[發(fā)明專利]一種氣流床氣化爐氣化細(xì)灰分級脫水脫碳及綜合利用工藝

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• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113372959A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙莉
• 申請（專利權(quán)）人: 趙莉
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C10J3/72;C10J3/80;B01D36/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種氣流床氣化爐氣化細(xì)灰分級脫水脫碳及綜合利用工藝。所述工藝包括分碳、脫水、脫碳、資源化利用步驟，將灰漿加入一級旋流分離器，分離成含碳量較高的溢流部分和含碳量較低的底流部分；溢流部分加入二級旋流分離器I進(jìn)一步分碳，得到高碳部分和富碳部分，底流部分加入二級旋流分離器II進(jìn)一步分碳，得到富碳部分和低碳部分；高碳部分、富碳部分、低碳部分分別在脫水設(shè)備內(nèi)進(jìn)行脫水處理，得到不同脫水程度的脫水產(chǎn)品，高碳部分和低碳部分脫水產(chǎn)品進(jìn)行資源化利用，富碳部分脫水產(chǎn)品在脫碳設(shè)備中進(jìn)行脫碳。本發(fā)明的工藝極大地提高了氣化細(xì)灰資源化利用效率，打破了氣化細(xì)灰的資源化利用技術(shù)瓶頸，提高了資源利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤氣化領(lǐng)域，尤其是涉及一種氣流床氣化爐氣化細(xì)灰分級脫水脫碳及綜合利用工藝。

背景技術(shù)

氣流床氣化爐包括水煤漿氣流床氣化技術(shù)和干煤粉氣流床氣化技術(shù)兩種，特點是氣化溫度高，氣化溫度超過煤的流動溫度。煤顆粒在氣化爐中的停留時間是不同的，停留時間較長的，氣化反應(yīng)比較完全，以熔融態(tài)形式排出氣化爐。停留時間較短的煤顆粒，由于氣化反應(yīng)不完全，煤顆粒沒有完全熔融，以細(xì)灰形式排出氣化爐。

氣化細(xì)灰主要有三種成分：未反應(yīng)的碳、熔融渣、未熔融的灰。氣化細(xì)灰是三種物質(zhì)的混合物，有以下特點：

1.空隙發(fā)達(dá)，吸水能力強(qiáng)。氣化細(xì)灰的比表面積介于50～300m³/g，測試結(jié)果表明碳含量越高比表面積越大，碳的孔隙率更高。由于氣化細(xì)灰的空隙比較發(fā)達(dá)，經(jīng)過水洗后的氣化細(xì)灰，水分進(jìn)入細(xì)灰孔道，由于受到孔道作用力的影響，水分很難被脫除，所以一般的機(jī)械手段，如擠壓、離心、吸附等很難降低氣化細(xì)灰的水含量，給氣化細(xì)灰的綜合利用帶來了難度。

2.揮發(fā)分低，著火溫度高。由于氣化細(xì)灰經(jīng)過了較高的氣化溫度，含有的揮發(fā)分幾乎全部析出，細(xì)灰的主要可燃物成份為碳，與煤炭相比，著火溫度提高了200℃左右，達(dá)到了600～700℃，所以氣化細(xì)灰與煤炭摻混燃燒后，兩者有著不同的著火溫度，同樣的燃燒條件，不能同時起燃。

3.燃盡指數(shù)低，更難燃盡。與煤炭相比，氣化細(xì)灰的燃盡指數(shù)低，燃燒同樣質(zhì)量的煤炭和同樣質(zhì)量的氣化細(xì)灰，氣化細(xì)灰所需的時間明顯較長，因此，以煤炭為原料設(shè)計的鍋爐，在確定的燃燒時間條件下，氣化細(xì)灰無法燃盡。

4.平均粒徑小，很難捕捉分離。干煤粉氣化技術(shù)產(chǎn)生的氣化細(xì)灰平均粒徑為200～300微米，水煤漿氣化技術(shù)產(chǎn)生的氣化細(xì)灰平均粒徑為300～500微米，而鍋爐煤的平均粒徑為5000～20000微米，氣化細(xì)灰的粒徑與鍋爐煤的粒徑存在數(shù)量級的差異，循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計的旋風(fēng)分離器按照鍋爐煤設(shè)計，無法分離粒度更細(xì)的氣化細(xì)灰。

5、灰、渣、碳比重不同，碳比重最小，渣比重最大，灰介于中間，氣化細(xì)灰作為灰、渣、碳的混合物，基于比重的不同，在旋流器的離心作用下，可實現(xiàn)碳與灰渣的分離。

截至2020年底，我國氣流床氣化爐產(chǎn)生的灰渣量約為1億噸，其中氣化細(xì)灰的量約為6000萬噸，主要處理方法有以下幾種：

1、渣場填埋。填埋方式的處理量約占?xì)饣?xì)灰總量的90％以上。氣化細(xì)灰現(xiàn)有的脫水設(shè)備大多采用真空帶式過濾機(jī)，脫水后的氣化細(xì)灰含水率仍然高達(dá)50-60％，在裝車、運輸、傾倒渣場整個過程中，均有水分溢出，造成環(huán)境污染。由于水分高，氣化細(xì)灰往往以類似泥湯的形式存在，給渣場填埋夯實和防水處理造成嚴(yán)重困擾。由于氣化細(xì)灰中的碳含量和水含量都很高，又造成水資源和能量浪費。