均匀，而生产煤气客观上要求炉内必须保持还原性气氛，也就是说炉内物料必须保持较高的含碳量，这就使得循环流化床煤气化炉的底渣和飞灰含碳量高；二、在常规的循环流化床煤气化炉中，气化剂及原料煤的给入位置决定了炉膛的中上部处于还原区，并且物料浓度高，为获得较高的气化效率需要大量的热量，但现有技术为该区域提供的热量相对不足，这影响了气化效率的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种循环流化床气化装置以及气化方法，利用该循环流化床气化装置和气化方法，能够提高气化效率和碳转化率。本专利技术的目的还在于提供一种循环流化床气化装置以及气化方法，其能够最小化辅气化剂的引入对已生成的煤气的影响，提高辅气化剂对气化反应的促进效果。本专利技术的目的还在于提供一种循环流化床气化装置以及气化方法，其能够降低飞灰含碳量。根据本专利技术的一个方面的实施例，提出了一种切向配风的循环流化床气化装置，包括炉膛、气固分离装置和返料系统，在所述炉膛上设置有辅气化剂入口，所述辅气化剂入口被配置为使得辅气化剂与所述炉膛的侧壁面相切地进入炉膛。根据本专利技术的一个优选实施例，在所述炉膛上还设置有主气化剂入口、给料口、返料口、炉膛出口和排渣口；所述返料系统包括下降管、返料器和返料斜管；其中，所述辅气化剂入口为多个，多个辅气化剂入口呈多层布置，分布在炉膛的不同高度处，并且每层辅气化剂入口包括至少两个辅气化剂入口。根据本专利技术的一个优选实施例，所述炉膛呈圆柱形形状，所述辅气化剂入口被构造为圆管，所述圆管切向地布置在炉膛的侧壁面外侧，并与所述炉膛相通，使得圆管的最外侧边与炉膛的横截面圆外切。根据本专利技术的一个优选实施例，所述辅气化剂入口位于炉膛的主气化剂入口以上高度h处，并且0.3H<h<0.75H，且在高度h处炉膛的压力梯度其中，H为炉膛的总有效高度，即从炉膛的主气化剂入口至炉膛出口的水平中心线的距离，p为h高度处的炉膛压力。根据本专利技术的一个优选实施例，所述炉膛包括至少三层辅气化剂入口，每层辅气化剂入口包括四个沿圆周等角间距间隔开的辅气化剂入口。根据本专利技术的一个优选实施例，所述多个辅气化剂入口在垂直于炉膛的纵向延伸方向的横截面上的投影不重叠。根据本专利技术的一个优选实施例，所述多个辅气化剂入口在垂直于炉膛的纵向延伸方向的横截面上的投影以等角间距间隔开。根据本专利技术的一个优选实施例，所述辅气化剂入口被配置为使得辅气化剂沿水平方向进入炉膛。根据本专利技术的一个优选实施例，所述辅气化剂入口被配置为使得辅气化剂以与炉膛的纵向延伸方向成角度并且向下地进入炉膛，所述角度为0～45°。根据本专利技术的一个优选实施例，所述循环流化床气化装置包括给料口，所述给料口设置在返料系统上。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种应用上述实施例中任一项所述的切向配风的循环流化床气化装置的切向配风的循环流化床气化方法。相比于现有气化技术，本专利技术的切向配风的循环流化床气化装置和气化方法具有如下优点：(1)在炉膛内形成贴壁旋流，极大地促进了辅气化剂与炉膛内未燃烧的碳的反应，提高该区域温度并促进碳的转化，提高碳转化率；(2)大幅减小了气化生成的有效气与辅气化剂发生氧化反应的比例，提高有效气的产率；(3)切向辅气化剂的引入形成的弱旋流不改变主气流的运动方向，但可以起到压料作用，相较于径向给入的辅气化剂，更有利于降低上升气流速度，延长未完全反应的碳的停留时间，以便进一步反应和分离气体中的夹带细灰，降低飞灰含碳量。附图说明图1为根据本专利技术的实施例的分级配风的循环流化床气化装置的示意图；图2为根据本专利技术的实施例的切向配风的循环流化床气化装置的示意图；图3为根据本专利技术的实施例的变截面循环流化床气化装置的示意图；以及图4为根据本专利技术的又一实施例的变截面循环流化床气化装置的示意图。