CN113025387A - 一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统及气化方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统及气化方法，气化系统包括：气化炉、热返粉子系统和/或冷返粉子系统，热返粉子系统的入口端与气化炉顶部连通设置，其返粉端连接至设置在气化炉中的喷嘴或中心喷射管；冷返粉子系统的入口端与热返粉子系统的出口端连通设置，其返粉端连接至喷嘴或中心喷射管。气化方法，包括：碎煤/粉煤在气化炉中进行气化；进行热返粉工序；和/或进行冷返粉工序；飞灰颗粒经过热返粉工序，和/或冷返粉工序后通过喷嘴或者中心喷射管返粉至气化炉。本申请提高了流化床气化炉大量副产飞灰的二次返粉效率且解决了“三高”(高灰分、高灰熔点、高焦渣指数)、低活性煤或煤泥的有效气化问题。
Description
技术领域
本申请属于流化床气化炉技术领域，特别适用于高灰分、高灰熔点、高焦渣指数、低活性等劣质煤或焦粉的气化，具体涉及一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统及气化方法。
背景技术
我国是贫油多煤国家，煤化工是国民经济的重要命脉，其中，煤气化生产清洁能源和C1化学品又是煤化工发展的基础和原料来源。按照气化炉内气体流速差异，煤气化技术分为移动床气化炉(以下简称移动床)、流化床气化炉(以下简称流化床)及气流床气化炉(以下简称气流床)三大类，其中流化床气化炉又分为普通循环流化床气化炉(结构类似于循环流化床锅炉，无中心喷射管)和喷动循环流化床气化炉(内置中心喷射管)。
上述煤气化技术的最主要差别在于煤种适应性。移动床气化炉只能气化8～50mm低灰高热值的块煤，如神木煤，单炉负荷低且气化废水含焦油和难以处理的酚，存在严重的污染问题。气流床和普通循环流化床气化炉也只能气化高活性烟煤，如神木粉煤，不能气化高灰、高灰熔点、高焦渣指数(CRC)和低活性的劣质煤。而我国尽管是一个煤炭储量大国，但优质煤神木煤则相对分布较集中在陕西榆林附近，其它地区当地煤多为高灰分、或高灰熔点、或高焦渣指数、或低活性煤，这限制了上述煤气化技术的应用。
另一方面，循环流化床气化炉产生大量没有活性、热值与“三高”煤类似的飞灰，这类飞灰的处理已成为行业内的棘手问题。普通循环流化床气化炉或锅炉没有中心喷射的高温区，飞灰通过外部旋风返回气化炉不能转化，因此无内置中心喷射管的普通流化床气化炉将此类飞灰气力输送至结构和燃烧温度都几乎完全相同的CFB燃煤锅炉，但由于飞灰没有活性且粒径远小于入炉煤，飞灰难以燃烧造成二次污染，基本没有解决飞灰问题。飞灰另一个处理方式是返回气化炉二次转化，此项技术即为返粉技术。返粉技术不断发展，并随之诞生了不少现有技术，但如何设置高温区、如何将飞灰气力输送至高温区，实现飞灰二次转化包括二次燃烧和气化效率却有很大差异。
中国发明专利CN102477314B公布了一种上述飞灰输送至喷射循环流化床气化炉中心高温区的方法。流化床气化炉设置了两级旋风，飞灰被合成气夹带从二级旋风出口至余热回收系统，降温后至飞灰除尘器12，并被捕集至飞灰锁斗和飞灰输送罐，再由载气将飞灰气力输送至气化炉。该返粉方法属于冷返粉方法，飞灰穿过气化炉分布板靠近中心区的管口被载气夹带进气化炉。该方法存在的问题是：尽管飞灰能够被载气输送至气化炉接近高温区，但相当一部分飞灰在升温过程中即被气流夹带出高温区，这部分飞灰在进行无效循环，并造成飞灰单程转化率低，因此需要加大飞灰循环量才能转化入炉煤产生的一次飞灰。另外，该返粉方法运行路线长，飞灰被粗合成气夹带出气化炉稀相区，需经过高温旋风、余热锅炉系统、再到飞灰除尘器12，相应由于部分飞灰无效循环所增加的飞灰循环量，也增加了高温旋风和余热锅炉设备的磨损和设备故障率，最终影响飞灰循环及转化系统的稳定运行。
中国发明专利CN 105189712 A公布了另一种返粉方法，其中，飞灰由高温旋风或可能的高温除尘器12捕集至料腿，再由载气输送至喷射流化床排渣环管的分级器，在分级器内飞灰再由载气继续夹带至气化炉中心区，或直接回料至气化炉密相区。此为热返粉方法。但该方法存在致命的问题，即由于排渣环管内底渣向下移动，且基本已充满环管，载气难以将飞灰向上反吹至环管入口高温区，否则仅依靠增加载气气量将引起排渣堵塞及结焦。而旋风回料至分布板之上远离中心高温区的气化炉密相区，则无助于转化飞灰，只会造成无效循环和气化炉飞灰累积，最终会影响气化炉稳定运行。
