CN110055109B - 流化床气化炉气化剂输送控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流化床气化炉气化剂输送控制方法及系统，其方法为将CO2和O2按照一定比例混合后作为气化剂输送至流化床气化炉内，气化剂与煤粉发生气化反应；其系统包括流化床气化炉，流化床气化炉的炉体上设有分布板气化剂进管，分布板气化剂进管的出口置于流化床气化炉的气室内。本发明的优点在于，将CO2作为气化剂的一部分，通过与O2混合后输送至流程床气化炉内，一方面可以降低O2的用量，降低系统生产成本，同时CO2在气化反应过程中抑制CO2生产，而促进CO生产，提高了气化效率，提高了资源利用率；将CO2作为气化剂一部分输送至流化床气化炉内进行再次利用，降低了CO2排放量，降低了企业环保经济负担。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工领域，特别涉及一种流化床气化炉气化剂输送控制方法及系统。
背景技术
目前，流化床气化炉一般采用氧气和蒸汽作为气化剂，将气化剂输送至气化炉内与煤粉在高温条件下发生气化反应，从而产生粗煤气。粗煤气中的CO2含量为32-37%，其中除少部分被回收利用外，大部分的CO2随释放气被释放到大气环境中，在此过程中存在以下问题：1、整个气化反应过程中，煤粉中的碳元素并没有全部转化为可燃气体，一部分煤粉转化为CO2，气化效率并不高，资源浪费较严重；2、CO2作为一种温室气体，直接排放至大气环境中会加剧温室效应，不符合目前环保大趋势的要求，企业需要因此承担较高的环保经济负担。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种提高气化效率、降低资源浪费、降低企业环保经济负担的流化床气化炉气化剂输送控制方法。
本发明的第二个目的在于提供一种提高气化效率、降低资源浪费、降低企业环保经济负担的流化床气化炉气化剂系统。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施：流化床气化炉气化剂输送控制方法，将CO2和O2按照一定比例混合后作为气化剂输送至流化床气化炉内，所述气化剂与煤粉发生气化反应，根据煤气化反应过程控制所述气化剂中CO2与O2的混合比例。
进一步的，所述1）炉用氧量升高阶段控制：当所述流化床气化炉以50%负荷运行时，开始向气化剂中加入CO2，控制所述气化剂中CO2与O2的体积比为1：5-1：4，观察工况至少8小时，若所述流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口粗煤气中CO2含量波动值≤0.2%，则可将所述流化床气化炉的负荷从50%增加至100%，负荷增加用时为3-5h；
所述2）炉用氧量满负荷阶段控制：当所述流化床气化炉的负荷增加至100%时，控制所述气化剂中CO2与O2的体积比为1：4，观察工况至少12小时，若所述流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.5%，则可维持所述流化床气化炉的负荷为100%；
所述3）炉用氧量降低阶段控制：当所述流化床气化炉的负荷需要降低时，控制所述气化剂中CO2与O2的体积比为1：5-1：4，观察工况至少8小时，若所述流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口炉出口粗煤气中CO2含量波动值≤0.2%，则可将所述流化床气化炉的负荷从100%降低至50%，负荷降低用时为3-5h。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施：流化床气化炉气化剂系统，其包括流化床气化炉，所述流化床气化炉的炉体上设有分布板气化剂进管，所述分布板气化剂进管的出口置于所述流化床气化炉的气室内，所述中心管的进口与中心管气化剂进管连接，所述分布板气化剂进管的进口、所述中心管气化剂进管的进口分别通过气化剂管线与一个气化剂混合装置连接，所述气化剂混合装置上连接有氧气管线、蒸汽管线和CO2管线，所述气化剂管线上设有控制阀，所述氧气管线、所述蒸汽管线及所述CO2管线上分别设有一个调节阀。
进一步的，所述流化床气化炉内设有分布板，所述中心管的出口伸入所述流化床气化炉的分布板内，所述中心管的进口置于所述流化床气化炉外。
进一步的，所述气化剂混合装置为静态混合器。
本发明的优点：1、将CO2作为气化剂的一部分，通过与O2混合后输送至流程床气化炉内，一方面可以降低O2的用量，降低系统生产成本，同时CO2在气化反应过程中抑制CO2生产，而促进CO生产，提高了气化效率，提高了资源利用率；2、将CO2作为气化剂一部分输送至流化床气化炉内进行再次利用，降低了CO2排放量，降低了企业环保经济负担；3、气化剂同时输送至分布板和中心管更有利于流化床气化炉内的床料维持极佳的流化态，从而降低炉渣残碳量，提高运行经济效益；同时还可提高了流化床气化炉抗干扰能力，在加煤量、蒸汽使用量、氧气使用量及CO2使用量波动或主动调整时，对流化床气化炉工况影响相对较小，能保持长周期、稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统整体结构示意图。
