CN103773507A - 双床燃烧与气化多联产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双床燃烧与气化多联产装置，包括两个子系统组成，分别为燃烧系统和气化系统，燃烧系统通过循环回料系统与气化系统连接。燃烧系统主要采用循环流化床燃烧方式，将部分热灰循环给料进入气化炉熔渣段，以提供气化所需热量，气化后的上部非熔渣段半焦回料给循环流化床燃烧室，以保证物料平衡和提高碳转化率，以及能量利用效率，实现热、电、气等多联产的功能。

Description

双床燃烧与气化多联产装置及方法

技术领域

本发明涉及一种双床燃烧与气化多联产装置及方法，属于多联产技术领域。

背景技术

热电化多联产系统是指以煤等含碳物质为原料，利用锅炉或者气化炉等系统将含碳原料转化成热蒸汽或者合成气，用于推动燃气轮机和蒸汽轮机发电、供热以及合成化工产品，充分利用工艺过程中产生的余热的系统。其中，多种燃料转化技术的优化集成方式既可能是“并联”，也可能是“串联”，还有可能是更复杂的组合方式。

多联产技术，按照现有技术应用情况可分为两类，一类是以气化技术为龙头技术，产品以合成气为主，可副产部分中低压蒸汽，该系统可实现合成气用于燃气轮机发电、蒸汽轮机发电、合成气转化成化工原料合成化学品，以及实现区域供暖等功能的多联产系统，如中国山东兖矿集团建设的我国首座60MW级IGCC发电和24万吨甲醇/年示范工程。另外一种技术是以燃烧为龙头技术，联合热解炉实现发电、合成气、煤焦油等为主要产品的多联产系统，如中国专利CN200910153522和CN201210064139等，该系统在国内已建成300MW等级燃煤循环流化床复合热解多联产装置，并投入试运行。IGCC发电多联产系统由于IGCC系统目前主要采用气流床气化技术，其技术本身处于发展期，与发电系统的集成存在一定问题，目前主要出于探索阶段，且由于其高昂的建设费用，IGCC多联产技术的发展困难重重。以循环流化床锅炉为基础集成化工反应系统实现的多联产技术相对投资低、技术可靠，但必须充分发挥热电和化工两个不同专业方向各自的技术优势，将其最佳融合和集成，才能实现多联产系统的高效、稳定和经济运行。目前已投运的循环流化床-热解多联产技术存在热解后焦油难分离，导致管道、阀门系统堵塞和腐蚀等问题，热解系统过分依赖锅炉系统提供的热量，负荷受限，使系统可靠性和稳定性收严重影响。

因此，开发一种易于执行大型化放大、运行稳定可靠的多联产系统，是提高我国煤炭等含碳物质多元化高效利用的关键技术途径之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种运行稳定可靠、易于大型化放大、环保节能，实现了物料平衡和提高碳转化率，实现了化学法显热回收过程，提高了合成气有效气组成比例和冷煤气效率，提高气化反应速率的双床燃烧与气化多联产装置及方法，解决了目前循环流化床-热解多联产技术存在热解后焦油难分离，导致管道、阀门系统堵塞和腐蚀，热解系统过分依赖锅炉系统提供的热量，负荷受限，使系统可靠性和稳定性收严重影响的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种双床燃烧与气化多联产装置，其特征在于，包括燃烧系统、气化系统和循环回料系统，燃烧系统通过循环回料系统与气化系统连接；

所述的燃烧系统包括循环流化床本体，循环流化床本体的底部设有循环流化床下渣口和流化风入口，流化风入口通过循环流化床下渣口正上方的循环流化床布风板与循环流化床本体接通，循环流化床本体的侧面设有沙土给料仓和循环流化床煤粉给料口，循环流化床本体顶部的循环流化床出口与循环流化床出口旋风分离器连接相通；

