[发明专利]一种煤气化灰渣氧化脱碳的组合循环流化床反应器

说明书

一种煤气化灰渣氧化脱碳的组合循环流化床反应器装置，由快速流化床和湍动流化床组合而成；快速流化床下端设置气化灰渣入口、流化气入口、循环灰入口和换热介质入口，上端设置换热介质出口和流体出口，内部设置板式气体分布器和换热管束；密相流化床下端设置循环灰出口、灰分出口和流化气入口，床层段设置换热介质入口和换热介质出口，上端设置流体入口和烟气出口，内部设置环管式气体分布器、换热管束和气灰分离器；快速流化床上端所设置流体出口通过管路与密相流化床上端所设置流体入口联接；密相流化床下端所设置循环灰出口与快速流化床下端所设置循环灰入口联接。本发明装置具有操作稳定、反应脱碳率高、反应效率高和换热能力强等优势。

技术领域

本发明属于煤气化灰渣回收领域，特别涉及一种煤气化灰渣氧化脱碳的组合循环流化床反应器。

背景技术

我国化石能源呈现“富煤贫油少气”的资源禀赋，以煤炭为原料制石油化工替代产品的新型煤化工产业得以快速发展，同时也造成了严峻的环境污染。煤炭制石化替代产品主要以合成气-甲醇为关键平台原料。煤气化是煤化工产业的源头，相关技术发展迅速。Lurgi炉、BGL炉、GE气化炉、多喷嘴炉、清华炉、航天炉、Shell炉、GSP炉等多种煤气化炉取得了丰富的产业化成果。典型的煤气化技术主要以煤粉或水煤浆形式进料。不同煤种经不同煤气化技术气化后均会得到大量气化灰渣。气化灰渣主要由气化炉炉底灰渣和炉顶飞灰两部分组成。煤气化过程中产生的大量灰渣，不仅要占用大量土地储存，而且其渗滤液会对土壤和水体造成污染。煤气化灰渣含碳量一般高于20％,不能直接用于生产建筑材料、回填或作肥料。煤气化灰渣的资源化利用成为煤化工产业亟需解决的关键课题，尤其气化灰渣回收过程的反应器研发具有重要的工业应用价值。

在各种煤气化技术中，气化灰渣的副产是一个普遍存在的问题。煤气化灰渣的资源化回收利用既能提高灰渣的经济价值，又能解决灰渣储存带来的环境问题。CN104759249A提出将煤气化灰渣回收可溶性钾，并得到活性残渣的方法。CN 103991898A提出将煤气化灰渣中的碱金属催化剂和稀有金属Ga同时回收的方法。CN 102980195A提出将气化灰渣与煤泥按一定比例均匀掺混，然后加入白泥浆，在流化床锅炉内燃烧得以回收利用。研发煤气化灰渣氧化脱碳专用的反应器具有重要的工业应用前景，可以高效地实现气化灰渣的资源化回收利用，所得灰分可制作建筑材料，而灰渣中的碳燃烧释放热可能回收利用，例如联产蒸汽。

发明内容

针对上述技术流程复杂和成本高等不足，本发明提供了一种煤气化灰渣氧化脱碳组合循环流化床装置。本发明组合循环流化床装置适合煤气化灰渣氧化脱碳的需求，具有操作稳定、反应脱碳率高、反应效率高和换热能力强等优势。

一种煤气化灰渣氧化脱碳组合循环流化床装置，所述组合循环流化床装置包括一个快速流化床和一个密相流化床组合而成；所述快速流化床为提升管式床体，优选为直径统一的提升管式床体；所述密相流化床包括床层段、锥形连接段和扩大段；所述快速流化床下端设置气化灰渣入口101、流化气入口102、循环灰入口104和换热介质入口105，上端设置换热介质出口107和流体出口108，内部设置板式气体分布器103和换热管束106；所述密相流化床下端设置循环灰出口113、灰分出口114、和流化气入口115，床层段设置换热介质入口116和换热介质出口110，上端设置流体入口109和烟气出口118，内部设置环管式气体分布器112、换热管束111和气灰分离器117；快速流化床上端所设置流体出口108通过管路与密相流化床上端所设置流体入口联接；密相流化床下端所设置循环灰出口113与快速流化床下端所设置循环灰入口104联接。

所述快速流化床内部设置的板式气体分布器103设置多个孔或多个喷嘴；所述板式气体分布器103的开孔率占分布板横截面积的0.1％～20％。

所述密相流化床内部设置的环管式气体分布器112为环数为1～5环的环式结构，每个环上设置多个孔或多个喷嘴：所述环管式气体分布器112的开孔面积或喷嘴面积占密相流化床床层段横截面积的0.1％～20％。