專利名稱：密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置及方法，屬于煤氣化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤氣化是諸多新一代潔凈煤技術(shù)的基礎(chǔ)，如以煤氣化為龍頭的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)、和以煤氣化為基礎(chǔ)的制氫與收集埋存CO2相耦合技術(shù)等。煤氣化不僅可以很大程度上解決直接燃燒過程中的污染問題，而且能形成高價(jià)值的產(chǎn)品，在我國(guó)能源戰(zhàn)略中起著非常重要的地位。
目前，工業(yè)化的氣化裝置主要有固定床、流化床和氣流床氣化爐，這些氣化工藝都存在一定的問題。固定床氣化爐對(duì)煤種的適應(yīng)性差，適用于弱粘結(jié)性塊煤或型煤的氣化，且為防止結(jié)渣，操作溫度較低，水蒸汽用量大，產(chǎn)生的副產(chǎn)物焦油和酚難以處理；單爐生產(chǎn)能力較低，大型化存在困難；流化床氣化爐煤種適應(yīng)性廣、造價(jià)低、環(huán)保性好、水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單、蒸汽用量少、可爐內(nèi)脫硫，但碳轉(zhuǎn)化率較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作也復(fù)雜；氣流床氣化爐需用純氧，投資高，對(duì)高灰份和高灰熔點(diǎn)煤種的適應(yīng)性也較差。針對(duì)目前各種氣化爐存在的問題，需要發(fā)展新一代煤氣化工藝，增強(qiáng)煤種的適應(yīng)性，提高效率，降低成本，合理利用資源。
近年來，為適應(yīng)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)的發(fā)展要求，美國(guó)提出了密相輸運(yùn)床氣化工藝，該技術(shù)結(jié)合了氣流床和流化床的優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)煤種的適應(yīng)性好、碳轉(zhuǎn)化率高、投資小、負(fù)荷范圍寬且響應(yīng)快，有望突破IGCC發(fā)展的瓶頸。美國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了煤處理量100kg/h的小型試驗(yàn)研究，研究結(jié)果顯示了密相輸運(yùn)床氣化技術(shù)誘人的發(fā)展前景，但存在如下幾個(gè)突出的問題(1)反應(yīng)器流速過快和反應(yīng)溫度偏低造成碳轉(zhuǎn)化率偏低，流速7～15m/s、反應(yīng)溫度900℃左右、碳轉(zhuǎn)化率不到80％；(2)系統(tǒng)的散熱損失大，達(dá)15％；(3)煤氣的熱值偏低，小于3000KJ/Nm3。目前，美國(guó)和其它國(guó)家的多家科研機(jī)構(gòu)正開展研究，尋求新的改進(jìn)思路，研制密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置。
在我國(guó)，現(xiàn)有工業(yè)化煤氣化技術(shù)及裝備(固定床、流化床和氣流床氣化裝置)長(zhǎng)期為國(guó)外所壟斷。密相輸運(yùn)床氣化工藝特別適合處理我國(guó)儲(chǔ)量豐富的高硫、高灰、高灰熔點(diǎn)的煤炭資源，國(guó)外已先于我國(guó)進(jìn)行了該氣化裝置的研發(fā)工作；當(dāng)前國(guó)內(nèi)已具備了自主研發(fā)能力，必須在較短的時(shí)間內(nèi)彌補(bǔ)差距，研發(fā)出適合于我國(guó)國(guó)情、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置，避免重復(fù)走引進(jìn)吸收的發(fā)展道路。