所述的气化系统包括气化炉本体，气化炉本体分为上段的非熔渣段气化室和下段的熔渣段气化室，气化炉本体的顶部设有气化炉煤粉给料口、气化炉煤粉仓和煤粉给料均布器，熔渣段气化室侧面设有多个气化剂喷枪，熔渣段气化室的外面设有冷却夹套，熔渣段气化室的底部设有气化炉下渣口，非熔渣段气化室上侧面的气化炉合成气出口与气化炉出口旋风分离器连接相通；

所述的循环回料系统包括循环流化床出口旋风分离器和气化炉出口旋风分离器，循环流化床出口旋风分离器的顶部设有烟气出口，循环流化床出口旋风分离器的底部与第二集灰室连接，第二集灰室的两侧分别通过第一回料腿、第二回料腿与循环流化床本体、熔渣段气化室连接，气化炉出口旋风分离器的顶部设有合成气出口，气化炉出口旋风分离器的底部与第一集灰室连接，第一集灰室的两则分别通过第四回料腿、第三回料腿与循环流化床本体、非熔渣段气化室连接，第一集灰室和第二集灰室的底部分别设有第一流化风和第二流化风。

优选地，所述非熔渣气化室的操作温度为600℃～1000℃，所述熔渣气化室的操作温度为1000℃～1400℃。

优选地，所述气化剂喷枪设有1～3层，每层2～6个。

优选地，所述气化剂喷枪设置方向为斜向熔渣段气化室内，且其熔渣段气化室内的一端低于熔渣段气化室外侧的一端。

一种使用双床燃烧与气化多联产装置的双床燃烧与气化多联产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：燃料进入循环流化床本体后，在空气的氧化作用下发生燃烧反应，烟气出口的烟气夹带了灰分进入循环流化床出口旋风分离器，在离心力的作用下，灰分颗粒被分离落入第二集灰室；

步骤2)：落入第二集灰室的灰分颗粒的50～80％在底部第一流化风的作用下被送入熔渣段气化室，剩余部分返回循环流化床本体；

步骤3)：燃料从气化炉本体顶部的气化炉煤粉给料口给入，经煤粉给料均布器进入气化炉本体内，气化炉本体内的温度由上至下依次下降，气化剂由气化炉下半部熔渣段气化室侧面的气化剂喷枪给入，在气化剂的给入区域发生强烈的燃烧和气化反应，该区域温度可到1000℃～1400℃，反应产生大量的混合气体，灰渣在该区域呈现熔融或半熔融状态，直接由气化炉本体底部的气化炉下渣口排出；

步骤4)：混合气体由下往上流动，经熔渣段气化室上方燃料层时与燃料发生气化、热解和脱挥发份的反应，形成以CO、H2和CH4为主的合成气，燃料也同时转化为半焦状态落入熔渣段气化室内进一步发生燃烧和气化反应，由于热解和脱挥发份过程为吸热过程，合成气由高温区的1000℃～1400℃降低到300～550℃；

