CN2740609Y

CN2740609Y - 加压选择性排灰流化床粉煤气化装置

Info

Publication number: CN2740609Y
Application number: CNU2004200859322U
Authority: CN
Inventors: 毛少祥; 武晋强; 王宁波; 贺永德; 王光彪; 王治普; 秦世范; 贺祖蔚; 台念强; 牛山
Original assignee: Qinnengtianji Science And Technology Co ltd Shanxi Province
Current assignee: Shaanxi Huaxiang Energy Technology Group Co., Ltd.
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2014-09-10

Abstract

本实用新型公开了一种加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，目的在于解决常压循环流化床气化装置存在的气化剂分布单元结构复杂、流化不均、粗煤气中有效气成分低、带出物多、气化强度低、能耗高的技术问题。它由加压给料单元、加压流化床气化单元、气化剂分布流化单元、废热回收单元、飞灰循环单元组成。该装置突出的特征是将常压装置气化剂分布流化单元中的分布板流化形式改为喷嘴流化形式，更适于加压条件下的粉煤流化，结构简单，并设置了二次风加入口，从而提高了粗煤气中的有效气成分，降低了煤气中的甲烷含量。该装置可广泛应用于合成氨(醇)工业、碳一化学以及工业和民用燃气领域。

Description

加压选择性排灰流化床粉煤气化装置

技术领域

本实用新型涉及一种含碳物质的气化装置，特别涉及一种加压选择性排灰流化床粉煤气化装置。

背景技术

煤的气化技术分为固定床(Lurgi炉)、流化床(HTW炉、CFB循环流化床炉、U-gas炉等)、气流床(K-T炉、TEXACO炉、SCGP等)以及熔融床。固定床气化炉一般以块煤为原料，筛分范围为6～50mm，煤与气化剂在炉内进行逆向流动，固相原料由气化炉上部加入，气化剂自气化炉底部鼓入，含有残碳的灰渣自炉底排出，产生的煤气中含有烃类及焦油等；流化床的原料煤粒度一般为1～6mm左右，原料煤在自下而上的气化剂的作用下保持着连续不断和无秩序地沸腾和悬浮状态运动，迅速进行混合与热交换，整个床层温度均一，产生的煤气和灰渣在接近炉温下导出，因而煤气中基本不含焦油类物质；气流床气化炉中，将原料粉煤(70％以上以通过200目)用气化剂输送入炉中，以并流方式在高温火焰中进行反应，炉内温度很高，煤气中不含焦油等物质。气流床气化炉还可将粉煤制成水煤浆进料(如TEXACO炉)，但由于水分蒸发，故耗氧量较高。流化床粉煤气化技术还可分为在常压(0.1Mpa)和加压(＞0.1Mpa)两种条件下操作。常压条件下操作的主要缺点是生产能力低，后续系统所需压缩能耗高。美国专利USP4315758公开了一种煤制燃料气的生产工艺技术，该工艺技术由加料单元、流化床气化单元、气化剂分布流化单元、飞灰物循环单元组成部分。其中气化剂分布流化单元由分布板、中心管及文丘里管组成。中国专利号94202278.5，授权公告日1994年10月26日，实用新型的名称为“灰熔聚流化床气化装置”。该申请案公开了一种灰熔聚流化床气化装置，它由流化床气化单元、熔聚灰分离单元、飞灰循环单元及废热循环单元组成。上述专利的气化剂分布流化单元都由分布板、中心管和文丘里管组成，操作和结构都较为复杂。其中分布板为倒锥形，表面钻有不同数量的小孔，以保证通过小孔的气体具有一定的气速，从而对进入气化单元的粉煤产生流化作用。其不足之处在于，在加压条件下操作时，由于压力增加，气化剂体积大幅度减少，为了保证通过小孔的气体具有一定的气速，需要将分布板上的小孔数也大幅度减少，结果造成进入气化单元的粉煤流化不均，流化死区增多，不利于粉煤的气化作用。由于原料煤粒度为0～10mm，所述专利的流化床气化单元没有设置二次风口，造成粗煤气中带出物多，粗煤气中有效气成份偏低，甲烷含量偏高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够提高气化强度、碳转化率以及有效气成份，降低压缩能耗，操作控制可靠、稳定的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括由上至下相互连通的稀相区扩大段、变径段和下端为锥型结构的密相区流化段组成的气化炉以及与气化炉的入煤口相连通的煤仓、与气化炉下端出灰口相连通的排灰管和与气化炉上端出气口相连通的飞灰循环单元，其特点是，煤仓与气化炉的密相区流化段相连通，飞灰循环单元通过水管锅炉与气化炉的稀相区扩大段相连通，在密相区流化段的下端炉壁上开设有与密相区流化段相连通的喷嘴，密相区流化段的下端与环管结构的排灰管相连通，此环管结构的排灰管的内管为中心射流管，且在变径段的炉壁上开设有与变径段相连通的二次风加入口。