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題針對(duì)目前各種工業(yè)氣化爐和密相輸運(yùn)床煤加壓氣化新工藝存在的問題，本發(fā)明提出一種密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置及方法，目的在于提供一種對(duì)煤種適應(yīng)性廣，特別是適合于處理我國(guó)儲(chǔ)量豐富的高硫、高灰、高灰熔點(diǎn)煤，且氣化過程碳轉(zhuǎn)化率高、煤氣熱值高、投資低、環(huán)保性能優(yōu)越的氣化方法及裝置。
技術(shù)方案本發(fā)明的密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置中，氣化反應(yīng)器設(shè)置在壓力殼內(nèi)，在氣化反應(yīng)器中自下而上分為混合段、提升段和輸運(yùn)段；其中，混合段的側(cè)面自下而上設(shè)有煤和石灰石進(jìn)口、輔助氣化劑進(jìn)口、一級(jí)返料口和二級(jí)返料口，底部設(shè)有布風(fēng)板、排渣管、風(fēng)室和主氣化劑進(jìn)口；提升段由混合段和輸運(yùn)段收縮而成，并設(shè)置有輔助空氣或氧氣進(jìn)口，高度大于混合段，直徑為混合段的0.4～0.7倍；輸運(yùn)段高度大于提升段，直徑與混合段相同，出口串連一級(jí)高效旋風(fēng)分離器；一級(jí)高效旋風(fēng)分離器的上部出口連接二級(jí)高效旋風(fēng)分離器，二級(jí)高效旋風(fēng)分離器底部均接有二級(jí)落料管、二級(jí)落料管的下部連接二級(jí)J型返料閥，二級(jí)J型返料閥的另一端與氣化反應(yīng)器軸線成30～45度角并與二級(jí)返料口相連；一級(jí)高效旋風(fēng)分離器的底部接有一級(jí)落料管，一級(jí)落料管的下部接有一級(jí)J型返料閥，一級(jí)J型返料閥的另一端與氣化反應(yīng)器軸線成30～45度角并與一級(jí)返料口相連。
本發(fā)明的密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置的氣化方法是采用相同的2.0～3.0MPa高操作壓力、1000～1100℃中高溫操作溫度、50～100的高循環(huán)倍率和固體通量大于200kg/m2s密相輸運(yùn)流態(tài)及不同的操作速度，具體方式是將惰性床料、煤和石灰石、加入到混合段，氣化劑由氣化過程所需的全部過熱蒸汽和所需的90％的空氣或氧氣混合而成，采用分級(jí)加入的方式，60％從風(fēng)室加入，40％從混合段加入；混合段采用2.5～4.5m/s的低流速運(yùn)行，惰性床料、煤和石灰石和氣化劑充分混合，煤揮發(fā)份脫出和氣化劑中的空氣或氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)提供氣化反應(yīng)熱量，然后氣化劑中的蒸汽與煤發(fā)生部分氣化反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣和半焦；在提升段中額外加入氣化所需的10％的空氣或氧氣來燃燒少量的生成煤氣，為氣化反應(yīng)和設(shè)備散熱提供熱源，保持整個(gè)反應(yīng)器沿程溫度均勻一致并將提升段的氣速提高到7.5～12.5m/s，以湍流的方式將混合段的氣固混合物提升到輸運(yùn)段繼續(xù)反應(yīng)，輸運(yùn)段采用5～7m/s的中流速運(yùn)行方式；生成的粗煤氣通過串連的一級(jí)高效旋風(fēng)分離器和二級(jí)高效旋風(fēng)分離器進(jìn)行凈化，分離下來的固體顆粒落入離器底部的落料管和J型返料閥，同時(shí)在返料閥中添加一些平均粒徑為0.2mm左右的惰性細(xì)床料，使沒有反應(yīng)完全半焦和石灰石順利地從混合段的返料口進(jìn)入氣化反應(yīng)器并通過50～100的高循環(huán)倍率來提高碳的轉(zhuǎn)化率和含硫污染物的脫除效率。