本申请公开了一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统及气化方法，气化系统包括：气化炉、热返粉子系统和/或冷返粉子系统，热返粉子系统的入口端与气化炉顶部连通设置，其返粉端连接至设置在气化炉中的喷嘴或中心喷射管；冷返粉子系统的入口端与热返粉子系统的出口端连通设置，其返粉端连接至喷嘴或中心喷射管。气化方法，包括：碎煤/粉煤在气化炉中进行气化；进行热返粉工序；和/或进行冷返粉工序；飞灰颗粒经过热返粉工序，和/或冷返粉工序后通过喷嘴或者中心喷射管返粉至气化炉。本申请提高了流化床气化炉大量副产飞灰的二次返粉效率且解决了“三高”(高灰分、高灰熔点、高焦渣指数)、低活性煤或煤泥的有效气化问题。低活性煤或煤泥的有效气化问题。低活性煤或煤泥的有效气化问题。
【技术实现步骤摘要】
一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统及气化方法
[0001]本申请属于流化床气化炉
，特别适用于高灰分、高灰熔点、高焦渣指数、低活性等劣质煤或焦粉的气化，具体涉及一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统及气化方法。
技术介绍
[0002]我国是贫油多煤国家，煤化工是国民经济的重要命脉，其中，煤气化生产清洁能源和C1化学品又是煤化工发展的基础和原料来源。按照气化炉内气体流速差异，煤气化技术分为移动床气化炉(以下简称移动床)、流化床气化炉(以下简称流化床)及气流床气化炉(以下简称气流床)三大类，其中流化床气化炉又分为普通循环流化床气化炉(结构类似于循环流化床锅炉，无中心喷射管)和喷动循环流化床气化炉(内置中心喷射管)。
[0003]上述煤气化技术的最主要差别在于煤种适应性。移动床气化炉只能气化8～50mm低灰高热值的块煤，如神木煤，单炉负荷低且气化废水含焦油和难以处理的酚，存在严重的污染问题。气流床和普通循环流化床气化炉也只能气化高活性烟煤，如神木粉煤，不能气化高灰、高灰熔点、高焦渣指数(CRC)和低活性的劣质煤。而我国尽管是一个煤炭储量大国，但优质煤神木煤则相对分布较集中在陕西榆林附近，其它地区当地煤多为高灰分、或高灰熔点、或高焦渣指数、或低活性煤，这限制了上述煤气化技术的应用。
[0004]另一方面，循环流化床气化炉产生大量没有活性、热值与“三高”煤类似的飞灰，这类飞灰的处理已成为行业内的棘手问题。普通循环流化床气化炉或锅炉没有中心喷射的高温区，飞灰通过外部旋风返回气化炉不能转化，因此无内置中心喷射管的普通流化床气化炉将此类飞灰气力输送至结构和燃烧温度都几乎完全相同的CFB燃煤锅炉，但由于飞灰没有活性且粒径远小于入炉煤，飞灰难以燃烧造成二次污染，基本没有解决飞灰问题。飞灰另一个处理方式是返回气化炉二次转化，此项技术即为返粉技术。返粉技术不断发展，并随之诞生了不少现有技术，但如何设置高温区、如何将飞灰气力输送至高温区，实现飞灰二次转化包括二次燃烧和气化效率却有很大差异。
[0005]中国专利技术专利CN102477314B公布了一种上述飞灰输送至喷射循环流化床气化炉中心高温区的方法。流化床气化炉设置了两级旋风，飞灰被合成气夹带从二级旋风出口至余热回收系统，降温后至飞灰除尘器12，并被捕集至飞灰锁斗和飞灰输送罐，再由载气将飞灰气力输送至气化炉。该返粉方法属于冷返粉方法，飞灰穿过气化炉分布板靠近中心区的管口被载气夹带进气化炉。该方法存在的问题是：尽管飞灰能够被载气输送至气化炉接近高温区，但相当一部分飞灰在升温过程中即被气流夹带出高温区，这部分飞灰在进行无效循环，并造成飞灰单程转化率低，因此需要加大飞灰循环量才能转化入炉煤产生的一次飞灰。另外，该返粉方法运行路线长，飞灰被粗合成气夹带出气化炉稀相区，需经过高温旋风、余热锅炉系统、再到飞灰除尘器12，相应由于部分飞灰无效循环所增加的飞灰循环量，也增加了高温旋风和余热锅炉设备的磨损和设备故障率，最终影响飞灰循环及转化系统的稳定运行。
[0006]中国专利技术专利CN 105189712 A公布了另一种返粉方法，其中，飞灰由高温旋风或可能的高温除尘器12捕集至料腿，再由载气输送至喷射流化床排渣环管的分级器，在分级器内飞灰再由载气继续夹带至气化炉中心区，或直接回料至气化炉密相区。此为热返粉方法。但该方法存在致命的问题，即由于排渣环管内底渣向下移动，且基本已充满环管，载气难以将飞灰向上反吹至环管入口高温区，否则仅依靠增加载气气量将引起排渣堵塞及结焦。而旋风回料至分布板之上远离中心高温区的气化炉密相区，则无助于转化飞灰，只会造成无效循环和气化炉飞灰累积，最终会影响气化炉稳定运行。
[0007]中国专利技术专利CN 103184077 A公布了第三种返粉方法。其中，飞灰由一级或一级以上高温旋风捕集至料腿，再经过一级旋风返料阀和引射器，由喷射气体携带飞灰穿过分布板至喷射流化床中心高温区附近。
[0008]中国专利技术专利CN 106433796 A公布了第四种返粉方法，该方法与CN 103188077 A公布的方法类似，即上述飞灰由一级或一级以上高温旋风捕集至料腿，再经过一级旋风返料阀和引射器，由喷射气体携带飞灰穿过分布板至喷射流化床中心高温区附近。唯一与CN 103188077 A的区别之处在于，在引射器入口的对面，增加了一个气化剂射流入口。
[0009]上述公开号为CN 103184077 A和CN 106433796 A的现有技术文件均忽视了一个致命问题，即气化炉密相区有相当的床料，返粉入口处有相当的背压，单纯依靠引射器不能克服背压输送焦粉至气化炉。而如果增加吹送气压力，则会引起旋风料腿串气，造成旋风回料堵塞，因此上述热返粉方法工程上难以工作。
[0010]中国专利技术专利CN 109694752 A公布了第五种返粉方法，该方法将高温旋风收集的高温飞灰及低温旋风和除尘除尘器捕集的低温飞灰，通过气力输送与入炉煤混合，输送至气化炉密相区。但与前述现有技术不同的是，高温飞灰、与低温飞灰及入炉煤，混合入炉，这涉及到气力输送不同来源物料的协同性问题，特别是飞灰/入炉煤进口位于气化炉密相区，背压较高，气力输送载气压力也需相应提高，以克服背压阻力，但是这样将阻碍旋风料腿下料，影响旋风操作。
