CN112391205A - 一种基于飞灰再循环系统的气化炉及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于飞灰再循环系统的气化炉及其工作方法，属于气化炉技术领域。煤气除灰器的入口与气化炉的废锅出口连接，煤气除灰器的底部出口与飞灰储罐连接，飞灰储罐和煤粉输送常压罐分别与煤粉输送变压罐连接，煤粉输送变压罐连接有冲压氮气进气管，煤粉输送变压罐与煤粉输送高压罐连接，煤粉输送高压罐连接至气化炉的烧嘴，煤粉输送高压罐连接有高压氮气进气管；飞灰煤粉调配系统分别与飞灰储罐和煤粉输送常压罐连接。本发明能够充分利用飞灰残碳，精确控制飞灰与煤的比例，同时，简化飞灰输送的流程，减少了磨煤机的损耗，充分利用了系统压力能，大大节约了飞灰循环成本及设备投资。

Description

一种基于飞灰再循环系统的气化炉及其工作方法

技术领域

本发明属于气化炉技术领域，具体涉及一种基于飞灰再循环系统的气化炉及其工作方法。

背景技术

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展先进的清洁煤发电、煤化工、煤基多联产等能源系统的关键技术，对各系统的运行可靠性和经济性具有重要影响。在现代煤化工项目快速发展驱动下，煤气化技术正在向大型化、清洁高效、宽煤种适应性方向发展。煤气化技术发展呈现百花齐放的局面，但是现阶段高效清洁煤气化技术的发展过程中，仍然存在诸多问题亟待解决。

现有的气化炉系统中，飞灰输送至磨煤机，会对磨煤机造成额外损耗；而且由于磨煤机为常压，飞灰要经历升压再减压的过程，设备及流程繁琐，能耗高。另外，飞灰与煤的比例不易控制，进而导致氧和水的比例也大多是根据经验进行盲目调配，不能精确的控制反应。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于飞灰再循环系统的气化炉及其工作方法，能够充分利用飞灰残碳，精确控制飞灰与煤的比例，同时，简化飞灰输送的流程，减少了磨煤机的损耗，充分利用了系统压力能，大大节约了飞灰循环成本及设备投资。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种基于飞灰再循环系统的气化炉，包括煤气除灰器、飞灰储罐、煤粉输送常压罐、煤粉输送变压罐、煤粉输送高压罐和飞灰煤粉调配系统；

煤气除灰器的入口与气化炉的废锅出口连接，煤气除灰器的底部出口与飞灰储罐连接，飞灰储罐和煤粉输送常压罐分别与煤粉输送变压罐连接，煤粉输送变压罐连接有冲压氮气进气管，煤粉输送变压罐与煤粉输送高压罐连接，煤粉输送高压罐连接至气化炉的烧嘴，煤粉输送高压罐连接有高压氮气进气管；飞灰煤粉调配系统分别与飞灰储罐和煤粉输送常压罐连接。

优选地，飞灰储罐与煤粉输送变压罐之间的连接管道上设有第一控制阀，煤粉输送常压罐与煤粉输送变压罐之间的连接管道上设有第二控制阀，飞灰煤粉调配系统分别与第一控制阀和第二控制阀连接；煤粉输送变压罐与煤粉输送高压罐之间的连接管路上设有第三控制阀。

进一步优选地，飞灰储罐、煤粉输送常压罐、煤粉输送变压罐、煤粉输送高压罐、第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀均连接有除桥氮气系统。

进一步优选地，除桥氮气系统的进气管设在飞灰储罐、煤粉输送常压罐、煤粉输送变压罐和煤粉输送高压罐的底部。

优选地，高压氮气进气管与煤粉输送高压罐的下部连接，煤粉输送高压罐的煤粉出口设在煤粉输送高压罐的顶部。

优选地，煤粉输送变压罐顶部分别设有煤粉进口和飞灰进口，煤粉进口与煤粉输送常压罐连接，飞灰进口与飞灰储罐连接；煤粉输送变压罐的容积不小于飞灰储罐与煤粉输送常压罐的容积之和。

优选地，飞灰储罐连接有第一排气过滤器，第一排气过滤器连接有第一反吹氮气缓冲罐。

优选地，还包括第二排气过滤器，煤粉输送常压罐、煤粉输送变压罐和煤粉输送高压罐分别与第二排气过滤器的进口连接，第二排气过滤器连接有第二反吹氮气缓冲罐，第二排气过滤器的底部出口与煤粉输送高压罐连接。

优选地，煤气除灰器与飞灰储罐之间连接有飞灰引出支路，支路上设有气提置换装置，气提置换装置的进口连接有氮气系统，气提置换装置的固体出口连接有飞灰料仓，气提置换装置的气体出口连接有尾气处理系统。

