一種煤氣化反應(yīng)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤氣化領(lǐng)域，尤其涉及一種煤氣化反應(yīng)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤氣化是煤炭高效、清潔利用的核心技術(shù)之一，目前在各種煤炭氣化工藝中，流化 床工藝具有氣固物料混合充分的特點，利于傳熱、傳質(zhì)和氣化反應(yīng)，成為煤炭氣化工藝中最 為成熟的工藝。流化床是指將大量固體顆粒懸浮于運(yùn)動的流體之中，從而使顆粒具有流體 的某些表觀特征，這種流固接觸狀態(tài)也稱為固體流態(tài)化。然而，在流化床工藝中，所產(chǎn)生的 煤氣夾帶飛灰的含碳量較高，如果不能對飛灰進(jìn)行再利用會造成能源的浪費(fèi)，因此，需要對 飛灰進(jìn)行再利用。
[0003]目前飛灰的再利用主要有兩種：循環(huán)燃燒和二次氣化。循環(huán)燃燒是將旋風(fēng)分離器 補(bǔ)集到的飛灰通入另外一臺流化床再燃燒的過程，此工藝雖然能夠提高飛灰的再利用率， 但是工藝復(fù)雜；二次氣化是將飛灰通過返料系統(tǒng)送入氣化爐進(jìn)行再次氣化的過程，現(xiàn)有技 術(shù)是將飛灰通過返灰系統(tǒng)送入氣化爐氣化反應(yīng)區(qū)再次氣化，參見圖1，該區(qū)的溫度低于飛灰 最佳轉(zhuǎn)化溫度，導(dǎo)致飛灰碳轉(zhuǎn)化率低，同時該區(qū)的氣速較低，大量物料堆積不能及時分散容 易造成結(jié)渣，導(dǎo)致裝置運(yùn)行穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于，提供一種煤氣化反應(yīng)裝置及方法，能夠提高飛灰的碳轉(zhuǎn) 化率并延長裝置的穩(wěn)定運(yùn)行周期。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -方面，本發(fā)明實施例提供一種煤氣化反應(yīng)裝置，包含流化床氣化單元，飛灰分離 單元及返灰單元；
[0007] 其中，所述流化床氣化單元包含氣化爐，所述氣化爐用于進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，且所述 煤氣化反應(yīng)產(chǎn)生的包含飛灰的煤氣進(jìn)入所述飛灰分離單元；
[0008] 所述飛灰分離單元用于將所述包含飛灰的煤氣進(jìn)行氣固分離，且所分離的飛灰通 過所述返灰單元進(jìn)入所述氣化爐的中心射流區(qū)進(jìn)行二次氣化。
[0009] 優(yōu)選的，所述返灰單元與所述氣化爐的氣體分布板區(qū)連通，使得進(jìn)入返灰單元的 飛灰經(jīng)所述氣體分布板區(qū)進(jìn)入所述中心射流區(qū)進(jìn)行二次氣化。
[0010] 其中，所述返灰單元包括返灰控制器，氣力輸送管以及第一返灰管，所述第一返灰 管的進(jìn)口與所述返灰控制器連通，出口的一端位于所述氣化爐氣室內(nèi)且出口設(shè)置于氣體分 布器與排渣管的連接處。
[0011] 可選的，所述氣體分布器與排渣管之間設(shè)置有漸縮管，所述第一返灰管的出口設(shè) 置于所述漸縮管與所述氣體分布器的連接處。
[0012] 進(jìn)一步可選的，所述流化床氣化單元還設(shè)置有中心射流管且所述中心射流管的出 口水平高度低于所述第一返灰管的出口。
[0013] 優(yōu)選的，所述中心射流管位于所述氣體分布器，漸縮管和排渣管的中軸線上。
[0014] 可選的，所述第一返灰管與所述氣化爐爐壁的夾角為90-160度。
[0015] 其中，所述第一返灰管的出口中心線與所述中心射流管的中心線夾角為20-60 度。
[0016] 優(yōu)選的，所述第一返灰管的出口中心線與所述中心射流管的中心線夾角為40度。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述返灰單元包括至少兩個第一返灰管，其中所述至少兩個第一 返灰管的出口均勻分布于所述漸縮管上。
[0018] 另一方面，本發(fā)明實施例提供一種煤氣化方法，包括：
[0019] 煤在氣化爐內(nèi)進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，產(chǎn)生包含飛灰的煤氣；