技术实现思路
[0011]针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统及气化方法。
[0012]为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
[0013]本申请提出了一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统，所述气化系统包括：气化炉、热返粉子系统和/或冷返粉子系统，
[0014]所述气化炉具有密相区以及扩大区，在所述密相区内还设有分布板，其中，所述分布板上还设有喷嘴，所述分布板与贯穿所述密相区壁面设置的排渣管连通设置，在所述排渣管内还设有中心喷射管；
[0015]所述密相区还设有载气气源通道；
[0016]所述热返粉子系统的入口端与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置，所述热返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴或所述中心喷射管；所述冷返粉子系统的入口端与所述热返粉子系统的出口端连通设置，所述冷返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴或所述中心喷射管。
[0017]进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述热返粉子系统包括：第一旋风分离器以及止回阀，所述第一旋风分离器的入口与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置；所述止回阀设置在所述第一旋风分离器底部的料腿上，所述止回阀通过气力输送系统输送至所述中心喷射管或者所述喷嘴。
[0018]进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，还包括第一水冷器和/或第二水冷器，所述第一水冷器设置在所述气化炉顶部和所述第一旋风分离器之间的高温管道上，所述第二水冷器设置在所述第一旋风分离器和所述止回阀之间的料腿上。
[0019]进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述第一水冷器包括火管式蒸发器或者水管式蒸发器。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其特征在于，所述气化系统包括：气化炉、热返粉子系统和/或冷返粉子系统，所述气化炉具有密相区以及扩大区，在所述密相区内还设有分布板，其中，所述分布板上还设有喷嘴，所述分布板与贯穿所述密相区壁面设置的排渣管连通设置，在所述排渣管内还设有中心喷射管；所述密相区还设有载气气源通道；所述热返粉子系统的入口端与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置，所述热返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴或所述中心喷射管；所述冷返粉子系统的入口端与所述热返粉子系统的出口端连通设置，所述冷返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴或所述中心喷射管。2.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，所述热返粉子系统包括：第一旋风分离器以及止回阀，所述第一旋风分离器的入口与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置；所述止回阀设置在所述第一旋风分离器底部的料腿上，所述止回阀通过气力输送系统输送至所述中心喷射管或者所述喷嘴。3.根据权利要求2所述的气化系统，其特征在于，还包括第一水冷器和/或第二水冷器，所述第一水冷器设置在所述气化炉顶部和所述第一旋风分离器之间的高温管道上，所述第二水冷器设置在所述第一旋风分离器和所述止回阀之间的料腿上。4.根据权利要求3所述的气化系统，其特征在于，所述第一水冷器包括火管式蒸发器或者水管式蒸发器。5.根据权利要求3或4所述的气化系统，其特征在于，所述第二水冷器包括沿所述料腿设置的夹套水冷器或者内置于所述料腿中的竖管水冷器。6.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，所述冷返粉子系统还包括余热锅炉、第二旋风分离器以及除尘器，所述余热锅炉的进口与所述第一旋风分离器的顶部出口连通设置，所述余热锅炉的出口与所述第二旋风分离器的进口连通设置，所述第二旋风分离器的顶部出口与所述除尘器的进口连通设置，所述第二旋风分离器的料腿通过所述气力输送系统连接至所述中心喷射管或者所述喷嘴，所述除尘器的出口亦通过所述气力输送系统连接至所述中心喷射管或者所述喷嘴，所述除尘器上还设有净合成气输出通道。7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的气化系统，其特征在于，还包括料仓，所述料仓设置在所述气力输送系统上。8.根据权利要求1或2或3或4或6所述的气化系统，其特征在于，所述喷嘴为同心圆结构，其内圈输送载气和飞灰，外圈输送氧载气；或者，其内圈输送载气，外圈输送载气和飞灰。9.根据权利要求1或2或3或4或6所述的气化系统，其特征在于，所述载气气源通道或者所述气力输送系统输送的载气包括惰性气体，或者氧气/富氧-蒸汽混合体。10.根据权利要求1或2或3或4或6所述的气化系...
【专利技术属性】
技术研发人员：马凌河，雷会娇，吴明，曾海英，游春华，
申请(专利权)人：上海浦名能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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