本发明公开的上述基于飞灰再循环系统的气化炉的工作方法，包括：

来自磨煤装置的煤粉进入煤粉输送常压罐，待煤粉输送常压罐达到设定的最大料位时，停止加料，煤粉进入煤粉输送变压罐，待煤粉输送常压罐达到设定的最小料位时，煤粉输送常压罐停止进入煤粉输送变压罐，对煤粉输送常压罐重新进行加料；

从废锅出来的含灰粗合成气进入煤气除灰器，经煤气除灰器分离处理后，粗合成气由煤气除灰器顶部排出，飞灰由煤气除灰器的底部进入飞灰储罐，然后进入煤粉输送变压罐；飞灰煤粉调配系统控制煤粉和飞灰进入煤粉输送变压罐的频率和流量，煤粉和飞灰由煤粉输送变压罐进入煤粉输送高压罐后，经高压氮气进行流化，由气化炉烧嘴进入气化炉炉膛。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的一种基于飞灰再循环系统的气化炉，含灰的合成气由气化炉的废锅出口经煤气除灰器分离处理后，经飞灰储罐进入煤粉输送变压罐；来自磨煤系统的煤粉经煤粉输送常压罐进入煤粉输送变压罐；飞灰煤粉调配系统控制煤粉和飞灰进入煤粉输送变压罐频率和流量，最终煤粉和飞灰由气化炉烧嘴进入气化炉炉膛。该气化炉的结构设计合理，充分利用了飞灰残碳；飞灰直接由飞灰储罐送至煤粉输送变压罐，一方面简化了飞灰输送的流程，减小了磨煤机造成额外损耗；另一方面，由于去掉了低压输送流程及设备，简化了控制流程，降低了低压输送容易堵塞的风险，效率高、可靠性高，充分利用了系统压力能，使系统设备能耗及设备投资最优化，大大节约了飞灰循环成本及设备投资。同时，通过飞灰煤粉调配系统，能够控制进入气化炉的飞灰与煤、氧及的比例，提高气化炉的整体效率和能源的综合利用率。

进一步地，通过第一控制阀和第二控制阀，能够根据飞灰储罐和煤粉输送常压罐的仓位进行间歇工作，提高了系统的效率，自动化程度高。

更进一步地，除桥氮气系统能够防止物料搭桥，提高了系统的安全性和稳定性。

更进一步地，除桥氮气系统对飞灰储罐、煤粉输送常压罐、煤粉输送变压罐和煤粉输送高压罐的底部容易搭桥堵塞的部位进行除桥，针对性强、效率高，同时节约了氮气。

进一步地，高压氮气由底部进入煤粉输送高压罐，底部流化的方式对飞灰和煤粉进行输送，解决了加压输送系统稳定性差、易堵塞的问题。

进一步地，煤粉输送变压罐分别设置煤粉进口和飞灰进口，且容积不小于飞灰储罐与煤粉输送常压罐的容积之和，便于进行飞灰储罐与煤粉输送常压罐的交替进料，效率高。

进一步地，设置排气过滤器和反吹氮气缓冲罐能够对设备进行过滤和定期吹扫，防止物料堵塞。

进一步地，煤气除灰器与飞灰储罐之间连接有飞灰引出支路，支路上设有气提置换装置，可以将富余的飞灰引出，经气提后进行回收利用。

本发明公开的上述基于飞灰再循环系统的气化炉的工作方法，能够充分利用飞灰残碳，精确控制飞灰与煤的比例，同时，简化飞灰输送的流程，减少了磨煤机的损耗，充分利用了系统压力能，大大节约了飞灰循环成本及设备投资。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图中：1-煤气除灰器、2-飞灰储罐、3-煤粉输送常压罐、4-煤粉输送变压罐、5-煤粉输送高压罐、6-飞灰煤粉调配系统、7-第一控制阀、8-第二控制阀、9-第三控制阀、10-第一排气过滤器、11-第一反吹氮气缓冲罐、12-第二排气过滤器、13-第二反吹氮气缓冲罐。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：

如图1，为本发明的基于飞灰再循环系统的气化炉，煤气除灰器1的入口与气化炉的废锅出口连接，煤气除灰器1的底部出口与飞灰储罐2连接，飞灰储罐2连接有第一排气过滤器10，第一排气过滤器10连接有第一反吹氮气缓冲罐11。飞灰储罐2和煤粉输送常压罐3分别与煤粉输送变压罐4连接，煤粉输送变压罐4连接有冲压氮气进气管，煤粉输送变压罐4与煤粉输送高压罐5连接，煤粉输送高压罐5连接至气化炉的烧嘴，煤粉输送高压罐5的下部连接有高压氮气进气管，煤粉输送高压罐5的煤粉出口设在煤粉输送高压罐5的顶部。飞灰煤粉调配系统6分别与飞灰储罐2和煤粉输送常压罐3连接。