具体实施方式下面结合附图详细描述本专利技术的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。图1为根据本专利技术的实施例的分级配风的循环流化床气化装置的示意图，如图1所示，分级配风的循环流化床气化装置包括依次相连的炉膛1、气固分离装置2和返料系统，所述返料系统包括下降管3、返料器4和返料斜管5。在所述炉膛1上设置有主气化剂入口q、给料口d、返料口f、炉膛出口g和排渣口，进一步地，在所述炉膛1上设置有四个辅气化剂入口m1～m4，四个辅气化剂入口m1～m4呈多层布置，在图1中被分布在两层上，分布在炉膛1的不同高度处，并且每层辅气化剂入口包括两个辅气化剂入口。下面描述图1所示的循环流化床气化装置的工作过程，煤气化反应在炉膛1中进行，控制炉膛温度为1100℃，煤D从给料口d进入炉膛1，含有大量未完全反应的碳的循环物料从返料口f进入炉膛1，主气化剂Q从主气化剂入口q进入炉膛1，上述物料在炉膛下部进行气固混合，并在流化状态下发生以燃烧为主的反应，释放大量热量。混合气体携带未完全反应的碳及热量在炉膛1内自下而上运动，在此过程中随着氧的消耗，反应逐渐转变为以还原反应为主，并消耗氧化反应生成的热量。然后，辅气化剂从不同辅气化剂入口m1～m4进入炉膛1，与炉膛1内的高浓度碳颗粒发生以氧化为主的反应并释放热量，同时也会消耗部分已生成的CO、H2、CH4等可燃气体，燃烧并放热，为辅气化剂入口m1～m4附近区域进行的还原反应提供热量，促进该区域气化反应的进行。辅气化剂与炉内可燃物反应生成的热量被向上运动的气固混合物向上携带，为辅气化剂入口附近区域及辅气化剂入口以上区域发生的气化反应提供热量，促进气化反应的进行，提高气化效率及碳转化率。反应生成的煤气及未完全反应的碳经由炉膛1上部的炉膛出口g离开炉膛1，进入气固分离装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切向配风的循环流化床气化装置，包括炉膛(1)、气固分离装置(2)和返料系统，其特征在于：在所述炉膛(1)上设置有辅气化剂入口(m1～m12)，所述辅气化剂入口(m1～m12)被配置为使得辅气化剂与所述炉膛(1)的侧壁面相切地进入炉膛(1)。

【技术特征摘要】
1.一种切向配风的循环流化床气化装置，包括炉膛(1)、气固分离装置(2)和返料系统，其特征在于：在所述炉膛(1)上设置有辅气化剂入口(m1～m12)，所述辅气化剂入口(m1～m12)被配置为使得辅气化剂与所述炉膛(1)的侧壁面相切地进入炉膛(1)。2.根据权利要求1所述的切向配风的循环流化床气化装置，其特征在于：在所述炉膛(1)上还设置有主气化剂入口(q)、给料口(d)、返料口(f)、炉膛出口(g)和排渣口；所述返料系统包括下降管(3)、返料器(4)和返料斜管(5)；其中，所述辅气化剂入口(m1～m12)为多个，多个辅气化剂入口(m1～m12)呈多层布置，分布在炉膛(1)的不同高度处，并且每层辅气化剂入口包括至少两个辅气化剂入口(m1～m12)。3.根据权利要求2所述的切向配风的循环流化床气化装置，其特征在于：所述炉膛(1)呈圆柱形形状，所述辅气化剂入口(m1～m12)被构造为圆管，所述圆管切向地布置在炉膛(1)的侧壁面外侧，并与所述炉膛(1)相通，使得圆管的最外侧边与炉膛(1)的横截面圆外切。4.根据权利要求3所述的切向配风的循环流化床气化装置，其特征在于：所述辅气化剂入口(m1～m12)位于炉膛(1)的主气化剂入口(q)以上高度h处，并且0.3H<h<0.75H，且在高度h处炉膛的压力梯度其中，H为炉膛的总有效高度，即从炉膛(1)的主气化剂入口(q)至...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱治平，王小芳，于旷世，王坤，吕清刚，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