[发明专利]一种复合式循环流化床气化反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合式循环流化床气化反应装置，属于煤气化多联产技术领域。

背景技术

用于生产清洁能源和产品的气化技术由来已久，最早可追溯至18世纪后期的英国。早期的气化形式是利用当地煤炭资源生产“民用燃气(Town Gas)”。现代气化技术始于第二次世界大战前期，并在二战期间得以发展。当时德国的石油供应被切断，亟需另辟蹊径来自行生产运输燃料，因此，越来越多的先进气化技术在此期间得以研发。此后，南非的沙索(Sasol)公司率先利用气化技术大规模地生产商业化、有价格竞争优势的气化衍生产品，从而奠定了现代气化产业的基础。

而今，先进的气化技术在早期的基础上取得了重大突破。燃料灵活性提高、气化能力和规模增大、新型技术的应用促使气化技术获得了更大的突破。先进气化技术的应用和推广有助于解决社会经济、能源安全以及环境保护等方面的问题。同时，由于研发重点不同，气化技术也分化出了不同类型，一部分旨在通过整合降低成本，而另一部分则致力于发展小型化、模块化的气化炉。尽管气化技术的推广应用仍面临诸多困难，但这一境况近期已经有所改善，特别是在中国的示范实践，充分展示了气化技术在利用国内能源转换成商业产品中所具有的巨大优势。

我国褐煤等低阶煤资源丰富，约占全国已探明煤炭储量的50％，褐煤等低阶煤具有高灰、高水和高硫(“三高”)，以及部分高灰熔点等特点，现有煤气化技术主要为气流床水煤浆气化、气流床干煤粉气化以及固定床碎煤气化，从气化技术的角度分析，气流床水煤浆气化对煤的成浆特性要求较高，褐煤的高水分特性无法满足制浆条件，气流床干煤粉气化技术需要将煤制成煤粉，且煤粉总含水量要求＜2％，高水褐煤脱水成本和能耗巨大，且气流床气化总体要求灰熔点不宜过高，否则液态排渣氧耗等运行成本大增。固定床气化技术采用碎煤或型煤气化技术，现代化大型机械采煤使原本低强度易碎褐煤的颗粒煤产率大大下降，产出大量粉煤不适合固定床气化，需要加工成型，能耗巨大，产出原煤可直接用于气化的颗粒比例约为10％，且固定床气化技术后处理系统负责，煤焦油提取分离困难，环保问题突出。根据目前气化技术现状，循环流化床气化技术目前尚无长周期稳定运行的可靠技术可供选择，部分技术瓶颈有待进一步研发突破。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作条件温和、气化效率高、维护简单、成本低廉的适合于低阶煤的气化反应器，从而填补气流床和固定床无法气化“三高煤”的技术空白。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种复合式循环流化床气化反应装置，其特征在于：由反应器本体、多级旋风分离器、颗粒燃料给入系统、粉体燃料给入系统、中心射流气化烧嘴和回料系统组成；

反应器本体包括气化炉本体，反应器出口设于气化炉本体顶部，气化炉本体底部设有中心排渣管，布风板同轴设于中心排渣管上方，布风板下方为气化剂分布室；中心排渣管内设有中心射流气化烧嘴，中心排渣管下方设有气化剂入口；气化炉本体分为上、下两段气化室，上、下两段气化室通过锥形缩口段连接，上段气化室下端设有二段气化烧嘴室，锥形缩口段下方、布风板上方连接颗粒燃料给入系统和回料系统；

多级旋风分离器为至少两级旋风分离器串联，反应器出口与一级旋风分离器连接，一级旋风分离器出口与二级旋风分离器连接；经一级旋风分离器分离下来的粗颗粒通过回料系统返回气化炉本体下段气化室，经二级旋风分离器分离下来的细颗粒通过粉体燃料给入系统进入中心射流气化烧嘴，最终喷入气化炉本体。

优选地，所述中心排渣管顶部为喇叭口结构，所述布风板为锥形结构，中心排渣管扩口端与布风板缩口端相连接；中心射流气化烧嘴、布风板以及中心排渣管同轴设置。

优选地，所述颗粒燃料的粒径范围0～10mm，占燃料总量的60％～90％；粉体燃料粒径范围10～200μm，占燃料总量的10％～40％。

优选地，所述上段气化室直径D1大于下段气化室直径D2，两者比值范围D1/D2＝1.1～3。

优选地，所述颗粒燃料给入系统包括燃料仓和燃料给料腿，燃料仓通过燃料给料腿与气化炉本体的下段气化室连接。

优选地，所述回料系统包括第一返料装置，所述一级旋风分离器通过一旋回料腿与第一返料装置连接，第一返料装置通过返料管与第二返料装置连接，第二返料装置通过回料腿连接所述气化炉本体的下段气化室。