采用兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器來分離生成的煤氣中的固體顆粒(主要為飛灰、未反應(yīng)完全的焦碳、脫硫產(chǎn)生的CaS和細(xì)床料等)，總分離效率大于99.5％；兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器下部的返料器為J型返料閥，采取獨(dú)立返料方式，兩級(jí)互不干擾；在返料閥中添加一定量的惰性細(xì)床料來保證高循環(huán)倍率，使沒有反應(yīng)完全半焦和石灰石通過不斷的循環(huán)來提高碳的轉(zhuǎn)化率和含硫污染物的脫除效率。
所述的低流速為2.5～4.5m/s，中流速為5～7m/s，高流速為7.5～12.5m/s，高操作壓力為2.0～3.0MPa，中高溫操作溫度為1000～1100℃，高循環(huán)倍率為50～100，密相輸運(yùn)指固體通量大于200kg/m2s。
有益效果本發(fā)明的裝置與方法針對(duì)目前各種工業(yè)氣化爐和密相輸運(yùn)床煤加壓氣化新工藝存在的問題，結(jié)合了流化床和氣流床氣化工藝的優(yōu)點(diǎn)，且具有如下的特色及優(yōu)點(diǎn)1、反應(yīng)器采用混合段、提升段和輸運(yùn)段三段設(shè)計(jì)，運(yùn)行方式采用不同的操作速度，相同的高操作壓力、中高溫操作溫度和密相輸運(yùn)流態(tài)。
2、混合段采用低流速運(yùn)行方式，并設(shè)置布風(fēng)板并加入惰性床料來形成穩(wěn)定的密相區(qū)和熱源，可以延長(zhǎng)煤粒的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)氣固的良好混合。
3、氣化劑采用分級(jí)加入方式，氣化劑由過熱蒸汽和空氣或氧氣混合而成，40％的氣化劑從混合段加入，60％的氣化劑從風(fēng)室加入，有利于混合段區(qū)域溫度的合理分布，防止局部溫度過高而結(jié)焦。提升段額外加入氣化所需的10％的空氣或氧氣燃燒少量的生成煤氣，為氣化反應(yīng)和設(shè)備散熱提供熱源，使氣化器上部溫度不致因繼續(xù)氣化反應(yīng)和設(shè)備散熱而降低；提升段截面較小，空氣或氧氣的加入進(jìn)一步加強(qiáng)氣固的湍動(dòng)，加大了氣流和顆粒之間的相互作用；碳的轉(zhuǎn)化率和含硫污染物的脫除效率得到提高。
4、采用兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器，以高效分離煤氣中的固體雜質(zhì)，提高煤氣的品質(zhì)，特別適合于高灰煤種的氣化。
5、考慮了第一、二級(jí)旋風(fēng)分離器的壓差，采用兩級(jí)獨(dú)立返料方式，便于控制；此外，在返料閥中添加一定量的惰性細(xì)床料來保證半焦和石灰石的高循環(huán)倍率，有利于循環(huán)物料在旋風(fēng)分離器下部落料管的流動(dòng)和返料的順暢，同時(shí)提高碳的轉(zhuǎn)化率和含硫污染物的脫除效率。
6、采用加壓氣化，裝置的體積小、煤處理量大、氣化效率高。
7、對(duì)煤種的適應(yīng)性好，特別適合氣化我國(guó)儲(chǔ)量豐富的高硫、高灰、高灰熔點(diǎn)煤。


圖1是本發(fā)明的密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置實(shí)施系統(tǒng)示意圖。