流化床气化炉1，分布板2，分布板气化剂进管3，气室4，中心管5，中心管气化剂进管6，气化剂管线7，气化剂混合装置8，氧气管线9，蒸汽管线10，CO2管线11，控制阀12，调节阀13。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，流化床气化炉气化剂系统，其包括流化床气化炉1，流化床气化炉1内设有分布板2，中心管5的出口伸入流化床气化炉1的分布板2内，中心管5的进口置于流化床气化炉1外；流化床气化炉1的炉体上设有分布板气化剂进管3，分布板气化剂进管3的出口置于流化床气化炉1的气室4内，中心管5的进口与中心管气化剂进管6连接，分布板气化剂进管3的进口、中心管气化剂进管6的进口分别通过气化剂管线7与一个气化剂混合装置8连接，气化剂混合装置8用于混合CO2、O2和蒸汽，在本实施例中气化剂混合装置8为静态混合器，静态混合器可将CO2、O2和蒸汽进行高效混合；气化剂混合装置8上连接有氧气管线9、蒸汽管线10和CO2管线11，气化剂管线7上设有控制阀12，控制阀12用于调节进入流化床气化炉1内的气化剂的流量；氧气管线9、蒸汽管线10及CO2管线11上分别设有一个调节阀13，三个调节阀13分别用于调节进入气化剂混合装置8内的CO2、O2及蒸汽的量。
工作过程：
当流化床气化炉1需要气化剂供应时，O2、蒸汽和CO2分别通过氧气管线9、蒸汽管线10及CO2管线11进入气化剂混合装置8内，在气化剂混合装置8内CO2、O2和蒸汽进行高效混合而形成气化剂，气化剂通过气化剂管线7输送至流化床气化炉1的分布板气化剂进管3、中心管气化剂进管6内，并分别通过分布板气化剂进管3、中心管气化剂进管6进入流化床气化炉1的分布板2和中心管5内，与流化床气化炉1内的煤粉进行气化反应。在上述过程中，将CO2作为气化剂的一部分，通过与O2及蒸汽混合后输送至流程床气化炉内，一方面可以降低O2和蒸汽的用量，降低系统生产成本，同时CO2在气化反应过程中抑制CO2生产，而促进CO生产，提高了气化效率，提高了资源利用率；CO2来源于煤气化系统内，将CO2作为气化剂一部分输送至流程床气化炉内进行再次利用，降低了CO2排放量，降低了企业环保经济负担；气化剂同时输送至分布板5和中心管6更有利于流化床气化炉1内的床料维持极佳的流化态，从而降低炉渣残碳量，提高运行经济效益；同时还可提高了流化床气化炉1抗干扰能力，在加煤量、蒸汽使用量、氧气使用量及CO2使用量波动或主动调整时，对流化床气化炉1工况影响相对较小，能保持长周期、稳定运行。
实施例2：
利用实施例1进行的流化床气化炉气化剂输送控制方法，将CO2和O2按照比例混合后作为气化剂输送至流化床气化炉内，气化剂与煤粉发生气化反应，根据煤气化反应过程控制气化剂中CO2与O2的混合比例。
根据煤气化反应过程分为：1）炉用氧量升高阶段控制，2）炉用氧量满负荷阶段控制，3）炉用氧量降低阶段控制；其中，
1）炉用氧量升高阶段控制：当流化床气化炉负荷为30%时，开始向气化剂中加入CO2，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：5，观察工况8小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.2%，则将流化床气化炉的负荷从30%增加至100%，用氧量增加用时为5h；
2）炉用氧量满负荷阶段控制：当流化床气化炉负荷等于100%时，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：4，观察工况12小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.5%，则维持流化床气化炉的负荷为100%；
3）炉用氧量降低阶段控制：当流化床气化炉负荷需要降低时，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：5，观察工况8小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.2%，则将流化床气化炉的负荷从100%降低至50%，负荷降低用时为3h。
实施例3：
利用实施例1进行的流化床气化炉气化剂输送控制方法，将CO2和O2按照比例混合后作为气化剂输送至流化床气化炉内，气化剂与煤粉发生气化反应，根据煤气化反应过程控制气化剂中CO2与O2的混合比例。
根据煤气化反应过程分为：1）炉用氧量升高阶段控制，2）炉用氧量满负荷阶段控制，3）炉用氧量降低阶段控制；其中，
1）炉用氧量升高阶段控制：当流化床气化炉负荷为40%时，开始向气化剂中加入CO2，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：4.5，观察工况10小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.2%，则将流化床气化炉的负荷从50%增加至100%，用氧量增加用时为4h；
2）炉用氧量满负荷阶段控制：当流化床气化炉负荷等于100%时，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：4，观察工况15小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.5%，则维持流化床气化炉的用氧量为100%；
