[發明專利]循環流化床氣化裝置和循環流化床氣化方法

有效

• 申請號: 202011490347.0
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN112745966B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 湛月平;王小芳;朱治平;董鵬飛;柴禎;呂清剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54;C10J3/56;C10J3/72
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 樊曉

本發明提供了一種循環流化床氣化裝置以及循環流化床氣化方法。所述循環流化床氣化裝置包括：氣化爐爐膛(1)、旋風分離器(2)以及返料器，氣化爐爐膛(1)下部設置有布風裝置；所述布風裝置包括多個氣化劑噴口(3)，并且多個氣化劑噴口(3)中的至少兩個氣化劑噴口(3)設置在不同的豎直高度上。采用本發明的循環流化床氣化裝置和循環流化床氣化方法，布風均勻性得到提高，并且系統碳轉化率高。

技術領域

本發明涉及燃料氣化技術領域，具體地，涉及一種循環流化床氣化裝置以及循環流化床氣化方法。

背景技術

循環流化床煤氣化技術作為一種清潔的煤炭轉化技術，由于其帶有高循環量的物料循環回路，固體物料在爐內停留時間延長，具有煤種適應性強、氣固混合充分、氣化反應速率高及反應溫度均勻等優點，因而被廣泛應用于工業燃氣及合成氨領域中。

循環流化床的上述優點很大程度上取決于氣體分布器的設計。氣體分布器設置在氣化爐下部，起著均勻布氣和支撐固體顆粒的作用，其結構的設計合理與否極大地影響著氣化爐爐膛流態化的質量，進而影響溫度分布、反應速率及煤氣成分。現有流化床氣體分布器多采用布風板的形式，布風板上設置有小孔，氣化劑通過小孔進入反應器中與固體物料進行反應，同時作為流化介質起到流化床層的作用。對于小規模的氣化爐，采用這種布風方式，可使氣化劑通過床層底部時具有較大的速度，能夠實現床層的良好流化及氣固的充分接觸。當單臺氣化爐生產能力提高后，布風板直徑變大，在氣化爐熱啟動、運行波動及壓火過程中布風板需要承受數十噸的重量，容易產生熱變形而造成布風板結構損壞，影響正常運行，同時這種小孔布風方式，使得整個布風板的阻力增加。另一方面，所有含氧氣化劑通過氣化爐布風板進入爐內，這種集中的供氧方式容易導致爐內物料局部高溫而結焦。為了確保安全運行，通常控制氣化爐底部氧濃度在一個較低的范圍內運行，底部溫度沒有達到灰渣的最佳轉化溫度，導致氣化爐底渣含碳量較高，系統碳轉化率及能源利用效率低。

此外，循環流化床在運行過程中床層劇烈返混，底部密相區含有大量細顆粒循環半焦，在排渣過程中，細顆粒半焦伴隨粗顆粒一同排出，因細顆粒半焦含碳量高于粗顆粒，導致整體底渣含碳量較高。

由此可見，現有的氣體分布器主要存在如下技術缺陷：

(1)當單臺氣化爐生產能力提高后，在氣化爐熱啟動、運行波動及壓火過程中容易產生熱變形而造成布風板結構損壞，裝置無法正常運行。

(2)氣化爐底部溫度未達到灰渣的最佳轉化溫度，同時，氣化爐底渣中循環半焦含量大，導致底渣含碳量較高，系統碳轉化率低。

(3)布風結構復雜、阻力大。

因此，有必要開發一種新型的循環流化床氣化裝置，在優化布風結構的同時，能夠降低布風阻力及底渣含碳量，提高系統碳轉化率及冷煤氣效率，同時提高系統運行的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于至少部分地克服現有技術的缺陷，提供一種提高布風均勻性的循環流化床氣化裝置以及循環流化床氣化方法。

本發明的目的還在于提供一種循環流化床氣化裝置以及循環流化床氣化方法，其能夠增加底渣在氣化爐底部的停留時間，降低底渣含碳量，提高系統碳轉化率。

本發明的目的還在于提供一種循環流化床氣化裝置以及循環流化床氣化方法，其布風阻力小，結構簡單，并能提高氣化裝置的運行穩定性。

為達到上述目的或目的之一，本發明的技術解決方案如下：

一種循環流化床氣化裝置，所述循環流化床氣化裝置包括：氣化爐爐膛、旋風分離器以及返料器，氣化爐爐膛下部設置有布風裝置；所述布風裝置包括多個氣化劑噴口，并且多個氣化劑噴口中的至少兩個氣化劑噴口設置在不同的豎直高度上。