[發明專利]一種臥式循環流化床氣化方法與裝置

在審

• 申請號: 201710955126.8
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107513437A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 陽紹軍
• 申請（專利權）人: 國科潔能（北京）科技有限公司
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56;C10J3/54;C10J3/72;C10J3/84
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙)11513
• 代理人: 衛安樂

技術領域

本發明涉及固體含碳燃料氣化技術領域；具體來說涉及一種臥式循環流化床氣化方法與裝置，屬于流化作用下固體含碳燃料氣化制燃氣或合成氣技術領域。

背景技術

中國發明專利201410117504.1，申請日2014.3.26，公開日2014.7.9，公開號CN103911179A，名稱：煤氣化方法和裝置；其公開了現有的固態排渣的循環流化床氣化爐的固態渣中的含碳量較高、煤氣中飛灰量大、含碳量高的問題。而中國發明專利申請201510641319.7，申請日2015.9.30，公開日2017.4.5，公開號CN106554826A，名稱：帶細粉灰熔融的循環流化床煤氣化方法及裝置；其公開了現有的循環流化床氣化由于氣化操作溫度低，導致隨氣流夾帶出的細粉灰中含碳量高，質量分數占30％～50％，飛灰占總灰量70％～80％導致系統的總碳利用率不高；且其中細粉灰的利用處置也是一大難題。

在傳統的循環流化床氣化爐中，由于采用固態排渣的方式，煤氣化溫度較低，一般低于灰熔點150～200℃。受煤的反應活性及灰熔點的影響，一般循環流化床煤氣化爐的氣化溫度選為950℃～1050℃左右。循環流化床煤氣化爐采用的入爐煤粉的粒徑通常在10mm左右以下，煤粉進入循環流化床煤氣化爐的爐膛后，與高溫循環床料快速混合，被快速加熱，發生水分的快速蒸發、快速熱解反應，在這個過程中，受到煤粉的熱穩定性和機械穩定性的影響，部分煤粉會破碎，產生小粒徑半焦，甚至細粉半焦。半焦在提升管內與氣化劑反應，產生煤氣，未反應完的半焦進入旋風分離器，大部分半焦被旋風捕集后，經過立管和返料器，回到提升管與氣化劑繼續反應，剩余少部分半焦隨高溫煤氣逃逸出去，成為飛灰。

一般循環流化床的飛灰量大且飛灰中含碳量高，一般20％以上，有些煤種氣化的飛灰中含碳量甚至可達70％。飛灰中含碳量高，一方面對循環流化床煤氣化爐的碳轉化率和冷煤氣效率等造成重要負面影響，甚至導致碳轉化率降低10％左右，有些煤種甚至達18％左右，煤氣產率和系統熱效率顯著降低。另一方面，飛灰中的高含碳量，燃燒和氣化活性低，不利于飛灰的直接利用。

采用二次風方式，上部溫度高，可用于氣化，但是二次風中O₂會優先與煤氣燃燒，產生CO₂、H₂O，此處生產的CO₂與C的氣化反應速率很慢了，不像在底部生成，停留時間相對較長。

有的循環流化床煤氣化技術中，對高灰量、高含碳量飛灰的處理，一般采用對逃逸出循環流化床氣化爐的旋風分離器的飛灰利用燃燒、氣化兩種方法進行處理，而不是直接強化氣化爐內的反應，降低飛灰中的碳含量。

如中國發明專利201410117504.1采用將循環流化床氣化爐產生的粗煤氣經過再一級旋風分離后，分離的飛灰通過熱風爐燃燒產生高溫煙氣，送循環流化床氣化爐作為熱源，這個過程混入了較大量N₂，稀釋煤氣，煤氣熱值降低，另外燃燒煙氣的溫度高達1300～1400℃，且熱風爐采用液態排渣，因此輸入氣化爐的高溫煙氣中會混有液態渣滴，在氣化爐內與床料粘結，團聚，破壞流動。

中國發明專利01123960.3，申請日2001.8.8，公開日2003.3.5，公開號CN1400289，名稱：粉煤流化床氣化方法及氣化爐；其公開了單個爐膛氣化(分高溫燃燒區+密相區+稀相區)，灰團聚排渣，氣化灰+單段細粉半焦燃燒，煙氣進高溫燃燒區。

中國發明專利201610644936.7，申請日2016.8.8，公開日2016.11.16，公開號CN106118750A，名稱:梯級組合床氣化系統；其公開了一段流化床氣化+二段氣流床氣化(高溫)，液態排渣，單段排渣，氣化灰。但是二段氣化劑為氧氣或富氧空氣。