步骤5)：合成气夹带有部分半焦颗粒进入气化炉出口旋风分离器，在离心力的作用下颗粒被分离落入第一集灰室；

步骤6)：落入第一集灰室的灰分颗粒的50～80％在底部第一流化风的作用下被送入循环流化床本体的下半部分炉膛内，剩余部分返回气化炉本体内。

优选地，所述步骤1)中烟气出口的烟气温度达到800℃～1000℃。

优选地，所述步骤1)中烟气出口的烟气夹带了总进入燃料所含灰分5％wt-30％wt的灰分。

优选地，所述步骤1)中落入第二集灰室的灰分颗粒温度为800℃～1000℃。

优选地，所述步骤3)中的气化剂包含富氧空气、水蒸汽、二氧化碳。

优选地，所述步骤5)中的落入第一集灰室的灰渣颗粒温度为300℃～550℃。

本发明运行稳定可靠、易于大型化放大、环保节能，相比现有技术，本发明还具有如下有益效果：

(1)采用循环流化床飞灰部分循环至气化系统的技术方案实现了燃烧系统向气化系统供热的技术目标，降低了气化系统氧气消耗量，提高了合成气有效气组成比例和冷煤气效率；

(2)采用气化炉部分气化后半焦回料至循环流化床系统实现了燃料碳转化率和燃烧热负荷的双重保证，使循环流化床床料得到平衡，并能保证难气化的半焦中的残炭被充分利用；

(3)采用气化技术分为高温气化区和中低温热解干馏区，使高温合成气的显热得到了回收，实现了化学法显热回收过程，另外气化炉本体下部高温区的设置也将为充分发生气化反应提供了充分的条件；

(4)采用的气化炉本体下半段侧面有气化剂喷枪，集中送入气化剂可在气化炉下半段实现高温气化，大大提高气化反应速率和碳转化率。

本发明将合成气夹带的难气化颗粒和少量焦油通过循环流化床进行燃烧，解决了焦油析出堵塞管道和气化炉下渣口流出灰渣中残炭含量高的问题。

附图说明

图1为一种双床燃烧与气化多联产装置示意图。

附图标记说明

1-循环流化床本体；2-气化炉本体；2a-非熔渣段气化室；2b-熔渣段气化室；3-循环流化床出口旋风分离器；4-气化炉煤粉给料口；5-气化炉煤粉仓；6-煤粉给料均布器；7-第一集灰室；8-气化炉出口旋风分离器；9-循环流化床布风板；10-沙土给料仓；11-循环流化床煤粉给料口；12-流化风入口；13-合成气出口；14-第二集灰室；15-第一回料腿、16-第二回料腿、20-第三回料腿、21-第四回料腿；17-烟气出口；18-循环流化床出口；19-气化剂喷枪，22-循环流化床下渣口，23-气化炉下渣口，24-气化炉合成气出口，25-第-流化风、26-第二流化风，27-冷却夹套。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

一种双床燃烧与气化多联产装置，包括两个子系统组成，分别为燃烧系统和气化系统，燃烧系统通过循环回料系统与气化系统连接。如图1所示，为一种双床燃烧与气化多联产装置示意图。燃烧系统主要采用循环流化床燃烧方式，将部分热灰循环给料进入气化炉熔渣段，以提供气化所需热量，气化后的上部非熔渣段半焦回料给循环流化床燃烧室，以保证物料平衡和提高碳转化率，以及能量利用效率，实现热、电、气等多联产的功能。

燃烧系统包括循环流化床本体1，循环流化床本体1首先由循环流化床本体1侧面的沙土给料仓10和循环流化床煤粉给料口11送入沙土和燃料，由循环流化床本体1底部的流化风入口12送入流化风，经循环流化床下渣口22正上方的循环流化床布风板9分成多股气流向上窜行进入循环流化床本体1内，在循环流化床本体1中形成流态化进行燃烧，燃烧后的灰渣从循环流化床本体1底部的循环流化床下渣口22排出，烟气自下而上由循环流化床出口18导入循环流化床出口旋风分离器3。

气化系统包括气化炉本体2，气化炉本体2分为上段的非熔渣段气化室2a和下段的熔渣段气化室2b两个部分，整体为固定床(又称移动床)气化炉，煤粉从气化炉本体2顶部的气化炉煤粉给料口4给入气化炉煤粉仓5，由气化炉煤粉仓5下料，经过煤粉给料均布器6下料进入非熔渣段气化室2a，熔渣段气化室2b侧面安装有多个气化剂喷枪19。气化剂喷枪19设置方向为斜向熔渣段气化室2b内，且其熔渣段气化室2b内的一端低于熔渣段气化室2b外侧的一端。气化剂喷枪19可设1～3层，每层气化剂喷枪19有2～6个。为保证气化高温段(即熔渣段气化室2b)的温度，熔渣段气化室2b外面的壁面采用冷却夹套27保护。气化剂主要以O₂等氧化气为主，与煤在熔渣段气化室2b发生激烈的燃烧和气化反应，形成熔渣段，反应产生燃尽熔渣从熔渣段气化室2b底部的气化炉下渣口23排出，反应产生的热烟气向上进入非熔渣段气化室2a，与煤粉逆流发生热解、气化和脱挥发份等反应，合成气温度随之迅速下降，煤粉也被反应剩下部分难燃尽的半焦和残炭，行下落入熔渣段气化室2b继续反应，合成气上流至非熔渣段气化室2a上侧面的气化炉合成气出口24，此时合成气夹带有部分半焦颗粒，合成气由气化炉合成气出口24进入气化炉出口旋风分离器8。

