CN208949207U - 一种分级燃烧的流化床气化炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分级燃烧的流化床气化炉，包括气化室、热解室、分离单元和回料单元，气化室上设置有第一进气口、第一出气口、第一燃料供给口和回料口，第一进气口与点火风道相连；热解室上设置有第二进气口、第二燃料供给口、第二出气口和流化介质入口，第二进气口与气化室的第一出气口相连；分离单元的进料口与热解室的第二出气口相连且出料口与回料单元相连，分离单元的顶部设置有气化炉合成气出口；回料单元与气化室的第一回料口相连。本实用新型能够使热解室出口的合成气温度降低到450℃左右，省去了后续合成气冷却装置，降低系统压损并减少了投资，气化炉产生的焦油还可随合成气一起送入电站锅炉作为燃料利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及气化炉的技术领域，更具体地讲，涉及一种分级燃烧的流化床气化炉。
背景技术
煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的重要技术，在煤基大宗化学品生产、煤基清洁燃料合成、IGCC发电及多联产、制氢、燃料电池和直接还原炼铁等领域起着重要作用。
生物质气化是指生物质燃料在气化介质的参与下，通过一系列的热化学反应过程，转化为可燃气体的过程。生物质气化所产生的可燃气体主要有效成分为CO、H2、CH4以及部分烷烃类气体，统称为生物质燃气。生物质燃气可送入燃煤锅炉燃烧实现生物质和燃煤耦合发电，节约常规能源、减少污染。
循环流化床煤/生物质气化技术由于采用较高的气速，有效地促进了气固之间的热质传递，提高了气化强度和碳转化率，同时还具有原料适应性广、操作温度适中、温度分布均匀、污染物少和投资及运行成本低等优点，是一种较为先进环保的煤/生物质气化技术。
在循环流化床煤/生物质气化过程中，存在的主要问题：
气化炉出口的合成气温度较高(约为600～800℃)，为了保证合成气的安全输送,多采用外置式冷却装置将气化炉出口合成气冷却降温后输送，降低对合成气输送管道的技术要求。然而外置式合成气冷却装置的设置增加了整个气化系统的投资和运行成本，并且易产生腐蚀、堵塞的情况，降低了循环流化床气化炉在煤/生物质气化方面的优势。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够省去后续合成气冷却装置并降低系统压损、减少投资的分级燃烧流化床气化炉。
本实用新型提供了一种分级燃烧的流化床气化炉，所述流化床气化炉包括气化室、热解室、分离单元和回料单元，其中，
所述气化室上设置有第一进气口、第一出气口、第一燃料供给口和回料口，所述第一进气口与点火风道相连；
所述热解室上设置有第二进气口、第二燃料供给口、第二出气口和流化介质入口，所述第二进气口与气化室的第一出气口相连；
所述分离单元的进料口与热解室的第二出气口相连且出料口与回料单元相连，所述分离单元的顶部设置有气化炉合成气出口；
所述回料单元与气化室的第一回料口相连。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，所述点火风道上设置有风道点火燃烧器。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，所述点火风道与气化室之间设置有气化室布风板。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，所述热解室的流化介质入口处设置有热解室布风板，所述流化介质入口和热解室布风板设置在热解室的底部。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，所述第二进气口通过上升管与气化室的第一出气口相连，所述上升管的直径小于气化室的直径并在气化室顶部形成收口式的第一出气口。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，所述分离单元为旋风分离器。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，所述旋风分离器的出料口通过立管与回料单元相连。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，所述回料单元通过回料管与气化室的第一回料口相连，所述回料单元为U阀回料器。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，空气和水蒸气作为所述气化室的流化介质通过点火风道送入气化室中，流化床气化炉所需的一级燃料通过第一燃料供给口送入气化室中。
根据本实用新型分级燃烧的流化床气化炉的一个实施例，水蒸气作为所述热解室的流化介质经流化介质入口和热解室布风板送入热解室中，流化床气化炉所需的剩余二级燃料通过第二燃料供给口送入热解室中。
