[發(fā)明專利]一種流化床氣化爐及氣化工藝

有效

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• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112480968B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王會芳;李鵬;劉雷;李克忠
• 申請（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56;C10J3/72
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 郭欣欣

本發(fā)明提供了一種流化床氣化爐及氣化工藝，包括：自上而下依次連通的氣化反應(yīng)段和富氧燃燒段；氣化反應(yīng)段的上部和下部分別開設(shè)有負(fù)載催化劑的原料煤進(jìn)口和若干氣化劑噴嘴，各氣化劑噴嘴傾斜向上設(shè)置；富氧燃燒段的壁面上開設(shè)有若干氧氣噴嘴，且各氧氣噴嘴沿壁面傾斜向下設(shè)置并伸入所述富氧燃燒段內(nèi)部，用以向所述富氧燃燒段輸送氧氣，使得所述氣化反應(yīng)段產(chǎn)生的灰渣與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出大量熱并形成高溫區(qū)，進(jìn)而使得含催化劑的灰渣在高溫下熔融成為液態(tài)。本發(fā)明使得氧氣與氣化灰渣充分發(fā)生燃燒反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱，為氣化反應(yīng)段提供熱量的同時(shí)，保證灰渣呈液態(tài)形式排出，提高了煤種適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)了灰渣的無害化排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種流化床氣化爐及氣化工藝。

背景技術(shù)

流化床煤催化氣化屬于第三代煤氣化技術(shù)，通過在煤中添加催化劑，可以有效提高煤氣化反應(yīng)活性，同步催化煤氣化、甲烷化和變換三個(gè)反應(yīng)同步進(jìn)行，達(dá)到吸放熱反應(yīng)的熱量耦合，大幅提高系統(tǒng)能效。因此，可以有效降低氣化爐操作溫度，提高氣化爐出口的甲烷含量。

堿金屬鉀、鈉以及堿土金屬鈣的鹽類是良好的煤氣化催化劑。堿性工業(yè)廢棄物如化工濃鹽水、造紙黑液等含有大量堿金屬催化活性成分，是良好的催化劑原料，并且因成本低廉，不需要配套相應(yīng)的催化劑回收工段。因現(xiàn)有催化氣化為流化床固態(tài)排渣工藝，堿性廢棄物中一些堿金屬及微量重金屬元素以可溶形式存在，直接排放會對環(huán)境造成污染，因此還需要匹配相應(yīng)的回收工段，主要目的是使灰渣達(dá)到無害化排放，這無疑給工業(yè)廢棄物用于催化氣化增加了額外成本。

同時(shí)，堿金屬和堿土金屬催化劑的加入會降低煤灰熔點(diǎn)，加劇氣化爐結(jié)渣的風(fēng)險(xiǎn)。因此，催化氣化原料用煤對煤灰熔點(diǎn)有一定的要求，低灰熔點(diǎn)的煤種運(yùn)行會造成氣化爐結(jié)渣，這也限制了氣化用煤的適用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提出了一種流化床氣化爐及氣化工藝，旨在解決現(xiàn)有煤氣化工藝中堿金屬和堿土金屬催化劑的排放污染環(huán)境且低灰熔點(diǎn)原料煤無法充分利用的問題。

一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種流化床氣化爐，包括：自上而下依次連通的氣化反應(yīng)段和富氧燃燒段；其中，所述氣化反應(yīng)段的壁面上部和下部分別開設(shè)有負(fù)載催化劑的原料煤進(jìn)口和若干氣化劑噴嘴，各所述氣化劑噴嘴傾斜向上設(shè)置并且與所述氣化反應(yīng)段的氣化劑進(jìn)口連通，以旋流的方式向所述氣化反應(yīng)段輸送氣化劑，使得負(fù)載催化劑的原料煤與氣化劑反應(yīng)得到含催化劑的灰渣；所述富氧燃燒段的壁面上開設(shè)有若干氧氣噴嘴，且各所述氧氣噴嘴沿壁面傾斜向下設(shè)置并伸入所述富氧燃燒段內(nèi)部，用以向所述富氧燃燒段輸送氧氣，使得所述氣化反應(yīng)段產(chǎn)生的灰渣與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出大量熱并形成高溫區(qū)，進(jìn)而使得含催化劑的灰渣在高溫下熔融成為液態(tài)灰渣。

進(jìn)一步地，上述流化床氣化爐中，所述氣化反應(yīng)段為筒體結(jié)構(gòu)，各所述氣化劑噴嘴均與所述氣化反應(yīng)段的筒體中心軸線之間呈第一預(yù)設(shè)角度設(shè)置。

進(jìn)一步地，上述流化床氣化爐中，所述第一預(yù)設(shè)角度為60-90°。

進(jìn)一步地，上述流化床氣化爐中，所述氣化反應(yīng)段為筒體結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述氣化劑噴嘴在所述氣化反應(yīng)段的筒體截面上的投影線與所述氣化反應(yīng)段的壁面具有交點(diǎn)，該交點(diǎn)與所述筒體截面的圓心連接形成一半徑，該半徑與所述投影線之間呈第二預(yù)設(shè)角度設(shè)置。

進(jìn)一步地，上述流化床氣化爐中，所述第二預(yù)設(shè)角度為30-90°。

進(jìn)一步地，上述流化床氣化爐中，所述富氧燃燒段為筒體結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述氧氣噴嘴與所述富氧燃燒段的筒體截面之間的夾角為10-30℃。

進(jìn)一步地，上述流化床氣化爐中，各所述氣化噴嘴沿所述氣化反應(yīng)段的壁面的周向均勻分布；和/或各所述氧氣噴嘴沿所述富氧燃燒段的壁面的周向均勻分布。

進(jìn)一步地，上述流化床氣化爐中，還包括：液態(tài)排渣單元；其中，

所述液態(tài)排渣單元的進(jìn)口與所述富氧燃燒段的出口連通，用以將所述富氧燃燒段產(chǎn)生的液態(tài)灰渣排出。