中国发明专利CN 103184077 A公布了第三种返粉方法。其中，飞灰由一级或一级以上高温旋风捕集至料腿，再经过一级旋风返料阀和引射器，由喷射气体携带飞灰穿过分布板至喷射流化床中心高温区附近。
中国发明专利CN 106433796 A公布了第四种返粉方法，该方法与CN 103188077 A公布的方法类似，即上述飞灰由一级或一级以上高温旋风捕集至料腿，再经过一级旋风返料阀和引射器，由喷射气体携带飞灰穿过分布板至喷射流化床中心高温区附近。唯一与CN103188077 A的区别之处在于，在引射器入口的对面，增加了一个气化剂射流入口。
上述公开号为CN 103184077 A和CN 106433796 A的现有技术文件均忽视了一个致命问题，即气化炉密相区有相当的床料，返粉入口处有相当的背压，单纯依靠引射器不能克服背压输送焦粉至气化炉。而如果增加吹送气压力，则会引起旋风料腿串气，造成旋风回料堵塞，因此上述热返粉方法工程上难以工作。
中国发明专利CN 109694752 A公布了第五种返粉方法，该方法将高温旋风收集的高温飞灰及低温旋风和除尘除尘器捕集的低温飞灰，通过气力输送与入炉煤混合，输送至气化炉密相区。但与前述现有技术不同的是，高温飞灰、与低温飞灰及入炉煤，混合入炉，这涉及到气力输送不同来源物料的协同性问题，特别是飞灰/入炉煤进口位于气化炉密相区，背压较高，气力输送载气压力也需相应提高，以克服背压阻力，但是这样将阻碍旋风料腿下料，影响旋风操作。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统及气化方法。
为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
本申请提出了一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统，所述气化系统包括：气化炉、热返粉子系统和/或冷返粉子系统，
所述气化炉具有密相区以及扩大区，在所述密相区内还设有分布板，其中，所述分布板上还设有喷嘴，所述分布板与贯穿所述密相区壁面设置的排渣管连通设置，在所述排渣管内还设有中心喷射管；
所述密相区还设有载气气源通道；
所述热返粉子系统的入口端与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置，所述热返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴或所述中心喷射管；所述冷返粉子系统的入口端与所述热返粉子系统的出口端连通设置，所述冷返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴或所述中心喷射管。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述热返粉子系统包括：第一旋风分离器以及止回阀，所述第一旋风分离器的入口与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置；所述止回阀设置在所述第一旋风分离器底部的料腿上，所述止回阀通过气力输送系统输送至所述中心喷射管或者所述喷嘴。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，还包括第一水冷器和/或第二水冷器，所述第一水冷器设置在所述气化炉顶部和所述第一旋风分离器之间的高温管道上，所述第二水冷器设置在所述第一旋风分离器和所述止回阀之间的料腿上。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述第一水冷器包括火管式蒸发器或者水管式蒸发器。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述第二水冷器包括沿所述料腿设置的夹套水冷器或者内置于所述料腿中的竖管水冷器。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述冷返粉子系统还包括余热锅炉、第二旋风分离器以及除尘器，