与现有技术相比，本实用新型分级燃烧的流化床气化炉通过在气化室后设置热解室、燃料分级燃烧等，使得一部分燃料在热解室中干燥、热解和气化吸收了大量热量，进而有效冷却气化室出口的合成气，使热解室出口的合成气温度降低到450℃左右，省去了后续合成气冷却装置，降低系统压损并减少了投资，气化炉产生的焦油还可随合成气一起送入电站锅炉作为燃料利用。
附图说明
图1示出了根据本实用新型示例性实施例的分级燃烧的流化床气化炉的结构示意图。
附图标记说明：
1-气化室、2-热解室、3-分离单元、4-回料单元、5-点火风道、6-风道点火燃烧器、7-气化室布风板、8-第一燃料供给口、9-第二燃料供给口、10-热解室布风板、11-上升管、12-气化炉合成气出口、13-立管、14-回料管。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
图1示出了根据本实用新型示例性实施例的分级燃烧的流化床气化炉的结构示意图。
如图1所示，根据本实用新型的示例性实施例，所述分级燃烧的流化床气化炉包括气化室1、热解室2、分离单元3和回料单元4。
根据本实用新型，气化室1上设置有第一进气口、第一出气口、第一燃料供给口8和回料口，第一进气口与点火风道5相连。优选地，点火风道5与气化室1之间设置有气化室布风板7以实现均匀布风。并且，点火风道5上设置有风道点火燃烧器6。
其中，空气和水蒸气作为气化室2的流化介质通过点火风道5送入气化室 1中，流化床气化炉所需的一级燃料通过第一燃料供给口8送入气化室1中，在气化室1中生产高温合成气。
具体地，当流化床气化炉冷态启动时，在气化室1的流化床内加装启动物料后，首先启动风道点火燃烧器6，在点火风道5中将气化空气加热至 800～900℃后，通过气化室布风板7送入气化室1，启动物料被加热。当床温上升到投料要求温度并维持稳定后，通过第一燃料供给口8将流化床气化炉所需的一级燃料从气化室前墙送入气化室1下部的密相区内。
并且，一部分空气和水蒸气作为气化室1内气化反应物和床内物料的流化介质，经点火风道5和气化室布风板7送入气化室1，与通过第一燃料供给口 8进入的燃料进行燃烧、气化。其中，技术人员可以结合燃料、床料流化特性选取合适的气化室高度，保证气化室的稳定流化状态。
根据本实用新型，热解室2上设置有第二进气口、第二燃料供给口9、第二出气口和流化介质入口，第二进气口与气化室1的第一出气口相连。优选地，热解室2的流化介质入口处设置有热解室布风板10以实现均匀布风，流化介质入口和热解室布风板优选地设置在热解室的底部。
并且，第二进气口通过上升管11与气化室1的第一出气口相连，上升管 11的直径小于气化室1的直径并在气化室1顶部形成收口式的第一出气口，由此可以有效增加燃料在气化室内的停留时间和反应时间，有利于气化反应的充分进行。
其中，水蒸气作为热解室2的流化介质经流化介质入口和热解室布风板10 送入热解室2中，流化床气化炉所需的剩余二级燃料通过第二燃料供给口9送入热解室中。
具体地，气化室1内生成的高温合成气经上升管11后进入热解室2，另一部水蒸气则作为热解室2内气化反应物和床内物料的流化介质，经热解室布风板10送入热解室2。并且，气化炉所需的剩余二级燃料经第二燃料供给口9 进入热解室2，燃料在热解室2内干燥、热解后，热解生成的C与经热解室布风板10进入的水蒸气进行气化反应生成H2和CO。热解室2内的干燥、热解和气化反应均为吸热过程，相比气化室1出口的合成气，热解室2出口的合成气温度大为降低，无需后续的合成气冷却装置。其中，技术人员可以根据燃料热解、气化反应时间等合理选取热解室高度，以保证热解室内各反应过程的时间和效果。
根据本实用新型，分离单元3的进料口与热解室2的第二出气口相连且出料口与回料单元4相连，回料单元4与气化室1的第一回料口相连，其中，分离单元3的顶部设置有气化炉合成气出口12。
优选地，分离单元3为旋风分离器，并且该旋风分离器的出料口通过立管 13与回料单元4相连。进一步优选地，回料单元4通过回料管14与气化室1 的第一回料口相连，回料单元为U阀回料器。
具体地，气化室1和热解室2产生的合成气携带大量床料经炉顶转向，进入分离单元3(如旋风分离器)进行气-固分离。分离后含少量飞灰的干净合成气由分离器中心筒、气化炉合成气出口12引出。被分离捕集下来的灰则通过下部的立管12和回料单元4送回气化室实现循环气化。
本实用新型中所使用的燃料可以为煤粉、生物质等具有可燃性的介质。并且，气化室1、热解室2内壁可敷设耐火砖或带耐火材料的水冷壁结构，用于承受高温燃烧反应放出的热量。
由此可知，本实用新型的流化床气化炉实际上分为了气化室和热解室两部分，通过将大部分燃料送入气化室进行常规流化床气化并将另一部分燃料送入热解室进行干燥、热解和气化实现分级送入燃料和分级反应，可有效降低气化炉出口合成气的温度。并且，气化室和热解室通过上升管相连，气化室和热解室分别通入空气和水蒸气，形成独立的流态化和内循环，气化室和热解室可根据实际反应时间需要设置不同的高度。