以上的圖中有氣化反應(yīng)器1、壓力殼2、一級(jí)高效旋風(fēng)分離器3、一級(jí)落料管4、一級(jí)J型返料閥5、二級(jí)高效旋風(fēng)分離器6、二級(jí)落料管7、二級(jí)J型返料閥8、混合段9、提升段10、輸運(yùn)段11、煤和石灰石進(jìn)口12、輔助氣化劑進(jìn)口13、一級(jí)返料口14、二級(jí)返料口15、布風(fēng)板16、排渣管17、風(fēng)室18、輔助空氣或氧氣進(jìn)口19、主氣化劑進(jìn)口20、廢熱鍋爐21、除塵凈化設(shè)備22、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)23、CFB鍋爐24、加熱器25、混合器26。煤和石灰石A、主氣化劑B、輔助氣化劑C、空氣或氧氣D、氣固混合物E、粗煤氣F、一級(jí)分離料G、一級(jí)返料H、一級(jí)凈化煤氣I、二級(jí)分離料J、二級(jí)返料K、高溫凈煤氣L、渣M、低溫蒸汽N、低溫凈煤氣O、精煤氣P、排灰Q、高溫蒸汽R、過熱蒸汽S、氣化劑T、電能U。
具體實(shí)施例方式
參見附圖1氣化反應(yīng)器1分為混合段9、提升段10和輸運(yùn)段11三段，采用相同的2.0～3.0MPa高操作壓力、1000～1100℃的中高溫操作溫度和固體通量大于200kg/m2s的密相輸運(yùn)流態(tài)，但操作速度不同?；旌隙?采用2.5～4.5m/s的低流速運(yùn)行方式，其功能是實(shí)現(xiàn)煤和石灰石A、氣化劑T和一、二級(jí)返料的良好混合，以及進(jìn)行煤的脫揮發(fā)份、燃燒和部分氣化反應(yīng)；為實(shí)現(xiàn)該功能，在混合段9內(nèi)加入一定量適當(dāng)粒度的惰性床料，如石英砂，保證在混合段9底部形成密相區(qū)；為提高反應(yīng)性能，采用平均粒徑較細(xì)煤顆粒；氣化劑T由過熱蒸汽和空氣或氧氣混合而成，采用分級(jí)加入的方式，40％的氣化劑T從混合段9加入，60％的氣化劑T從風(fēng)室18的主氣化劑進(jìn)口20加入；床料迅速加熱煤粒，煤揮發(fā)份脫出和空氣或氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)提供氣化反應(yīng)熱量，然后蒸汽與煤發(fā)生部分氣化反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣和半焦。提升段10和輸運(yùn)段11是氣化反應(yīng)和脫硫反應(yīng)的主要區(qū)段，混合段9部分氣化后生成的半焦在此區(qū)段氣化，石灰石將氣化過程產(chǎn)生的H2S脫除。為使這兩個(gè)區(qū)段不會(huì)應(yīng)繼續(xù)發(fā)生氣化吸熱反應(yīng)和設(shè)備散熱而溫度降低，在提升段10額外加入氣化所需的10％的空氣或氧氣來燃燒少量的生成煤氣，為氣化反應(yīng)和設(shè)備散熱提供熱源，保持整個(gè)反應(yīng)器沿程溫度均勻一致，改善中上部的氣化工作條件；此外，提升段10截面較小，10％的空氣或氧氣的加入進(jìn)一步加強(qiáng)氣固的湍動(dòng)，加大了氣流和顆粒之間的相互作用，可提高氣化反應(yīng)和含硫污染物脫除速率。提升段10采用7.5～12.5m/s的高流速運(yùn)行方式，將混合段9的氣固混合物以湍流的方式提升到輸運(yùn)段11，輸運(yùn)段11采用5～7m/s的中流速運(yùn)行方式，以延長(zhǎng)顆粒的停留時(shí)間，提高碳的轉(zhuǎn)化率和污染物的脫除效率。采用兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器來分離生成的煤氣中的固體顆粒(主要為飛灰、未反應(yīng)完全的焦碳、脫硫產(chǎn)生的CaS和細(xì)床料等)，總分離效率大于99.5％；兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器分離下部的返料器為J型返料閥，采取獨(dú)立返料方式，兩級(jí)互不干擾；在返料閥中添加一定量的惰性細(xì)床料來保證50～100的高循環(huán)倍率，使沒有反應(yīng)完全半焦和石灰石通過不斷的循環(huán)來提高碳的轉(zhuǎn)化率和含硫污染物的脫除效率。
