[发明专利]一种循环流化床煤气化系统及方法

说明书

本发明公开了一种循环流化床煤气化系统及方法，属于煤炭清洁高效利用技术领域。一种循环流化床煤气化系统，包括气化炉、旋风分离器和换热系统，旋风分离器的粗煤气出口通过换热系统连接有飞灰强制循环利用模块。本系统增加了飞灰强制循环利用模块，减少飞灰排出量，大大提高了碳的转化率；飞灰强制循环利用模块包括循环飞灰定量给定装置，可对飞灰循环量以及输出系统之外的飞灰量进行控制调节，可实现气化系统循环倍率的可调控。一种循环流化床煤气化方法，采用上述煤气化系统，充分利用飞灰回收过程中的热能且实现飞灰的二次气化，进而实现气化炉循环倍率的可调控，提高煤炭的碳转换率。

技术领域

本发明属于煤炭清洁高效利用技术领域，具体地说，涉及一种循环流化床煤气化系统及方法。

背景技术

煤气化技术是煤炭高效、清洁利用的核心技术之一，具体指将煤与气化剂在气化炉中反应而制得粗煤气，再将粗煤气除尘脱硫净化得到干净煤气的过程。由气化炉顶部引出的气流主要包括气体混合物产物以及含有煤和灰的固体颗粒，其经过旋风分离器后，其中90％以上的颗粒收集下来经返料管返料至炉膛，在流化床气化炉内则形成物料的内循环。煤气化系统中循环物料量比投煤量即为循环倍率。现有循环流化床煤气化技术其循环倍率不可调控，均采用没有返料器的返料管进行自然循环；或者其返料管虽带有返料器，但往往需要通入过量的空气、蒸汽或者氮气，这种方式虽然实现了循环倍率的可控调节，但是引入了过量的气化剂或者惰性气体而导致煤气热值的降低。并且飞灰中通常含有大约10％至60％的未反应的碳，飞灰的回收利用是流化床反应器中典型的技术问题。

中国专利申请号201410117504.1，公开公告号CN103911179A，公告日2016-04-27的专利文件公开了煤气化方法和装置。该煤气化方法包括：将原煤和气化剂送入循环流化床气化炉进行反应；使反应生成的气化炉烟气经第一气固分离器分离出返料原煤和带原煤气流，并将返料原煤循环回循环流化床气化炉继续反应，将带原煤气流经第二气固分离器分离出煤气和含碳飞灰；将含碳飞灰送入热风炉，使其在高于1300℃燃烧，将产生的热风炉烟气返回循环流化床气化炉中参加反应，而燃烧产生的液态渣经冷却后排出；该发明提供的煤气化方法和装置克服了现有使用循环流化床进行煤气化的产品中飞灰量大、含碳量高的问题，并且大大降低了渣的含碳量，从而达到煤炭有效利用的目的。但该发明存在以下不足：将第二气固分离器所分离的含碳飞灰送入热风炉中，使其在高于1300℃燃烧，此飞灰处理方式其热风炉增加了设备投资成本，且还需要通入过量氧气使其反应温度提高，使飞灰的热能得以提升满足燃烧条件，使得热能未得到充分利用，运行成本提高；并且其将第二分离器所分离的含碳飞灰全部循环至气化炉中，无法根据炉况实现气化系统循环倍率(循环物料量比投煤量)的可调控。

中国专利公布号CN103184077A，公布日2013-07-03的专利文件公开了一种带有飞灰强制回注系统的粉煤气化方法，粉煤气化反应产生的煤气夹带飞灰颗粒，夹带飞灰颗粒的煤气经过旋风分离器使煤气与飞灰颗粒分离，分离后的飞灰颗粒进入气化炉中气体分布板的下方，进行再次燃烧和气化反应。本方法通过将气体引射器安装在粉煤流化床煤焦粉循环系统垂直下料管与气化炉之间，通过气体引射器将回收的飞灰颗粒通过气体分布板下方，直接进入气化炉中心部位的高温氧化区，再次发生燃烧和气化反应，从而提高粉煤的碳转化率，对于褐煤和烟煤都能达到98％以上。即使对于“三高一低”的劣质煤，即高硫、高灰、高灰熔融温度以及低反应活性的煤，单程碳转化率也可以达到92％以上。但该发明仍然存在以下不足：1)该发明采用旋风分离器将所收集颗粒回注至炉膛，旋风分离器分离效果只能收集90％的的颗粒，较小颗粒无法分离，故即使采用气体引射器将回收的飞灰颗粒回送至气化炉，煤气仍然会带走大部分碳颗粒，碳转化率不高且不能定量控制气化炉的循环倍率；2)该发明没有充分利用飞灰的热量。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有循环流化床系统中飞灰回收过程热能利用率低、循环倍率不可调控的问题，本发明提供一种循环流化床煤气化系统及方法。它可以充分利用飞灰回收过程中的热能且实现飞灰的二次气化，进而实现气化炉循环倍率的可调控，提高煤炭的碳转换率。