CN108753368B - 一种循环流化床煤气化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环流化床煤气化系统及方法，属于煤炭清洁高效利用技术领域。一种循环流化床煤气化系统，包括气化炉、旋风分离器和换热系统，旋风分离器的粗煤气出口通过换热系统连接有飞灰强制循环利用模块。本系统增加了飞灰强制循环利用模块，减少飞灰排出量，大大提高了碳的转化率；飞灰强制循环利用模块包括循环飞灰定量给定装置，可对飞灰循环量以及输出系统之外的飞灰量进行控制调节，可实现气化系统循环倍率的可调控。一种循环流化床煤气化方法，采用上述煤气化系统，充分利用飞灰回收过程中的热能且实现飞灰的二次气化，进而实现气化炉循环倍率的可调控，提高煤炭的碳转换率。
Description
技术领域
本发明属于煤炭清洁高效利用技术领域，具体地说，涉及一种循环流化床煤气化系统及方法。
背景技术
煤气化技术是煤炭高效、清洁利用的核心技术之一，具体指将煤与气化剂在气化炉中反应而制得粗煤气，再将粗煤气除尘脱硫净化得到干净煤气的过程。由气化炉顶部引出的气流主要包括气体混合物产物以及含有煤和灰的固体颗粒，其经过旋风分离器后，其中90％以上的颗粒收集下来经返料管返料至炉膛，在流化床气化炉内则形成物料的内循环。煤气化系统中循环物料量比投煤量即为循环倍率。现有循环流化床煤气化技术其循环倍率不可调控，均采用没有返料器的返料管进行自然循环；或者其返料管虽带有返料器，但往往需要通入过量的空气、蒸汽或者氮气，这种方式虽然实现了循环倍率的可控调节，但是引入了过量的气化剂或者惰性气体而导致煤气热值的降低。并且飞灰中通常含有大约10％至60％的未反应的碳，飞灰的回收利用是流化床反应器中典型的技术问题。
中国专利申请号201410117504.1，公开公告号CN103911179A，公告日2016-04-27的专利文件公开了煤气化方法和装置。该煤气化方法包括：将原煤和气化剂送入循环流化床气化炉进行反应；使反应生成的气化炉烟气经第一气固分离器分离出返料原煤和带原煤气流，并将返料原煤循环回循环流化床气化炉继续反应，将带原煤气流经第二气固分离器分离出煤气和含碳飞灰；将含碳飞灰送入热风炉，使其在高于1300℃燃烧，将产生的热风炉烟气返回循环流化床气化炉中参加反应，而燃烧产生的液态渣经冷却后排出；该发明提供的煤气化方法和装置克服了现有使用循环流化床进行煤气化的产品中飞灰量大、含碳量高的问题，并且大大降低了渣的含碳量，从而达到煤炭有效利用的目的。但该发明存在以下不足：将第二气固分离器所分离的含碳飞灰送入热风炉中，使其在高于1300℃燃烧，此飞灰处理方式其热风炉增加了设备投资成本，且还需要通入过量氧气使其反应温度提高，使飞灰的热能得以提升满足燃烧条件，使得热能未得到充分利用，运行成本提高；并且其将第二分离器所分离的含碳飞灰全部循环至气化炉中，无法根据炉况实现气化系统循环倍率(循环物料量比投煤量)的可调控。