非熔渣气化室2a的操作温度为600℃～1000℃，熔渣气化室2b的操作温度为1000℃～1400℃。

循环回料系统包括循环流化床出口旋风分离器3和气化炉出口旋风分离器8，循环流化床出口旋风分离器3夹带的部分灰粉颗粒在离心力的作用下被分离进入与其底部连接的第二集灰室14，烟气由循环流化床出口旋风分离器3顶部的烟气出口17流出燃烧系统。被分离下来的灰分在第二集灰室14底部的第一流化风25的作用下，部分通过第一回料腿15返回循环流化床本体1，部分通过第二回料腿16被送入熔渣段气化室2b补充气化所需热量。合成气夹带的部分灰粉颗粒在离心力的作用下被气化炉出口旋风分离器8分离进入与其底部连接的第一集灰室7，合成气由气化炉出口旋风分离器8顶部的合成气出口13流出气化系统。被分离下来的灰分在第一集灰室7底部的第二流化风26的作用下，大部分半焦通过第四回料腿21进入循环流化床本体1进行燃烧，剩余部分通过第三回料腿20回流至非熔渣段气化室2a继续反应。

燃料主要从循环流化床本体1的侧面给料口和气化炉本体2顶部的给料口给入整个系统，可采用固态粉体燃料，包括煤、石油焦、煤矸石、生物质等含碳固体燃料。

循环流化床本体1内主要发生燃烧反应，在循环流化床本体1底部喷入的流化风采用空气。气化炉本体2内主要发生热解和气化反应，在气化炉本体2侧下方喷入的气化剂采用富氧空气(氧气浓度≥21％)、水蒸汽、二氧化碳等气体。

旋风分离器均采用耐火衬里设计，保证物流在旋风分离器内的最小热损失。

循环流化床出口旋风分离器3和气化炉出口旋风分离器8底部集灰室所使用的流化风通常采用N₂、CO₂、Ar等气体或其混合物。

一种双床燃烧与气化多联产方法，其包括以下步骤：

步骤1)：燃料进入循环流化床本体1后，在空气的氧化作用下发生燃烧反应，烟气出口17的烟气温度达到800℃～1000℃，烟气出口17的烟气夹带了5％wt-30％wt的灰分(总进入燃料所含灰分)进入循环流化床出口旋风分离器3，在离心力的作用下，灰分颗粒被分离落入第二集灰室14；

步骤2)：落入第二集灰室14的灰分颗粒温度为800℃～1000℃，落入第二集灰室14的灰分颗粒的50～80％在底部第一流化风25的作用下被送入熔渣段气化室2b，剩余部分返回循环流化床本体1；

步骤3)：燃料(1000t/d煤)从气化炉本体2顶部的气化炉煤粉给料口4给入，经煤粉给料均布器6进入气化炉本体2内，气化炉本体2内的温度由上至下依次下降，气化剂(富氧空气、水蒸汽、二氧化碳等)由气化炉下半部熔渣段气化室2b侧面的气化剂喷枪19给入，通过气化剂喷枪19的向下导向作用，使得气化剂的给入区域发生强烈的燃烧和气化反应，该区域温度可到1000℃～1400℃，反应产生大量的混合气体，灰渣在该区域呈现熔融或半熔融状态，直接由气化炉本体2底部的气化炉下渣口23排出；

