[發(fā)明專利]流化床和熔融床相組合的煤氣化裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610707710.7
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN107760385B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金渭龍;顧松園;鐘思青;屠功毅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56;C10J3/72;C10J3/76;C10J3/84
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本發(fā)明涉及一種流化床和熔融床相組合的氣化裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的碳轉(zhuǎn)化率和氣化強度偏低、有效氣濃度偏低以及氣化爐運行穩(wěn)定性和可靠性差的問題，本發(fā)明通過采用一種流化床和熔融床相組合的氣化裝置，由上方流化床氣化段和下方熔融床氣化段組成。其特征在于兩個氣化段采用喉口相連接，流化床氣化段下部設(shè)有原料進(jìn)口和回料進(jìn)口，熔融床氣化段側(cè)面設(shè)有氣化劑噴嘴。主要包括以下步驟：含碳原料和氣化劑在流化床氣化段內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，未反應(yīng)完全的飛灰通過旋風(fēng)分離器和回料裝置收集并循環(huán)通入流化床氣化段內(nèi)，產(chǎn)生的粗渣在熔融床氣化段進(jìn)一步燃燒的技術(shù)方案，較好地解決了上述問題，可應(yīng)用于煤氣化領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤氣化裝置及方法，更具體地，本發(fā)明設(shè)計一種流化床和熔融床相組合的氣化裝置及方法，屬于煤氣化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國擁有豐富的煤炭資源，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對煤炭的需求量也與日俱增。在我國的煤炭消費結(jié)構(gòu)中，發(fā)電和供熱行業(yè)占50％左右，然而煤燃燒排放的大量粉塵、二氧化硫和氮氧化物等有害物質(zhì)嚴(yán)重影響著人體健康和自然環(huán)境。煤氣化技術(shù)作為一種煤炭清潔高效利用的重要途徑，已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材、機械等工業(yè)行業(yè)和工業(yè)燃?xì)狻，F(xiàn)有的煤氣化技術(shù)主要包括固定床、流化床和氣流床。

流化床氣化技術(shù)是原料固體在氣化床層區(qū)域內(nèi)懸浮運動并氣化，原料固體與氣化劑充分混合，有利于傳熱、傳質(zhì)和氣化反應(yīng)。流化床氣化爐產(chǎn)生的煤氣中焦油含量較低、氣體組分和熱值穩(wěn)定，適用于粘結(jié)性低和高揮發(fā)分的煤種，是一種重要的煤氣化技術(shù)。但是傳統(tǒng)的流化床氣化爐的灰渣中碳含量高，易造成碳轉(zhuǎn)化率低。

美國專利USP4229289介紹了一種灰融聚流化床氣化反應(yīng)裝置，在氣化爐底部文丘里管中插入一個通入氧氣或者空氣的射流管，形成床內(nèi)局部高溫，使灰渣團(tuán)聚成球，借助重量差異，達(dá)到灰球與含碳物料的分離，從而提高了原料碳的利用率。控制文丘里喉管的氣速，可以控制下落灰球的大小或重量。但其文丘里喉管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造困難。

專利CN200710018513.5提出了一種灰融聚流化床氣化方法及氣化裝置，包括流化床氣化單元、融聚灰分離單元、飛灰循環(huán)單元及廢熱回收單元組成，其排灰結(jié)構(gòu)由垂直分離管與漸縮管直接相連，省去了結(jié)構(gòu)復(fù)雜加工困難的文丘里管段，飛灰循環(huán)操作控制方便并帶有廢熱回收的灰融聚流化床氣化裝置。中心射流管通入氧化劑，形成床內(nèi)局部高溫，使灰渣團(tuán)聚成球，借助重量差異，達(dá)到灰球與含碳物料的分離，從而提高了原料碳的利用率。

綜上所述，研究者已經(jīng)進(jìn)行了較多的工作開發(fā)新型的流化床氣化技術(shù)，但是仍難以解決碳轉(zhuǎn)化率低和運行不穩(wěn)定的問題。灰的熔融團(tuán)聚會導(dǎo)致煤灰顆粒變大，操作條件的波動易造成大塊的熔渣，堵塞氣化爐的出口，并且熔融態(tài)的球狀顆粒與避免接觸時容易粘附在排灰管中。排灰管內(nèi)的氣速調(diào)節(jié)范圍有限，使得排灰量受到限制，并且排出的灰渣中的仍含有殘?zhí)浚嫁D(zhuǎn)化率一般在90～95％之間。而本發(fā)明通過流化床和熔融床的結(jié)合有針對性地解決了這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題之一是現(xiàn)有技術(shù)中碳轉(zhuǎn)化率和氣化強度低、有效氣濃度偏低以及氣化爐運行穩(wěn)定性和可靠性差的問題，本發(fā)明提出了一種流化床和熔融床相組合的氣化裝置，該裝置由流化床氣化段和熔融床氣化段組成，將流化床氣化段中未反應(yīng)完全的殘?zhí)吭谌廴诖矚饣沃羞M(jìn)一步反應(yīng)，實現(xiàn)了物料平衡，提高了碳轉(zhuǎn)化率和有效氣濃度，并且該裝置運行穩(wěn)定，易于放大。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題二是提供一種與解決技術(shù)問題之一相對應(yīng)的氣化反應(yīng)方法。