[0020] 將所述包含飛灰的煤氣進(jìn)行氣固分離；
[0021] 將所述分離的飛灰通入氣化爐的中心射流區(qū)進(jìn)行二次氣化。
[0022] 優(yōu)選的，所述煤氣化反應(yīng)的溫度為700-900°C，壓力為0. 1-3. 5MPa，所述二次氣化 的溫度比所述煤氣化反應(yīng)的溫度高50°C-100°C。
[0023] 本發(fā)明實施例提供的一種煤氣化反應(yīng)裝置及方法，當(dāng)返灰單元的飛灰進(jìn)入所述中 心射流區(qū)進(jìn)行二次氣化時，由于所述中心射流區(qū)為負(fù)壓區(qū)，降低了飛灰進(jìn)入氣化爐的難度， 而所述中心射流區(qū)的溫度與氣速與所述氣化反應(yīng)區(qū)相比都較高，使得飛灰能夠充分流化， 減少飛灰的結(jié)渣與燒結(jié)，從而提高飛灰的碳轉(zhuǎn)化率。克服了現(xiàn)有技術(shù)中氣化反應(yīng)區(qū)溫度與 氣速較低，導(dǎo)致飛灰的碳轉(zhuǎn)化率低，以及飛灰容易結(jié)渣和燒結(jié)使得裝置運(yùn)行不穩(wěn)定的缺陷。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附 圖獲得其它的附圖。
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種煤氣化反應(yīng)裝置圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種煤氣化反應(yīng)裝置圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明實施例提供的另一種煤氣化反應(yīng)裝置圖；
[0028]圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種煤氣化反應(yīng)裝置圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種煤氣化反應(yīng)裝置圖；
[0030]圖6為本發(fā)明實施例提供的另一種煤氣化反應(yīng)裝置圖；
[0031] 圖7為本發(fā)明實施例中提供的一種二次氣化反應(yīng)區(qū)局部放大圖；
[0032] 圖8為本發(fā)明實施例提供的再一種二次氣化反應(yīng)區(qū)局部放大圖；
[0033]圖9為本發(fā)明實施例提供的一種煤氣化方法流程圖。
[0034] 其中，1-氣化爐；2-旋風(fēng)分離器；3-第二返灰管；4-返回控制器；5-氣力輸送管； 6-第一返灰管；7-氣體分布器；8-漸縮管；9-排渣管；10-中心射流管；11-氣室；12-環(huán)管 氣化劑進(jìn)氣管；13-氣化劑進(jìn)氣管；14-進(jìn)煤管；A-氣化反應(yīng)區(qū)；B-二次氣化反應(yīng)區(qū)；C-氣 體分布板區(qū)；D-中心射流區(qū)。
【具體實施方式】
[0035] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的 方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或 元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。在 本發(fā)明的描述中，除非另有說明，"多個"的含義是兩個或兩個以上。
[0037] 參見圖2,為本發(fā)明實施例提供的一種煤氣化反應(yīng)裝置的具體實施例，包括：流化 床氣化單元100,飛灰分離單元200及返灰單元300 ;
[0038] 所述流化床氣化單元100包含氣化爐1，所述氣化爐1用于進(jìn)行煤氣化反應(yīng)，且所 述煤氣化反應(yīng)產(chǎn)生的包含飛灰的煤氣進(jìn)入所述飛灰分離單元200 ;
[0039] 所述飛灰分離單元200用于將所述包含飛灰的煤氣進(jìn)行氣固分離，且所分離的飛 灰通過所述返灰單元300進(jìn)入所述氣化爐的中心射流區(qū)D進(jìn)行二次氣化。
