密相输运床煤加压气化装置制造方法及图纸

密相输运床煤加压气化装置是一种特别适合于高效处理我国储量丰富的高硫、高灰、高灰熔点煤的气化装置。气化反应器（１）设置在压力壳（２）内自下而上分为混合段（９）、提升段（１０）和输运段（１１）；混合段（９）采用低流速运行方式，混合段（９）的自下而上设有煤和石灰石、辅助气化剂和两个返料的进口，底部设有布风板（１６）、排渣管（１７）、风室（１８）和主气化剂进口（２０）；提升段（１０）设置有辅助空气或氧气进口（１９），采用高流速运行方式；输运段（１１）采用中流速运行方式；输运段（１１）出口串连两级高效旋风分离器，分离器底部均接有落料管和Ｊ型返料阀；返料从混合段（９）的返料口进入气化反应器（１）。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种密相输运床煤加压气化装置及方法，属于煤气化

技术介绍
煤气化是诸多新一代洁净煤技术的基础，如以煤气化为龙头的多联产能源系统、整体煤气化联合循环(IGCC)、和以煤气化为基础的制氢与收集埋存CO2相耦合技术等。煤气化不仅可以很大程度上解决直接燃烧过程中的污染问题，而且能形成高价值的产品，在我国能源战略中起着非常重要的地位。目前，工业化的气化装置主要有固定床、流化床和气流床气化炉，这些气化工艺都存在一定的问题。固定床气化炉对煤种的适应性差，适用于弱粘结性块煤或型煤的气化，且为防止结渣，操作温度较低，水蒸汽用量大，产生的副产物焦油和酚难以处理；单炉生产能力较低，大型化存在困难；流化床气化炉煤种适应性广、造价低、环保性好、水处理系统简单、蒸汽用量少、可炉内脱硫，但碳转化率较低，结构复杂，操作也复杂；气流床气化炉需用纯氧，投资高，对高灰份和高灰熔点煤种的适应性也较差。针对目前各种气化炉存在的问题，需要发展新一代煤气化工艺，增强煤种的适应性，提高效率，降低成本，合理利用资源。近年来，为适应整体煤气化联合循环(IGCC)的发展要求，美国提出了密相输运床气化工艺，该技术结合了气流床和流化床的优点，如对煤种的适应性好、碳转化率高、投资小、负荷范围宽且响应快，有望突破IGCC发展的瓶颈。美国已经进行了煤处理量100kg/h的小型试验研究，研究结果显示了密相输运床气化技术诱人的发展前景，但存在如下几个突出的问题：(1)反应器流速过快和反应温度偏低造成碳转化率偏低，流速7～15m/s、反应温度900℃左右、碳转化率不到80％；(2)系统的散热损失大，达15％；(3)煤气的热值偏低，小于3000KJ/Nm3。目前，美国和其它国家的多家科研机构正开展研究，寻求新的改进思-->路，研制密相输运床煤加压气化装置。在我国，现有工业化煤气化技术及装备(固定床、流化床和气流床气化装置)长期为国外所垄断。密相输运床气化工艺特别适合处理我国储量丰富的高硫、高灰、高灰熔点的煤炭资源，国外已先于我国进行了该气化装置的研发工作；当前国内已具备了自主研发能力，必须在较短的时间内弥补差距，研发出适合于我国国情、具有自主知识产权的密相输运床煤加压气化装置，避免重复走引进吸收的发展道路。
技术实现思路
技术问题：针对目前各种工业气化炉和密相输运床煤加压气化新工艺存在的问题，本技术提出一种密相输运床煤加压气化装置及方法，目的在于提供一种对煤种适应性广，特别是适合于处理我国储量丰富的高硫、高灰、高灰熔点煤，且气化过程碳转化率高、煤气热值高、投资低、环保性能优越的气化方法及装置。技术方案：本技术的密相输运床煤加压气化装置中，气化反应器设置在压力壳内，在气化反应器中自下而上分为混合段、提升段和输运段；其中，混合段的侧面自下而上设有煤和石灰石进口、辅助气化剂进口、一级返料口和二级返料口，底部设有布风板、排渣管、风室和主气化剂进口：提升段由混合段和输运段收缩而成，并设置有辅助空气或氧气进口，高度大于混合段，直径为混合段的0.4～0.7倍；输运段高度大于提升段，直径与混合段相同，出口串连一级高效旋风分离器；一级高效旋风分离器的上部出口连接二级高效旋风分离器，二级高效旋风分离器底部均接有二级落料管、二级落料管的下部连接二级J型返料阀，二级J型返料阀的另一端与气化反应器轴线成30～45度角并与二级返料口相连；一级高效旋风分离器的底部接有一级落料管，一级落料管的下部接有一级J型返料阀，一级J型返料阀的另一端与气化反应器轴线成30～45度角并与一级返料口相连。本技术的密相输运床煤加压气化装置的气化方法是采用相同的2.0～3.0MPa高操作压力、1000～1100℃中高温操作温度、50～100的高循环倍率和固体通量大于200kg/m2s密相输运流态及不同的操作速度，具体方式是：将惰性床料、煤和石灰石、加入到混合段，气化剂由气化过程所需的全部过热蒸汽和所需-->的90％的空气或氧气混合而成，采用分级加入的方式，60％从风室加入，40％从混合段加入；混合段采用2.5～4.5m/s的低流速运行，惰性床料、煤和石灰石和气化剂充分混合，煤挥发份脱出和气化剂中的空气或氧气发生燃烧反应提供气化反应热量，然后气化剂中的蒸汽与煤发生部分气化反应，产生煤气和半焦；在提升段中额外加入气化所需的10％的空气或氧气来燃烧少量的生成煤气，为气化反应和设备散热提供热源，保持整个反应器沿程温度均匀一致并将提升段的气速提高到7.5～12.5m/s，以湍流的方式将混合段的气固混合物提升到输运段继续反应，输运段采用5～7m/s的中流速运行方式；生成的粗煤气通过串连的一级高效旋风分离器和二级高效旋风分离器进行净化，分离下来的固体颗粒落入离器底部的落料管和J型返料阀，同时在返料阀中添加一些平均粒径为0.2mm左右的惰性细床料，使没有反应完全半焦和石灰石顺利地从混合段的返料口进入气化反应器并通过50～100的高循环倍率来提高碳的转化率和含硫污染物的脱除效率。