中国专利公布号CN103184077A，公布日2013-07-03的专利文件公开了一种带有飞灰强制回注系统的粉煤气化方法，粉煤气化反应产生的煤气夹带飞灰颗粒，夹带飞灰颗粒的煤气经过旋风分离器使煤气与飞灰颗粒分离，分离后的飞灰颗粒进入气化炉中气体分布板的下方，进行再次燃烧和气化反应。本方法通过将气体引射器安装在粉煤流化床煤焦粉循环系统垂直下料管与气化炉之间，通过气体引射器将回收的飞灰颗粒通过气体分布板下方，直接进入气化炉中心部位的高温氧化区，再次发生燃烧和气化反应，从而提高粉煤的碳转化率，对于褐煤和烟煤都能达到98％以上。即使对于“三高一低”的劣质煤，即高硫、高灰、高灰熔融温度以及低反应活性的煤，单程碳转化率也可以达到92％以上。但该发明仍然存在以下不足：1)该发明采用旋风分离器将所收集颗粒回注至炉膛，旋风分离器分离效果只能收集90％的的颗粒，较小颗粒无法分离，故即使采用气体引射器将回收的飞灰颗粒回送至气化炉，煤气仍然会带走大部分碳颗粒，碳转化率不高且不能定量控制气化炉的循环倍率；2)该发明没有充分利用飞灰的热量。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有循环流化床系统中飞灰回收过程热能利用率低、循环倍率不可调控的问题，本发明提供一种循环流化床煤气化系统及方法。它可以充分利用飞灰回收过程中的热能且实现飞灰的二次气化，进而实现气化炉循环倍率的可调控，提高煤炭的碳转换率。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种循环流化床煤气化系统，包括气化炉、旋风分离器和换热系统，所述的气化炉煤气出口和所述的旋风分离器相连，所述旋风分离器的固体煤颗粒出口和所述气化炉的返料口相连，所述旋风分离器的粗煤气出口通过所述的换热系统连接有飞灰强制循环利用模块，所述的飞灰强制循环利用模块包括有飞灰定量输送装置，所述的飞灰定量输送装置和所述的气化炉相连，使得飞灰定量回送至气化炉。
优选地，所述的换热系统包括预热器和余热回收器，所述的旋风分离器、所述的预热器和所述的余热回收器依次相连，所述的余热回收器输出端与飞灰强制循环利用模块相连；
所述的换热系统还包括汽包，所述的汽包第一输入端连接有水供应设备，所述汽包的第一输出端和所述余热回收器的入水口相连，所述余热回收器的水蒸汽出口通过所述汽包与所述的预热器相连。
优选地，所述的飞灰强制循环利用模块还包括有布袋除尘器和中间灰斗，所述的布袋除尘器的输入端和输出端分别和所述的余热回收器输出端和所述的中间灰斗相连；
所述的飞灰定量输送装置包括循环飞灰定量给定装置和气力输送装置，所述中间灰斗的循环飞灰依次通过循环飞灰定量给定装置和气力输送装置回送至气化炉，所述中间灰斗一侧还连接有飞灰接收单位。
优选地，还包括有气化剂供应设备，所述的气化剂供应设备通过预热器和所述的气化炉相连。
优选地，所述的布袋除尘器煤气出口通过煤气冷却器与脱硫设备相连。
优选地，所述的气化炉还连接有供煤装置和出渣设备。
优选地，所述的气化炉的内壁设有耐火材料层或水冷壁。
一种循环流化床煤气化方法，原煤经破碎后置于气化炉中气化，气化产生的带有固体煤颗粒的煤气从气化炉煤气出口进入旋风分离器进行气固分离，所述的旋风分离器气固分离得到的固体煤颗粒返料至气化炉再次气化；
所述的旋风分离器气固分离得到的粗煤气经过换热系统和气化剂进行换热；
冷却后的粗煤气经飞灰强制循环利用模块分离后得到的飞灰通过飞灰定量输送装置循环至气化炉再次气化。
优选地，所述原煤破碎后的粒径控制在10mm以下。
优选地，所述气化炉的气化反应温度控制在900℃-1150℃。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种循环流化床煤气化系统，增加了飞灰强制循环利用模块，将布袋除尘器所分离出的部分飞灰回送至气化炉炉膛，使得含碳飞灰再次接触到气化剂进行多次反应，减小了循环流化床煤气化系统中飞灰排出量，并且大大提高了碳的转化率；且飞灰强制循环利用模块包括有飞灰定量输送装置，可对飞灰循环量以及输出系统之外的飞灰量进行控制调节，可实现流化床气化系统循环倍率的可调控；飞灰强制循环利用模块采用气力输送装置对飞灰进行输送，不需要引入过量的气体介质或者惰性气体，对煤气产能以及热值影响小；
