[发明专利]一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气化炉及气化方法，具体涉及一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置及方法。

背景技术

煤气化技术是高效清洁的洁净煤技术。当前的煤气化技术主要分为移动床气化、流化床气化、气流床气化和熔融床气化四类。其中，气流床气化技术因其气化强度高、生产能力大、碳转化率高等优点已成为现在煤气化技术的主要发展方向。气流床气化有两个主要特点，一是运行温度高，约为1300～1600℃，炉内形成的灰渣为液态，排渣方式为液态排渣；另外一个特点是采用“以渣抗渣”技术来保护炉壁和减少热损失。气流床气化炉存在的问题是：(1)、气化炉内壁面容易烧损。气化炉内壁面烧损问题导致气化炉经常停车，而气化炉作为化工企业的生产源头，一旦停车，导致整个生产线全部停运，整个生产线停运一次给企业造成巨额经济损失。例如:一套耗煤量1000t/d的煤气化生产线停运一次经济损失达4000万元以上。(2)、气化炉生成的飞灰量大，处理困难。例如一套耗煤量1000t/d的煤气化生产线，煤质中灰含量10％，日生成飞灰约50吨，年生成飞灰量约高达1.65万吨。按照企业常用的填埋方法处理，每年企业需挖坑约1.8万立方米以供填埋飞灰，可见处理代价极大。(3)、气化炉产生的飞灰中可燃物含量高，例如一套耗煤量1000t/d的煤气化生产线，飞灰中可燃物含量为30％，每天生成的飞灰残碳质量约15吨，极大的浪费了能源。

发明内容

本发明为解决现有技术中气化炉壁面挂渣不均匀，飞灰处理困难等问题，而提出一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置及方法。

本发明为解决上述问题采用的技术方案是：

本发明所述的装置包括煤粉烧嘴、气化炉体、水冷壁、合成气通道、渣池、气化剂喷口、飞灰喷口和飞灰输送系统，水冷壁设置在气化炉体的内侧壁上，水冷壁由数根竖直圆管组成，由水冷壁围成的回转体内腔为气化炉膛，渣池位于气化炉体底部，合成气通道设置在气化炉体中下部，且合成气通道与气化炉膛连通，气化剂喷口和飞灰喷口均安装于炉体圆柱部分顶端，气化剂喷口沿气化炉膛的切线方向插入气化炉膛内，飞灰喷口的轴线与气化剂喷口的轴线位于同一水平面内，飞灰喷口的轴线在水平方向与气化炉割线的夹角为5°～30°，气化炉割线平行于气化剂喷口的轴线，所述飞灰喷口的输入端与飞灰输送系统的输出端连接，所述煤粉烧嘴包括环形的旋流叶片和煤粉通道，煤粉通道的下部设置有旋流叶片，所述煤粉烧嘴设置在气化炉体的顶部，且煤粉烧嘴的轴线与气化炉膛的轴线重合。

本发明所述的方法是通过以下步骤实现的：

步骤一：设定气化炉膛内部压力为0.1MPa～4MPa，气化炉膛的运行温度为1250～1600℃；

步骤二：温度为25℃～100℃的干煤粉由氮气或二氧化碳携带以旋流方式经煤粉烧嘴上的煤粉通道送入气化炉膛内部，在炉顶区域形成旋转向下的煤粉气流，其中干煤粉占干煤粉与氮气混合物总体积的1％～25％；

步骤三：干煤粉气流接触到中心回流区卷吸回来的高温合成气后，被高温合成气点燃，在气化炉膛顶部燃烧形成熔渣；

步骤四：飞灰储存于粉仓中，打开粉仓阀门后飞灰靠重力下落至锁斗中，关闭粉仓阀门，锁斗加压至大于飞灰给料罐内压力时，打开锁斗阀门，飞灰流入飞灰给料罐中，关闭锁斗阀门，通过高压输送气体进口通入高压氮气或二氧化碳后，温度为25℃～100℃的飞灰由氮气或二氧化碳携带经飞灰喷口切向喷入气化炉膛中，其中飞灰占飞灰与氮气混合物总体积的1％～25％，飞灰进入气化炉膛后在高温作用下形成熔渣，所述通入气化炉膛的飞灰与煤粉质量之比为0～1：1；

步骤五：温度为20℃～400℃的气化剂通过气化剂喷口以100m/s～200m/s的速度切向喷入气化炉膛，高速的气化剂气流冲入气化炉膛后形成强烈旋转气流，在离心力的作用下，80％的熔渣被甩到炉壁面形成较厚的渣层，渣层均匀，旋转气流不断冲刷炉膛壁面上的渣层，并与其发生强烈气化反应；

步骤六：气化生成的粗煤气通过合成气通道流出气化炉膛，生成的液态渣沿壁面流入渣池，冷却后通过底部排渣口排出气化炉体。

本发明与现有气化装置及方法相比具有以下有益效果：