[发明专利]高温流化床反应装置及其含碳物料气化的方法

说明书

一种高温流化床反应装置及其含碳物料气化的方法包括高温移动床排灰单元，高温气化反应器单元，半焦细粉循环输送单元三个单元，含碳物料的气化方法是由含碳物料和砂粒的制备，供气，高温气化，排渣及细粉输送所组成。本发明具有气化反应速率快，碳转化率高，单炉处理量高的优点。

技术领域

本发明属于一种高温流化床气化炉及其含碳物料气化的方法。

背景技术

流化床气化技术是一种重要的气化技术，将含碳物料颗粒在流态化状态下进行气化的Winkler炉启动了一系列后继的雷同工艺，包括稀相流态化。如美国Kellogg BrownRoot公司开发的TRIG流化床气化技术，GTI开发的U-gas流化床气化技术，澳大利亚开发的HRL流化床气化技术，印度Bharat Heavy Electrical Limited开发BHEL流化床气化技术。中国科学院山西煤炭化学研究所成功开发了“灰熔聚流化床气化过程及装置”(申请号：94106781.5)，煤种范围宽(从褐煤到无烟煤)，并适合高灰、高硫、高灰熔点煤气化，该专利实施于云南文山铝业制备用于铝矿石焙烧的燃料气，其中气化炉连续运行时间长达128天，刷新了国内灰熔聚流化床气化炉的运行记录，标志着灰熔聚流化床粉煤气化装置工业应用的成熟性与可靠性得到了进一步提升。同时中国科学院山西煤炭化学研究所正在研发“多段分级转化流化床煤气化的方法及装置”(申请号：201010291577.4)，并已在3.0MPa多段分级转化流化床煤气化中试装置上完成了0.6-2.8MPa神木半焦加压多段分级转化流化床试验。

在多种开发的流化床气化方法中，流化床气化炉全床平均操作温度均不能高于含碳物料灰的软化温度。全床操作温度一旦高于含碳物料灰的软化温度，将导致含碳物料颗粒的团聚结渣，进而使得气化炉失流态化，被迫停车。操作温度的限制，导致含碳物料颗粒的气化速率不能进一步提高，使得流化床气化炉单炉处理量低。伴随着现代采煤技术细粉含量的加大，流化床气化炉入炉煤中细粉含量将加大，而细粉在气化炉内极易被带出，即细粉停留时间短，使得细粉不能够充分反应。同时流化床气化炉顶部带出的大量半焦细粉，因流化床操作温度的限制，使得半焦细粉难以在气化炉内进一步转化，大量半焦细粉的带出对气化系统中碳的总转化率造成了很大的影响，业已经成为亟待解决的问题。

如何实现流化床气化炉的高温操作，防止大的团聚物的产生，大的团聚物一旦产生，如何安全排出，如何实现细粉的高效转化，开发出高温流化床反应装置对含碳物料气化的发展至关重要。

发明内容

本发明的第一个目的在于设计一种结构简单，成本低，安全性好的可高温气化含碳物料的高温流化床气化炉。

本发明的第二个目的是提供一种可适合于大规模气化含碳物料的高温流化床气化方法。

为了实现本发明设计了一种高温流化床气化炉。

本发明的高温流化床气化炉，它包括高温移动床排灰单元，高温气化单元，半焦细粉循环输送单元三个单元；

所述的高温移动床排灰单元由移动床排灰圆形炉体、底部支撑体、中部旋转支撑体、中心管、旋转排灰炉盘、灰渣排放口、上排渣斗、下排渣斗、底部气化剂进气管构成，底部支撑体位于移动床排灰圆形炉体底部，底部支撑体固定有中心管，中心管位于底部支撑体的垂直中心线上，中心管的进口与底部气化剂进气管一端相连，底部支撑体上面固定有中部旋转支撑体，中部旋转支撑体上部固定旋转排灰盘，中心管的出口位于中部旋转支撑体内，灰渣排放口位于移动床排灰圆形炉体底端，灰渣排放口通过高温阀门与上排渣斗进口相连，上排渣斗出口通过高温阀门与下排渣斗的进口相连，下排渣斗出口与高温阀门相连；

所述的高温气化反应器单元由圆形炉体下部，圆形炉体中部，圆形炉体上部组成圆形炉体，圆形炉体下部设有下部气化剂进气管、含碳物料进料管、烘炉柴油进油管、砂粒进料管、一级半焦细粉进料管和二级半焦细粉进料管，圆形炉体中部设有中部气化剂进料管，圆形炉体上部设有上部气化剂进料管和脱硫剂进料管，圆形炉体上部4的炉顶有激冷水管和煤气出口；