CN205188223U - 一种含碳原料的流化床气化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含碳原料的流化床气化系统，属于煤气化领域，包括流化床气化炉，还包括飞灰捕集装置和飞灰造粒成型装置，飞灰捕集装置设于流化床气化炉的旋风分离器后的合成气路径上，飞灰造粒成型装置与飞灰捕集装置相连，并将飞灰捕集装置捕集的飞灰造粒成型。本实用新型能够最大化避免流化床气化炉的飞灰碳损失，提高流化床气化炉的碳转化率和冷煤气效率，同时解决高含碳飞灰难以处理的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于煤气化领域，尤其涉及流化床气化系统。
背景技术
流化床气化反应温度介于固定床和气流床之间，与固定床气化相比，气化强度高，且不产生焦油、酚水等难处理的污染物；与气流床相比，氧气耗量低，且不存在烧嘴、液态排渣等相关的高温部件，可靠性高。同时，流化床气化还具有原料适应性好、原料预处理简单，可气化劣质煤及低阶煤等优势。
但是，由于流化床气化反应温度不够高(约850～1050℃)，气化反应速率较慢，未反应完全的细小的含碳颗粒被气流携带离开气化炉，导致飞灰中含碳量较高，碳损失较严重，从而导致流化床气化碳转化率和冷煤气效率不够高，而且所产生的高含碳飞灰难以处理。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提出一种含碳原料的流化床气化系统，避免流化床气化炉的飞灰碳损失，提高流化床气化炉的碳转化率和冷煤气效率，同时解决高含碳飞灰难以处理的问题。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：
一种含碳原料的流化床气化系统，包括流化床气化炉，还包括飞灰捕集装置和飞灰造粒成型装置，飞灰捕集装置设于流化床气化炉的旋风分离器后的合成气路径上，飞灰造粒成型装置与飞灰捕集装置相连，并将飞灰捕集装置捕集的合成气飞灰造粒成型。
作为选择，将飞灰造粒成型装置造粒成型的飞灰输送至流化床气化炉的炉膛进行反应。
作为选择，流化床气化炉的炉膛通过缩口，分为上下两段，上段为气化段，下段为燃烧段。
作为进一步选择，缩口直径为炉膛直段直径的0.3～0.9倍。
作为另一进一步选择，流化床气化炉炉膛的上部气化段设有原始含碳原料加入口及其给料装置，飞灰造粒成型装置与流化床气化炉炉膛的下部燃烧段的给料装置连接。
作为进一步选择，给料装置是螺旋给料装置或气力输送给料装置。
作为另一进一步选择，旋风分离器分离的固体颗粒经立管和回料器与流化床气化炉炉膛的下部燃烧段连接。
作为选择，流化床气化炉的旋风分离器至飞灰捕集装置之间的合成气路径上还设有合成气冷却器和气化剂预热器，气化剂预热器的气化剂出口经气化剂给入装置与流化床气化炉的炉膛连接。
作为进一步选择，气化剂给入装置包括位于炉膛底部的气体分布板和位于炉膛侧面的气体喷口。
前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案：如本实用新型，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本实用新型的工作流程：
含碳气化原料加入流化床气化炉，与给入气化炉的气化剂发生气化反应，产生以CO、H2等为主要有效成分的合成气；气流携带固体颗粒在炉膛内向上运动；被气流携带离开炉膛的固体颗粒大部分被旋风分离器分离下来，返回炉膛；炉膛、旋风分离器构成固体颗粒物料循环的主回路。