所述余热锅炉的进口与所述第一旋风分离器的顶部出口连通设置，所述余热锅炉的出口与所述第二旋风分离器的进口连通设置，
所述第二旋风分离器的顶部出口与所述除尘器的进口连通设置，
所述第二旋风分离器的料腿通过所述气力输送系统连接至所述中心喷射管或者所述喷嘴，
所述除尘器的出口亦通过所述气力输送系统连接至所述中心喷射管或者所述喷嘴，
所述除尘器上还设有净合成气输出通道。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，还包括料仓，所述料仓设置在所述气力输送系统上。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述喷嘴为同心圆结构，其内圈输送载气和飞灰，外圈输送氧载气；或者，其内圈输送载气，外圈输送载气和飞灰。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述载气气源通道或者所述气力输送系统输送的载气包括惰性气体，或者氧气/富氧-蒸汽混合体。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其中，所述密相区还设有碎煤/粉煤输入通道。
本申请提出了一种循环流化床气化劣质粉煤气化方法，包括如下步骤：
输送至气化炉中的碎煤/粉煤在其密相区气化后进入扩大区进行气固分离；
夹带飞灰颗粒的粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后进入热返粉子系统进行热返粉工序；
和/或，经所述热返粉子系统出口排出的部分飞灰颗粒再次经过冷返粉子系统进行冷返粉工序；
所述飞灰颗粒经过热返粉工序，和/或冷返粉工序后通过喷嘴或者中心喷射管返粉至所述气化炉。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，所述热返粉工序包括：夹带飞灰颗粒的粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后进入第一旋风分离器；上述飞灰颗粒被第一旋风分离器捕集至料腿以及设置在料腿上的止回阀；经过气力输送系统并通过所述中心喷射管或者所述喷嘴进入密相区进行返粉。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，所述热返粉工序还包括：夹带飞灰颗粒的所述粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后，进行第一次冷却后进入第一旋风分离器中进行旋风分离；和/或，上述的夹带飞灰颗粒的所述粗合成气经所述第一旋风分离器的旋风分离后，进行第二次冷却后通过设置在料腿上的所述止回阀。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，上述的第一次冷却方式采用火管式蒸发器或者水管式蒸发器进行冷却。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，上述的第二次冷却方式采用沿所述料腿设置的夹套水冷器或者内置于所述料腿中的竖管水冷器进行冷却。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，上述的95％-99％的飞灰颗粒通过所述热返粉子系统进行热返粉工序。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，经所述热返粉子系统出口排出的1％-5％的飞灰颗粒被合成气继续夹带至下游的冷返粉工序。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，所述冷返粉工序包括：经所述热返粉子系统出口排出的所述飞灰颗粒依次经过余热锅炉进行冷却，然后依次被第二旋风分离器和除尘器捕集，再通过气力输送系统输送所述喷嘴或者所述中心喷射管。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，经所述第二旋风分离器和所述除尘器捕集的飞灰颗粒，和/或经所述第一旋风分离器的料腿捕集的飞灰颗粒，先输送至粉仓，然后在经过气力输送系统输送至所述喷嘴或者所述中心喷射管。
