[发明专利]一种耦合式煤气化系统及方法

说明书

本发明公开了一种耦合式煤气化系统及方法，属于煤炭清洁高效利用技术领域。一种耦合式煤气化系统包括依次相连的气化系统、余热回收系统、除尘系统和飞灰循环系统，气流床气化炉连接在流化床气化炉下游，其中余热回收系统采用多回路余热回收方式，充分利用系统热量，提高热效率；且气化系统还包括旋风混合器，气流床气化炉上端设置有气化烧嘴，飞灰循环系统和气化烧嘴相连，改变煤粉、飞灰和气化剂的进料方式，使得气化反应更加彻底，碳转化率显著提高。一种耦合式的煤气化方法，基于上述气化系统对气化工段、换热工段进行优化，使得气化系统的热效率显著提高，煤炭的碳转化率进一步提高。

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，涉及一种耦合式煤气化系统及方法。

背景技术

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。目前，常用的煤气化工艺按照燃料在炉内不同的运动情况，主要分为4类：固定床、流化床、气流床和熔融床。相比较来说，流化床和气流床气化技术因气化过程中无焦油及酚的排放，且所产生煤气清洁程度较高，在工业上得到了更广泛的应用，已成为清洁煤气制备的主流技术。但现有的煤气化技术中，由于流化床气化炉的结构特点以及炉内反应温度较低(1000℃左右)的技术特点，所产煤气中含有大量未反应完全的煤颗粒，碳转化率低且存在着飞灰量大且残碳率高的问题，常规处理方式是将其送往工业锅炉或电厂锅炉进行燃烧，不过由于飞灰挥发份极低，着火困难，容易造成炉膛结焦等问题，因此一直是流化床气化技术推广过程中的难题；而气流床气化技术由于其反应温度较高(1500℃左右)，碳转化率高，近年来已成为煤气化技术的主流发展方向。但气流床气化炉对煤粒径要求较高，要求煤粒径小于0.1mm，需要增加煤粉制备系统，增加了设备及系统投资。

中国发明专利申请号201710500836.1，公开号CN107118809A，公开日2017-09-01的专利文件公开了一种气流床与循环流化床组合循环气化系统及其两段式气化方法。该发明的组合循环气化系统，包括互相连通的气流床和循环流化床，气流床气化采用整个系统的飞灰作为原料，飞灰循环利用，提高了固体燃料的利用率，循环流化床气化采用气流床产的一定温度压力的烟气作为一次风和气化剂，烟气的再利用使循环流化床无需持续的补充一次风和气化剂，通过调节气流床的压力、氧气与飞灰含碳的质量比，使循环流化床产生的可燃性气体产物压力、热值可调范围大，能够实现飞灰零排放，燃料综合利用率达到99％以上；该发明改变了传统处理循环流化床飞灰的方法，达到了将飞灰中的残炭合理利用，提高固体燃料利用率的目的。但该发明存在以下不足：虽然循环流化床气化采用气流床产的一定温度压力的烟气作为一次风和气化剂，但经气流床反应后生成的烟气中气化剂含量不足，直接作为流化床气化的气化剂，易造成其反应不完全，导致流化床排渣量及飞灰量增大，且渣的含碳量及飞灰含碳量增大，碳转化率降低。

中国发明专利申请号201610644936.7，公开号CN106118750A，公开日2016-11-16的专利文件公开了一种梯级组合床气化系统，该梯级组合床气化系统包括：煤输送单元、一级流化床气化单元、二级气流床气化单元、余热回收单元、废渣收集单元；煤输送单元与一级流化床气化单元连通，一级流化床气化单元与二级气流床气化单元连通，二级气流床气化单元与余热回收单元连通，余热回收单元与废渣收集单元连通。该发明的梯级组合床气化系统能够对煤粉进行梯级气化，实现煤炭的高效转化。但该发明存在以下不足：其余热回收单元采用了辐射换热室以及对流换热室回收煤气中的热量，所回收热量所产的蒸汽未得到系统自身充分利用，热效率较低；并且经二级气流床气化炉反应生成的煤气中仍将存在一定量未反应完全的细小颗粒的飞灰无法以渣的形式从炉底排出，而随着所产生煤气进入后续系统，则需对其煤气中所夹带的飞灰进行分离且进行有效利用。

发明内容

1、要解决的问题