[发明专利]一种流化床气化炉及气化工艺

说明书

本发明提供了一种流化床气化炉及气化工艺，包括：自上而下依次连通的气化反应段和富氧燃烧段；所述气化反应段的壁面上部和下部分别开设有负载催化剂的原料煤进口和气化剂进口；富氧燃烧段的壁面上开设有若干氧气喷嘴，且各所述氧气喷嘴沿壁面倾斜向上设置并与富氧燃烧段的氧气进口连通，以旋流的方式向所述富氧燃烧段输送氧气，使得所述气化反应段产生的灰渣与氧气发生燃烧反应，放出大量热并形成高温区，进而使得含催化剂的灰渣在高温下熔融成为液态并使所述液态灰渣沿内壁下行以排出气化炉。本发明不仅能有效催化气化低灰熔点的煤种，大幅提高了煤种适应性，同时实现了灰渣的无害化排放。

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体而言，涉及一种流化床气化炉及气化工艺。

背景技术

流化床煤催化气化属于第三代煤气化技术，通过在煤中添加催化剂，可以有效提高煤气化反应活性，同步催化煤气化、甲烷化和变换三个反应同步进行，达到吸放热反应的热量耦合，大幅提高系统能效。因此，可以有效降低气化炉操作温度，提高气化炉出口的甲烷含量。

碱金属钾、钠以及碱土金属钙的盐类是良好的煤气化催化剂。碱性工业废弃物如化工浓盐水、造纸黑液等含有大量碱金属催化活性成分，是良好的催化剂原料，并且因成本低廉，不需要配套相应的催化剂回收工段。因现有催化气化为流化床固态排渣工艺，碱性废弃物中一些碱金属及微量重金属元素以可溶形式存在，直接排放会对环境造成污染，因此还需要匹配相应的回收工段，主要目的是使灰渣达到无害化排放，这无疑给工业废弃物用于催化气化增加了额外成本。

同时，碱金属和碱土金属催化剂的加入会降低煤灰熔点，加剧气化炉结渣的风险，由于低灰熔点的煤种运行会造成气化炉结渣，因此，这也限制了气化用煤的适用范围。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种流化床气化炉及气化工艺，旨在解决现有煤气化工艺中低灰熔点原料煤无法充分利用的问题。

一个方面，本发明提出了一种流化床气化炉，包括：自上而下依次连通的气化反应段和富氧燃烧段；其中，所述气化反应段的壁面上部和下部分别开设有负载催化剂的原料煤进口和气化剂进口，用以使得负载催化剂的原料煤与气化剂反应得到含催化剂的灰渣；所述富氧燃烧段的壁面上开设有若干氧气喷嘴，且各所述氧气喷嘴沿壁面倾斜向上设置并与所述富氧燃烧段的氧气进口连通，以旋流的方式向所述富氧燃烧段输送氧气，使得所述气化反应段产生的灰渣与氧气发生燃烧反应，放出大量热并形成高温区，进而使得含催化剂的灰渣在高温下熔融成为液态灰渣并使所述液态灰渣沿内壁下行以排出气化炉。

进一步地，上述流化床气化炉中，所述富氧燃烧段为筒体结构，各所述氧气喷嘴均与所述富氧燃烧段的筒体中心轴线之间呈第一预设角度设置。

进一步地，上述流化床气化炉中，所述第一预设角度为60-90°。

进一步地，上述流化床气化炉中，所述富氧燃烧段为筒体结构，每个所述氧气喷嘴在所述富氧燃烧段的筒体截面上的投影线与所述富氧燃烧段段的壁面具有交点，该交点与所述筒体截面的圆心连接形成一半径，该半径与所述投影线之间呈第二预设角度设置。

进一步地，上述流化床气化炉中，所述第二预设角度为30-90°。

进一步地，上述流化床气化炉中，各所述氧气喷嘴沿所述富氧燃烧段的壁面的周向均匀分布。

进一步地，上述流化床气化炉中，所述气化剂进口与射流喷嘴连通，以使气化剂以射流的方式进入所述气化反应段。

进一步地，上述流化床气化炉中，还包括：液态排渣单元；其中，所述液态排渣单元的进口与所述富氧燃烧段的出口连通，用以将所述富氧燃烧段产生的液态灰渣排出。