煤气除灰器1优选采用旋风分离器。

煤粉输送变压罐4顶部分别设有煤粉进口和飞灰进口，煤粉进口与煤粉输送常压罐3连接，飞灰进口与飞灰储罐2连接；煤粉输送变压罐4的容积不小于飞灰储罐2与煤粉输送常压罐3的容积之和。

飞灰储罐2与煤粉输送变压罐4之间的连接管道上设有第一控制阀7，煤粉输送常压罐3与煤粉输送变压罐4之间的连接管道上设有第二控制阀8，飞灰煤粉调配系统6分别与第一控制阀7和第二控制阀8连接；煤粉输送变压罐4与煤粉输送高压罐5之间的连接管路上设有第三控制阀9。飞灰储罐2、煤粉输送常压罐3、煤粉输送变压罐4、煤粉输送高压罐5、第一控制阀7、第二控制阀8和第三控制阀9均连接有除桥氮气系统。除桥氮气系统的进气管设在飞灰储罐2、煤粉输送常压罐3、煤粉输送变压罐4和煤粉输送高压罐5的底部。

煤粉输送常压罐3、煤粉输送变压罐4和煤粉输送高压罐5分别与第二排气过滤器12的进口连接，第二排气过滤器12连接有第二反吹氮气缓冲罐13，第二排气过滤器12的底部出口与煤粉输送高压罐5连接。

煤气除灰器1与飞灰储罐2之间连接有飞灰引出支路，支路上设有气提置换装置，气提置换装置的进口连接有氮气系统，气提置换装置的固体出口连接有飞灰料仓，气提置换装置的气体出口连接有尾气处理系统。

上述基于飞灰再循环系统的气化炉的工作方法，包括：

从磨煤来的煤粉进入煤粉输送常压罐3，待煤粉输送常压罐3达到设定的最大料位时，打开第二控制阀8，煤粉去煤粉输送变压罐4，待煤粉输送常压罐3达到设定的最小料位时，关闭第二控制阀8，对煤粉输送常压罐3重新进行加料。

从废锅出来的含灰粗合成气进入煤气除灰器1，粗合成气从旋风顶部去下一工段，飞灰从煤气除灰器1底部去飞灰储罐2，待第二控制阀8，煤粉输送常压罐3完成卸料后，打开第一控制阀7，飞灰去煤粉输送变压罐4，待飞灰储罐2达到设定的最小料位时，关闭第一控制阀7。期间，若在1分钟内飞灰储罐2料位不低位报警时，打开对应的除桥管线进行除桥，待料位下降达到设定的稳态，关闭除桥管线。

对煤粉输送变压罐4充压至3.5Mpa，打开第三控制阀9，煤粉输送变压罐4物料进入煤粉输送高压罐5，待煤粉输送变压罐4达到设定的最小料位时，关闭第三控制阀9，打开煤粉输送变压罐4连接第二排气过滤器12的阀门泄压，泄压后关闭泄压阀，重复以上操作。期间，若在1分钟内，煤粉输送变压罐4料位不低位报警时，打开对应的除桥管线进行除桥，待料位下降达到设定的稳态，关闭除桥管线。

飞灰煤粉调配系统6控制煤粉输送常压罐3常压的煤粉先进料，飞灰储罐2高压的飞灰后进料。

第一排气过滤器10达到最大料位时，打开高压氮气，将飞灰吹扫至飞灰储罐2。第二排气过滤器12达到最大料位时，打开高压氮气，将煤粉吹扫至煤粉输送高压罐5。物料在煤粉输送高压罐5中，由高压氮气进行流化，喷入煤粉烧嘴。

下面以一个具体的实施例来对本发明的效果进行进一步解释：

2165t/d的两段式干煤粉加压气化炉，飞灰产量为8124kg/h，飞灰残碳为40％，经由本系统送入煤粉输送变压罐4与煤粉混合进入气化炉。

一段设置4个烧嘴，每个烧嘴加料18854kg/h；每个烧嘴加氧气15208.3kg/h；每个烧嘴加蒸汽1637.5kg/h；

二段设置2个烧嘴，每个煤粉烧嘴加煤粉5938kg/h；每个煤粉烧嘴加蒸汽1696.9kg/h。

飞灰在不影响气化炉反应及稳定运行的条件下，按比例送入煤粉输送变压罐4与煤粉混合进入气化炉，系统对飞灰进行重复回收利用，气化炉合成气增加7217NM3/h，熔渣增加1950kg/h。磨煤机磨损大大减少，输送系统负荷大大减少。