旋风分离器出口的合成气中携带的未被旋风分离器除下的细小的固体微粒即飞灰，合成气携带飞灰继续向下游流动，在飞灰捕集装置中，绝大部分飞灰被捕集下来；除去飞灰后的合成气流向下游，进一步净化或利用。捕集下来的飞灰进入飞灰造粒成型装置，在造粒成型装置中，细小的飞灰微粒经过粘结挤压，形成成型颗粒。此成型颗粒返回气化炉继续进行反应。
造粒成型后的飞灰也可作为成型燃料外供，供给流化床锅炉或炉排炉燃用，回收飞灰中残留碳的热值，并解决高含碳飞灰的处理难题。
气化原料(包括由飞灰造粒成型装置返回的飞灰成型颗粒)中不可被气化的矿物质，携带部分未转化完全的碳，形成渣，从气化炉的冷渣排渣装置中冷却并排出。由于渣的粒径与飞灰粒径大的多，在气化炉内停留的时间要长的多，因此渣中的碳含量要比飞灰中的碳含量小的多。
另外，上述流化床气化炉的炉膛通过缩口，分为上下两段，上段为气化段，下段为燃烧段。原始含碳原料加入上部气化段；造粒成型后的飞灰加入下部燃烧段。原始含碳原料加入气化段，可避免其热解产生的有效气体被直接氧化掉，增加合成气中的有效气成分，提高合成气的热值；另外可减少原料未有效反应即混入排渣装置被排出的量，减少排渣中的碳损失。成型后的飞灰加入炉膛下部燃烧段，更有利于其中残余碳的转化。因此，气化炉的炉膛通过缩口，分为上下两段，可有效的减少排渣中的碳损失，提高碳转化率及冷煤气效率。
本实用新型的有益效果：与现有的技术相比，本专利提出的含碳原料的流化床气化系统，通过将飞灰造粒成型后返回气化炉继续气化，避免了飞灰引起的大量的碳损失，从而提高了流化床气化系统的碳转化率和冷煤气效率，同时解决了高含碳飞灰难以处理的问题。造粒成型后的飞灰也可作为成型燃料外供，供给流化床锅炉或炉排炉燃用，回收飞灰中残留碳的热值，并解决高含碳飞灰的处理难题。
附图说明
图1是本实用新型实施例装置流程示意图；
图中，1-流化床气化炉；2-飞灰捕集装置；3-飞灰造粒成型装置；4-合成气冷却器；5-气化剂预热器；101-炉膛；102-旋风分离器；103-立管；104-回料器；105-给料装置；106-冷渣排渣装置；107-气化剂给入装置；101-1燃烧段；101-2气化段。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
参考图1所示，含碳气化原料由给料装置105加入流化床气化炉1，与由气化剂给入装置107给入气化炉的气化剂发生气化反应，产生以CO、H2等为主要有效成分的合成气；气流携带固体颗粒在炉膛101内向上运动；被气流携带离开炉膛101的固体颗粒大部分被旋风分离器102分离下来，通过立管103、回料器104返回炉膛；炉膛101、旋风分离器102、立管103、回料器104构成固体颗粒物料循环的主回路。气化剂给入装置107包括位于炉膛101底部的气体分布板和位于炉膛101侧面的气体喷口；气化剂可以是氧气、空气或其混合气体；必要时可含一定量的蒸汽或CO2。流化床气化炉1的旋风分离器102至飞灰捕集装置2之间的合成气路径上还设有合成气冷却器4和气化剂预热器5，气化剂预热器5经气化剂给入装置107与流化床气化炉1的炉膛101连接。合成气冷却器4用于回收高温合成气的显热，可副产蒸汽，以提高系统的能效；气化剂预热器5回收合成气的显热用于加热气化剂，提高气化过程的能效和冷煤气效率。
旋风分离器102出口的合成气中携带的未被旋风分离器102除下的细小的固体微粒即飞灰，合成气携带飞灰继续向下游流动，在飞灰捕集装置2中，绝大部分飞灰被捕集下来；除去飞灰后的合成气流向下游，进一步净化或利用。捕集下来的飞灰进入飞灰造粒成型装置3，在造粒成型装置中，细小的飞灰微粒经过粘结挤压，形成满足一定粒度以及一定的冷强度、热强度要求的成型颗粒。此成型颗粒返回气化炉继续进行反应，以避免飞灰碳损失，提高系统的碳转化率和冷煤气效率。造粒成型后的飞灰也可作为成型燃料外供，供给流化床锅炉或炉排炉燃用，回收飞灰中残留碳的热值，并解决高含碳飞灰的处理难题。
