[发明专利]一种改善流化床设备内流化状况的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种改善流化床设备内流化状况的方法。

背景技术

流化床煤气化技术为最早工业化的煤气化技术之一，其工艺为流化床设备中的原料煤在自下而上的气化剂的作用下保持悬浮状态、且由于高温作用原料煤连续不断的沸腾，并迅速进行气化反应与热量交换。

流化床设备的底部通常设有气化剂分布装置（一般称“分布板”），工业规模的流化床设备中所使用的分布板一般包括平板分布板和锥形分布板。其中，平板分布板容易使床层造成沟流、短路，并且，操作过程中，平板分布板的小孔容易被物料堵塞，停车时容易漏料。锥形分布板在一定程度上克服了平板分布板的缺点，成为目前流化床设备中比较常用的一种分布板，在常、低压气化条件下，当水煤比、氧煤比一定时，通过锥形分布板进入流化床设备的气体流速相对较高，能够实现锥形分布板区域颗粒的良好流化，并且流化过程中受原料煤粒径分布的影响较小。

但是，在中高压气化条件下，由于流化床设备内的气化压力一般为2.5～3.5MPa，在该压力下，进入流化床设备内的气体气化剂被严重压缩导致其物性发生变化，使得进入流化床设备内的气速下降，而原料煤的物性则不受影响，因此，流化床设备内的压力对气化剂气速的影响远远大于对原料煤最小流化速度的影响，造成流化床设备内气速较低、物料颗粒流化欠佳。特别是当原料煤的粒径分布较宽、或者含有大粒径原料煤时，由于锥形分布板区域气体速度变化梯度较大，大颗粒的原料煤特别容易失流化形成流化死区；并且，在通氧情况下，流化死区将导致氧浓度扩散不及时，从而使流化死区的原料煤充分燃烧导致局部温度过高、使得颗粒黏结，甚至在流化床设备内引起结渣从而无法排渣，最终导致整个煤气化装置非正常停车。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种改善流化床设备内流化状况的方法，在中高压气化条件下、使用工业级宽粒径分布的原料煤或有大粒径参与的原料煤时，能够改善流化床设备内的流化状况，保证原料煤颗粒的良好流化、避免形成流化死区；即使在通氧气化条件下，也不会发生颗粒黏结或结渣现象。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种改善流化床设备内流化状况的方法，其中，包括：

在流化床设备内运行过程中，向流化床设备内物料堆积、气固接触不均匀的易失流化区输入与促进流化场形成方向相适应且流速大于所述易失流化区内颗粒最小流化速度的气流，消除流化床设备内物料堆积和气固接触不均匀的情况。

具体地，所述与促进流化场形成方向相适应的气流是指输入使颗粒运动方向与流化床设备内主颗粒流运动方向相一致的气流。

另外，所述流速大于所述易失流化区内颗粒最小流化速度的气流是指所输入的气流在颗粒运动方向上的分速度大于该区域颗粒最小流化速度。

详细地，所述易失流化区为下述任一或任意叠加的区：

所述流化床设备内流化床操作气速小于或等于颗粒最小流化速度的四倍的颗粒易堆积区；

所述流化床设备内反应过程中气体中氧气含量大于或等于预定氧气含量、且温度为1000℃～1600℃的富氧燃烧区；

所述流化床设备内反应后平均颗粒粒径大于或等于预定颗粒粒径的颗粒沉积区。

可选地，所述预定氧气含量为12%～22%；所述预定颗粒粒径为2mm～10mm。

进一步地，所述易失流化区按水平高度进行分区，所述易失流化区自上而下至预定界限的区域为第一子易失流化区，所述易失流化区的所述预定界限以下的区域为第二子易失流化区；所述预定界限位于所述易失流化区自上而下的三分之一至三分之二的任意高度处。

优选地，所述向流化床设备内物料堆积、气固接触不均匀的易失流化区输入与促进流化场形成方向相适应且流速大于所述易失流化区内颗粒最小流化速度的气流具体包括：

向所述第一子易失流化区输入流向具有竖直向上分量、流速大于或等于所述第一子易失流化区内颗粒最小流化速度的第一预定倍数的第一预定气流，以使所述第一子易失流化区的氧气含量小于20%、温度小于1000℃；

向所述第二子易失流化区输入流向具有水平方向分量、流速大于或等于所述第二子易失流化区内颗粒最小流化速度的第二预定倍数的第二预定气流。

可选地，所述第一预定倍数为大于等于6倍；所述第二预定倍数为大于等于4倍。

可选地，所述第一预定气流流向中的竖直向上的分量大于所述第二预定气流流向中的竖直向上的分量。