[发明专利]干煤粉的气流床气化系统及方法

说明书

本发明涉及煤气化技术领域，公开了一种干煤粉的气流床气化系统及方法。该系统包括：物料输送单元(1)、气化单元(2)、第二换热单元(3)、蒸汽单元(4)；气化单元(2)包括依次连通的平焰型气化烧嘴(21)、气化室(22)、第一换热单元(23)和集渣室(24)，第一换热单元(23)与蒸汽单元(4)连通；其中，平焰型气化烧嘴(21)包括设置在气化单元(2)顶部的烧嘴单元(25)，平焰型气化烧嘴(21)使得气化剂与干煤粉能够在气化室(22)内碰撞并点燃形成平焰，烧嘴单元(25)的数量≥3。该系统用于干煤粉的气流床气化过程时，能够显著提高系统的热效率，同时降低比氧耗和比煤耗。

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体涉及一种干煤粉的气流床气化系统以及方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的重要基础，“缺油、少气”的能源结构迫使我国每年耗费巨额成本向国外大量购买气液体燃料，以满足国内经济社会发展需求，这使得我国能源安全难以得到保障，另一方面，我国却是一个相对“富煤”国家，我国煤炭探明储量已占全球探明储量的13.3％，这种独特的能源结构决定了我国是以煤炭为主要能源消费的国家。煤气化作为煤炭绿色、高效清洁转化的关键技术和共性技术，其技术的发展对我国经济发展起到至关重要的作用。煤气化是指在一定的温度和压力下，通过煤与气化剂发生气化反应生成CO和H₂的过程。

CN107033968A公开了一种气流床气化系统以及气化方法，其中，气流床气化系统包括：气化炉，气化炉包括气化炉和辐射废锅，气化炉具有进料口和氧气进口，辐射废锅具有第一进水口、第一蒸汽出口、粗煤气出口和出渣口；汽包，汽包具有第一出水口、第一蒸汽进口和蒸汽排放口，第一出水口与第一进水口连通以通过汽包内的水与辐射废锅进行换热，第一蒸汽进口与第一蒸汽出口连通；洗气塔，洗气塔具有粗煤气进口和粗煤气排放口，粗煤气进口与粗煤气出口连通以使洗气塔对气化炉排出的粗煤气进行洗涤。该气流床气化系统采用辐射废锅和洗气塔将煤气化过程中煤气的显热全部回收，使能量利用更充分。但该系统也存在以下几个问题：(1)该系统产生的粗煤气经辐射废锅后，直接进入对流废锅或洗气塔。由于气化反应产生的粗煤气中含有大量的飞灰，不经初步除尘很容易造成堵塞或增加下游设备的负担，因此容易造成系统运行不稳；(2)该系统对入料物料的状态(干粉或煤浆)以及烧嘴特征并未说明，在此情况下通常理解为水煤浆或干粉，烧嘴为单烧嘴。但由于单烧嘴，尤其是水煤浆单烧嘴，气化反应速度慢、反应停留时间较长、产生的热量通量小，因此如果采用该系统会增加设备投资及运行成本，故适用性不强。

CN106753569A公开了一种低压干粉煤气化工艺，包括将粉煤送入气化炉气化得到合成气，所述合成气经气化炉下段水激冷后送入洗涤塔中进行洗涤后合成气由洗涤塔顶部排出送入后续工序，所述粉煤和氧气的混合物分别经气化炉顶部的垂直喷嘴和上段侧壁的多个侧向喷嘴喷入气化炉内并瞬间被点燃，形成的火焰呈交汇状态，粉煤在高温下气化生成合成气；所述合成气经进气口进入洗涤塔内的直角弯管中，在直角弯管出口处与阻塞喷头喷出的水雾充分混合并降温，未雾化的水则沿直角弯管底部的排水管流入洗涤塔下段，洗涤后的合成气由洗涤塔顶部排出。该工艺主要的特点是借助顶置垂直喷嘴和上段侧壁多个侧向喷嘴来提高气化效率。但由于该工艺采用水激冷的方式对粗合成气进行激冷和除灰，因此该工艺虽然简单，但热效率利用不高。

CN104498101B公开了一种煤气化装置及工艺；包括煤气化发生系统、循环气系统、循环水系统和热能回收及蒸汽发生系统，煤气化发生系统包括气化炉，与气化炉相连的旋风分离器，与旋风分离器相连的若干个废热锅炉，与若干个废热锅炉相连的水洗塔；循环气系统包括循环气压缩机，所述循环气压缩机的一端与水洗塔的合成气出口管道相连，循环气压缩机的另一端与气化炉内部的激冷环。该工艺的主要特点是采用顶置多个喷嘴进料，气化后产生的高温粗合成气采用水洗塔后的循环气压缩激冷，而后经旋风分离器除尘后，与若干个废热锅炉换热。但采用循环气激冷需要压缩，增加了系统能耗；后与若干个废热锅炉连接换热，增加设备投资及运行成本。

发明内容