(2)本发明的一种循环流化床煤气化系统，其换热系统包括预热器、余热回收器和汽包，将热的含有飞灰的粗煤气和气化剂在预热器中换热，同时借助汽包的结构特性，在余热回收器中让粗煤气和水充分换热，产生水蒸气这一气化剂进一步通过汽包进入预热器和粗煤气进一步换热后进入气化炉参与反应，这样产生的高温气化剂与常温气化剂相比，高温气化剂使得原煤与气化剂的反应热量消耗下降20％，且产生的煤气中的可燃成分提高20％～30％；
(3)本发明的一种循环流化床煤气化系统，其中飞灰定量输送装置包括循环飞灰定量给定装置和气力输送装置，循环飞灰定量给定装置可选择质量流量计或者料仓称重传感器，对送至气化炉内循环含碳飞灰量进行控制调节；气力输送装置采用气力输送的形式将飞灰回送至炉膛，气力输送装置可采用连续式仓泵、引射式煤粉喷射器或者煤粉泵，这种气力输送的方法大大减少了输送气体量，对煤气热值影响小；
(4)本发明的一种循环流化床煤气化系统，在飞灰回收循环时，一部分外排送至下游二次飞灰接收单位，一部分回收通过飞灰定量输送装置回送至炉膛底部，避免了全部循环至气化炉，由于飞灰粒径极其细小在气化炉的内的流化状态下无法以渣的形式排出，随着飞灰中碳反应程度的加深，易造成气化炉内的死循环的问题；
(5)本发明的一种循环流化床煤气化系统，布袋除尘器煤气出口通过煤气冷却器与脱硫设备相连，对煤气进一步纯化；
(6)本发明的一种循环流化床煤气化系统，气化炉的内壁设有耐火材料层或水冷壁，用于副产蒸汽；
(7)本发明的一种循环流化床煤气化系统，进行煤气化反应，可以充分利用飞灰回收过程中的热能且实现飞灰的二次气化，进而实现气化炉循环倍率的可调控，提高煤炭的碳转换率。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
图中：1、螺旋给煤机；2、气化炉；3、旋风分离器；4、预热器；5、余热回收器；6、汽包；7、布袋除尘器；8、煤气冷却器；9、中间灰斗；10、出渣口；11、返料管；12、循环飞灰定量给定装置；13、气力输送装置；14、给煤口；15、返料口；16、一次风入口；17、二次风入口；18、固体煤颗粒出口；19、第一预热器空气/氧气入口；20、第二预热器空气/氧气入口；21、预热器蒸汽入口；22、预热器气化剂出口；23、余热回收器煤气入口；24、余热回收器煤气出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1所示，一种循环流化床煤气化系统，包括气化炉2、旋风分离器3和换热系统，气化炉2煤气出口和旋风分离器3相连，旋风分离器3的固体煤颗粒出口18和气化炉2的返料口15相连，旋风分离器3的粗煤气出口通过换热系统连接有飞灰强制循环利用模块，飞灰强制循环利用模块包括有飞灰定量输送装置，飞灰定量输送装置和气化炉2相连，使得飞灰定量回送至气化炉2。
本发明的煤气化系统设置有飞灰强制循环利用模块，将飞灰回送至气化炉2，使得含碳飞灰再次接触到气化剂进行多次反应，从而提高了碳的转化率，降低了飞灰的残碳率；并且飞灰强制循环利用模块包括有飞灰定量输送装置，使得飞灰定量回送至气化炉2，可以对气化炉2的循环倍率进行定量控制，也可对输出到系统之外的飞灰含碳量进行调节与控制。