进一步地，上述的循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其中，所述碎煤/粉煤通过设置在分布板上方的碎煤/粉煤输入通道，或中心喷射管输送至所述气化炉的密相区。
与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
本申请提高了流化床气化炉大量副产飞灰的二次返粉效率，并且解决了“三高”(高灰分、高灰熔点、高焦渣指数)、低活性煤或煤泥的有效气化问题；
本申请的进煤方式为分布板上方进煤或沿中心喷射管与返粉一起喷射进煤，分布板上方气力输送进煤，碎煤/粉煤向中心高温区喷射，而从中心喷射管喷射进煤，则彻底保证了低活性碎煤/粉煤，甚至煤泥直接进入气化炉密相中心高温区，确保了低活性煤或煤泥的气化效率；
本申请采用气力输送系统来克服气化炉的背压及管路阻力，输送飞灰颗粒至气化炉中心；本申请中第一旋风分离器料腿上设置的止回阀，解决了气力输送载气会沿料腿串气影响旋风操作的技术问题；本申请从工程上实现了高温旋风捕集的飞灰循环至气化炉中心区，从而大大增加飞灰转化效率，降低无效飞灰循环量；
本申请可以通过分布板上的喷嘴返粉，也可以通过中心喷射管喷射返粉，其中分布板上设置的返粉喷嘴不是单喷头，而是同心结构喷嘴，内圈为气力输送载气+飞灰，外圈为氧气/富氧+蒸汽，或反之互换。通过向喷嘴注入氧气或富氧，非常有利于飞灰转化；
本申请的热返粉或冷返粉方式可以先气力输送至中间粉仓，再由中间粉仓返粉至气化炉，这种方式有利于控制返粉速率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1：本申请循环流化床气化劣质粉煤气化系统其中一种实施方式的结构示意图；
图2：本申请循环流化床气化劣质粉煤气化系统另一种实施方式的结构示意图；
图3：本申请循环流化床气化劣质粉煤气化方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本申请的目的、特征和效果。
如图1和图2所示，本实施例循环流化床气化劣质粉煤气化系统，所述气化系统包括：气化炉、热返粉子系统和/或冷返粉子系统，
所述气化炉具有密相区1以及扩大区2，在所述密相区1内还设有分布板3，其中，所述分布板3上还设有喷嘴5，所述分布板3与贯穿所述密相区1壁面设置的排渣管连通设置，在所述排渣管内还设有中心喷射管4；
所述密相区1还设有载气气源通道，通过该载气气源通道向所述气化炉的密相区1输送氧气/富氧+蒸汽；
所述热返粉子系统的入口端与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置，所述热返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴5或所述中心喷射管4；所述冷返粉子系统的入口端与所述热返粉子系统的出口端连通设置，所述冷返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴5或所述中心喷射管4。
在本实施例中，密相区1产生的一次飞灰颗粒随粗合成气上升至气化炉扩大区2，在此进行气固分离，但仍有进煤量10倍左右的飞灰被合成气夹带通过气化炉顶高温管道上，然后经过热返粉子系统和/或冷返粉子系统被输送至气化炉的密相区1。其中，当同时设置热返粉子系统和冷返粉子系统时，如图1所示，热返粉与冷返粉汇合后通过气力输送系统返粉至气化炉的密相区1。
所述载气气源通道或者所述气力输送系统输送的载气包括惰性气体，或者氧气/富氧-蒸汽混合体。
其中，本实施例通过中心喷射管4或者设置在分布板3上的喷嘴5返粉至气化炉，在本实施例中，所述喷嘴5而不是单喷头热返粉，所述喷嘴5为同心圆结构，其内圈输送载气和飞灰，外圈输送氧载气；或者，其内圈输送载气，外圈输送载气和飞灰。所述喷嘴5注入氧气或富氧，非常有利于飞灰转化。