具體結(jié)構(gòu)是整個(gè)裝置設(shè)置在壓力殼2內(nèi)，氣化反應(yīng)器1自下而上分為混合段9、提升段10和輸運(yùn)段11。混合段9的側(cè)面自下而上設(shè)有煤和石灰石進(jìn)口12、輔助氣化劑進(jìn)口13、一級(jí)返料口14和二級(jí)返料口15，底部設(shè)有布風(fēng)板16和排渣管17，布風(fēng)板16下部為風(fēng)室18，風(fēng)室18的側(cè)面設(shè)有主氣化劑進(jìn)口20，排渣管17穿過風(fēng)室18和壓力殼2通向裝置外；提升段10由混合段9和輸運(yùn)段11收縮而成，設(shè)置有輔助空氣或氧氣進(jìn)口19，高度大于混合段9，直徑為混合段9的0.4～0.7倍；輸運(yùn)段11高度大于提升段10，直徑與混合段9相同；輸運(yùn)段11的出口連接一級(jí)高效旋風(fēng)分離器3，一級(jí)高效旋風(fēng)分離器3底部接有一級(jí)落料管4，一級(jí)落料管4的下部接有一級(jí)J型返料閥5，一級(jí)J型返料閥5的另一端與反應(yīng)器軸線成30～45度連接一級(jí)返料口14；一級(jí)高效旋風(fēng)分離器3上部的出口接有二級(jí)高效旋風(fēng)分離器6，與一級(jí)高效旋風(fēng)分離器3成30～45度且布置在較高位置，二級(jí)高效旋風(fēng)分離器6的底部接有二級(jí)落料管7，二級(jí)落料管7的下部接有二級(jí)J型返料閥8，二級(jí)J型返料閥8的另一端與反應(yīng)器軸線成45～60度連接二級(jí)返料口15；一、二級(jí)高效旋風(fēng)分離器和J型返料閥的結(jié)構(gòu)尺寸相同，但二級(jí)落料管7和二級(jí)返料口15的直徑比一級(jí)小。
根據(jù)本發(fā)明而實(shí)施的氣化工藝流程如圖2所示先借助煤和石灰石進(jìn)口12，在混合段9內(nèi)加入一定量粒度為1mm左右的惰性床料，如石英砂，保證在混合段9底部能形成密相區(qū)；采用床下點(diǎn)火啟動(dòng)方式，柴油或天然氣和空氣在啟動(dòng)燃燒室燃燒后產(chǎn)生1000℃左右高溫燃?xì)?，借助主氣化劑進(jìn)口20，將高溫燃?xì)馑腿腼L(fēng)室18，高溫燃?xì)獯┻^布風(fēng)板16的小孔后進(jìn)入混合段9加熱惰性床料。當(dāng)惰性床料被高溫燃?xì)饧訜岬?00℃左右時(shí)，將煤和石灰石A從煤和石灰石進(jìn)口12加到混合段9，為提高反應(yīng)映性能，煤和石灰石均采用粒徑1mm以下的顆粒。惰性床料迅速加熱煤粒，煤揮發(fā)份脫出和空氣或氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)提供氣化反應(yīng)熱量，床溫不斷升高，當(dāng)床溫達(dá)到800℃左右時(shí)，停止加入高溫燃?xì)?，投入氣化劑T，氣化劑T與煤發(fā)生部分氣化反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣和半焦。氣化劑T由過熱蒸汽S和空氣或氧氣D混合而成，采用分級(jí)加入的方式，40％的氣化劑T從混合段9加入，60％的氣化劑T從風(fēng)室18的主氣化劑進(jìn)口20加入。混合段9采用2.5～4.5m/s的低流速運(yùn)行方式，其功能是實(shí)現(xiàn)煤和石灰石、氣化劑T和一、二級(jí)返料的良好混合，以及進(jìn)行煤的脫揮發(fā)份、燃燒和部分氣化反應(yīng)。含煤氣、半焦、床料、石灰石等復(fù)雜成分氣固混合物經(jīng)提升段10后進(jìn)入輸運(yùn)段11。提升段10和輸運(yùn)段11是氣化反應(yīng)和脫硫反應(yīng)的主要區(qū)段，混合段9部分氣化后生成的半焦在此區(qū)段氣化，石灰石將氣化過程產(chǎn)生的H2S脫除。