一种飞灰零排放的流化床粉煤气化装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种飞灰零排放的流化床粉煤气化装置及工艺，该装置包括由气化炉、高温旋风分离器、余热锅炉、高效旋风分离器、除尘器等结构组成的气化系统以及由一旋料腿、一旋返料器、二旋料腿、二旋返料器、高效旋风料腿、高效旋风返料器、除尘器料腿、除尘器返料器、一级引射器、二级引射器、三级引射器、返料管等结构组成的返料系统。该装置中气化系统与返料系统配合使用可直接将高压下气固分离器捕集的粗飞灰及细飞灰全部返回到气化炉的高温中心射流区并维持原来的气化炉内温度和压力不变，实现飞灰的零排放，最大限度的提高炉内灰团聚的效果，同时也优化了生产环境，是一种气化效率高、能长期稳定运行、环境友好的煤气化工艺。

Fluidized bed pulverized coal gasification plant and process for zero discharge of fly ash

The invention discloses a fluidized bed pulverized coal gasification device with zero fly ash discharge and its process. The device comprises a gasification system consisting of a gasifier, a high temperature cyclone separator, a waste heat boiler, a high efficiency cyclone separator, a dust collector and other structures, and a gasification system consisting of a rotary feed leg, a rotary feed back device, a two-rotary feed leg, a two-rotary feed back device and a high efficiency rotary. The feed-back system consists of air legs, high-efficiency cyclone feed-back device, dust collector feed-back device, dust collector feed-back device, primary ejector, secondary ejector, tertiary ejector and feed-back tube. The gasification system in the device can directly return the coarse fly ash and fine fly ash captured by the gas-solid separator under high pressure to the high temperature central jet zone of the gasifier and keep the original temperature and pressure unchanged in the gasifier to realize zero emission of fly ash and maximize the effect of ash agglomeration in the gasifier. It also optimizes the production environment. It is a coal gasification process with high gasification efficiency, long-term stable operation and friendly environment.

【技术实现步骤摘要】
一种飞灰零排放的流化床粉煤气化装置及工艺
本专利技术涉及粉煤气化
，具体涉及一种飞灰零排放的流化床粉煤气化装置及工艺。
技术介绍
我国是一个富煤、缺油、少气的国家。这一能源结构背景决定了煤炭在今后相当长的时间内仍将是我国能源的主体，是我国经济发展的重要支柱。在煤的多种利用方式中，煤炭的气化过程是将难以加工处理及脱除无用组分的固体原料煤，转化为易于净化和应用的气体的过程。截至目前，人们已开发出多种反应器，包括固定床、流化床以及气流床反应器以实现煤炭气化生产燃气、合成气等目的。在这些反应器中，流化床煤气化反应器由于所具有的非常高的传热和传质效率与大量处理原料煤颗粒的能力，在煤气化领域中得到了十分广泛的应用。流化床煤气化反应器中，出气化炉的飞灰的有效利用是确保煤气化炉稳定产气和提高碳转化率的关键问题之一。长久以来，人们通常容易想到的是采用高温旋风分离器捕集飞灰返回到气化炉内以期降低飞灰中残碳的含量，达到提高碳转化率和煤气产气量的目的。