[0040] 本發(fā)明實施例提供的一種煤氣化反應(yīng)裝置，當(dāng)通過返灰單元的飛灰進(jìn)入所述氣化 爐的中心射流區(qū)D進(jìn)行二次氣化時，由于所述中心射流區(qū)D為負(fù)壓區(qū)，降低了飛灰進(jìn)入氣化 爐的難度，而所述中心射流區(qū)D的溫度和氣速與所述氣化反應(yīng)區(qū)A相比都較高，使得飛灰 能夠充分流化，減少飛灰的結(jié)渣與燒結(jié)，從而提高飛灰的碳轉(zhuǎn)化率，延長裝置的穩(wěn)定運(yùn)行周 期；克服了現(xiàn)有技術(shù)中氣化反應(yīng)區(qū)溫度與氣速較低，導(dǎo)致飛灰的碳轉(zhuǎn)化率低，以及飛灰容易 結(jié)渣和燒結(jié)使得裝置運(yùn)行不穩(wěn)定的缺陷。
[0041] 為了方便描述，將所述氣化爐1劃分為幾個區(qū)域，參見圖3,其中，所述氣化爐1的 氣化反應(yīng)區(qū)為圖3中A所示的區(qū)域，該區(qū)域包括進(jìn)煤管14,該區(qū)域位于所述二次氣化反應(yīng)區(qū) B上方，為煤在氣化爐1內(nèi)發(fā)生煤氣化反應(yīng)的主要區(qū)域，該區(qū)溫度較所述氣體分布板區(qū)C和 所述中心射流區(qū)D低，一般為700°C_900°C
[0042] 其中，所述氣化爐1的二次氣化反應(yīng)區(qū)為圖3中B所示區(qū)域。
[0043] 所述二次氣化反應(yīng)區(qū)B中的氣體分布板區(qū)為圖3中C所示區(qū)域，該區(qū)溫度一般為 750°C-950°C;所述二次氣化反應(yīng)區(qū)B中的中心射流區(qū)為圖2中D所示區(qū)域，為蒸汽與氧氣 的混合氣體噴入氣化爐1內(nèi)形成的局部高溫區(qū)，該區(qū)溫度最高，一般為800°C-1000°C。
[0044] 參見圖3,氣室11、氣體分布器7與排渣管9處在所述二次氣化反應(yīng)區(qū)B，其中，所 述排渣管9上設(shè)置有環(huán)管氣化劑進(jìn)氣管12,所述氣室11上設(shè)置有氣化劑進(jìn)氣管13。其中， 氣體分布器7位于氣室11的上部，呈倒錐狀，氣體分布器7上有均勻分布的氣體出口，所述 氣體分布器7和氣室11可設(shè)置耐火及保溫材料。所述氣室11為氣化劑經(jīng)過的區(qū)域，該區(qū) 域溫度最低，一般為450°C_550°C。
[0045] 所述飛灰分離單元可以包括旋風(fēng)分離器2與第二返灰管3;所述返灰單元包括返 灰控制器4、氣力輸送管5與第一返灰管6 ;所述旋風(fēng)分離器2與所述氣化爐1的頂部連通， 并通過第二返灰管3與所述返灰控制器4連通，所述返灰控制器4通過第一返灰管6與氣 化爐1的氣體分布板區(qū)C連通。
[0046] 具體的反應(yīng)過程為：煤粉經(jīng)所述進(jìn)煤管14進(jìn)入氣化爐1內(nèi)的氣化反應(yīng)區(qū)A，同時， 氣化劑分別通過環(huán)管氣化劑進(jìn)氣管12與氣化劑進(jìn)氣管13由氣體分布器7上均勻分布的氣 體出口進(jìn)入氣化爐1內(nèi)，所述煤粉與所述氣化劑在氣化反應(yīng)區(qū)A逆流接觸發(fā)生氣化反應(yīng)，氣 化反應(yīng)后產(chǎn)生夾帶飛灰的煤氣和固體殘渣，固體殘渣在重力作用下通過排渣管9排出，而 夾帶飛灰的煤氣從氣化爐1頂部進(jìn)入到旋風(fēng)分離器2,經(jīng)旋風(fēng)分離器2分離后氣體由旋風(fēng)分 離器上部離開，而飛灰在重力作用下，流出旋風(fēng)管排灰口進(jìn)入所述第二返灰管3,所述第二 返灰管3可以為立式返灰管，使得飛灰通過所述第二返灰管3到達(dá)返灰單元；此時，飛灰輸 送氣經(jīng)返灰單元的氣力輸送管5流入返灰控制器4,將返灰控制器4中的飛灰經(jīng)過第一返灰 管6送入到氣化爐1中的中心射流區(qū)D進(jìn)行二次氣化。
[0047] 需要說明的是，飛灰經(jīng)過第一返灰管6可以進(jìn)入氣化爐1中的氣體分布板區(qū)C、中 心射流區(qū)D或者氣化反應(yīng)區(qū)A，但是，飛灰經(jīng)過第一返灰管6可以進(jìn)入氣化爐1中的氣化反 應(yīng)區(qū)A時，如圖1所示，該區(qū)的溫度低于飛灰最佳轉(zhuǎn)化溫度，導(dǎo)致飛灰碳轉(zhuǎn)化率低，同時該 區(qū)的氣速較低，大量物料堆積不能及時分散容易造成結(jié)渣，而只有當(dāng)飛灰經(jīng)過第一返灰管6 可以進(jìn)入氣化爐1中的中心射流區(qū)D時，由