本实用新型的另一特点是：喷嘴位于中心射流管顶部以上，1～4层周向布置，且喷嘴与水平面的夹角为30～70°；二次风加入口位于靠近稀相区扩大段底部向下轴向处，沿变径管圆周向布置2～6个，且二次风加入口与水平面夹角为0～45°；煤仓与密相区流化段之间还依次设置有相互连通的煤锁、煤斗、螺旋给煤机、进煤管和安全球阀，且在进煤管上还设置有吹送气管；排灰管的出口还依次设置有相互连通的激冷罐、锁渣罐和冲灰罐；飞灰循环单元包括与水管锅炉相连通的一级旋风除尘器，一级旋风除尘器的一个出口通过高温球阀、一旋料腿与气化炉的密相区流化段相连通，一级旋风除尘器的另一出口与两个并联的二级旋风除尘器相连通，此二级旋风除尘器的出口通过二旋料腿与气化炉的密相区流化段相连通：一旋料腿、二旋料腿还可通过气力输送管与回收系统相连接；二旋料腿上还依次设置有与二旋料腿相连通的受料斗、经灰锁和灰斗。

由于本实用新型将传统常压条件下分布板流化形式改为加压条件下的喷嘴流化形式，大大简化了气体分布单元的结构，便于操作和维修，克服了分布器制造困难、热膨胀变形以及漏料的问题。并设置了二次风口，形成在第二高温区进行二次气化，大大降低了煤气中的粉尘夹带和甲烷含量，提高了气化强度，降低了合成气压缩能耗。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型喷嘴12与密相区流化段11的连接示意图；

图3是本实用新型二次风加入口10与变径段9的连接示意图；

图4是本实用新型灰渣回收单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，本实用新型包括由上至下相互连通的稀相区扩大段8、变径段9和下端为锥型结构的密相区流化段11组成的气化炉，煤仓1通过相互连通的煤锁2、煤斗3、螺旋给煤机4、进煤管6和安全球阀7与密相区流化段11相连通，且在进煤管6上还设置有吹送气管5；气化炉的稀相区扩大段8通过水管锅炉15与一级旋风除尘器16相连通，一级旋风除尘器16的一个出口通过高温球阀17、一旋料腿18与气化炉的密相区流化段11相连通，一级旋风除尘器16的另一出口与两个并联的二级旋风除尘器19相连通，此二级旋风除尘器19的出口通过二旋料腿20与气化炉的密相区流化段11相连通；一旋料腿18、二旋料腿20还通过气力输送管21与回收系统相连接，二旋料腿20上还依次设置有与二旋料腿20相连通的受料斗22、经灰锁23和灰斗24，在密相区流化段11的下端炉壁上开设有与密相区流化段11相连通的喷嘴12，密相区流化段11的下端与环管结构的排灰管25相连通，此环管结构的排灰管25的内管为中心射流管13，排灰管25的出口还依次设置有相互连通的激冷罐26、锁渣罐27和冲灰罐28，且在变径段9的炉壁上开设有与变径段9相连通的二次风加入口10。

参见图2，本实用新型的喷嘴12位于中心射流管13顶部以上，1～4层周向布置，最好为2层且喷嘴12与水平面的夹角为30～70°，最好为45°。

参见图3，本实用新型的二次风加入口10位于靠近稀相区扩大段8底部向下轴向1米处，沿变径管圆周向布置2～6个，最好为3个且二次风加入口10与水平面夹角为0～45°，最好为24°。

本实用新型由备煤工段将符合要求的原料煤送至计量煤仓1，煤经煤锁2进入煤斗3，给煤斗3中的煤经螺旋给煤机4向气化炉连续加煤。为防止煤气倒流进入螺旋给煤机4和给煤斗3，给煤斗3的压力设定高于气化炉压力。在螺旋给煤机4与气化炉之间的进煤管6上装有带联锁的安全球阀7，防止气化炉高温煤气进入螺旋给煤机4，并在进煤管6上部的吹送气管5引入气体，作为煤的吹送气，以保证气化炉进煤顺畅。

经计量后的气化剂(氧气、二氧化碳、蒸汽)分别由喷嘴12、中心射流管13进入气化炉下部。在高温流化状态下发生煤的破粘、脱挥发份、焦油的裂解、煤焦的氧化还原反应和灰渣的粘聚分离。气化生成的气体主要是CO、H₂、CO₂、CH₄和没有参与反应的水蒸汽。