但一方面由于常压的循环流化床反应器床层温度偏低，床层温度在800至1100℃下运行，而多数气化原料煤900至1300℃的灰熔点温度，因此，常压的循环流化床煤气化工艺难以通过返料到床层达到将飞灰中的残碳″吃干榨净″的目的，只能将飞灰送入锅炉中燃烧另做它用；另外一方面，对于一些加压的流化床粉煤气化炉反应器，其共有的特点是在流化床气化炉的中下部都有一根引入氧气的中心射流管，于是在床层的密相区中下部形成一个温度接近于灰熔点温度的高温中心射流区，如果能够通过优化返料系统将飞灰返料到这一区域，则可能实现飞灰中残碳的二次气化反应。这就涉及到返料口的位置设置及返料量的问题，而截至目前，这一问题尚未得到很好的解决。现有技术中与加压流化床粉煤气化炉相关的飞灰回收利用系统通常由高温旋风分离器及其返料系统、除尘装置及其返料系统组成。表一给出了不同装置捕集的飞灰的粒径范围及平均粒径分布。由表中可以看出，飞灰由平均粒径较大的粗飞灰和平均粒径较小的细飞灰组成，分别对应于高温旋风分离器(一旋、二旋)捕集的飞灰和高效旋风及除尘装置捕集的飞灰。表一、不同装置捕集的飞灰粒度分布在常规的加压流化床粉煤气化方法中，要么是对粗飞灰返回到气化炉高温中心射流区的重视程度不够，如中国专利CN201010582393.3的回收飞灰颗粒的方法中提到的返回到气化炉内高温中心射流区的飞灰的方案仅是将粗煤气净化过程中被高效旋风及除尘装置捕集下来的细飞灰依靠气力输送经过增压后送入高温中心射流区，而一旋、二旋捕集下的绝大部分粗飞灰(占出气化炉飞灰总量的比率高于80.0wt％)依靠重力自然流入，或者简单的气力吹送到气体分布板的上部，而且是流化床密相区的外围，这部分循环回来的粗飞灰，从进入气化炉的瞬间即被密相区的上升气流带走，因此接触不到高温中心射流区，结果是粗飞灰中的残碳不能实现二次气化，灰也没有被熔融，在反反复复的返料到密相区和被气流带走的过程中，参与循环的飞灰越积越多，直到由旋风分离器效率决定的动态平衡-飞灰循环量与进煤量之比，达到10倍，甚至20、30倍，在如此高的循环倍率下，不仅增加了高温旋风分离器下返料管的磨损，而且粗飞灰在不断循环的过程中磨损变为细飞灰，浪费大量的能量减弱高温旋风分离器分离作用，同时也将返飞灰到高温中心射流区的压力转嫁给了高效旋风及除尘装置，这将增大后续设备诸如余热锅炉或除尘装置的故障几率；要么就是虽然考虑了占飞灰绝大部分质量比率的粗飞灰返料到高温中心射流区，如中国专利CN201620741538.2、CN201621065426.6提出了将绝大部分的飞灰返回到气化炉高温中心射流区的方案，实现了绝大部分飞灰的二次气化反应，但仍有一部分出气化炉的飞灰在被除尘器捕集后排出到气化系统外，碳转化率、气化效率不能得到最大限度的提升，由于高效旋风及除尘装置捕集的细飞灰的反应活性低，也难以得到有效的利用。带来环保问题的同时也将提高煤气的生产成本。
技术实现思路
本专利技术是针对现有粉煤气化方法所存在的飞灰返料不完全，气化炉相关设备故障率高等问题提出的。飞灰零排放流化床粉煤气化方法及装置旨在提供一种原料适应性强、操作简便、运行稳定，环境友好、能实现长周期运行的方法及装置。此装置可以将气化过程产生的飞灰全部返回到高温中心射流区进行二次气化反应，实现灰团聚。为实现上述目的，本专利技术所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置包括气化炉，气化炉的顶部通过出气管道连接一级高温旋风分离器的上部，一级高温旋风分离器的顶部连接二级高温旋风分离器的上部，二级高温旋风分离器的顶部出口与余热锅炉的高温煤气入口连接；余热锅炉的下部高温煤气出口与高效旋风分离器的上部连接，高效旋风分离器的顶部出口连接除尘器的下部，除尘器的上部设有粗煤气出气管，用于排出粗煤气；高效旋风分离器的下部通过高效旋风料腿连接高效旋风返料器的入口，高效旋风返料器的出口连接到返料管上；除尘器的下部连接除尘器返料器的入口，除尘器返料器的出口连接到返料管上。在一些实施方案中，在气化炉的顶部设有喷淋水喷头，气化炉的下部设置有气化剂分布板，气化剂分布板上设置有喷嘴；气化剂分布板下部设有返料口；气化剂分布板将气化炉分隔为上部的反应区域和下部的气化剂腔室，反应区域侧壁上设有至少一个粉煤进口，用于输送粉煤；反应区域连接所述返料口，气化剂腔室的侧壁上设有气化剂入口，气化剂入口用于将部分气化剂导入气化剂腔室，并通过气化剂分布板上的喷嘴进入气化炉上部的反应区域。在另一些实施方案中，所述一级高温旋风分离器的下部通过一旋料腿连接一旋返料器；一旋返料器的底端连接返料管；一旋返料器和返料管一起连接到一级引射器的入口，一级引射器的出口通过所述返料口连接到气化炉内的高温氧化区。在另一些实施方案中，二级高温旋风分离器的下部通过二旋料腿连接二旋返料器，二旋返料器连接一旋料腿并与一旋返料器的入口连接。在另一些实施方案中，返料管上还串联有二级引射器和三级引射器，二级引射器的出口与一级引射器的入口连接，二级引射器的入口与三级引射器的出口连接，三级引射器的入口与吹送气管连接，除尘器返料器的出口三级引射器的入口连接，高效旋风返料器的出口连接到三级引射器的出口和二级引射器的入口之间。优选的，所述的除尘器是布袋或除布袋以外的过滤装置。