[发明专利]流化床和熔融床相组合的煤气化装置及其方法

权利要求书

1.一种流化床和熔融床相组合的煤气化反应装置，包括原料进口(4)、流化床气化段(1)、气体分布器(5)、喉口(2)、熔融床气化段(3)、气化剂喷嘴(6)、冷却夹套(7)、下渣口(8)、旋风分离器(9)、回料装置(10)和回料进口(11)；其特征在于，所述气体分布器(5)位于所述流化床气化段(1)底部，所述原料进口(4)与所述流化床气化段(1)相连通，所述旋风分离器(9)与所述流化床气化段(1)出口相连通，所述旋风分离器(9)底部与所述回料装置(10)相连通，所述回料进口(11)与所述流化床气化段(1)相连通，所述熔融床气化段(3)通过所述喉口(2)与所述流化床气化段(1)相连通，所述熔融床气化段(3)周边至少设有一层所述气化剂喷嘴(6)，所述熔融床气化段(1)底部与所述下渣口(8)相连通，所述的流化床气化段(1)分为上方的稀相段(X)和下方的密相段(M)，所述稀相段(X)的高度大于等于所述密相段(M)，为所述密相段(M)高度的1.0倍至2.0倍，所述回料进口(11)的位置低于所述流化床气化段(1)高度的1/2；所述稀相段(X)的内径大于或等于所述密相段(M)的内径，为所述密相段(M)内径的1.0～5.0倍，所述喉口内径小于所述流化床密相段(M)的内径，为所述密相段(M)内径的0.1～0.5倍。

2.根据权利要求1所述的流化床和熔融床相组合的煤气化反应装置，其特征在于，所述气体分布器(5)位于所述流化床气化段(1)下方所述密相段(M)的底部，与水平轴线呈小于或等于60°的夹角，所述气体分布器(5)锥面上设置有气孔，所述气孔沿圆周均匀布置5～50圈，开孔率1～5％。

3.根据权利要求1所述的流化床和熔融床相组合的煤气化反应装置，其特征在于，所述熔融床气化段(3)外部设有所述冷却夹套(7)，所述熔融床气化段(3)侧面设有1～3层所述气化剂喷嘴(6)，每层2～4个喷嘴，所述气化剂喷嘴(6)的位置低于所述熔融床气化段(3)高度的2/3，设置的方向由外向内，并且向所述熔融床气化段(3)底部倾斜，倾斜角的范围为10～60°。

4.根据权利要求1所述的流化床和熔融床相组合的煤气化反应装置，其特征在于，所述回料进口(11)的角度与水平轴线呈0～75°的夹角。

5.一种流化床和熔融床相组合的煤气化反应方法，采用如权利要求1～4所述的流化床和熔融床相组合的煤气化反应装置，其特征在于，主要步骤为：含碳原料(A)通过所述原料进口(4)进入所述流化床气化段(1)内，气化剂I(B)从所述气体分布器(5)送入到所述流化床气化段(1)中，在所述流化床气化段(1)内进行燃烧气化反应，出口合成气中夹带了飞灰，进入所述旋风分离器(9)中在离心力的作用下，飞灰颗粒被分离下来收集于所述回料装置(10)中，所述回料装置(10)底部设有返料气(C)，在返料气(C)的作用下，飞灰颗粒从所述回料进口(11)送入所述流化床气化段(1)的所述密相段(M)中，循环进行气化反应；在所述流化床气化段(1)中形成的粗渣，在重力的作用下通过所述喉口(2)落入下方的所述熔融床气化段(3)内；所述熔融床气化段(3)内为熔融态的渣与煤灰的混合物，气化剂II(E)由所述熔融床气化段(3)侧面的所述气化剂喷嘴(6)喷入，进行强烈的燃烧和气化反应，并形成高温，为整个所述熔融床气化段(3)提供热量；反应产生的大量混合气体由所述喉口(2)向上进入所述流化床气化段(1)参与热解气化反应；其中，所述流化床气化段(1)内的氧碳比为0.3～0.8mol/mol，操作温度600～1000℃；所述熔融床气化段(3)内的氧碳比为1.0mol/mol，操作温度1400℃，操作压力0～6.5MPa，所述流化床气化段(1)的所述密相段(M)的线速度为1～10m/s，所述稀相段(X)的线速度0.1～1m/s。

6.根据权利要求5所述的流化床和熔融床相组合的煤气化反应方法，其特征在于所述气化剂I(B)和气化剂II(E)选自氧气、空气、富氧空气、水蒸气、二氧化碳中的至少一种；所述返料气包括氮气、氩气、水蒸气或者二氧化碳中的至少一种。