一种低品位燃料气化系统及其运行方法技术方案

发明专利技术公开了一种低品位燃料气化系统及其运行方法，包括燃烧床、热解气化床和焦油裂解床等。燃烧床与燃烧分离器相连，燃烧分离器下方设有燃烧循环料腿，其上设有分流阀，分别连接到燃烧床和焦油裂解床。分流阀38下方还设有换热床，连接在分流阀与燃烧床之间的管道上。热解气化床设置有溢流口并通过热解气化床排料阀与燃烧床连接。热解气化床与焦油裂解床相连，热解气化床的热解气体产物进入焦油裂解床使得其中焦油裂解。焦油裂解床连接有煤气除尘器，下方通过裂解床排料阀与热解气化床相连。本发明专利技术耦合了快速流化燃烧床、鼓泡流化热解气化床和初始流化焦油裂解床，通过快速床燃烧为热解气化和焦油裂解提供热量，使得系统产生煤气洁净不含焦油。

A low grade fuel gasification system and its operation method

The invention discloses a low-grade fuel gasification system and its operation method, including a combustion bed, a pyrolysis gasification bed and a tar cracking bed. The combustion bed is connected with the combustion separator, and a combustion cycle material leg is arranged below the combustion separator, and a shunt valve is arranged on the combustion bed and a tar cracking bed respectively. A heat exchange bed is also arranged below the shunt valve 38, and is connected to a pipeline between the diverter valve and the combustion chamber. The pyrolysis gasification bed is provided with an overflow port and is connected with a combustion bed through a pyrolysis gasification bed discharge valve. The pyrolysis gasification bed is connected with the tar cracking bed, and the pyrolysis gas product of the pyrolysis gasification bed enters the tar cracking bed so that the tar is cracked. The tar cracking bed is connected with a gas dust collector, and the lower part is connected with a pyrolysis gasification bed through a cracking bed discharge valve. The invention is coupled with a fast fluidized bed, a bubbling fluidized pyrolysis gasification bed and an initial fluidized tar cracking bed, and provides heat for pyrolysis gasification and tar cracking through a fast bed combustion, so that the system produces a clean gas without tar.

【技术实现步骤摘要】
一种低品位燃料气化系统及其运行方法
本专利技术涉及的是一种低品位燃料气化系统及其运行方法，属于气化燃烧设备领域。
技术介绍