以上所述，仅为本发明实施方式中的部分，本发明中虽然使用了部分术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的内容，以便于更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (10)

1.一种基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，包括煤气除灰器(1)、飞灰储罐(2)、煤粉输送常压罐(3)、煤粉输送变压罐(4)、煤粉输送高压罐(5)和飞灰煤粉调配系统(6)；

煤气除灰器(1)的入口与气化炉的废锅出口连接，煤气除灰器(1)的底部出口与飞灰储罐(2)连接，飞灰储罐(2)和煤粉输送常压罐(3)分别与煤粉输送变压罐(4)连接，煤粉输送变压罐(4)连接有冲压氮气进气管，煤粉输送变压罐(4)与煤粉输送高压罐(5)连接，煤粉输送高压罐(5)连接至气化炉的烧嘴，煤粉输送高压罐(5)连接有高压氮气进气管；飞灰煤粉调配系统(6)分别与飞灰储罐(2)和煤粉输送常压罐(3)连接。

2.根据权利要求1所述的基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，飞灰储罐(2)与煤粉输送变压罐(4)之间的连接管道上设有第一控制阀(7)，煤粉输送常压罐(3)与煤粉输送变压罐(4)之间的连接管道上设有第二控制阀(8)，飞灰煤粉调配系统(6)分别与第一控制阀(7)和第二控制阀(8)连接；煤粉输送变压罐(4)与煤粉输送高压罐(5)之间的连接管路上设有第三控制阀(9)。

3.根据权利要求2所述的基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，飞灰储罐(2)、煤粉输送常压罐(3)、煤粉输送变压罐(4)、煤粉输送高压罐(5)、第一控制阀(7)、第二控制阀(8)和第三控制阀(9)均连接有除桥氮气系统。

4.根据权利要求3所述的基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，除桥氮气系统的进气管设在飞灰储罐(2)、煤粉输送常压罐(3)、煤粉输送变压罐(4)和煤粉输送高压罐(5)的底部。

5.根据权利要求1所述的基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，高压氮气进气管与煤粉输送高压罐(5)的下部连接，煤粉输送高压罐(5)的煤粉出口设在煤粉输送高压罐(5)的顶部。

6.根据权利要求1所述的基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，煤粉输送变压罐(4)顶部分别设有煤粉进口和飞灰进口，煤粉进口与煤粉输送常压罐(3)连接，飞灰进口与飞灰储罐(2)连接；煤粉输送变压罐(4)的容积不小于飞灰储罐(2)与煤粉输送常压罐(3)的容积之和。

7.根据权利要求1所述的基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，飞灰储罐(2)连接有第一排气过滤器(10)，第一排气过滤器(10)连接有第一反吹氮气缓冲罐(11)。

8.根据权利要求1所述的基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，还包括第二排气过滤器(12)，煤粉输送常压罐(3)、煤粉输送变压罐(4)和煤粉输送高压罐(5)分别与第二排气过滤器(12)的进口连接，第二排气过滤器(12)连接有第二反吹氮气缓冲罐(13)，第二排气过滤器(12)的底部出口与煤粉输送高压罐(5)连接。

9.根据权利要求1所述的基于飞灰再循环系统的气化炉，其特征在于，煤气除灰器(1)与飞灰储罐(2)之间连接有飞灰引出支路，支路上设有气提置换装置，气提置换装置的进口连接有氮气系统，气提置换装置的固体出口连接有飞灰料仓，气提置换装置的气体出口连接有尾气处理系统。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的基于飞灰再循环系统的气化炉的工作方法，其特征在于，包括：

来自磨煤装置的煤粉进入煤粉输送常压罐(3)，待煤粉输送常压罐(3)达到设定的最大料位时，停止加料，煤粉进入煤粉输送变压罐(4)，待煤粉输送常压罐(3)达到设定的最小料位时，煤粉输送常压罐(3)停止进入煤粉输送变压罐(4)，对煤粉输送常压罐(3)重新进行加料；

从废锅出来的含灰粗合成气进入煤气除灰器(1)，经煤气除灰器(2)分离处理后，粗合成气由煤气除灰器(1)顶部排出，飞灰由煤气除灰器(1)的底部进入飞灰储罐(2)，然后进入煤粉输送变压罐(4)；飞灰煤粉调配系统(6)控制煤粉和飞灰进入煤粉输送变压罐(4)的频率和流量，煤粉和飞灰由煤粉输送变压罐(4)进入煤粉输送高压罐(5)后，经高压氮气进行流化，由气化炉烧嘴进入气化炉炉膛。

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