值得一提的是，飞灰强制循环利用模块内借助连续式仓泵、引射式煤粉喷射器或者煤粉泵的气力输送装置13将飞灰回送至气化炉2炉膛，采用这种气力输送的方法大大减少了输送气体量，对煤气热值影响小。
本实施例的一种循环流化床煤气化系统，其气化方法具体如下：对原煤进行干燥，粒径经破碎至10mm以下后，经输送系统带式输送机输送至气化炉2，与空气或者氧气或者水蒸气进行气化，气化产生的带有固体煤颗粒的煤气从气化炉2煤气出口进入旋风分离器3进行气固分离，其中气化生成的气体主要成分为CO、H2、CO2、H2S、CH4、N2、H2O，固体颗粒是指含有煤、灰的固体颗粒，经旋风分离器3气固分离得到的固体煤颗粒经返料管11返料至气化炉2继续参与反应；
旋风分离器3气固分离得到的粗煤气经过换热系统和气化剂进行换热，产生高温气化剂，充分利用粗煤气中的热能；
冷却后的粗煤气经飞灰强制循环利用模块分离后得到的飞灰通过飞灰定量输送装置循环至气化炉2再次气化，使得含碳飞灰再次接触到气化剂进行多次反应，从而提高了碳的转化率，降低了飞灰的残碳率；并且通过飞灰定量输送装置，使得飞灰定量地回送至气化炉2内，可以对气化炉2的循环倍率进行定量控制，也可对输出到系统之外的飞灰含碳量进行调节与控制。
实施例2
本实施例的一种循环流化床煤气化系统，其结构与实施例1基本相同，更进一步的，本实施例的换热系统包括预热器4和余热回收器5，旋风分离器3、预热器4和余热回收器5依次相连，余热回收器5输出端，即余热回收器煤气出口24与飞灰强制循环利用模块相连。
本实施例的换热系统充分利用了粗煤气的热量，在预热器4中，充分和气化剂换热，节省了气化剂进入气化炉2继续加热所需的能量。
换热系统还包括汽包6，汽包6第一输入端，即汽包6的软水入口连接有水供应设备，汽包6的第一输出端，即汽包6的软水出口和余热回收器5的入水口相连，余热回收器5的水蒸汽出口通过汽包6第二输入端，即汽包6的蒸汽入口进入汽包6缓冲后，从汽包6的第二输出端即汽包6的蒸汽出口与预热器4相连，从预热器4出来的粗煤气仍具有很高的热量，在余热回收器5中让粗煤气和水充分换热，产生水蒸气这一气化剂借助汽包6的结构特性，进一步通过汽包6进入预热器4和粗煤气进一步换热后进入气化炉2参与反应，在飞灰利用的过程中充分利用了粗煤气的热能。
从旋风分离器3分离出来的夹带飞灰的粗煤气温度为900℃左右，经预热器4与气化剂空气或者氧气以及来自余热回收器5换热所产的温度为140℃左右水蒸气进行换热，粗煤气从预热器4下方出口出来的温度为450℃～500℃左右，经预热的气化剂出口温度为750℃左右进入气化炉2炉膛；与常温气化剂相比，高温气化剂使得原煤与气化剂的反应热量消耗下降20％，且产生的煤气中的可燃成分提高20％～30％。
冷却至450℃～500℃的粗煤气与水在余热回收器5中进行换热产生蒸汽，从余热回收器5输出端出来的粗煤气温度为150℃～200℃，蒸汽一部分作为副产品，一部分作为气化剂进入预热器4进一步预热。
实施例3