另外，本申请的另一个返粉途径为通过中心喷射管4进入气化炉，在此，热飞灰与低活性碎煤/粉煤混合喷射进入中心高温区。中心管返粉与主气化剂氧气/富氧+蒸汽喷射方向一致，这样飞灰可被喷射在中心高温区，得以快速转化。
所述热返粉子系统包括：第一旋风分离器7以及止回阀9，所述第一旋风分离器7的入口与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置；所述止回阀9设置在所述第一旋风分离器7底部的料腿上，所述止回阀9通过气力输送系统输送至所述中心喷射管4或者所述喷嘴5。本实施例采用气力输送系统来克服气化炉的背压及管路阻力，输送飞灰颗粒至气化炉中心；本申请中第一旋风分离器7料腿上设置的止回阀9，解决了气力输送载气会沿料腿串气影响旋风操作的技术问题；本申请从工程上实现了高温旋风捕集的飞灰循环至气化炉中心区，从而大大增加飞灰转化效率，降低无效飞灰循环量。
本实施例采用高于气化炉密相区1背压的载气，气力输送第一旋风分离器7料腿返炉，解决了现有引射器动力不足的问题。载气压力高于密相区1背压对于气力输送返粉是必要的，但同时会阻碍第一旋风分离器7料腿上飞灰的下落循环及料腿串气，影响旋风操作。为此本实施例通过在第一旋风分离器7料腿上设置一耐高温止回阀9，即该止回阀9可以防止载气串气至旋风，同时截止阀上方的飞灰累积到一定高度可以通过静压下落。
特别需要说明地是，本实施例中的耐高温止回阀9也有高温限制，通过下文所述的第一水冷器6和/或第二水冷器8，来冷却高温合成气或料腿飞灰至止回阀9的工作温度或者能够承受温度，其中，本申请设定该温度为500～700℃，优选为600℃以下。这样才得以实现，用相对高压载气来气力输送料腿返料至气化炉密相中心高温区。
上述的热返粉子系统还包括第一水冷器6和/或第二水冷器8，所述第一水冷器6设置在所述气化炉顶部和所述第一旋风分离器7之间的高温管道上，所述第二水冷器8设置在所述第一旋风分离器7和所述止回阀9之间的料腿上。通过第一水冷器6将飞灰颗粒冷却至600℃～800℃进入第一旋风分离器7。在此95～99％的飞灰颗粒被第一旋风分离器7捕集至料腿，飞灰颗粒可以被料腿上的第二水冷器8进一步冷却至料腿止回阀9承受的温度，如500～700℃，也可以由第一水冷器6直接冷却至500～700℃，或全部第二水冷器8冷却飞灰至500～700℃，再通过气力输送系统输送至气化炉分布板3喷嘴5，或中心中心喷射管4返粉；这样才得以实现，用相对高压载气来气力输送料腿返料至气化炉的密相区1(中心高温区)。
所述第一水冷器6包括火管式蒸发器，即高温粗合成气走管程，饱和水走壳程部分汽化后成为两相流；或者水管式蒸发器，即水管膜式水冷壁布置在高温粗合成气管道上，这样从气化炉顶至第一旋风分离进口的高温管道都可以布置水冷壁。其中，本实施例优选地采用水管式蒸发器。该火管式水冷器相当于下文所述的余热锅炉10系统的一级蒸发器前置到第一旋风分离器7进口。
所述第二水冷器8可以是沿所述料腿设置的夹套水冷器，也可以是内置于所述料腿中的竖管水冷器，本实施例优选地采用夹套式水冷器。
其中，所述密相区1还设有碎煤/粉煤输入通道。在本实施例中，低活性碎煤/粉煤通过分布板3上方的碎煤/粉煤输入通道，或通过气化炉中心中心喷射管4进煤，优选地，通过中心喷射管4进料至中心高温区，高温燃烧和气化，极大地提高入炉煤的一次转化率。上述的中心喷射管4返粉与主气化剂氧气/富氧+蒸汽喷射方向一致，这样飞灰可被喷射在中心高温区，得以快速转化。
在本实施例中，95％～99％的飞灰通过第一旋风分离器7料腿返炉，另有1％～5％的飞灰被合成气继续夹带至下游的冷返粉子系统。
其中，所述冷返粉子系统还包括余热锅炉10、第二旋风分离器11以及除尘器12，所述余热锅炉10的进口与所述第一旋风分离器7的顶部出口连通设置，所述余热锅炉10的出口与所述第二旋风分离器11的进口连通设置，所述第二旋风分离器11的顶部出口与所述除尘器12的进口连通设置，所述第二旋风分离器11的料腿通过所述气力输送系统连接至所述中心喷射管4或者所述喷嘴5，所述除尘器12的出口亦通过所述气力输送系统连接至所述中心喷射管4或者所述喷嘴5，所述除尘器12上还设有净合成气输出通道。
其中，在上述的冷返粉子系统中，飞灰颗粒被余热锅炉10冷却，并被第二旋风分离器11和除尘器12捕集，再有气力输送系统气力输送返回气化炉。对于冷返粉子系统而言，设置在第一旋风分离器7进口的第一水冷器6可以合并到余热锅炉10中，也可以如图1所示，分别设置。
