一种带有飞灰强制回注系统的粉煤气化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种带有飞灰强制回注系统的粉煤气化方法，其特征在于：粉煤气化反应产生的煤气夹带飞灰颗粒，夹带飞灰颗粒的煤气经过旋风分离器使煤气与飞灰颗粒分离，分离后的飞灰颗粒进入气化炉中气体分布板（8）的下方，进行再次燃烧和气化反应。本方法通过将气体引射器（7）安装在粉煤流化床煤焦粉循环系统垂直下料管与气化炉之间，通过气体引射器将回收的飞灰颗粒通过气体分布板下方，直接进入气化炉中心部位的高温氧化区，再次发生燃烧和气化反应，从而提高粉煤的碳转化率，对于褐煤和烟煤都能达到98%以上。即使对于“三高一低”的劣质煤，即高硫、高灰、高灰熔融温度以及低反应活性的煤，单程碳转化率也可以达到92%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粉煤气化的方法，尤其涉及。
技术介绍
粉煤流化床气化方法的发展和工业化已经有80多年的历史，尤其是近30年来出现的各种各样的灰熔聚气化炉，包括美国的灰团聚气化炉U-GAS，中国山西的灰熔聚气化炉ICC，或陕西的灰粘聚气化炉，他们的一个共同特点是在气化炉的中下部都有一根引入氧气的中心射流管，于是在流化床密相区的中下部形成一个所谓的高温氧化区。同时在气化炉的出口安装有两个或三个串联的旋风分离器，目的是将粉煤气化以后、生成煤气夹带的煤焦粉捕集并通过下料管送回到气化炉的高温氧化区，而实际上是送不到的，因为旋风分离器捕集的煤焦粉都很细，这种250微米以下的细颗粒靠重力自然流入，或者简单的气力吹送是无法到达高温氧化区的。再说所有的送入点都是在气体分布板的上部，而且是流化床密相区的外围，循环回来的煤焦粉，只要一进入气化炉，立刻被密相区的上升气流带走了。结果是碳没有被气化，灰没有被熔融，而是反反复复地被气流带走。参与循环的煤焦粉越积越多，直到由旋风分离器效率决定的动态平衡——循环量与进煤量之比，也称循环倍率，达到10倍，乃至20、30倍之多。离开旋风分离器的细粉可以高达20至30克每标立方米干煤气，其中碳含量常常在65%到75%之间。这就是人们习惯上称之为“上吐下泻”中的“上吐”——大约有10%以上的碳被生成煤气带走了。对于粉煤流化床灰熔聚气化炉，如果把气化炉操作温度和密相层的高度提到足够高，气化炉底部排出灰渣的残碳就有可能降到最低值，譬如1.5%，那么整个气化过程碳的损失主要是“上吐”而不是“下泻”了。然而实际情况是提高气化炉的操作温度和密相层的高度需要冒床层局部结块，或者全床层烧结而被迫停车的风险。为了长周期的安全运行，很多工程师不得不把底渣的残碳定位在比`较高的数值，譬如说10%，甚至更高。这就是“上吐下泻”中的“下泻”一大约5%或20%的碳从气化炉的底部白白流失了。彻底解决“上吐下泻”的技术难题是粉煤流化床气化炉能否达到经济运行的关键之一，也是广大工程技术人员梦寐以求的大事。
技术实现思路
本专利技术针对现有粉煤气化方法所具有的粉煤转化率低、气化炉运行不经济等不足而提出的，旨在提供一种粉煤转化率高、气化炉经济运行的。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决:，粉煤气化反应产生的煤气夹带飞灰颗粒，夹带飞灰颗粒的煤气经过旋风分离器使煤气与飞灰颗粒分离，分离后的飞灰颗粒进入气化炉中气体分布板的下方，进行再次燃烧和气化反应。飞灰颗粒进入气体分布板的下方进行再次燃烧和气化反应时，飞灰颗粒中的碳被再次燃烧和气化并生成煤气，灰被再次熔融，提高了粉煤的碳转化率，还使气化炉的运行更加经济。作为优选，包括以下步骤:a.将粉煤放入加煤斗，粉煤经过定量螺旋进入气化炉密相段；b.气体分布板下方的中心射流管射入第一气化剂，第一气化剂将粉煤吹入气化炉密相段的流化物料。第一氧化剂可以调节中心氧化高温区的温度。95%以上的氧气从中心射流管，简称中心管，与水蒸汽混合好了之后进入气化炉的中心氧化区，与碳发生氧化反应，生成二氧化碳或一氧化碳，并释放热量将周边的颗粒物料加热。由于气体射流速度的限制，一般在50m/s至80m/s之间,在中心管管口向上的一定高度，譬如，0.6至1.2m之间会形成一个又一个的大气泡，此气泡上推下拉将分布板底部的物料向上提升，周边的物料由外向内补充，这就是气体分布板与中心射流管的巧妙组合，使得物料形成非常重要的内循环。C.