為使這兩個(gè)區(qū)段不會(huì)因繼續(xù)發(fā)生氣化吸熱反應(yīng)和設(shè)備散熱而溫度降低，在提升段10加入氣化所需的10％的空氣或氧氣來燃燒少量的生成煤氣，為氣化反應(yīng)和設(shè)備散熱提供熱源，保持整個(gè)反應(yīng)器沿程溫度均勻一致，改善中上部的氣化工作條件；此外，由于提升段10截面較小，10％的空氣或氧氣的加入進(jìn)一步加強(qiáng)氣固的湍動(dòng)，加大了氣流和顆粒之間的相互作用，可提高氣化反應(yīng)和含硫污染物脫除速率。提升段10采用7.5～12.5m/s的高流速運(yùn)行方式，將混合段9的氣固混合物以湍流的方式提升到輸運(yùn)段11，輸運(yùn)段11采用5～7m/s的中流速運(yùn)行方式，以延長(zhǎng)顆粒的停留時(shí)間，提高碳的轉(zhuǎn)化率和污染物的脫除效率。氣化生成的粗煤氣F進(jìn)入兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器，以脫除煤氣中的固體顆粒(主要為飛灰、未反應(yīng)完全的焦碳、脫硫產(chǎn)生的CaS和惰性細(xì)床料等)，總分離效率大于99.5％；兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器下部的返料器為J型返料閥，采取獨(dú)立返料方式，兩級(jí)互不干擾；在返料閥中添加一定量的平均粒徑為0.2mm左右的惰性細(xì)床料來保證50～100的高循環(huán)倍率，使沒有反應(yīng)完全半焦和石灰石通過不斷的循環(huán)來提高碳的轉(zhuǎn)化率和含硫污染物的脫除效率。粗煤氣F經(jīng)兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器凈化后成為帶有一定粉塵的高溫凈煤氣L，高溫凈煤氣L進(jìn)入廢熱鍋爐21降溫，高溫凈煤氣L的顯熱經(jīng)換熱后產(chǎn)生低溫蒸汽N和低溫凈煤氣O，低溫凈煤氣O經(jīng)除塵凈化設(shè)備22后變成精煤氣P，供聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)23中的燃?xì)獍l(fā)電產(chǎn)生電能U；除塵凈化設(shè)備22的排灰Q和氣化器1的排渣M送入CFB鍋爐24中燃燒，產(chǎn)生高溫蒸汽R，CFB鍋爐24產(chǎn)生的高溫蒸汽R和廢熱鍋爐21產(chǎn)生的低溫蒸汽N并在一起再經(jīng)過加熱器25加熱后，成過熱蒸汽S；過熱蒸汽S一部分供聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)23中的蒸汽發(fā)電產(chǎn)生電能U，另一部分與空氣或氧氣在混合器26混合后形成氣化劑T。
權(quán)利要求
1.一種密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置，其特征是氣化反應(yīng)器(1)設(shè)置在壓力殼(2)內(nèi)，在氣化反應(yīng)器(1)中自下而上分為混合段(9)、提升段(10)和輸運(yùn)段(11)；其中，混合段(9)的側(cè)面自下而上設(shè)有煤和石灰石進(jìn)口(12)、輔助氣化劑進(jìn)口(13)、一級(jí)返料口(14)和二級(jí)返料口(15)，底部設(shè)有布風(fēng)板(16)、排渣管(17)、風(fēng)室(18)和主氣化劑進(jìn)口(20)；提升段(10)由混合段(9)和輸運(yùn)段(11)收縮而成，并設(shè)置有輔助空氣或氧氣進(jìn)口(19)，高度大于混合段(9)，直徑為混合段(9)的0.4～0.7倍；輸運(yùn)段(11)高度大于提升段(10)，直徑與混合段(9)相同，出口串連一級(jí)高效旋風(fēng)分離器(3)；一級(jí)高效旋風(fēng)分離器(3)的上部出口連接二級(jí)高