低品位燃料是指那些热值较低、挥发分或灰分较高的燃料，如生物质、低阶煤（褐煤、泥煤等）等。生物质和低阶煤是挥发分较高、固定碳较低的固体燃料，其热解气化产生的可燃气体的热值与热解气化的条件有关。目前生物质和低阶煤气化普遍采用自热法加热达到发生热解气化需要的温度，即少部分燃烧。其结果是导致燃气的可燃质含量降低、热值降低。与此同时，热解气化形成的半焦中有较高比例的碳，没有碳化，只能排出系统。此外，生物质和低阶煤的灰熔点一般都比较低。内燃自热热解气化的气氛是在还原性气氛，此时燃料中的灰熔点进一步降低，而生物质燃料的灰熔点一般低于850℃、低阶煤的灰熔点一般也比较低，直燃内热热解气化的温度一般不能太高。热解气化产物中的焦油含量一般比较高，专利技术者的实验数据见图1。热解气化产生的可燃气体中，含有一定浓度的焦油，使后续的利用出现了一些困难。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于各种生物质、低阶煤的低品位燃料气化系统及其运行方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种低品位燃料气化系统，所述系统包括燃烧床、燃烧分离器、余热锅炉和烟气除尘器，其特征在于：所述系统还包括热解气化给料机、热解气化床和焦油裂解床；所述燃烧床中下部设置有给燃料装置和/或脱硫剂给入装置；所述燃烧床上部一侧设有燃烧床出口烟道与所述燃烧分离器相连，所述燃烧分离器上方设有分离器出口烟道与所述余热锅炉相连，所述余热锅炉与所述烟气除尘器之间通过锅炉排烟道相连；所述燃烧分离器下方设有燃烧循环料腿，所述燃烧循环料腿上设有分流阀，所述分流阀下方分别设置管道连接所述燃烧床中下部和所述焦油裂解床，使燃烧分离器分离下的高温物料分别回到燃烧床中下部和进入焦油裂解床；所述热解气化给料机设置在所述热解气化床一侧，所述热解气化床设置有溢流口并在溢流口上设置热解气化床排料阀与所述燃烧床下部连接；所述热解气化床与所述焦油裂解床相连，所述焦油裂解床底部设置有粗煤气分布板使得热解气化床的热解气体产物能够进入所述焦油裂解床；所述焦油裂解床连接有煤气除尘器，所述煤气除尘器下方通过裂解床排料阀与所述热解气化床相连。上述技术方案中，所述系统还包括换热床，所述换热床连接在所述分流阀与所述燃烧床之间的管道上，用于高温物料的换热降温。上述技术方案中，所述焦油裂解床底部还设置有粗煤气均压室，所述粗煤气均压室位于所述粗煤气分布板的下方；所述热解气化床通过粗煤气管道与所述粗煤气均压室相连。上述技术方案中，所述焦油裂解床与所述热解气化床之间还设置有粗煤气除尘器，所述粗煤气管道先连接到粗煤气除尘器再连接到所述焦油裂解床的粗煤气均压室；所述粗煤气除尘器底部设置裂解物料回送管与所述热解气化床排料阀连通。上述技术方案中，所述燃烧床出口烟道上连接有脱硝剂给入装置。上述技术方案中，所述余热锅炉与所述烟气除尘器之间还设置有空气预热器。一种低品位燃料气化系统运行方法，其使用如上所述的一种低品位燃料气化系统，该方法包括：启动时，辅助燃料从给燃料装置进入燃烧床燃烧，产生含尘高温烟气从燃烧床出口烟道进入燃烧分离器进行气固分离；分离后的高温烟气进入余热锅炉换热产生蒸汽降温后，经烟气除尘器除尘后排放；分离下的高温物料通过燃烧循环料腿经分流阀，一部分回送到燃烧床继续燃烧，一部分进入焦油裂解床；热解气化原料通过所述热解气化给料机进入所述热解气化床，余热锅炉产生的蒸汽通入热解气化床作为流化介质和气化剂，使得热解气化原料在热解气化床内发生热解和气化反应，产生固态的半焦和带着焦油的粗煤气；带着焦油的粗煤气同时携带着部分固态半焦经由粗煤气分布板分布进入到焦油裂解床；一部分从燃烧分离器分离下来的高温物料进入焦油裂解床作为高温循环物料，在粗煤气的流化下，高温物料的高温使得粗煤气中的焦油发生裂解，焦油裂解产生的炭黑附着在高温循环物料的表面，焦油裂解后产生的煤气和粗煤气携带着高温循环物料一起进入煤气除尘器进行气固分离，分离后的气体产物作为燃气收集；煤气除尘器分离后的固体物料作为高温再循环物料通过裂解床排料阀进入热解气化床作为热介质加热进入热解气化床的热解气化原料；热解气化原料在热解气化床内热解和气化反应产生的固态半焦通过溢流口溢流进入热解气化床排料阀回到燃烧床下部，作为燃烧床正常运行时的燃料维持系统所需高温。