循环流化床气化装置和循环流化床气化方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法。所述循环流化床气化装置包括：气化炉炉膛(1)、旋风分离器(2)以及返料器，气化炉炉膛(1)下部设置有布风装置；所述布风装置包括多个气化剂喷口(3)，并且多个气化剂喷口(3)中的至少两个气化剂喷口(3)设置在不同的竖直高度上。采用本发明专利技术的循环流化床气化装置和循环流化床气化方法，布风均匀性得到提高，并且系统碳转化率高。

【技术实现步骤摘要】
循环流化床气化装置和循环流化床气化方法
本专利技术涉及燃料气化
，具体地，涉及一种循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法。
技术介绍
循环流化床煤气化技术作为一种清洁的煤炭转化技术，由于其带有高循环量的物料循环回路，固体物料在炉内停留时间延长，具有煤种适应性强、气固混合充分、气化反应速率高及反应温度均匀等优点，因而被广泛应用于工业燃气及合成氨领域中。循环流化床的上述优点很大程度上取决于气体分布器的设计。气体分布器设置在气化炉下部，起着均匀布气和支撑固体颗粒的作用，其结构的设计合理与否极大地影响着气化炉炉膛流态化的质量，进而影响温度分布、反应速率及煤气成分。现有流化床气体分布器多采用布风板的形式，布风板上设置有小孔，气化剂通过小孔进入反应器中与固体物料进行反应，同时作为流化介质起到流化床层的作用。对于小规模的气化炉，采用这种布风方式，可使气化剂通过床层底部时具有较大的速度，能够实现床层的良好流化及气固的充分接触。当单台气化炉生产能力提高后，布风板直径变大，在气化炉热启动、运行波动及压火过程中布风板需要承受数十吨的重量，容易产生热变形而造成布风板结构损坏，影响正常运行，同时这种小孔布风方式，使得整个布风板的阻力增加。另一方面，所有含氧气化剂通过气化炉布风板进入炉内，这种集中的供氧方式容易导致炉内物料局部高温而结焦。为了确保安全运行，通常控制气化炉底部氧浓度在一个较低的范围内运行，底部温度没有达到灰渣的最佳转化温度，导致气化炉底渣含碳量较高，系统碳转化率及能源利用效率低。此外，循环流化床在运行过程中床层剧烈返混，底部密相区含有大量细颗粒循环半焦，在排渣过程中，细颗粒半焦伴随粗颗粒一同排出，因细颗粒半焦含碳量高于粗颗粒，导致整体底渣含碳量较高。由此可见，现有的气体分布器主要存在如下技术缺陷：(1)当单台气化炉生产能力提高后，在气化炉热启动、运行波动及压火过程中容易产生热变形而造成布风板结构损坏，装置无法正常运行。(2)气化炉底部温度未达到灰渣的最佳转化温度，同时，气化炉底渣中循环半焦含量大，导致底渣含碳量较高，系统碳转化率低。(3)布风结构复杂、阻力大。因此，有必要开发一种新型的循环流化床气化装置，在优化布风结构的同时，能够降低布风阻力及底渣含碳量，提高系统碳转化率及冷煤气效率，同时提高系统运行的稳定性。
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，提供一种提高布风均匀性的循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法。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循环流化床气化方法，其能够增加底渣在气化炉底部的停留时间，降低底渣含碳量，提高系统碳转化率。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循环流化床气化方法，其布风阻力小，结构简单，并能提高气化装置的运行稳定性。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：一种循环流化床气化装置，所述循环流化床气化装置包括：气化炉炉膛、旋风分离器以及返料器，气化炉炉膛下部设置有布风装置；所述布风装置包括多个气化剂喷口，并且多个气化剂喷口中的至少两个气化剂喷口设置在不同的竖直高度上。根据本专利技术的一个优选实施例，所述多个气化剂喷口被分为多个气化剂喷口组，每个气化剂喷口组包括至少两个气化剂喷口，每个气化剂喷口组内的气化剂喷口设置在相同的竖直高度上，并且多个气化剂喷口组中的每个气化剂喷口组设置在不同的竖直高度上。根据本专利技术的一个优选实施例，多个气化剂喷口组之间等间距或非等间距分布。根据本专利技术的一个优选实施例，每个气化剂喷口组内的气化剂喷口之间等间距或非等间距分布。根据本专利技术的一个优选实施例，每个气化剂喷口组内的气化剂喷口分布在一个圆周上，并且至少一气化剂喷口组内的气化剂喷口的中心线的延长线不通过该圆的圆心。根据本专利技术的一个优选实施例，位于最上方的气化剂喷口组内的气化剂喷口的中心线的延长线不通过该圆的圆心。根据本专利技术的一个优选实施例，所述气化剂喷口的中心线与该圆交点处的切线和气化剂喷口中心线之间具有夹角，所述夹角介于10-85°之间。根据本专利技术的一个优选实施例，所述夹角介于20-30°之间。根据本专利技术的一个优选实施例，所述气化剂喷口与水平面之间的角度为8-20°。根据本专利技术的一个优选实施例，每个气化剂喷口组内的气化剂喷口的数量为至少3个，沿圆周均匀分布。根据本专利技术的一个优选实施例，所述布风装置还包括气体分布器，所述气体分布器设置在多个气化剂喷口的下方。根据本专利技术的一个优选实施例，气体分布器包括一个进风总管和多个气化剂喷口，每个气化剂喷口的一端与进风总管连通，另一端设置气体出口，多个气化剂喷口成星形布置。根据本专利技术的一个优选实施例，每个气化剂喷口组独立地设置有风箱及阀门。根据本专利技术的一个优选实施例，所述气化炉炉膛的下部设置有锥段，所述布风装置的多个气化剂喷口设置在该锥段上。根据本专利技术的一个优选实施例，所述锥段的锥角为30-60°。根据本专利技术的一个优选实施例，所述气化剂喷口的中心线与锥段的壁面之间的角度为0-85°。根据本专利技术的一个优选实施例，所述气化剂喷口焊接在气化炉炉膛的壁上。根据本专利技术的一个优选实施例，所述气化剂喷口的一端延伸在气化炉炉膛外，另一端内凹地设置在气化炉炉膛的壁内。根据本专利技术的一个优选实施例，所述另一端距离气化炉炉膛的壁的内表面20-50mm。根据本专利技术的一个优选实施例，所述气化炉炉膛的底部设置有排渣口，并且在气化炉炉膛的位于排渣口上方的壁上设置有蒸汽入口。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种循环流化床气化方法，所述循环流化床气化方法使用前述实施例中任一项所述的循环流化床气化装置，各个气化剂喷口组的氧气浓度不同。根据本专利技术的一个优选实施例，各个气化剂喷口组的氧气浓度从下到上逐渐增加。根据本专利技术的一个优选实施例，气体经布风装置进入气化炉后形成旋流。根据本专利技术的一个优选实施例，气化剂喷口出口气体速度为30-70m/s，并且不同高度气化剂喷口之间的床层速度维持在3.5m/s以上。根据本专利技术的一个优选实施例，气化剂喷口出口气体速度为35-60m/s。根据本专利技术的循环流化床气化装置和循环流化床气化方法，采取分级布风，在提高布风均匀性的同时，简化了布风结构，提高了装置运行稳定性。分级布风及移动床排渣增加了底渣在气化炉底部的停留时间降低了底渣含碳量，提高了系统碳转化率。此外，本专利技术通过风管布风，阻力小、能耗低、加工安装成本低。附图说明图1为根据本专利技术的实施例的循环流化床气化装置的示意图，其中示出了布风装置的结构；图2为根据本专利技术的实施例的循环流化床气化装置的示意图，其中示出了布风装置的结构；图3为根据本专利技术的实施例的循环流化床气化装置的示意图，其中示出了布风装置的结构；以及图4为沿图1中的A-A截面的截面示意图，其中示出了布风装置的俯视状态。...