在占总气化剂量一定比例的二次风通过二次风加入口10进入变径段9，使粗煤气中的含碳颗粒发生二次气化，形成局部高温区，从而增加了粗煤气中有效气成份，降低了粗煤气中甲烷的含量。

出气化炉的气体温度约1150℃，压力1.0MPa，由气化炉顶端进入水管锅炉15，在这里产生4.7MPa的饱和蒸汽。经水管锅炉15回收显热后使气体温度降到850℃左右。

经水管锅炉15回收显热后的气体进入一级旋风除尘器16(耐高温衬里设备)，一级旋风除尘器16分离出的含碳粉尘通过高温球阀17、一旋料腿18返回气化炉密相区的高温区进一步气化。出一级旋风除尘器16的气体再进入两个并联的二级旋风除尘器19(耐高温衬里设备)，进一步分离气体中的含碳粉尘，分离出的含碳粉尘，通过二旋料腿20返回气化炉高温区或者通过回收系统排出界区。

由气化炉底部射流管环隙排出的高温灰渣(约850℃)，连续不断地经激冷罐26落入锁渣罐27，定期送至界区外，锁渣罐28冲洗水由冲灰罐28定期补给。由二级旋风除尘器19排出的细灰经气力输送管21送入气化炉下部高温区或排入受料斗22，经灰锁23、灰斗24送出界区。

本实用新型的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置的气化过程是利用流态化原理，将原料粉煤连续加入气化炉密相区，气化剂(纯氧、二氧化碳和蒸汽)从气化炉底部吹入，使煤粒沸腾流化。在燃烧产生的高温条件下，气固两相充分混合接触，发生煤的热解、破粘和碳的氧化还原反应，最终实现煤的完全气化。

本实用新型的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置的气化指标为：

气化强度：2600～5200kg/m².h；

电耗：150KWH/1000Nm³(CO+H₂)；(含空分制氧用电及氮压机)

煤气组成：(CO+H₂)＞80％，CH₄＜1.5％(体积比，干基)；

碳转化率：＞90％。

Claims

1、一种加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，包括由上至下相互连通的稀相区扩大段[8]、变径段[9]和下端为锥型结构的密相区流化段[11]组成的气化炉以及与气化炉的入煤口相连通的煤仓[1]、与气化炉下端出灰口相连通的排灰管[25]和与气化炉上端出气口相连通的飞灰循环单元，其特征在于：煤仓[1]与气化炉的密相区流化段[11]相连通，飞灰循环单元通过水管锅炉[15]与气化炉的稀相区扩大段[8]相连通，在密相区流化段[11]的下端炉壁上开设有与密相区流化段[11]相连通的喷嘴[12]，密相区流化段[11]的下端与环管结构的排灰管[25]相连通，此环管结构的排灰管[25]的内管为中心射流管[13]，且在变径段[9]的炉壁上开设有与变径段[9]相连通的二次风加入口[10]。

2、根据权利要求1所述的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，其特征在于：所说的喷嘴[12]位于中心射流管[13]顶部以上，1～4层周向布置，且喷嘴[12]与水平面的夹角为30～70°。

3、根据权利要求1所述的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，其特征在于：所说的二次风加入口[10]位于靠近稀相区扩大段[8]底部向下轴向处，沿变径管圆周向布置2～6个，且二次风加入口[10]与水平面夹角为0～45°。

4、根据权利要求1所述的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，其特征在于：所说的煤仓1与密相区流化段[11]之间还依次设置有相互连通的煤锁[2]、煤斗[3]、螺旋给煤机[4]、进煤管[6]和安全球阀[7]，且在进煤管[6]上还设置有吹送气管[5]。

5、根据权利要求1所述的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，其特征在于：所说的排灰管[25]的出口还依次设置有相互连通的激冷罐[26]、锁渣罐[27]和冲灰罐[28]。

6、根据权利要求1所述的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，其特征在于：所说的飞灰循环单元包括与水管锅炉[15]相连通的一级旋风除尘器[16]，一级旋风除尘器[16]的一个出口通过高温球阀[17]、一旋料腿[18]与气化炉的密相区流化段[11]相连通，一级旋风除尘器[16]的另一出口与两个并联的二级旋风除尘器[19]相连通，此二级旋风除尘器[19]的出口通过二旋料腿[20]与气化炉的密相区流化段[11]相连通。

7、根据权利要求6所述的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，其特征在于：所说的一旋料腿[18]、二旋料腿[20]还可通过气力输送管[21]与回收系统相连接。

8、根据权利要求6所述的加压选择性排灰流化床粉煤气化装置，其特征在于：所说的二旋料腿[20]上还依次设置有与二旋料腿[20]相连通的受料斗[22]、经灰锁[23]和灰斗[24]。