当热解气化床与焦油裂解床之间设置有粗煤气除尘器时，所述方法还包括：热解气化原料通过所述热解气化给料机进入所述热解气化床，余热锅炉产生的蒸汽通入热解气化床作为流化介质和气化剂，使得热解气化原料在热解气化床内发生热解和气化反应，产生固态的半焦和带着焦油的粗煤气；带着焦油的粗煤气同时携带着部分固态半焦通过粗煤气管道进入粗煤气除尘器进行气固分离，分离后的带着焦油的粗煤气进入粗煤气均压室平衡压力，然后经由粗煤气分布板分布进入到焦油裂解床；粗煤气除尘器分离下来的固态半焦通过裂解物料回送管进入热解气化床排料阀，与从热解气化床内通过溢流口溢流进入热解气化床排料阀37的固态半焦一起，回送到燃烧床下部，作为燃烧床正常运行时的燃料维持系统所需高温。上述技术方案中，所述换热床换热产生的蒸汽能够和余热锅炉产生的蒸汽一起，共同作为热解气化床的流化介质和气化剂。上述技术方案中，所述热解气化原料包括生物质、低阶煤的任一种或者多种混合；所述低阶煤包括褐煤、泥煤。本专利技术的有益效果为：集合了快速流化燃烧床、鼓泡流化热解气化床和初始流化焦油裂解床，通过快速床燃烧产生高温循环物料为气化提供热量使热解气化原料发生热解气化反应，并利用快速床分离器分离下的物料加热热解气化床产生的粗煤气使其中的焦油充分分解，同时将气化反应产生的固体半焦回送回燃烧床燃烧加热物料，维持系统高温；使得系统产生的煤气不含焦油，同时不需要燃烧煤气维持系统运行。附图说明图1是热解气化温度对产生的燃气中焦油含量的影响图。图2是本专利技术所涉及的一种实施方式的低品位燃料气化系统示意图。图3是本专利技术所涉及的另一种实施方式的低品位燃料气化系统示意图。图中：1-燃烧床；2-燃烧床出口烟道；3-燃烧分离器；4-分离器出口烟道；5-余热锅炉；6-空气预热器；7-锅炉排烟道；8-烟气除尘器；9-除尘器出口烟道；10-引风机；11-引风机出口烟道；12-烟囱；13-鼓风机；14-冷风道；15-热风道；16-燃烧风室；17-给燃料装置；18-燃烧二次风；19-燃烧空气分布板；20-排渣管；21-燃烧循环料腿；22-燃烧返料阀；23-焦油裂解床；24-裂解煤气管道；25-煤气除尘器；26-煤气管道；27-粗煤气均压室；28-粗煤气分布板；29-裂解床排料阀；30-热解气化给料机；31-热解气化床；32-热解气化床蒸汽室；33-蒸汽分布板；34-粗煤气管道；35-粗煤气除尘器；36-除尘粗煤气管道；37-热解气化床排料阀；38-分流阀；39-裂解物料回送管；40-换热床；41-换热床排料管；42-换热床流化蒸汽室；43-换热床蒸汽分布板；44-背压汽轮发电机；45-脱硫剂给入装置；46-脱硝剂给入装置。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术的具体结构、运行方法和实施方法进行详细论述。本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低品位燃料气化系统，所述系统包括燃烧床（1）、燃烧分离器（3）、余热锅炉（5）和烟气除尘器（8），其特征在于：所述系统还包括热解气化给料机（30）、热解气化床（31）和焦油裂解床（23）；所述燃烧床（1）中下部设置有给燃料装置（17）和/或脱硫剂给入装置（45）；所述燃烧床（1）上部一侧设有燃烧床出口烟道（2）与所述燃烧分离器（3）相连，所述燃烧分离器（3）上方设有分离器出口烟道（4）与所述余热锅炉（5）相连，所述余热锅炉（5）与所述烟气除尘器（8）相连；所述燃烧分离器（3）下方设有燃烧循环料腿（21），所述燃烧循环料腿（21）上设有分流阀（38），所述分流阀（38）下方分别设置管道连接所述燃烧床（1）和所述焦油裂解床（23），使燃烧分离器分离下的高温物料分别回到燃烧床（1）和进入焦油裂解床（23）；所述热解气化给料机（30）设置在所述热解气化床（31）一侧，所述热解气化床（31）设置有溢流口并在溢流口上设置热解气化床排料阀（37）与所述燃烧床（1）下部连接；所述热解气化床（31）与所述焦油裂解床（23）相连，所述焦油裂解床（23）底部设置有粗煤气分布板（28）使得热解气化床（31）的热解气体产物能够进入所述焦油裂解床（23）；所述焦油裂解床（23）连接有煤气除尘器（25），所述煤气除尘器（25）下方通过裂解床排料阀（29）与所述热解气化床（31）相连。...

