[發明專利]帶細粉灰回送的循環流化床煤氣化方法及裝置

有效

• 申請號: 201610083021.3
• 申請日: 2016-02-06
• 公開（公告）號: CN107043641B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 呂清剛;王小芳;于曠世;高鳴
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56;C10J3/84;C10J3/72
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

一種帶細粉灰回送的循環流化床煤氣化方法，包括如下步驟：a)將煤(B1)與氣化劑(A)通入循環流化床煤氣化爐(1)進行氣化反應，生成煤氣(C)和氣化細粉灰(D)；b)將煤氣(C)與氣化細粉灰(D)分離；c)收集分離后的氣化細粉灰(D)；d)將步驟c)獲得的氣化細粉灰(D)和氧化劑(G)送入熔融裝置(3)；e)生成富碳高溫氣(H1)和高溫熔渣(H2)；以及f)將富碳高溫氣(H1)和高溫熔渣(H2)回送到循環流化床煤氣化爐(1)的氣化爐爐膛(10)中。本發明還提供一種帶細粉灰回送的循環流化床煤氣化裝置。本發明的帶細粉灰回送的循環流化床煤氣化方法和裝置碳轉化率高，對環境污染小。

技術領域

本發明屬于煤氣化技術領域，涉及一種煤氣化方法及裝置，具體地，涉及一種帶細粉灰回送的循環流化床煤氣化方法及采用該方法的裝置。

背景技術

按固體燃料的運動狀態分類，現代煤氣化工藝主要包括移動床(又稱固定床)氣化法、氣流床氣化法和流化床氣化法。

移動床煤氣化工藝主要以塊狀煤為原料，其主要優點包括：可以使用劣質煤氣化；加壓氣化生產能力高；氧耗量低，是目前三類煤氣化方法中氧耗量最低的方法；反應爐的操作溫度和出口煤氣溫度低，碳效率高、氣化效率高。但由于移動床氣化只能以不粘塊煤為原料，不僅原料昂貴、氣化強度低，而且氣-固逆流換熱，粗煤氣中含酚類、焦油等較多，使凈化流程加長，增加了投資和成本。

氣流床煤氣化爐反應溫度高，并且采用液態排渣，氣化強度高、生產能力大、碳轉化率高，但該工藝需要以低灰熔點煤為原料，且要求煤粒度小于100μm，原料成本高；為維持爐內的高反應溫度，常采用純氧做氧化劑，氧耗高，影響經濟性。

流化床煤氣化技術可利用0～10mm的碎煤，不需篩分，加工成本低；氣化強度大，達到移動床的2～3倍；可使用空氣氣化，氧耗低；粗煤氣出口溫度高；產品煤氣中幾乎不含焦油和酚類等。此類技術中，包括傳統的流化床煤氣化技術和近年來發展起來的循環流化床煤氣化技術。其中，循環流化床煤氣化爐帶有高循環量的物料循環回路，流化速度大于傳統流化床氣化爐的流化速度，具有煤種適用性強、氣固混合充分、氣化反應速率高、整個反應器溫度均勻、添加石灰石可爐內脫硫等優點。但也存在局限性：一方面，不同于傳統流化床煤氣化爐中的氣化反應主要在爐膛下部進行，循環流化床煤氣化爐由于其流態化特性、給煤點以及氣化劑給入位置等因素，爐膛流化速度高，大量煤粒及未反應完全的碳會進入爐膛中上部進行氣化反應，因此爐膛中上部處于還原區，需要大量的熱量以獲得較高的氣化效率，但與此同時，能夠被攜帶到爐膛上部的熱量有限，從而嚴重影響了爐內的氣化效率；另一方面，由于氣化操作溫度低，流化速度高，雖然大顆粒的未反應碳會通過循環再次參與反應，但由氣流夾帶出的細粉灰中含碳量仍然可觀，一般飛灰占總灰量的70％～80％，其中碳的質量分數占30％～50％，導致系統的總碳利用率不高；此外，由于氣化細粉灰灰量大且含碳量高，細粉灰的利用處置也是一大難題。

針對傳統流化床煤氣化爐及循環流化床煤氣化爐總碳利用率不高以及細粉灰處理的問題，主要有如下解決方案：(1)將流化床帶出的細粉灰連同熱煤氣一起導入氣流床煤氣化爐進行高溫二次氣化，二次氣化后的攜帶細粉灰的高溫煤氣排出氣流床煤氣化爐；(2)將傳統流化床或循環流化床煤氣化爐中帶出的細粉灰從產品煤氣中分離后送入氣流床煤氣化爐進行高溫反應，反應生成的灰渣及高溫煤氣返回傳統流化床或循環流化床下部，實現干法排渣的同時為傳統流化床或循環流化床下部補熱；(3)將傳統流化床或循環流化床煤氣化爐中帶出的細粉灰從產品煤氣中部分分離后送入氣流床進行高溫燃燒，液態排渣，高溫煙氣再返回傳統流化床或循環流化床下部，為傳統流化床或循環流化床下部補熱。