如图2所示，本实施例还包括料仓13，所述料仓13设置在所述气力输送系统上。即，第一旋风分离器7料腿飞灰、和/或第二旋风分离器11和除尘除尘器12捕集飞灰先气力输送系统输送至粉仓，再由粉仓气力输送至喷嘴5或中心喷射管4。通过设置料仓13可以控制返粉效率。
其中，所述喷嘴5为同心圆结构，其内圈输送载气和飞灰，外圈输送氧载气；或者，其内圈输送载气，外圈输送载气和飞灰。所述喷嘴5注入氧气或富氧，非常有利于飞灰转化。而采用中心喷射管4喷射进煤或返粉进中心高温区，则充分利用中心喷射管4氧气/富氧+蒸汽，最高效地转化碎煤/粉煤、甚至煤泥、及飞灰。同样，所述粉仓至气化炉返粉的气力输送载气也可以是气化剂—氧气/富氧+蒸汽。
如图3所示，本实施例循环流化床气化劣质粉煤气化方法，包括如下步骤：
步骤一，输送至气化炉中的碎煤/粉煤在其密相区1气化后进入扩大区2进行气固分离；
步骤二，夹带飞灰颗粒的粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后进入热返粉子系统进行热返粉工序；
步骤三，和/或，经所述热返粉子系统出口排出的部分飞灰颗粒再次经过冷返粉子系统进行冷返粉工序；
步骤四，所述飞灰颗粒经过热返粉工序，和/或冷返粉工序后通过喷嘴5或者中心喷射管4返粉至所述气化炉。
在步骤一中，所述碎煤/粉煤通过设置在分布板3上方的碎煤/粉煤输入通道，或中心喷射管4输送至所述气化炉的密相区1。其中，优选采用通过中心喷射管4喷射至所述气化炉的密相区1。中心喷射管4喷射进煤，则彻底保证了低活性碎煤/粉煤，甚至煤泥直接进入气化炉密相中心高温区，确保了低活性煤或煤泥的气化效率。
在本实施例中，在步骤二中，所述热返粉工序包括：夹带飞灰颗粒的粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后进入第一旋风分离器7；上述飞灰颗粒被第一旋风分离器7捕集至料腿以及设置在料腿上的止回阀9；经过气力输送系统并通过所述中心喷射管4或者所述喷嘴5进入密相区1进行返粉。本实施例采用气力输送系统来克服气化炉的背压及管路阻力，输送飞灰颗粒至气化炉中心；本申请中第一旋风分离器7料腿上设置的止回阀9，解决了气力输送载气会沿料腿串气影响旋风操作的技术问题；本申请从工程上实现了高温旋风捕集的飞灰循环至气化炉中心区，从而大大增加飞灰转化效率，降低无效飞灰循环量。
进一步地，本实施例中的耐高温止回阀9也有高温限制，通过下文第一次冷却和/或第二次冷却方式来来冷却高温合成气或料腿飞灰至止回阀9的工作温度或者能够承受温度，其中，本实施例设定该温度为500～700℃，优选为600℃以下。这样才得以实现，用相对高压载气来气力输送料腿返料至气化炉密相中心高温区。
所述热返粉工序还包括：夹带飞灰颗粒的所述粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后，进行第一次冷却后进入第一旋风分离器7中进行旋风分离；和/或，上述的夹带飞灰颗粒的所述粗合成气经所述第一旋风分离器7的旋风分离后，进行第二次冷却后通过设置在料腿上的所述止回阀9。通过第一次冷却将飞灰颗粒冷却至600℃～800℃进入第一旋风分离器7进行旋风分离。在此95～99％的飞灰颗粒被第一旋风分离器7捕集至料腿，飞灰颗粒出料腿并进行第二次冷却后进一步冷却至料腿止回阀9承受的温度，如500～700℃，也可以将第一次冷却后直接冷却至500～700℃，或全部经第二次冷却飞灰颗粒至500～700℃，，这样才得以实现，用相对高压载气来气力输送料腿返料至气化炉的密中心高温区。
其中，上述的第一次冷却方式采用火管式蒸发器或者水管式蒸发器进行冷却。上述的火管式蒸发器，即高温粗合成气走管程，饱和水走壳程部分汽化后成为两相流；或者水管式蒸发器，即水管膜式水冷壁布置在高温粗合成气管道上，这样从气化炉顶至第一旋风分离器7进口的高温管道都可以布置水冷壁。其中，本实施例优选地采用水管式蒸发器进行第一次冷却。该火管式水冷器相当于下文所述的余热锅炉10系统的一级蒸发器前置到第一旋风分离器7进口。