采用两级高效旋风分离器来分离生成的煤气中的固体颗粒(主要为飞灰、未反应完全的焦碳、脱硫产生的CaS和细床料等)，总分离效率大于99.5％；两级高效旋风分离器下部的返料器为J型返料阀，采取独立返料方式，两级互不干扰；在返料阀中添加一定量的惰性细床料来保证高循环倍率，使没有反应完全半焦和石灰石通过不断的循环来提高碳的转化率和含硫污染物的脱除效率。所述的低流速为2.5～4.5m/s，中流速为5～7m/s，高流速为7.5～12.5m/s，高操作压力为2.0～3.0MPa，中高温操作温度为1000～1100℃，高循环倍率为50～100，密相输运指固体通量大于200kg/m2s。有益效果：本技术的装置与方法针对目前各种工业气化炉和密相输运床煤加压气化新工艺存在的问题，结合了流化床和气流床气化工艺的优点，且具有如下的特色及优点：1、反应器采用混合段、提升段和输运段三段设计，运行方式采用不同的操作速度，相同的高操作压力、中高温操作温度和密相输运流态。2、混合段采用低流速运行方式，并设置布风板并加入惰性床料来形成稳定的密相区和热源，可以延长煤粒的停留时间，实现气固的良好混合。3、气化剂采用分级加入方式，气化剂由过热蒸汽和空气或氧气混合而成，40％的气化剂从混合段加入，60％的气化剂从风室加入，有利于混合段区域温度的合理分布，防止局部温度过高而结焦。提升段额外加入气化所需的10％-->的空气或氧气燃烧少量的生成煤气，为气化反应和设备散热提供热源，使气化器上部温度不致因继续气化反应和设备散热而降低；提升段截面较小，空气或氧气的加入进一步加强气固的湍动，加大了气流和颗粒之间的相互作用；碳的转化率和含硫污染物的脱除效率得到提高。4、采用两级高效旋风分离器，以高效分离煤气中的固体杂质，提高煤气的品质，特别适合于高灰煤种的气化。5、考虑了第一、二级旋风分离器的压差，采用两级独立返料方式，便于控制；此外，在返料阀中添加一定量的惰性细床料来保证半焦和石灰石的高循环倍率，有利于循环物料在旋风分离器下部落料管的流动和返料的顺畅，同时提高碳的转化率和含硫污染物的脱除效率。6、采用加压气化，装置的体积小、煤处理量大、气化效率高。7、对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密相输运床煤加压气化装置，其特征是：气化反应器（１）设置在压力壳（２）内，在气化反应器（１）中自下而上分为混合段（９）、提升段（１０）和输运段（１１）；其中，混合段（９）的侧面自下而上设有煤和石灰石进口（１２）、辅助气化剂进口（１３）、一级返料口（１４）和二级返料口（１５），底部设有布风板（１６）、排渣管（１７）、风室（１８）和主气化剂进口（２０）；提升段（１０）由混合段（９）和输运段（１１）收缩而成，并设置有辅助空气或氧气进口（１９），高度大于混合段（９），直径为混合段（９）的０．４～０．７倍；输运段（１１）高度大于提升段（１０），直径与混合段（９）相同，出口串连一级高效旋风分离器（３）；一级高效旋风分离器（３）的上部出口连接二级高效旋风分离器（６），二级高效旋风分离器（６）底部均接有二级落料管（７）、二级落料管（７）的下部连接二级Ｊ型返料阀（８），二级Ｊ型返料阀（８）的另一端与气化反应器（１）轴线成３０～４５度角并与二级返料口（１５）相连；一级高效旋风分离器（３）的底部接有一级落料管（４），一级落料管（４）的下部接有一级Ｊ型返料阀（５），一级Ｊ型返料阀（５）的另一端与气化反应器（１）轴线成３０～４５度角并与一级返料口（１４）相连。...

【技术特征摘要】
1.一种密相输运床煤加压气化装置，其特征是：气化反应器(1)设置在压力壳(2)内，在气化反应器(1)中自下而上分为混合段(9)、提升段(10)和输运段(11)；其中，混合段(9)的侧面自下而上设有煤和石灰石进口(12)、辅助气化剂进口(13)、一级返料口(14)和二级返料口(15)，底部设有布风板(16)、排渣管(17)、风室(18)和主气化剂进口(20)；提升段(10)由混合段(9)和输运段(11)收缩而成，并设置有辅助空气或氧气进口(19)，高度大于混合段(9)，直径为混合段(9)的0.4～0.7倍；输运段(11)高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：金保升，章名耀，钟文琪，熊源泉，肖睿，张勇，王小芳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84[]