【技术特征摘要】
1.一种低品位燃料气化系统，所述系统包括燃烧床（1）、燃烧分离器（3）、余热锅炉（5）和烟气除尘器（8），其特征在于：所述系统还包括热解气化给料机（30）、热解气化床（31）和焦油裂解床（23）；所述燃烧床（1）中下部设置有给燃料装置（17）和/或脱硫剂给入装置（45）；所述燃烧床（1）上部一侧设有燃烧床出口烟道（2）与所述燃烧分离器（3）相连，所述燃烧分离器（3）上方设有分离器出口烟道（4）与所述余热锅炉（5）相连，所述余热锅炉（5）与所述烟气除尘器（8）相连；所述燃烧分离器（3）下方设有燃烧循环料腿（21），所述燃烧循环料腿（21）上设有分流阀（38），所述分流阀（38）下方分别设置管道连接所述燃烧床（1）和所述焦油裂解床（23），使燃烧分离器分离下的高温物料分别回到燃烧床（1）和进入焦油裂解床（23）；所述热解气化给料机（30）设置在所述热解气化床（31）一侧，所述热解气化床（31）设置有溢流口并在溢流口上设置热解气化床排料阀（37）与所述燃烧床（1）下部连接；所述热解气化床（31）与所述焦油裂解床（23）相连，所述焦油裂解床（23）底部设置有粗煤气分布板（28）使得热解气化床（31）的热解气体产物能够进入所述焦油裂解床（23）；所述焦油裂解床（23）连接有煤气除尘器（25），所述煤气除尘器（25）下方通过裂解床排料阀（29）与所述热解气化床（31）相连。2.根据权利要求1所述的一种低品位燃料气化系统，其特征在于：所述系统还包括换热床（40），所述换热床（40）连接在所述分流阀（38）与所述燃烧床（1）之间的管道上。3.根据权利要求1所述的一种低品位燃料气化系统，其特征在于：所述焦油裂解床（23）底部还设置有粗煤气均压室（27），所述粗煤气均压室（27）位于所述粗煤气分布板（28）的下方；所述热解气化床（31）通过粗煤气管道（34）与所述粗煤气均压室（27）相连。4.根据权利要求3所述的一种低品位燃料气化系统，其特征在于：所述焦油裂解床（23）与所述热解气化床（31）之间还设置有粗煤气除尘器（35），所述粗煤气管道（34）先连接到粗煤气除尘器（35）再连接到所述焦油裂解床（23）的粗煤气均压室（27）；所述粗煤气除尘器（35）底部设置裂解物料回送管（39）与所述热解气化床排料阀（37）连通。5.根据权利要求1所述的一种低品位燃料气化系统，其特征在于：所述燃烧床出口烟道（2）上连接有脱硝剂给入装置（46）。6.根据权利要求1所述的一种低品位燃料气化系统，其特征在于：所述余热锅炉（5）与所述烟气除尘器（8）之间还设置有空气预热器（6）。7.一种低品位燃料气化系统运行方法，其使用如权利要求1所述的一种低品位燃料气化系统，其特征在于：该方法包括启动时，辅助燃料从给燃料装置（17）进入燃烧床（1）燃烧，产生含尘高温烟气从燃烧床...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕俊复，张建春，杨海瑞，张缦，李永富，刘青，张一珍，李昌龙，
申请(专利权)人：太原锅炉集团有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：山西,14