本实施例的一种循环流化床煤气化系统，包括气化炉2、旋风分离器3和换热系统，换热系统包括预热器4、余热回收器5和汽包6，换热系统连接有飞灰强制循环利用模块，飞灰强制循环利用模块包括有飞灰定量输送装置、布袋除尘器7和中间灰斗9，布袋除尘器7的输入端和输出端分别和余热回收器5输出端和中间灰斗9相连，从余热回收器5输出端出来的夹带飞灰的粗煤气进入布袋除尘器7，布袋除尘器7可捕捉细小飞灰，其所收集下来的飞灰进入中间灰斗9；飞灰定量输送装置包括循环飞灰定量给定装置12和气力输送装置13，中间灰斗9的循环飞灰依次通过循环飞灰定量给定装置12和气力输送装置13回送至气化炉2，中间灰斗9一侧还连接有飞灰接收单位，故中间灰斗9中的飞灰一部分外排送至下游二次飞灰接收单位，一部分回收通过飞灰定量输送装置回送至炉膛底部，避免全部循环至气化炉2，由于飞灰粒径极其细小在气化炉2的内的流化状态下无法以渣的形式排出，随着飞灰中碳反应程度的加深，易造成气化炉2内的死循环。
需要说明的是，根据气化炉2的循环倍率定量计算所需的物料，中间灰斗9中通过飞灰定量输送装置回送至气化炉2的那部分飞灰为循环飞灰，剩余在中间灰斗9中的飞灰送至下游二次飞灰接收单位，称为回收飞灰，循环飞灰定量给定装置12可选择为质量流量计或料仓称重传感器，从而实现对飞灰循环量的控制调节，进而控制气化炉2的循环倍率。
本实施例的煤气化系统还包括有气化剂供应设备，气化剂供应设备通过预热器4和气化炉2相连，为气化炉2提供气化剂，包括有氧气或空气，氧气或空气和水蒸气经过在预热器4中和热的粗煤气换热得到高温气化剂从预热器气化剂出口22出来，再从气化炉2的两个位置进入：一个位于气化炉2底部，称为一次风，比例为60％～70％；第二个位置位于给煤口14上方，送入的高温气化剂称为二次风，所占比例为30％～40％，二次进风的设计，使得未反应完全的煤和气化剂再一次接触反应，提高碳的转化率。
气化炉2以二次风入口17为界，分为密相区与稀相区，密相区又称沸腾段，气流速度较快，稀相区又称悬浮段，二次风入口17处气化炉2截面积增大使得稀相区气流速度下降，煤粉细颗粒自重而沉降，形成炉内循环，增加了煤粉在炉内的停留时间。
飞灰回送至气化炉2的位置位于气化炉2的下部密相区，同时引入二次风，提高了稀相区的反应温度，增加了与细颗粒包括飞灰的混合和飞灰在炉内的停留时间，有效地回收了飞灰中的能源。
本实施例的一种循环流化床煤气化方法，具体包括以下步骤：
步骤一：气化反应，将原煤破碎后送至气化炉2内，气化剂供应设备提供的空气或氧气经过预热器4预热后进入气化炉2与原煤发生气化反应，气化炉2的气化反应温度控制在900℃-1150℃，在如此高的气化温度下，不仅提高了煤料中碳和氢的利用率，从而提高了粗煤气中的有效气成分，还大幅降低了煤气中的粉尘夹带；且高温下煤中挥发分分解完全，使得煤气中酚类和甲烷含量少，且不含焦油，实现了煤的清洁高效利用；气化炉2可采用耐火砖材料作为衬里，也可使用水冷壁衬里，用于副产蒸汽，根据实际需要可以灵活选择；
步骤二：气固分离，气化反应后气化炉2内得到的带有固体煤颗粒的煤气从气化炉2煤气出口进入旋风分离器3进行气固分离，本实施例的旋风分离器3可将≥10μm的固体颗粒全部分离出来，分离效率可达90％，旋风分离器3气固分离得到的固体煤颗粒返料至气化炉2返料口15再次进行气化反应；旋风分离器3气固分离得到的粗煤气进入换热系统；
步骤三：换热，温度较高的粗煤气在预热器4中与来自气化剂供应设备的空气或氧气进行换热；从预热器4输出的粗煤气在余热回收器5中与来自汽包6的水进行换热，余热回收器5水蒸汽出口通过汽包6和预热器4相连，将水蒸汽和粗煤气换热，对水蒸气进一步加热；
步骤四：飞灰回收，从余热回收器5输出端流出的粗煤气进入布袋除尘器7，对煤气和飞灰进行分离，所得的煤气通入下一工段继续纯化，所得的飞灰流入中间灰斗9中，飞灰包括循环飞灰和回收飞灰，回收飞灰通过仓泵收集到飞灰接收单位，循环飞灰依次经过循环飞灰定量给定装置12和气力输送装置13回送至气化炉2再次进行气化，循环飞灰返回至气化炉2的位置可选择旋风分离器3返料管11的位置、风帽附近或单独的喷口等。