步骤4)：混合气体由下往上流动，经熔渣段气化室2b上方燃料层时与燃料发生气化、热解和脱挥发份的反应，形成以CO、H2和CH4为主的合成气，燃料也同时转化为半焦状态落入熔渣段气化室2b内进一步发生燃烧和气化反应，由于热解和脱挥发份过程为吸热过程，合成气由高温区的1000℃～1400℃降低到300～550℃；

步骤5)：合成气夹带有部分半焦颗粒进入气化炉出口旋风分离器8，在离心力的作用下颗粒被分离落入第一集灰室7；

步骤6)：落入第一集灰室7的灰渣颗粒温度为300℃～550℃，落入第一集灰室7的灰分颗粒的50～80％在底部第一流化风26的作用下被送入循环流化床本体1的下半部分炉膛内，剩余部分返回气化炉本体2内。

以上步骤主要实现了将主要用于发电的循环流化床技术和用于化工合成气生产的气化技术有机整合在一起，达到了热、电、合成气等的多联产目的，将燃烧过程中部分飞灰显热用于气化系统供气化反应吸热，未气化完全或难气化半焦进入循环流化床执行燃烧反应，以上过程实现了能量利用的最优化，实现了燃烧显热部分供给气化反应，气化后半焦用于燃烧补足燃烧热负荷，实现发电供热系统与化工系统的优势互补。

本发明通过将流化床燃烧和气化炉气化两者功能相结合的方法优势互补，实现流化床为固定床气化炉供热，气化炉为流化床补充部分热量的功能，实现热、电、合成气等多联产目的。

下表说明本发明专利提供的多联产技术与采用相同原料的其他典型技术的主要技术经济指标对比。

实施例1

为了达到热、电、和合成气等的多联产，针对300MW发电量的循环流化床锅炉系统和1000t/d煤处理量的固定床气化系统进行多联产设计，本发明提供了一种双床燃烧与气化多联产装置，包括两个子系统组成，分别为燃烧系统和气化系统，燃烧系统通过循环回料系统与气化系统连接。气化系统包括气化炉本体2，气化炉本体2下段熔渣段气化室2b的侧面安装有1层气化剂喷枪19，每层气化剂喷枪19有2个。非熔渣气化室2a的操作温度为600℃，熔渣气化室2b的操作温度为1000℃。

一种双床燃烧与气化多联产方法，其包括以下步骤：

步骤1)：燃料进入循环流化床本体1后，在空气的氧化作用下发生燃烧反应，烟气出口17的烟气温度达到800℃，烟气出口17的烟气夹带了5％wt的灰分(总进入燃料所含灰分)进入循环流化床出口旋风分离器3，在离心力的作用下，灰分颗粒被分离落入第二集灰室14；

步骤2)：落入第二集灰室14的灰分颗粒温度为800℃，落入第二集灰室14的灰分颗粒的50％在底部第一流化风25的作用下被送入熔渣段气化室2b，剩余部分返回循环流化床本体1；

步骤3)：燃料(1000t/d煤)从气化炉本体2顶部的气化炉煤粉给料口4给入，经煤粉给料均布器6进入气化炉本体2内，气化炉本体2内的温度由上至下依次下降，气化剂(富氧空气、水蒸汽、二氧化碳等)由气化炉下半部熔渣段气化室2b侧面的气化剂喷枪19给入，在气化剂的给入区域发生强烈的燃烧和气化反应，该区域温度可到1000℃，反应产生大量的混合气体，灰渣在该区域呈现熔融或半熔融状态，直接由气化炉本体2底部的气化炉下渣口23排出；

步骤4)：混合气体由下往上流动，经熔渣段气化室2b上方燃料层时与燃料发生气化、热解和脱挥发份的反应，形成以CO、H2和CH4为主的合成气，燃料也同时转化为半焦状态落入熔渣段气化室2b内进一步发生燃烧和气化反应，由于热解和脱挥发份过程为吸热过程，合成气由高温区的1000℃降低到300℃；