【技术保护点】
1.一种循环流化床气化方法，所述循环流化床气化方法使用循环流化床气化装置，所述循环流化床气化装置包括：气化炉炉膛(1)、旋风分离器(2)以及返料器，其中：/n气化炉炉膛(1)下部设置有布风装置；/n所述布风装置包括多个气化剂喷口(3)，并且多个气化剂喷口(3)中的至少两个气化剂喷口(3)设置在不同的竖直高度上，/n所述多个气化剂喷口(3)被分为多个气化剂喷口组，/n每个气化剂喷口组内的气化剂喷口(3)分布在一个圆周上，并且位于最上层的气化剂喷口组内的气化剂喷口(3)的中心线的延长线不通过该圆的圆心，/n所述气化炉炉膛(1)的下部设置有锥段，所述布风装置的多个气化剂喷口(3)设置在该锥段上；/n所述循环流化床气化方法包括：/n气化剂气流经所述布风装置进入气化炉后形成旋流，其中，通过位于最上层的气化剂喷口组内的气化剂喷口(3)进入气化炉底部的气化剂气流形成切圆，该切圆将使位于气化炉炉膛(1)下部的物料呈旋流状态，以使得粗颗粒物料在气化炉底部聚集到气化炉轴线区域，而细颗粒物料则分布在相对外围的区域并且同时与气化剂发生气化反应，实现粗颗粒物料与细颗粒物料的有效分离。/n

【技术特征摘要】
20190916 CN 20191087064151.一种循环流化床气化方法，所述循环流化床气化方法使用循环流化床气化装置，所述循环流化床气化装置包括：气化炉炉膛(1)、旋风分离器(2)以及返料器，其中：
气化炉炉膛(1)下部设置有布风装置；
所述布风装置包括多个气化剂喷口(3)，并且多个气化剂喷口(3)中的至少两个气化剂喷口(3)设置在不同的竖直高度上，
所述多个气化剂喷口(3)被分为多个气化剂喷口组，
每个气化剂喷口组内的气化剂喷口(3)分布在一个圆周上，并且位于最上层的气化剂喷口组内的气化剂喷口(3)的中心线的延长线不通过该圆的圆心，
所述气化炉炉膛(1)的下部设置有锥段，所述布风装置的多个气化剂喷口(3)设置在该锥段上；
所述循环流化床气化方法包括：
气化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：湛月平，王小芳，朱治平，董鹏飞，柴祯，吕清刚，
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