[发明专利]一种流化床气化炉飞灰与灰渣的处理系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于加工工程技术领域，主要涉及煤炭气化、固体工业废弃物处理，尤其涉及流化床气化炉飞灰与灰渣的资源化处理。

背景技术

目前，在国内煤气化领域中，主要用流化床气化炉来气化碎煤，碎煤进入气化炉后，在气化剂的作用下，流化呈沸腾状态，传质、传热效果好，快速完成燃烧、热解、生成合成气等复杂的物理和化学过程，生产出合成气或工业燃气。

虽然流化床气化炉在气化高活性、低阶煤种方面，具有其它煤气化技术不可比拟的优势，但流化床气化炉也会产生大量的灰渣和飞灰中，特别是合成气中的飞灰，通常经合成气处理系统处理后直接排放，但是，飞灰中中含有大量的残碳，残碳量甚至超过30％，这不仅造成了流化床气化炉气化效率低下，更为严重的是高残碳量的飞灰会造成严重的环境污染，使流化床气化炉的使用单位面临日益严重的环保压力，生存困难，也极大地限制了流化床气化炉的应用与发展。

目前，公开号为CN204569854U的实用新型专利提出了一种流化床气化炉，该流化床气化炉能够使灰渣液态化、玻璃体化，从而解决灰渣的排放问题，但是不能处理飞灰及其中的残碳。现有的气化技术领域和环保技术领域也为处理高残碳量的飞灰做过诸多尝试，如将飞灰作为流化床气化炉的辅助燃料或作为陶粒生产的原料，等等，但是，由于流化床气化炉飞灰中残碳的碳原子排列发生了改变，以上方法均不能使残碳燃烧完全，也就不能有效处理高残碳量的飞灰。

另有一篇公开号为CN103450946A的专利申请公开了一种用于有独立燃烧室的流化床气化反应方法的装置，该装置设置一燃烧室，用来燃烧飞灰中的残碳和灰渣。但是燃烧室与流化床气化炉是分开设置的，使用时，需要将灰渣从气化炉中取出，再送入燃烧室，既会造成能量损失，又增加改造成本，燃烧后燃烧室产生的高温气体必须经冷却后才能进入气化炉，进一步增加能量消耗和生产成本。此外，该燃烧室只加入空气或氧气助燃，很难将飞灰中的残碳反应完全，并且最终燃烧室会产生大量的固态灰渣，仍然是工业固体废物，需进一步处理，不能直接排放。

因此，目前国内外还没有一种能够有效处理流化床气化炉飞灰及其中的残碳，同时还能将其与灰渣一起资源化利用的技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，提供一种能够同时处理流化床气化炉中飞灰和灰渣的系统，包括合成气处理系统，还包括安装在所述流化床气化炉下部并与其出渣口连接的熔融池，所述合成气处理系统的飞灰出口通过飞灰返炉管路连接流化床气化炉或熔融池形成飞灰返炉系统。

所述熔融池由池壁和池壁围成的用来盛装熔融体的容置空间构成，熔融池上部敞口用来收集灰渣，在池壁上部位置设有用来接收飞灰的开孔，下部位置设有熔融体排出口，底部安装有导电底电极，池壁上设有用来安装高温气体供气管和氧气供气管的供气管安装孔。

所述熔融池的池壁由钢制的水冷壳体和耐火材料衬里制成。

所述供气管安装孔为多个，均布在池壁上，最好对称设置，供气管安装孔中安装有供气管，所述供气管为套管，中间为高温气体供气管，外围为氧气供气管，高温气体供气管与氧气供气管之间有环形间隙通道，供气管的气体出口均朝向熔融池的容置空间。

所述氧气供气管供给的是氧气或富氧空气；所述高温气体供气管供给的是高温气体，所述高温气体是运用转移弧等离子发生器、非转移弧等离子发生器或交/直流电弧产生的，或运用燃气燃烧器、燃煤燃烧器或燃油燃烧器产生的。

所述合成气处理系统包括旋风分离器、废热锅炉和布袋式除尘器，旋风分离器、废热锅炉和布袋式除尘器之间通过合成气出口和入口依次连接，旋风分离器、废热锅炉和布袋式除尘器的飞灰出口分别与所述飞灰返炉管路连接，飞灰返炉管路与熔融池的开孔相连。

所述合成气处理系统还包括设在流化床气化炉和所述旋风分离器之间的一级旋风分离器，一级旋风分离器的入口与流化床气化炉的合成气兼飞灰出口相连，其顶端的合成气出口与旋风分离器的入口相连，底端的飞灰出口连接流化床气化炉。

还包括与熔融池的熔融体排出口连接的矿渣棉生产装置。

第二方面，本发明提供一种能够同时处理流化床气化炉中飞灰和灰渣的方法，使用上述处理系统，将流化床气化炉产生的灰渣直接落入熔融池内，产生的飞灰通过飞灰返炉系统处理后送入熔融池内，在高温气体和氧气(或富氧空气)的作用下，飞灰中的残碳和灰渣充分燃烧，形成熔融体；

优选的，包括以下具体步骤：

1)、启动流化床气化炉，煤被气化产生合成气、飞灰和灰渣；