3）炉用氧量降低阶段控制：当流化床气化炉负荷需要降低时，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：4.5，观察工况9小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.2%，则将流化床气化炉的负荷从100%降低至50%，负荷降低用时为3.5h。
实施例4：
利用实施例1进行的流化床气化炉气化剂输送控制方法，将CO2和O2按照比例混合后作为气化剂输送至流化床气化炉内，气化剂与煤粉发生气化反应，根据煤气化反应过程控制气化剂中CO2与O2的混合比例。
进一步的，根据煤气化反应过程分为：1）炉用氧量升高阶段控制，2）炉用氧量满负荷阶段控制，3）炉用氧量降低阶段控制；其中，
1）炉用氧量升高阶段控制：当流化床气化炉负荷为50%时，开始向气化剂中加入CO2，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：4，观察工况9小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.2%，则将流化床气化炉的负荷50%增加至100%，用氧量增加用时为5h；
2）炉用氧量满负荷阶段控制：当流化床气化炉负荷等于100%时，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：4，观察工况13小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.5%，则维持流化床气化炉的用氧量为100%；
3）炉用氧量降低阶段控制：当流化床气化炉负荷需要降低时，控制气化剂中CO2与O2的体积比为1：4，观察工况8.5小时，若流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.2%，则将流化床气化炉的负荷从100%降低至50%，负荷降低用时为5h。
实施例5：
以常规流化床气化炉的煤气化反应（以O2和蒸汽为气化剂）为对照组，以本发明为试验组，在其他煤气化反应条件相同的情况下，以煤粉处理量为49万吨/年为准，对照组及试验组的O2用量、CO生产量、粗煤气中CO2含量及生产成本进行检测，检测结果如表1所示。
表1两组对照检测结果
由表1可知，与对照组相比，试验组的O2用量及生产成本均较低，CO生产量较对照组高；表明将CO2作为气化剂的一部分，通过与O2混合后输送至流程床气化炉内，一方面可以降低O2的用量，降低系统生产成本，同时CO2在气化反应过程中抑制CO2生成，而促进CO生成，提高了气化效率，提高了资源利用率；将CO2作为气化剂一部分输送至流化床气化炉内进行再次利用，降低了CO2排放量，降低了企业环保经济负担。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.流化床气化炉气化剂输送控制方法，其特征在于，将CO2和O2按照比例混合后作为气化剂输送至流化床气化炉内，所述气化剂与煤粉发生气化反应，根据煤气化反应过程控制所述气化剂中CO2与O2的混合比例；
根据煤气化反应过程分为：1）炉用氧量升高阶段控制，2）炉用氧量满负荷阶段控制，3）炉用氧量降低阶段控制；其中，
所述1）炉用氧量升高阶段控制：当所述流化床气化炉以50%负荷运行时，开始向气化剂中加入CO2，控制所述气化剂中CO2与O2的体积比为1：5-1：4，观察工况至少8小时，若所述流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口粗煤气中CO2含量波动值≤0.2%，则将所述流化床气化炉的负荷从50%增加至100%，负荷增加用时为3-5h；
所述2）炉用氧量满负荷阶段控制：当所述流化床气化炉的负荷增加至100%时，控制所述气化剂中CO2与O2的体积比为1：4，观察工况至少12小时，若所述流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口CO2波动值≤0.5%，则维持所述流化床气化炉的负荷为100%；
所述3）炉用氧量降低阶段控制：当所述流化床气化炉的负荷需要降低时，控制所述气化剂中CO2与O2的体积比为1：5-1：4，观察工况至少8小时，若所述流化床气化炉的炉内温度波动值≤15℃、炉内压力波动值≤200KPa、炉出口粗煤气中CO2含量波动值≤0.2%，则将所述流化床气化炉的负荷从100%降低至50%，负荷降低用时为3-5h；
所述煤气化反应通过如下系统进行，其包括流化床气化炉，所述流化床气化炉的炉体上设有分布板气化剂进管，所述分布板气化剂进管的出口置于所述流化床气化炉的气室内，中心管的进口与中心管气化剂进管连接，所述分布板气化剂进管的进口、所述中心管气化剂进管的进口分别通过气化剂管线与一个气化剂混合装置连接，所述气化剂混合装置为静态混合器；所述气化剂混合装置上连接有氧气管线、蒸汽管线和CO2管线，所述气化剂管线上设有控制阀，所述氧气管线、所述蒸汽管线及所述CO2管线上分别设有一个调节阀；所述流化床气化炉内设有分布板，所述中心管的出口伸入所述流化床气化炉的分布板内，所述中心管的进口置于所述流化床气化炉外。
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