所述的气化炉包括温度等于或高于飞灰的软化温度的高温氧化区，所述的高温氧化区位于该高温中心射流区内。所述的气化炉的底部设有排渣管，排渣管的出口连接到高温冷渣机，排渣管用于排出气化炉内的底渣到高温冷渣机，以定量排出灰渣，确保气化炉中床层的稳定。所述的气化剂分布板上的喷嘴用于强化床层内颗粒物料除轴向运动外的横向流动。所述的气化炉的底部设置有中心进氧管，90％以上的氧气从气化炉底部的中心进氧管进入气化炉。优选的，所述的一旋料腿和二旋料腿内设置有重力调节翻板阀，所述的一级高温旋风分离器和二级高温旋风分离器捕集的飞灰通过各料腿内设置的重力调节翻板阀作为返料器，而后飞灰经一级引射器引射送入气化炉内气化剂分布板的锥体下部；高效旋风分离器捕集的细飞灰利用二级引射器串联一级引射器将细飞灰引射送入气化炉内气化剂分布板的锥体下部；除尘器捕集的细飞灰利用三级引射器串联一级引射器和二级引射器将细飞灰引射送入气化炉内气化剂分布板的锥体下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞灰零排放的流化床粉煤气化装置，其特征在于，所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置包括气化炉，气化炉的顶部通过出气管道连接一级高温旋风分离器的上部，一级高温旋风分离器的顶部连接二级高温旋风分离器的上部，二级高温旋风分离器的顶部出口与余热锅炉的高温煤气入口连接；余热锅炉的下部高温煤气出口与高效旋风分离器的上部连接，高效旋风分离器的顶部出口连接除尘器的下部，除尘器的上部设有粗煤气出气管，用于排出粗煤气；高效旋风分离器的下部通过高效旋风料腿连接高效旋风返料器的入口，高效旋风返料器的出口连接到返料管上；除尘器的下部连接除尘器返料器的入口，除尘器返料器的出口连接到返料管上。

【技术特征摘要】
1.一种飞灰零排放的流化床粉煤气化装置，其特征在于，所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置包括气化炉，气化炉的顶部通过出气管道连接一级高温旋风分离器的上部，一级高温旋风分离器的顶部连接二级高温旋风分离器的上部，二级高温旋风分离器的顶部出口与余热锅炉的高温煤气入口连接；余热锅炉的下部高温煤气出口与高效旋风分离器的上部连接，高效旋风分离器的顶部出口连接除尘器的下部，除尘器的上部设有粗煤气出气管，用于排出粗煤气；高效旋风分离器的下部通过高效旋风料腿连接高效旋风返料器的入口，高效旋风返料器的出口连接到返料管上；除尘器的下部连接除尘器返料器的入口，除尘器返料器的出口连接到返料管上。2.如权利要求1所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置，其特征在于，在气化炉的顶部设有喷淋水喷头，气化炉的下部设置有气化剂分布板，气化剂分布板上设置有喷嘴；气化剂分布板下部设有返料口；气化剂分布板将气化炉分隔为上部的反应区域和下部的气化剂腔室，反应区域侧壁上设有至少一个粉煤进口，用于输送粉煤；反应区域连接所述返料口，气化剂腔室的侧壁上设有气化剂入口，气化剂入口用于将部分气化剂导入气化剂腔室，并通过气化剂分布板上的喷嘴进入气化炉上部的反应区域。3.如权利要求2所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置，其特征在于，所述一级高温旋风分离器的下部通过一旋料腿连接一旋返料器；一旋返料器的底端连接返料管；一旋返料器和返料管一起连接到一级引射器的入口，一级引射器的出口通过所述返料口将返回的物料送到气化炉内的高温氧化区。4.如权利要求3所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置，其特征在于，二级高温旋风分离器的下部通过二旋料腿连接二旋返料器，二旋返料器连接一旋料腿并与一旋返料器的入口连接。5.如权利要求1所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置，其特征在于，返料管上还串联有二级引射器和三级引射器，二级引射器的出口与一级引射器的入口连接，二级引射器的入口与三级引射器的出口连接，三级引射器的入口与吹送气管连接，除尘器下的返料器出口与三级引射器入口连接，高效旋风返料器出口连接到三级引射器出口和二级引射器入口之间。6.如权利要求1-5任一项所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置，其特征在于，所述的除尘器是布袋或除布袋以外的过滤装置。7.如权利要求1-5任一项所述的飞灰零排放的流化床粉煤气化装置，其特征在于，所述的气化炉的底部设置有中心进氧管，90％以上的氧气从气化炉底部的中心进氧管进入气化...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔海骏，杨翠广，赵桂珍，韩春仁，陈建军，黄晓卫，卢西如，王钦娜，
申请(专利权)人：上海正申建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11