上述的第二次冷却方式采用沿所述料腿设置的夹套水冷器或者内置于所述料腿中的竖管水冷器进行冷却。本实施例优选地采用夹套式水冷器进行第二次冷却。
在本实施例中，上述的95％-99％的飞灰颗粒通过所述热返粉子系统进行热返粉工序。
经所述热返粉子系统出口排出的1％-5％的飞灰颗粒被合成气继续夹带至下游的冷返粉工序。
其中，在步骤三中，所述冷返粉工序包括：经所述热返粉子系统出口排出的所述飞灰颗粒依次经过余热锅炉10进行冷却，然后依次被第二旋风分离器11和除尘器12捕集，再通过气力输送系统输送所述喷嘴5或者所述中心喷射管4。
进一步地，经所述第二旋风分离器11和所述除尘器12捕集的飞灰颗粒，和/或经所述第一旋风分离器7的料腿捕集的飞灰颗粒，先输送至粉仓，然后在经过气力输送系统输送至所述喷嘴5或者所述中心喷射管4。这种方式有利于控制返粉效率。
在步骤四中，本实施例通过中心喷射管4或者设置在分布板3上的喷嘴5进行二次返粉，其中，所述喷嘴5而不是单喷头热返粉，所述喷嘴5为同心圆结构，其内圈输送载气和飞灰，外圈输送氧载气；或者，其内圈输送载气，外圈输送载气和飞灰。所述喷嘴5注入氧气或富氧，非常有利于飞灰转化。
另外，本实施例的另一个返粉途径为通过中心喷射管4进入气化炉，在此，热飞灰与低活性碎煤/粉煤混合喷射进入中心高温区。中心管返粉与主气化剂氧气/富氧+蒸汽喷射方向一致，这样飞灰可被喷射在中心高温区，得以快速转化。
本申请的进煤方式为分布板上方进煤或沿中心喷射管与返粉一起喷射进煤，分布板上方气力输送进煤，碎煤/粉煤向中心高温区喷射，而从中心喷射管喷射进煤，则彻底保证了低活性碎煤/粉煤，甚至煤泥直接进入气化炉密相中心高温区，确保了低活性煤或煤泥的气化效率；本申请采用气力输送系统来克服气化炉的背压及管路阻力，输送飞灰颗粒至气化炉中心；本申请中第一旋风分离器料腿上设置的止回阀，解决了气力输送载气会沿料腿串气影响旋风操作的技术问题；本申请从工程上实现了高温旋风捕集的飞灰循环至气化炉中心区，从而大大增加飞灰转化效率，降低无效飞灰循环量；本申请可以通过分布板上的喷嘴返粉，也可以通过中心喷射管喷射返粉，其中分布板上设置的返粉喷嘴不是单喷头，而是同心结构喷嘴，内圈为气力输送载气+飞灰，外圈为氧气/富氧+蒸汽，或反之互换。通过向喷嘴注入氧气或富氧，非常有利于飞灰转化；本申请的热返粉或冷返粉方式可以先气力输送至中间粉仓，再由中间粉仓返粉至气化炉，这种方式有利于控制返粉速率。因此，本申请具有良好的市场应用前景。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。
Claims (20)
1.一种循环流化床气化劣质粉煤气化系统，其特征在于，所述气化系统包括：气化炉、热返粉子系统和/或冷返粉子系统，
所述气化炉具有密相区以及扩大区，在所述密相区内还设有分布板，其中，所述分布板上还设有喷嘴，所述分布板与贯穿所述密相区壁面设置的排渣管连通设置，在所述排渣管内还设有中心喷射管；
所述密相区还设有载气气源通道；
所述热返粉子系统的入口端与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置，所述热返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴或所述中心喷射管；所述冷返粉子系统的入口端与所述热返粉子系统的出口端连通设置，所述冷返粉子系统的返粉端连接至所述喷嘴或所述中心喷射管。
2.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，所述热返粉子系统包括：第一旋风分离器以及止回阀，所述第一旋风分离器的入口与设置在所述气化炉顶部的高温管道连通设置；所述止回阀设置在所述第一旋风分离器底部的料腿上，所述止回阀通过气力输送系统输送至所述中心喷射管或者所述喷嘴。
3.根据权利要求2所述的气化系统，其特征在于，还包括第一水冷器和/或第二水冷器，所述第一水冷器设置在所述气化炉顶部和所述第一旋风分离器之间的高温管道上，所述第二水冷器设置在所述第一旋风分离器和所述止回阀之间的料腿上。
4.根据权利要求3所述的气化系统，其特征在于，所述第一水冷器包括火管式蒸发器或者水管式蒸发器。