通过热解室降温后的合成气可直接送入管道输送，省去了后续合成气冷却装置；在流化床内控制较低的气速和较高的热解室炉体高度，能够促使热解后未完全反应的半焦落入气化室继续反应，气化炉产生的焦油还可随合成气一起送入电站锅炉作为燃料利用，降低系统压损的同时减少投资。
综上所述，在常规流化床气化炉中需要设置外置式冷却装置用于将合成气冷却到适合管道安全输送的温度，而在本实用新型分级燃烧的流化床气化炉中，热解室中的燃料干燥、热解和气化过程能够吸收大量热量，有效冷却气化室1出口的合成气，使热解室出口的合成气温度降低到一个合理的水平，满足合成气输送管道的技术要求。
本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，所述流化床气化炉包括气化室、热解室、分离单元和回料单元，其中，
所述气化室上设置有第一进气口、第一出气口、第一燃料供给口和回料口，所述第一进气口与点火风道相连；
所述热解室上设置有第二进气口、第二燃料供给口、第二出气口和流化介质入口，所述第二进气口与气化室的第一出气口相连；
所述分离单元的进料口与热解室的第二出气口相连且出料口与回料单元相连，所述分离单元的顶部设置有气化炉合成气出口；
所述回料单元与气化室的第一回料口相连。
2.根据权利要求1所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，所述点火风道上设置有风道点火燃烧器。
3.根据权利要求1所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，所述点火风道与气化室之间设置有气化室布风板。
4.根据权利要求1所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，所述热解室的流化介质入口处设置有热解室布风板，所述流化介质入口和热解室布风板设置在热解室的底部。
5.根据权利要求1所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，所述第二进气口通过上升管与气化室的第一出气口相连，所述上升管的直径小于气化室的直径并在气化室顶部形成收口式的第一出气口。
6.根据权利要求1所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，所述分离单元为旋风分离器。
7.根据权利要求6所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，所述旋风分离器的出料口通过立管与回料单元相连。
8.根据权利要求1所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，所述回料单元通过回料管与气化室的第一回料口相连，所述回料单元为U阀回料器。
9.根据权利要求1所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，空气和水蒸气作为所述气化室的流化介质通过点火风道送入气化室中，流化床气化炉所需的一级燃料通过第一燃料供给口送入气化室中。
10.根据权利要求4所述分级燃烧的流化床气化炉，其特征在于，水蒸气作为所述热解室的流化介质经流化介质入口和热解室布风板送入热解室中，流化床气化炉所需的剩余二级燃料通过第二燃料供给口送入热解室中。
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| CN201821275836.2U CN208949207U (zh) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | 一种分级燃烧的流化床气化炉 |
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| CN (1) | CN208949207U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115558512A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-03 | 华南理工大学 | 多级热解反应器 |
| CN115558512B (zh) * | 2022-10-12 | 2024-06-07 | 华南理工大学 | 多级热解反应器 |
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2018
- 2018-08-08 CN CN201821275836.2U patent/CN208949207U/zh active Active
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