[发明专利]循环流化床气化装置和循环流化床气化方法

说明书

本发明提供了一种循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法。所述循环流化床气化装置包括：气化炉炉膛(1)、旋风分离器(2)以及返料器，气化炉炉膛(1)下部设置有布风装置；所述布风装置包括多个气化剂喷口(3)，并且多个气化剂喷口(3)中的至少两个气化剂喷口(3)设置在不同的竖直高度上。采用本发明的循环流化床气化装置和循环流化床气化方法，布风均匀性得到提高，并且系统碳转化率高。

技术领域

本发明涉及燃料气化技术领域，具体地，涉及一种循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法。

背景技术

循环流化床煤气化技术作为一种清洁的煤炭转化技术，由于其带有高循环量的物料循环回路，固体物料在炉内停留时间延长，具有煤种适应性强、气固混合充分、气化反应速率高及反应温度均匀等优点，因而被广泛应用于工业燃气及合成氨领域中。

循环流化床的上述优点很大程度上取决于气体分布器的设计。气体分布器设置在气化炉下部，起着均匀布气和支撑固体颗粒的作用，其结构的设计合理与否极大地影响着气化炉炉膛流态化的质量，进而影响温度分布、反应速率及煤气成分。现有流化床气体分布器多采用布风板的形式，布风板上设置有小孔，气化剂通过小孔进入反应器中与固体物料进行反应，同时作为流化介质起到流化床层的作用。对于小规模的气化炉，采用这种布风方式，可使气化剂通过床层底部时具有较大的速度，能够实现床层的良好流化及气固的充分接触。当单台气化炉生产能力提高后，布风板直径变大，在气化炉热启动、运行波动及压火过程中布风板需要承受数十吨的重量，容易产生热变形而造成布风板结构损坏，影响正常运行，同时这种小孔布风方式，使得整个布风板的阻力增加。另一方面，所有含氧气化剂通过气化炉布风板进入炉内，这种集中的供氧方式容易导致炉内物料局部高温而结焦。为了确保安全运行，通常控制气化炉底部氧浓度在一个较低的范围内运行，底部温度没有达到灰渣的最佳转化温度，导致气化炉底渣含碳量较高，系统碳转化率及能源利用效率低。

此外，循环流化床在运行过程中床层剧烈返混，底部密相区含有大量细颗粒循环半焦，在排渣过程中，细颗粒半焦伴随粗颗粒一同排出，因细颗粒半焦含碳量高于粗颗粒，导致整体底渣含碳量较高。

由此可见，现有的气体分布器主要存在如下技术缺陷：

(1)当单台气化炉生产能力提高后，在气化炉热启动、运行波动及压火过程中容易产生热变形而造成布风板结构损坏，装置无法正常运行。

(2)气化炉底部温度未达到灰渣的最佳转化温度，同时，气化炉底渣中循环半焦含量大，导致底渣含碳量较高，系统碳转化率低。

(3)布风结构复杂、阻力大。

因此，有必要开发一种新型的循环流化床气化装置，在优化布风结构的同时，能够降低布风阻力及底渣含碳量，提高系统碳转化率及冷煤气效率，同时提高系统运行的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种提高布风均匀性的循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法。

本发明的目的还在于提供一种循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法，其能够增加底渣在气化炉底部的停留时间，降低底渣含碳量，提高系统碳转化率。

本发明的目的还在于提供一种循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法，其布风阻力小，结构简单，并能提高气化装置的运行稳定性。

为达到上述目的或目的之一，本发明的技术解决方案如下：

一种循环流化床气化装置，所述循环流化床气化装置包括：气化炉炉膛、旋风分离器以及返料器，气化炉炉膛下部设置有布风装置；所述布风装置包括多个气化剂喷口，并且多个气化剂喷口中的至少两个气化剂喷口设置在不同的竖直高度上。