气化剂与流化物料中的煤炭发生燃烧和气化反应并生成煤气。三路氧化剂均与煤炭发生反应，生成的煤气中夹带飞灰颗粒，较大的颗粒参与密相区物料的内循环，较小的颗粒随着气流进入旋风分离器。d.煤气经过气化炉稀相段进入第一级旋风分离器，第一级旋风分离器去除煤气中夹带的飞灰颗粒，飞灰颗粒进入一旋返料阀。一旋返料阀在整个气化炉的运行过程中，不管是开车启动，还是停车排料，无需人工操作。当气化炉正常运行时，此返料阀将自动调节阀门开度，确保旋风分离器捕集的细粉平稳地进入引射器，同时也能阻止气体自下而上地进入旋风分离器。e.煤气进入第二级旋风分离器，第二级旋风分离器去除煤气中夹带的飞灰颗粒，飞灰颗粒先进入二旋返料阀，然后进入一旋返料阀。二旋返料阀与一旋返料阀具有相同的功能。f.一旋返料阀中的飞灰颗粒进入气体引射器，然后通过气体分布板的中心部位直接进入气化炉密相段的高温氧化区，进行再次燃烧和气化反应。当这些飞灰颗粒被旋风分离器捕集并送到气化炉底部密相区中心、氧气相对集中的部位，处于600摄氏度以上的小颗粒中的碳将极其迅速地发生氧化(燃烧)反应，基本上被转化成煤气的主要成分一氧化碳和二氧化碳，并融入王气流。作为优选，气化反应产生的煤气从第二级旋风分离器排出。经过两级旋风分离器的处理后，得到比较纯净的煤气。作为优选，气化反应产生的灰渣从灰渣排放管排出。作为优选，第二气化剂从气体分布板两侧射入气化炉。第二氧化剂的主要作用是确保物料的流化，促进物料向中心移动，避免出现物料滞流。作为优选，第二气化剂为水蒸气和氧气。氧气的摩尔浓度为5%左右。5%左右的氧气摩尔浓度可以监测分布板下部是否有引射管道磨损或破裂，因为管道磨损或破裂会有碳的泄漏，与氧气接触后会引起分布板下部温度的上升。作为优选，第三气化剂从灰渣排放管引入气化炉。第三气化剂的主要功能是降低灰渣的温度，使灰渣的温度降到下游设备能接受的程度。作为优选，第三气化剂为水蒸气。作为优选，第一气化剂为水蒸气和氧气。氧气的摩尔浓度控制在45%与75%之间。按照本专利技术的技术方案，通过将气体引射器安装在粉煤流化床煤焦粉循环系统垂直下料管与气化炉之间，通过气体引射器将回收的飞灰颗粒通过气体分布板的中心部位，直接进入气化炉的高温氧化区，再次发生燃烧和气化反应，从而提高粉煤的碳转化率，使褐煤和烟煤的碳转化率达到98%以上。本技术方案对于“三高一低”的劣质煤，即高硫、高灰、高灰熔融温度以及低反应活性的煤，碳转化率也可以达到92%以上。另外，本方案还为本专利技术考虑到当飞灰颗粒进入高温氧化区之后，由于碳的燃烧会将原来的相对高温再提高一步。为防止因为高温可能引发的煤灰过度熔融，以及此过度熔融可能引发的排灰通道堵塞，或者全床层烧结。为此，对气体分布板的开孔率以及每个气孔的射流方向都做了相应的调整，目的在于强化颗粒物料的横向流动，避免高温引起的局部滞流，乃至烧结。本专利技术还对氧气的分配做了以下的重大调整，即95%以上的氧气从气化炉底部的中心射流管进入，这不仅仅有利于中心高温区的形成，也有利于提高整个炉子的气化反应温度，提高生成煤气的有效成分一氧化碳和氢气。附图说明图1为本专利技术的气化炉结构示意图。图2为本专利技术中气体分布板的结构示意图。图3为图2中A处的放大示意图。1、气化炉密相段 2、气化炉稀相段 3、第一级旋风分离器 4、第二级旋风分离器5、二旋返料阀6、一旋返料阀7、气体引射器8、气体分布板9、中心射流管10、灰渣排放管11、加煤斗12、定量螺旋具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1 ，其特征在于:粉煤气化反应产生的煤气夹带飞灰颗粒，夹带飞灰颗粒的煤气经过旋风分离器使煤气与飞灰颗粒分离，分离后的飞灰颗粒进入气化炉中气体分布板8的下方，进行再次燃烧和气化反应。具体包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有飞灰强制回注系统的粉煤气化方法，其特征在于：粉煤气化反应产生的煤气夹带飞灰颗粒，夹带飞灰颗粒的煤气经过旋风分离器使煤气与飞灰颗粒分离，分离后的飞灰颗粒进入气化炉中气体分布板（8）的下方，进行再次燃烧和气化反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何正炎，陈忠友，丁益，王晓，周运其，黄晖，姜涛，方红卫，张治中，
申请(专利权)人：浙江工业大学化工设备有限公司，
类型：发明
国别省市：