气化原料(包括由飞灰造粒成型装置3返回的飞灰成型颗粒)中不可被气化的矿物质，携带部分未转化完全的碳，形成渣，从气化炉的冷渣排渣装置106中冷却并排出。冷渣排渣装置106可以是水冷螺旋排渣装置，或流化床冷渣排渣装置。由于渣的粒径与飞灰粒径大的多，在气化炉内停留的时间要长的多，因此渣中的碳含量要比飞灰中的碳含量小的多。
另外，上述流化床气化炉1的炉膛101通过缩口，分为上下两段，上段为气化段101-2，下段为燃烧段101-1。缩口直径优选为炉膛101直段直径的0.3～0.9倍。原始含碳原料通过给料装置105加入上部气化段101-2；造粒成型后的飞灰通过给料装置105加入下部燃烧段101-1。给料装置105可以是螺旋给料装置或气力输送给料装置。
原始含碳原料加入气化段101-2，可避免其热解产生的有效气体被直接氧化掉，增加合成气中的有效气成分，提高合成气的热值；另外可减少原料未有效反应即混入排渣装置被排出的量，减少排渣中的碳损失。成型后的飞灰加入炉膛下部燃烧段101-1，更有利于其中残余碳的转化。因此，气化炉的炉膛101通过缩口，分为上下两段，可有效的减少排渣中的碳损失，提高碳转化率及冷煤气效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种含碳原料的流化床气化系统，包括流化床气化炉，其特征在于：还包括飞灰捕集装置和飞灰造粒成型装置，飞灰捕集装置设于流化床气化炉的旋风分离器后的合成气路径上，飞灰造粒成型装置与飞灰捕集装置相连，并将飞灰捕集装置捕集的飞灰造粒成型。
2.如权利要求1所述的含碳原料的流化床气化系统，其特征在于：将飞灰造粒成型装置造粒成型的飞灰输送至流化床气化炉的炉膛进行反应。
3.如权利要求1所述的含碳原料的流化床气化系统，其特征在于：流化床气化炉的炉膛通过缩口，分为上下两段，上段为气化段，下段为燃烧段。
4.如权利要求3所述的含碳原料的流化床气化系统，其特征在于：缩口直径为炉膛直段直径的0.3～0.9倍。
5.如权利要求3所述的含碳原料的流化床气化系统，其特征在于：流化床气化炉炉膛的上部气化段设有原始含碳原料加入口及其给料装置，飞灰造粒成型装置与流化床气化炉炉膛的下部燃烧段的给料装置连接。
6.如权利要求3所述的含碳原料的流化床气化系统，其特征在于：旋风分离器分离的固体颗粒经立管和回料器与流化床气化炉炉膛的下部燃烧段连接。
7.如权利要求1所述的含碳原料的流化床气化系统，其特征在于：流化床气化炉的旋风分离器至飞灰捕集装置之间的合成气路径上还设有合成气冷却器和气化剂预热器，气化剂预热器的气化剂出口经气化剂给入装置与流化床气化炉的炉膛连接。
8.如权利要求7所述的含碳原料的流化床气化系统，其特征在于：气化剂给入装置包括位于炉膛底部的气体分布板和位于炉膛侧面的气体喷口。
9.如权利要求5所述的含碳原料的流化床气化系统，其特征在于：给料装置是螺旋给料装置或气力输送给料装置。
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| CN106010666A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-10-12 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种循环流化床气化系统及其气化方法 |
| CN112923353A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-06-08 | 西安交通大学 | 一种气化飞灰利用系统及方法 |
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