实施例4
本实施例的一种循环流化床煤气化系统，其结构与实施例3基本相同，为了使得冷却除尘的后煤气进一步纯化，本实施例的布袋除尘器7煤气出口通过煤气冷却器8连接有脱硫设备。
实施例5
本实施例的一种循环流化床煤气化系统，其结构与实施例3基本相同，更进一步的，气化炉2还连接有供煤装置和出渣设备，供煤装置包括螺旋给煤机1，原煤经破碎至10mm以下之后，经输送系统带式输送机输送至给煤系统原煤仓，再通过接煤斗、螺旋给煤机1及进煤管闸阀从气化炉2的下部加入，且原煤破碎后的粒径控制在10mm以下，使得原煤可以在气化炉2中充分和气化剂接触，反应更加彻底，提高煤炭的碳利用率；气化炉2反应剩下的固体废渣通过出渣设备及时排出。
实施例6
本实施例的一种循环流化床煤气化系统，包括气化炉2，气化炉2上设置有向炉内送入高温气化剂的一次风入口16、二次风入口17、给煤口14、向炉内送入循环煤的返料口15、煤气出口、循环飞灰入口以及出渣口10；气化炉2由布风装置以及炉膛构成，布风装置设在气化炉2下部，其由风帽、风道、气体分布室以及布风板组成。一次风气化剂空气或者氧气以及蒸汽入口管道与风道相连通，煤气出口位于气化炉2上部，连接旋风分离器3的进口，旋风分离器3设有旋风分离器煤气进口、固体煤颗粒出口18和粗煤气出口，将夹带煤和灰固体颗粒的煤气分离出返料固体颗粒和夹带飞灰煤气。其中旋风分离器煤气进口与循气化炉2煤气出口相连接，固体煤颗粒出口18通过返料管11与气化炉2的返料口15相连接，粗煤气出口则与预热器4相连接。
预热器4设有预热器煤气入口、预热器煤气出口、第一预热器空气/氧气入口19、第二预热器空气/氧气入口20、预热器蒸汽入口21、预热器气化剂出口22，从旋风分离器3粗煤气出口出来的950℃左右的粗煤气在预热器4中与气化剂进行换热，预热器4采用列管式换热器，煤气走管程，气化剂走壳程。其中预热器煤气出口与余热回收器煤气入口23相连接，预热器蒸汽入口21与汽包6第二输出端相连接，预热器气化剂出口22与一次风入口16相连。
余热回收器5设有余热回收器煤气入口23、余热回收器煤气出口24、余热回收器入水口、余热回收器水蒸汽出口，将煤气与水在余热回收器5中进行换热，余热回收器5采用列管式换热器，煤气走管程，水走壳程；煤气进一步冷却同时回收余热副产蒸汽，所产蒸汽一部分作为副产品，一部分作为气化剂进入预热器4进一步预热，其中余热回收器煤气出口24与布袋除尘器7相连。
布袋除尘器7设有布袋除尘器煤气入口，即布袋除尘器7输入端、循环含碳飞灰出口，即布袋除尘器7输出端和布袋除尘器煤气出口，将夹带飞灰煤气分离成煤气和含碳飞灰。其中布袋除尘器煤气出口与煤气冷却器8相连接，循环含碳飞灰出口与中间灰斗9相连接，所收集飞灰一部分外排送至下游二次飞灰接收单位，一部分飞灰与飞灰强制循环利用模块的循环飞灰定量给定装置12相连接。煤气冷却器8将煤气与循环水进行换热，水走管程，煤气走壳程，将煤气冷却至常温送至脱硫系统后向用户输送。
飞灰强制循环利用模块包括循环飞灰定量给定装置12以及气力输送装置13；循环飞灰定量给定装置12，对送至气化炉2内循环含碳飞灰量进行控制调节，可选择质量流量计或者料仓称重传感器；气力输送装置13，其采用气力输送的形式将飞灰回送至炉膛，气力输送装置可采用连续式仓泵、引射式煤粉喷射器或者煤粉泵；另外，循环飞灰输送管道可与气化炉2的返料口15、一次风入口16相连接，或者在密相区布风装置上方设置单独的循环飞灰入口与其相连接，气化炉2出渣口10与出渣设备相连接；出渣设备包括螺旋出渣机和输渣皮带。