5.根据权利要求3或4所述的气化系统，其特征在于，所述第二水冷器包括沿所述料腿设置的夹套水冷器或者内置于所述料腿中的竖管水冷器。
6.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于，所述冷返粉子系统还包括余热锅炉、第二旋风分离器以及除尘器，
所述余热锅炉的进口与所述第一旋风分离器的顶部出口连通设置，所述余热锅炉的出口与所述第二旋风分离器的进口连通设置，
所述第二旋风分离器的顶部出口与所述除尘器的进口连通设置，所述第二旋风分离器的料腿通过所述气力输送系统连接至所述中心喷射管或者所述喷嘴，
所述除尘器的出口亦通过所述气力输送系统连接至所述中心喷射管或者所述喷嘴，
所述除尘器上还设有净合成气输出通道。
7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的气化系统，其特征在于，还包括料仓，所述料仓设置在所述气力输送系统上。
8.根据权利要求1或2或3或4或6所述的气化系统，其特征在于，所述喷嘴为同心圆结构，其内圈输送载气和飞灰，外圈输送氧载气；或者，其内圈输送载气，外圈输送载气和飞灰。
9.根据权利要求1或2或3或4或6所述的气化系统，其特征在于，所述载气气源通道或者所述气力输送系统输送的载气包括惰性气体，或者氧气/富氧-蒸汽混合体。
10.根据权利要求1或2或3或4或6所述的气化系统，其特征在于，所述密相区还设有碎煤/粉煤输入通道。
11.一种循环流化床气化劣质粉煤气化方法，其特征在于，包括如下步骤：
输送至气化炉中的碎煤/粉煤在其密相区气化后进入扩大区进行气固分离；
夹带飞灰颗粒的粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后进入热返粉子系统进行热返粉工序；
和/或，经所述热返粉子系统出口排出的部分飞灰颗粒再次经过冷返粉子系统进行冷返粉工序；
所述飞灰颗粒经过热返粉工序，和/或冷返粉工序后通过喷嘴或者中心喷射管返粉至所述气化炉。
12.根据权利要求11所述的气化方法，其特征在于，所述热返粉工序包括：夹带飞灰颗粒的粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后进入第一旋风分离器；上述飞灰颗粒被第一高温旋风分离器捕集至料腿以及设置在料腿上的止回阀；经过气力输送系统并通过所述中心喷射管或者所述喷嘴进入密相区进行返粉。
13.根据权利要求12所述的气化方法，其特征在于，所述热返粉工序还包括：夹带飞灰颗粒的所述粗合成气通过所述气化炉顶部的高温管道后，进行第一次冷却后进入第一旋风分离器中进行旋风分离；和/或，上述的夹带飞灰颗粒的所述粗合成气经所述第一旋风分离器的旋风分离后，进行第二次冷却后通过设置在料腿上的所述止回阀。
14.根据权利要求13所述的气化方法，其特征在于，上述的第一次冷却方式采用火管式蒸发器或者水管式蒸发器进行冷却。
15.根据权利要求13或14所述的气化方法，其特征在于，上述的第二次冷却方式采用沿所述料腿设置的夹套水冷器或者内置于所述料腿中的竖管水冷器进行冷却。
16.根据权利要求11或12或13所述的气化方法，其特征在于，上述的95％-99％的飞灰颗粒通过所述热返粉子系统进行热返粉工序。
17.根据权利要求11或12或13所述的气化方法，其特征在于，经所述热返粉子系统出口排出的1％-5％的飞灰颗粒被合成气继续夹带至下游的冷返粉工序。
18.根据权利要求11或12或13所述的气化方法，其特征在于，所述冷返粉工序包括：经所述热返粉子系统出口排出的所述飞灰颗粒依次经过余热锅炉进行冷却，然后依次被第二旋风分离器和除尘器捕集，再通过气力输送系统输送所述喷嘴或者所述中心喷射管。
19.根据权利要求18所述的气化方法，其特征在于，经所述第二旋风分离器和所述除尘器捕集的飞灰颗粒，和/或经所述第一旋风分离器的料腿捕集的飞灰颗粒，先输送至粉仓，然后在经过气力输送系统输送至所述喷嘴或者所述中心喷射管。
20.根据权利要求11或12或13所述的气化方法，其特征在于，所述碎煤/粉煤通过设置在分布板上方的碎煤/粉煤输入通道，或中心喷射管输送至所述气化炉的密相区。
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