步骤5)：合成气夹带有部分半焦颗粒进入气化炉出口旋风分离器8，在离心力的作用下颗粒被分离落入第一集灰室7；

步骤6)：落入第一集灰室7的灰渣颗粒温度为300℃，落入第一集灰室7的灰分颗粒的50％在底部第一流化风26的作用下被送入循环流化床本体1的下半部分炉膛内，剩余部分返回气化炉本体2内。

实施例2

为了达到热、电、和合成气等的多联产，针对300MW发电量的循环流化床锅炉系统和1000t/d煤处理量的固定床气化系统进行多联产设计，本发明提供了一种双床燃烧与气化多联产装置，包括两个子系统组成，分别为燃烧系统和气化系统，燃烧系统通过循环回料系统与气化系统连接。气化系统包括气化炉本体2，气化炉本体2下段熔渣段气化室2b的侧面安装有2层气化剂喷枪19，每层气化剂喷枪19有4个。非熔渣气化室2a的操作温度为800℃，熔渣气化室2b的操作温度为1250℃。

一种双床燃烧与气化多联产方法，其包括以下步骤：

步骤1)：燃料进入循环流化床本体1后，在空气的氧化作用下发生燃烧反应，烟气出口17的烟气温度达到850℃，烟气出口17的烟气夹带了20％wt的灰分(总进入燃料所含灰分)进入循环流化床出口旋风分离器3，在离心力的作用下，灰分颗粒被分离落入第二集灰室14；

步骤2)：落入第二集灰室14的灰分颗粒温度为850℃，落入第二集灰室14的灰分颗粒的60％在底部第一流化风25的作用下被送入熔渣段气化室2b，剩余部分返回循环流化床本体1；

步骤3)：燃料(1000t/d煤)从气化炉本体2顶部的气化炉煤粉给料口4给入，经煤粉给料均布器6进入气化炉本体2内，气化炉本体2内的温度由上至下依次下降，气化剂(富氧空气、水蒸汽、二氧化碳等)由气化炉下半部熔渣段气化室2b侧面的气化剂喷枪19给入，在气化剂的给入区域发生强烈的燃烧和气化反应，该区域温度可到1250℃，反应产生大量的混合气体，灰渣在该区域呈现熔融或半熔融状态，直接由气化炉本体2底部的气化炉下渣口23排出；

步骤4)：混合气体由下往上流动，经熔渣段气化室2b上方燃料层时与燃料发生气化、热解和脱挥发份的反应，形成以CO、H2和CH4为主的合成气，燃料也同时转化为半焦状态落入熔渣段气化室2b内进一步发生燃烧和气化反应，由于热解和脱挥发份过程为吸热过程，合成气由高温区的1250℃降低到450℃；

步骤5)：合成气夹带有部分半焦颗粒进入气化炉出口旋风分离器8，在离心力的作用下颗粒被分离落入第一集灰室7；

步骤6)：落入第一集灰室7的灰渣颗粒温度为450℃，落入第一集灰室7的灰分颗粒的60％在底部第一流化风26的作用下被送入循环流化床本体1的下半部分炉膛内，剩余部分返回气化炉本体2内。

实施例3

为了达到热、电、和合成气等的多联产，针对300MW发电量的循环流化床锅炉系统和1000t/d煤处理量的固定床气化系统进行多联产设计，本发明提供了一种双床燃烧与气化多联产装置，包括两个子系统组成，分别为燃烧系统和气化系统，燃烧系统通过循环回料系统与气化系统连接。气化系统包括气化炉本体2，气化炉本体2下段熔渣段气化室2b的侧面安装有3层气化剂喷枪19，每层气化剂喷枪19有6个。非熔渣气化室2a的操作温度为1000℃，熔渣气化室2b的操作温度为1400℃。