工作原理：经干燥和破碎粒径为10mm以下的原煤由螺旋给煤机1进入气化炉2下部的密相区，经预热器4和余热回收器5预热的过热蒸汽、空气或者富氧空气分别从一次风入口16和二次风入口17进入气化炉2底部，原煤与气化剂在950℃下迅速反应，并在上升气流的作用下向气化炉2的上部运动进入气化炉2的稀相区，由于稀相区截面积增大使得气流速度减小，较大的煤颗粒进入上部稀相区后由于自重沿着炉壁向下流动经下部出渣口10排出。反应生成的气体混合物产物以及含有煤和灰的固体颗粒从气化炉2上部离开炉膛进入旋风分离器3，其经过旋风分离器3后，其中大部分固体颗粒被收集下来经返料管11返料至炉膛，在气化炉2内则形成物料的内循环；未被分离出来的含碳飞灰随粗煤气经过预热器4与余热回收器5进行换热冷却后进入布袋除尘器7被分离出来经中间灰斗9和仓泵一部分外排送至二次飞灰接收下游单位，一部分循环通过飞灰定量输送装置回送至炉膛继续反应；经除尘后的煤气进入煤气冷却器8进一步冷却至常温后送入脱硫设备后输送至用户。
下面将通过具体实验数据分析说明本发明实施例的优势。
采用烟煤作为实验分析原料，首先对其进行煤质分析，见表1所示。
表1
| Mt/％ | Ad/％ | Vd/％ | FCd/％ | Cd/％ | Hd/％ | Od/％ | Nd/％ | Sd/％ | Qdaf,ar/kcal·kg-1 |
| 12.00 | 11.99 | 33.53 | 54.48 | 70.11 | 5.09 | 11.35 | 0.95 | 0.51 | 5114.5 |
注：表中Mt—煤的全水分含量/％；Ad—煤的干基灰分含量/％；Vd—煤的干基挥发分含量/％；FCd—煤的干基固定碳含量/％；Hd—煤的干基氢含量/％；Od—煤的干基氧含量/％；Nd—煤的干基氮含量/％；Sd—煤的干基硫含量/％；Qdaf,ar—煤的收到基发热量/kcal·kg-1。
如实施例6条件下进行的煤气生产方法，投煤量、鼓入空气量以及蒸汽量见表2所示。
表2
| 投煤量t/h | 鼓风量Nm3/h | 通入蒸汽量t/h |
| 11.6 | 23000 | 5.8 |
通过调节飞灰循环量研究其对路况及所产生煤气的影响，见表3所示。
表3
注：表中冷煤气效率为气化生成煤气的化学能与气化用煤的化学能之比，煤气和煤的化学能均采用相应的低位发热量；碳转化率为单位质量煤生成煤气中的碳占单位质量煤中碳的百分率。
从此试验结果可以看出，通过飞灰定量输送装置回送循环飞灰，随着返回至气化炉2炉膛内飞灰量的增多，循环倍率增大，反应温度逐渐降低，排渣量增多，气化所生成干煤气量增多，并且干煤气成分中有效气体成分(CO+H2)含量增多，煤气热值、冷煤气效率以及碳转换率均增大，飞灰残碳率逐渐降低。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种循环流化床煤气化系统，包括气化炉(2)、旋风分离器(3)和换热系统，所述的气化炉(2)煤气出口和所述的旋风分离器(3)相连，其特征在于：所述旋风分离器(3)的固体煤颗粒出口(18)和所述气化炉(2)的返料口(15)相连，所述旋风分离器(3)的粗煤气出口通过所述的换热系统连接有飞灰强制循环利用模块，所述的飞灰强制循环利用模块包括有飞灰定量输送装置，所述的飞灰定量输送装置和所述的气化炉(2)相连；
