[发明专利]一种采用富氧循环流化床实现不同煤质特征原料煤气化制合成气的工艺

说明书

本发明公开了一种循环流化床气化炉富氧气化工艺，包括如下步骤：将氧气与水蒸气及二氧化碳或空气混合形成的混合气体，即气化剂，通入流化床气化炉；将原料煤加入气化炉，并与气化剂发生气化反应；反应生成的含有一氧化碳和氢气的粗合成气与气化飞灰一并通入旋风分离器，大部分飞灰沉降进入旋风分离器底部，返回气化炉再次气化，少量飞灰与粗合成气进入下一处理工段。根据本发明的循环流化床富氧气化方法，可以有效控制气化炉内温度，避免因局部过热导致气化炉底易结渣等问题的出现。并且由于气化剂各组分均为可参与气化反应的气体，所以通过调控气化剂各组分的比例，可以实现煤气化产物粗合成气的可控组分，还可以根据不同煤质特征的原料煤，匹配组分比例不同的气化剂。

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，具体涉及一种采用富氧循环流化床实现不同煤质特征原料煤气化制合成气的工艺。

背景技术

煤气化过程中，因操作温度不均，在较低温区不可避免会产生大量的VOCs和焦油类物质，导致有效气产量低，组成复杂，不利于后续分离或提纯工艺正常运行。此外，高碱低灰熔点煤在流化床气化炉底部易因受热温度过高，导致结渣较为严重，给操作带来不利影响。同时，针对不同煤质特征的原料煤，需要更换和调配不同的气化剂，对气化工艺的操作带来不便。

发明内容

本发明旨在采用循环流化床富氧气化工艺，降低或避免气化炉出口粗合成气中VOCs和焦油类物质的形成，同时解决气化炉底易结渣等问题，并达到调控合成气组成的目的。本发明还可以根据不同煤质特征的原料煤，匹配组分比例不同的气化剂。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

将由氧气与水蒸气及二氧化碳或空气混合形成的气化剂通入到流化床气化炉内。将原料煤加入流化床气化炉，使其与上述气化剂发生气化反应。含有一氧化碳和氢气的粗合成气与气化飞灰一并通入旋风分离器，粗合成气由旋风分离器顶部进入下一工段，气化飞灰则由旋风分离器底部返回气化炉，再次发生气化反应。

具体地，根据本发明的循环流化床富氧气化工艺，将由氧气与水蒸气及二氧化碳或空气混合形成的气化剂通入到流化床气化炉内，由于氧气与煤中的碳元素发生放热的燃烧反应，而二氧化碳或者水蒸气可在气化炉内与煤中的碳元素发生吸热的煤气化反应。由此，二氧化碳和水蒸气与原料煤的吸热反应抵消了一部分燃烧放热反应产生的热量。这样，如果气化炉内原料分布较为均匀，就可以将气化炉内的温度控制在一个稳定范围，既不会出现较低温度区域产生大量VOCs，又不会出现局部温度过高导致炉内严重结渣。另外，通过调控混合气体的组成比例，可以有效调节煤气化所产生粗合成气的组成，还可以根据不同煤质特征的原料煤，匹配组分比例不同的气化剂。

作为本发明的进一步改进，所述气化剂中的氧气浓度为x，x=20-60%；H₂O/O₂为y，y=1-3；H₂O/CO₂为z，z=1-3。

作为本发明的进一步改进，将所述气化剂分为两路，以流量V₁从气化炉底部和流量V₂从原料煤入口上部通入气化炉内。

作为本发明的进一步改进，一次气化剂的组成为氧气、水蒸气及空气；二次气化剂的组成为氧气、水蒸气及二氧化碳。

作为本发明的进一步改进，其特征在于，对于褐煤和次烟煤，气化剂中氧气浓度为x=20-40%；对于烟煤和无烟煤，气化剂中氧气浓度为x=40-60%。

作为本发明的进一步改进，一次气化剂的流量V₁和二次气化剂的流量V₂的比例为0.5-2.0。

作为本发明的进一步改进，每路气化剂均具有独立的流量调节控制系统，可根据气化炉内原料煤的流化状态、粗合成气组成等进行调整。