一种双床燃烧与气化多联产方法，其包括以下步骤：

步骤1)：燃料进入循环流化床本体1后，在空气的氧化作用下发生燃烧反应，烟气出口17的烟气温度达到1000℃，烟气出口17的烟气夹带了30％wt的灰分(总进入燃料所含灰分)进入循环流化床出口旋风分离器3，在离心力的作用下，灰分颗粒被分离落入第二集灰室14；

步骤2)：落入第二集灰室14的灰分颗粒温度为1000℃，落入第二集灰室14的灰分颗粒的80％在底部第一流化风25的作用下被送入熔渣段气化室2b，剩余部分返回循环流化床本体1；

步骤3)：燃料(1000t/d煤)从气化炉本体2顶部的气化炉煤粉给料口4给入，经煤粉给料均布器6进入气化炉本体2内，气化炉本体2内的温度由上至下依次下降，气化剂(富氧空气、水蒸汽、二氧化碳等)由气化炉下半部熔渣段气化室2b侧面的气化剂喷枪19给入，在气化剂的给入区域发生强烈的燃烧和气化反应，该区域温度可到1400℃，反应产生大量的混合气体，灰渣在该区域呈现熔融或半熔融状态，直接由气化炉本体2底部的气化炉下渣口23排出；

步骤4)：混合气体由下往上流动，经熔渣段气化室2b上方燃料层时与燃料发生气化、热解和脱挥发份的反应，形成以CO、H2和CH4为主的合成气，燃料也同时转化为半焦状态落入熔渣段气化室2b内进一步发生燃烧和气化反应，由于热解和脱挥发份过程为吸热过程，合成气由高温区的1400℃降低到550℃；

步骤5)：合成气夹带有部分半焦颗粒进入气化炉出口旋风分离器8，在离心力的作用下颗粒被分离落入第一集灰室7；

步骤6)：落入第一集灰室7的灰渣颗粒温度为550℃，落入第一集灰室7的灰分颗粒的80％在底部第一流化风26的作用下被送入循环流化床本体1的下半部分炉膛内，剩余部分返回气化炉本体2内。

Claims (10)

1.一种双床燃烧与气化多联产装置，其特征在于，包括燃烧系统、气化系统和循环回料系统，燃烧系统通过循环回料系统与气化系统连接；

所述的燃烧系统包括循环流化床本体(1)，循环流化床本体(1)的底部设有循环流化床下渣口(22)和流化风入口(12)，流化风入口(12)通过循环流化床下渣口(22)正上方的循环流化床布风板(9)与循环流化床本体(1)接通，循环流化床本体(1)的侧面设有沙土给料仓(10)和循环流化床煤粉给料口(11)，循环流化床本体(1)顶部的循环流化床出口(18)与循环流化床出口旋风分离器(3)连接相通；

所述的气化系统包括气化炉本体(2)，气化炉本体(2)分为上段的非熔渣段气化室(2a)和下段的熔渣段气化室(2b)，气化炉本体(2)的顶部设有气化炉煤粉给料口(4)、气化炉煤粉仓(5)和煤粉给料均布器(6)，熔渣段气化室(2b)侧面设有多个气化剂喷枪(19)，熔渣段气化室(2b)的外面设有冷却夹套(27)，熔渣段气化室(2b)的底部设有气化炉下渣口(23)，非熔渣段气化室(2a)上侧面的气化炉合成气出口(24)与气化炉出口旋风分离器(8)连接相通；

所述的循环回料系统包括循环流化床出口旋风分离器(3)和气化炉出口旋风分离器(8)，循环流化床出口旋风分离器(3)的顶部设有烟气出口(17)，循环流化床出口旋风分离器(3)的底部与第二集灰室(14)连接，第二集灰室(14)的两侧分别通过第一回料腿(15)、第二回料腿(16)与循环流化床本体(1)、熔渣段气化室(2b)连接，气化炉出口旋风分离器(8)的顶部设有合成气出口(13)，气化炉出口旋风分离器(8)的底部与第一集灰室(7)连接，第一集灰室(7)的两侧分别通过第四回料腿(21)、第三回料腿(20)与循环流化床本体(1)、非熔渣段气化室(2a)连接，第一集灰室(7)和第二集灰室(14)的底部分别设有第一流化风(25)和第二流化风(26)。

