[发明专利]带飞灰多次煤气化装置的流化床或喷动床的固体燃料燃烧及气化装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种含碳和氢的固体燃料(可简化为煤)的气化和燃烧装置，特别涉及一种带飞灰多次煤气化装置的流化床和喷动床的固体燃料气化或燃烧装置。

背景技术

煤的气化反应是发生在碳和氢和载氧的气化剂(O₂、H₂O、CO₂)之间的一种部分或不完全氧化反应。煤气化技术是发展煤制气、煤制油、煤基化学品、联合循环发电系统等过程的工业基础。煤的气化现有固定床(W-G炉、UGI炉、Lurgi炉)、流化床(Winkler炉、CFB或PCFB循环流化床炉、恩德炉、U-gas炉等)、气流床(K-T炉、Texco炉、Shell炉、GSP等)以及熔融床装置。固定床气化炉一般以块煤为原料，筛分范围为6-50mm，煤与气化剂在炉内反向流动，块煤由气化炉上部加入，空气或氧气从气化炉底部鼓入，炉渣自炉底排出，固定床反应温度较低和生产的煤气中含有烃类及焦油等。流化床或喷动床的原料煤粒度一般为1-15mm左右，原料煤被气化剂吹起悬浮并保持沸腾状态运动，产生的煤气和灰渣在炉温下导出，反应温度较高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)被气化剂输送入炉中，在高温火焰中进行反应，炉内温度最高，煤气中不含焦油等物质。气流床炉也可将粉煤制成水煤浆进料(如Texco炉)，由于增加了水分蒸发，故耗氧量和耗煤量较高。流化床粉煤气化技术可分为常压(0.1Mpa)和加压(＞0.1Mpa)两种条件下操作。常压下操作的缺点是生产能力低，后续工艺所需压缩功高。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、飞灰循环单元组成。

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，发明专利为“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、灰熔聚分离单元、飞灰循环单元及废热回收单元组成。上述专利的气化剂分布与流化单元由分布板、中心管和文丘里管组成。其中分布板为倒锥形，表面钻有不同数量的小孔，达到一定的开孔率以保证通过小孔的气体达到带出速度，从而对进入气化单元的粉煤产生流化作用。其不足之处在于原料煤粒度为0-6mm，颗粒度较偏小而飞灰偏多。同时该专利的流化床气化单元没有设置二次燃风及二次煤气化装置，造成粗煤气中飞灰带出过多和煤气中有效气体成份偏低。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种解决流化床和喷动床的固体燃料气化或燃烧装置中存在的产品气中含飞灰量多并含碳量高，碳利用率低下的问题；消除飞灰的同时也提高了产品气中有效气体成份的流化床和喷动床固体燃料气化或燃烧装置。

为达到上述目的，本发明专利采用的技术方案是：

本发明专利的第一特点是：常用的固体燃料流化床和喷动床的气化炉或燃烧锅炉会产生较多的飞灰需处理，否则会降低碳的利用率。我们可使用二次或多次空气或氧气进行燃烧并回收热量的工艺(废热锅炉流程)。

我们也可使用二次空气或氧气进行燃烧，并喷水、水蒸气或二氧化碳进行二次煤气化。二次煤气化工艺不但消除了飞尘而且增加了产品气产量和有效气体含量。

本发明专利的第二特点是：所述的气化剂水、水蒸气、二氧化碳、氧气或空气的加入口喷嘴，位于流化床浓相区上部扩大段的炉壁上，每组视作一个气化层，可以布置多层，推荐1-4层。

本发明专利的第三特点是：所述的多次煤气化装置，包括使用在流化床、气流床的装置中使用的单通道式喷嘴或多通道组合式喷嘴，

本发明专利的第四特点是：所述的多次煤气化装置，包括使用在流化床、气流床的装置中的产品气或灰渣下的干式或湿式激冷装置，或各种浸没燃烧装置。

本发明专利的第五特点是：所述的装置可使用按于上部的气化剂向下喷射式的喷枪系统，也可使用装置按于下部的气化剂向上喷射式的喷枪系统，及使用按于侧面的气化剂向内喷射式的喷枪系统。

本发明专利的第六特点是：所述的多次煤气化装置，可使用较高的气化温度，不仅提高了固体燃料中炭和氢的利用率，提高了粗煤气中的有效气成分；还大幅降低了煤气中的粉尘夹带和焦油甲烷等高分子烃等有害物含量，消除了飞灰和焦油对后续工段的影响。

本发明专利的第七特点是：所述的多次煤气化装置可大幅降低了产品气中的粉尘夹带，大幅减少飞灰含量，减轻了旋风分离器的负荷，净化也不一定需使用布袋除尘器。对后工段水洗水冷系统减少了湿煤粉堵塞与需要经常清理的问题。