效旋風(fēng)分離器(6)，二級(jí)高效旋風(fēng)分離器(6)底部均接有二級(jí)落料管(7)、二級(jí)落料管(7)的下部連接二級(jí)J型返料閥(8)，二級(jí)J型返料閥(8)的另一端與氣化反應(yīng)器(1)軸線成30～45度角并與二級(jí)返料口(15)相連；一級(jí)高效旋風(fēng)分離器(3)的底部接有一級(jí)落料管(4)，一級(jí)落料管(4)的下部接有一級(jí)J型返料閥(5)，一級(jí)J型返料閥(5)的另一端與氣化反應(yīng)器(1)軸線成30～45度角并與一級(jí)返料口(14)相連。
2.一種如權(quán)利要求1所述的密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置的氣化方法，其特征是采用相同的2.0～3.0MPa高操作壓力、1000～1100℃中高溫操作溫度、50～100的高循環(huán)倍率和固體通量大于200kg/m2s密相輸運(yùn)流態(tài)及不同的操作速度，具體方式是將惰性床料、煤和石灰石、加入到混合段(9)，氣化劑(T)由氣化過程所需的全部過熱蒸汽(S)和所需的90％的空氣或氧氣(D)混合而成，采用分級(jí)加入的方式，60％從風(fēng)室(18)加入，40％從混合段(9)加入；混合段(9)采用2.5～4.5m/s的低流速運(yùn)行，惰性床料、煤和石灰石和氣化劑充分混合，煤揮發(fā)份脫出和氣化劑中(T)的空氣或氧(D)氣發(fā)生燃燒反應(yīng)提供氣化反應(yīng)熱量，然后氣化劑中(T)的蒸汽與煤發(fā)生部分氣化反應(yīng)，產(chǎn)生煤氣和半焦；在提升段(10)中額外加入氣化所需的10％的空氣或氧氣(D)來燃燒少量的生成煤氣，為氣化反應(yīng)和設(shè)備散熱提供熱源，保持整個(gè)反應(yīng)器沿程溫度均勻一致并將提升段(10)的氣速提高到7.5～12.5m/s，以湍流的方式將混合段(9)的氣固混合物(E)提升到輸運(yùn)段(11)繼續(xù)反應(yīng)，輸運(yùn)段(11)采用5～7m/s的中流速運(yùn)行方式；生成的粗煤氣(F)通過串連的一級(jí)高效旋風(fēng)分離器(3)和二級(jí)高效旋風(fēng)分離器(6)進(jìn)行凈化，分離下來的固體顆粒落入離器底部的落料管和J型返料閥，同時(shí)在返料閥中添加一些平均粒徑為0.2mm左右的惰性細(xì)床料，使沒有反應(yīng)完全半焦和石灰石順利地從混合段(9)的返料口進(jìn)入氣化反應(yīng)器(1)并通過50～100的高循環(huán)倍率來提高碳的轉(zhuǎn)化率和含硫污染物的脫除效率。
全文摘要
密相輸運(yùn)床煤加壓氣化裝置及方法是一種特別適合于高效處理我國(guó)儲(chǔ)量豐富的高硫、高灰、高灰熔點(diǎn)煤的氣化裝置及方法。氣化反應(yīng)器(1)設(shè)置在壓力殼(2)內(nèi)自下而上分為混合段(9)、提升段(10)和輸運(yùn)段(11)；混合段(9)采用低流速運(yùn)行方式，混合段(9)的自下而上設(shè)有煤和石灰石、輔助氣化劑和兩個(gè)返料的進(jìn)口，底部設(shè)有布風(fēng)板(16)、排渣管(17)、風(fēng)室(18)和主氣化劑進(jìn)口(20)；提升段(10)設(shè)置有輔助空氣或氧氣進(jìn)口(19)，采用高流速運(yùn)行方式；輸運(yùn)段(11)采用中流速運(yùn)行方式；輸運(yùn)段(11)出口串連兩級(jí)高效旋風(fēng)分離器，分離器底部均接有落料管和J型返料閥；返料從混合段(9)的返料口進(jìn)入氣化反應(yīng)器(1)。
文檔編號(hào)C10J3/56GK101024782SQ200710020990
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者金保升, 章名耀, 鐘文琪, 熊源泉, 肖睿, 張勇, 王小芳 申請(qǐng)人:東南大學(xué)