2.如权利要求1所述的一种双床燃烧与气化多联产装置，其特征在于，所述非熔渣气化室(2a)的操作温度为600℃～1000℃，所述熔渣气化室(2b)的操作温度为1000℃～1400℃。

3.如权利要求1所述的一种双床燃烧与气化多联产装置，其特征在于，所述气化剂喷枪(19)设有1～3层，每层2～6个。

4.如权利要求1所述的一种双床燃烧与气化多联产装置，其特征在于，所述气化剂喷枪(19)设置方向为斜向熔渣段气化室(2b)内，且其熔渣段气化室(2b)内的一端低于熔渣段气化室(2b)外侧的一端。

5.一种使用如权利要求1所述双床燃烧与气化多联产装置的双床燃烧与气化多联产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：燃料进入循环流化床本体(1)后，在空气的氧化作用下发生燃烧反应，烟气出口(17)的烟气夹带了灰分进入循环流化床出口旋风分离器(3)，在离心力的作用下，灰分颗粒被分离落入第二集灰室(14)；

步骤2)：落入第二集灰室(14)的灰分颗粒的50～80％在底部第一流化风(25)的作用下被送入熔渣段气化室(2b)，剩余部分返回循环流化床本体(1)；

步骤3)：燃料从气化炉本体(2)顶部的气化炉煤粉给料口(4)给入，经煤粉给料均布器(6)进入气化炉本体(2)内，气化炉本体(2)内的温度由上至下依次下降，气化剂由气化炉下半部熔渣段气化室(2b)侧面的气化剂喷枪(19)给入，在气化剂的给入区域发生强烈的燃烧和气化反应，该区域温度可到1000℃～1400℃，反应产生大量的混合气体，灰渣在该区域呈现熔融或半熔融状态，直接由气化炉本体(2)底部的气化炉下渣口(23)排出；

步骤4)：混合气体由下往上流动，经熔渣段气化室(2b)上方燃料层时与燃料发生气化、热解和脱挥发份的反应，形成以CO、H₂和CH₄为主的合成气，燃料也同时转化为半焦状态落入熔渣段气化室(2b)内进一步发生燃烧和气化反应，由于热解和脱挥发份过程为吸热过程，合成气由高温区的1000℃～1400℃降低到300～550℃；

步骤5)：合成气夹带有部分半焦颗粒进入气化炉出口旋风分离器(8)，在离心力的作用下颗粒被分离落入第一集灰室(7)；

步骤6)：落入第一集灰室(7)的灰分颗粒的50～80％在底部第一流化风(26)的作用下被送入循环流化床本体(1)的下半部分炉膛内，剩余部分返回气化炉本体(2)内。

6.如权利要求5所述的一种双床燃烧与气化多联产方法，其特征在于，所述步骤1)中烟气出口(17)的烟气温度达到800℃～1000℃。

7.如权利要求5所述的一种双床燃烧与气化多联产方法，其特征在于，所述步骤1)中烟气出口(17)的烟气夹带了总进入燃料所含灰分5％wt-30％wt的灰分。

8.如权利要求5所述的一种双床燃烧与气化多联产方法，其特征在于，所述步骤1)中落入第二集灰室(14)的灰分颗粒温度为800℃～1000℃。

9.如权利要求5所述的一种双床燃烧与气化多联产方法，其特征在于，所述步骤3)中的气化剂包含富氧空气、水蒸汽、二氧化碳。

10.如权利要求5所述的一种双床燃烧与气化多联产方法，其特征在于，所述步骤5)中的落入第一集灰室(7)的灰渣颗粒温度为300℃～550℃。

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