所述气化炉（2）上设置有给煤口（14）以及向炉内送入高温气化剂的一次风入口（16）和二次风入口（17），所述一次风入口（16）位于气化炉2底部，送风比例为60％～70％，所述二次风入口（17）位于给煤口（14）的上方，送风比例为30％～40％。
2.根据权利要求1所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于：所述的换热系统包括预热器(4)和余热回收器(5)，所述的旋风分离器(3)、所述的预热器(4)和所述的余热回收器(5)依次相连，所述的余热回收器(5)输出端与飞灰强制循环利用模块相连；
所述的换热系统还包括汽包(6)，所述的汽包(6)第一输入端连接有水供应设备，所述汽包(6)的第一输出端和所述余热回收器(5)的入水口相连，所述余热回收器(5)的水蒸汽出口通过所述汽包(6)与所述的预热器(4)相连。
3.根据权利要求2所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于：所述的飞灰强制循环利用模块还包括有布袋除尘器(7)和中间灰斗(9)，所述的布袋除尘器(7)的输入端和输出端分别和所述的余热回收器(5)输出端和所述的中间灰斗(9)相连；
所述的飞灰定量输送装置包括循环飞灰定量给定装置(12)和循环飞灰输送装置(13)，所述中间灰斗(9)的循环飞灰依次通过循环飞灰定量给定装置(12)和气力输送装置(13)回送至气化炉(2)，所述中间灰斗(9)一侧还连接有飞灰接收单位。
4.根据权利要求2或3所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于：还包括有气化剂供应设备，所述的气化剂供应设备通过预热器(4)和所述的气化炉(2)相连。
5.根据权利要求3所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于：所述的布袋除尘器(7)煤气出口通过煤气冷却器(8)与脱硫设备相连。
6.根据权利要求1所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于：所述的气化炉(2)还连接有供煤装置和出渣设备。
7.根据权利要求1或6所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于：所述的气化炉(2)的内壁设有耐火材料层或水冷壁。
8.一种循环流化床煤气化方法，采用权利要求1-7中任意一项所述的循环流化床煤气化系统，原煤经破碎后置于气化炉(2)中气化，气化产生的带有固体煤颗粒的煤气从气化炉(2)煤气出口进入旋风分离器(3)进行气固分离，其特征在于：所述的旋风分离器(3)气固分离得到的固体煤颗粒返料至气化炉(2)再次气化；
所述的旋风分离器(3)气固分离得到的粗煤气经过换热系统和气化剂进行换热；
冷却后的粗煤气经飞灰强制循环利用模块分离后得到的飞灰通过飞灰定量输送装置循环至气化炉(2)再次气化。
9.根据权利要求8所述的一种循环流化床煤气化方法，其特征在于：所述原煤破碎后的粒径控制在10mm以下。
10.根据权利要求8所述的一种循环流化床煤气化方法，其特征在于：所述气化炉(2)的气化反应温度控制在900℃-1150℃。
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