本技術(shù)涉及氣化飛灰處理的煤氣化，具體涉及一種熱能回用的氣化飛灰處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、煤炭氣化（coal?gasification）是指在特定的設(shè)備內(nèi)，在一定溫度及壓力下使煤中有機質(zhì)與氣化劑（如蒸汽/空氣和/或氧氣等）發(fā)生一系列化學反應(yīng)，將固體煤轉(zhuǎn)化為含有co、氫氣、甲烷等可燃氣體和二氧化碳、氮氣等非可燃氣體的合成氣（syngas,?orsynthesis?gas）的過程。煤炭氣化時，氣化爐、氣化劑、供熱，三者缺一不可。

2、循環(huán)流化床煤氣化技術(shù)是一種技術(shù)較為先進性、成本低的煤氣化技術(shù)，通過高循環(huán)量的物料循環(huán)回路，實現(xiàn)流化速度大于傳統(tǒng)流化床氣化爐的流化速度，其煤種適用性強、氣固混合充分、高氣化反應(yīng)速率等優(yōu)點。但是產(chǎn)生合格煤氣或工業(yè)燃氣等產(chǎn)品同時仍然會產(chǎn)生含碳量為30％～50％的氣化飛灰得不到有效處理，影響氣化爐碳轉(zhuǎn)化率提高，在產(chǎn)生氣化飛灰的同時，要獲得合格的干凈煤氣，需要將氣化爐產(chǎn)生的高溫含氣化飛灰的煤氣通過氣固分離裝置、煤氣冷卻裝置、除塵器等處理實現(xiàn)去除氣化飛灰、冷卻高溫煤氣等，上述過程中飛灰中碳、高溫熱量均未得到充分利用。

3、通過飛灰回送氣化爐，可提高飛灰的利用率?，F(xiàn)有技術(shù)通過直接把氣化飛灰送回爐內(nèi)，由于氣化飛灰反應(yīng)活性不高，通常將其送入氣化爐下部提高其在爐內(nèi)停留時間以及在高溫區(qū)反應(yīng)以提高反應(yīng)效率，但是因飛灰的粒徑很小，氣化爐下部氣流大等，爐內(nèi)停留時間不能保障，反應(yīng)效率仍無法有效提高，由此粒徑很小的飛灰仍然不能實現(xiàn)在汽化爐內(nèi)的有效利用，不能實現(xiàn)流化床氣化飛灰的資源化利用。有現(xiàn)有技術(shù)通過將粒徑很小的飛灰配套設(shè)置飛灰熔融爐實現(xiàn)對氣化飛灰的資源化處理，從飛灰熔融爐中出來的高溫煙氣可實現(xiàn)對氣化劑的預熱等實現(xiàn)氣化飛灰利用以及高溫煙氣熱量利用，飛灰熔融爐需要1500℃-1800℃高溫處理，循環(huán)流化床煤氣化技術(shù)在1100℃以下的低溫條件下處理，飛灰熔融爐高溫處理，高溫下設(shè)備損耗遠大于循環(huán)流化床煤氣化技術(shù)設(shè)備的低溫條件的設(shè)備損耗，因高溫設(shè)備檢修、維護等更為頻繁，使二者生產(chǎn)過程不能有效匹配，制約著生產(chǎn)效率提升，且飛灰熔融爐高溫煙氣、高溫熔渣等均帶走大量熱量（此熱量來源于飛灰碳成分反應(yīng)）無法利用，均影響氣化飛灰的碳、熱能等利用。

4、上述處理過程中如何實現(xiàn)氣化飛灰的資源化處理，實現(xiàn)含碳量為30％～50％的氣化飛灰中碳的充分利用和降低氣化飛灰中碳含量，如何有效利用氣化飛灰的化學熱，如何充分利用氣化爐產(chǎn)生的高溫含氣化飛灰的煤氣的熱能仍是循環(huán)流化床煤氣化技術(shù)發(fā)展面臨的難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本技術(shù)提供了一種熱能回用的氣化飛灰處理系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)了循環(huán)流化床氣化飛灰低溫條件下的資源化處理，氣化飛灰中碳得到充分利用，實現(xiàn)氣化飛灰的化學熱充分利用，降低了氣化飛灰中碳含量，同時氣化爐產(chǎn)生的高溫含氣化飛灰的煤氣的熱能得到充分利用。

2、本技術(shù)的實施例是這樣實現(xiàn)的：

3、在第一方面，本技術(shù)示例提供了一種熱能回用的氣化飛灰處理系統(tǒng)，包括：

4、循環(huán)流化床氣化爐，用于煤粉與氣化劑在所述循環(huán)流化床氣化爐內(nèi)氣化獲得高溫煤氣，所述循環(huán)流化床氣化爐包括上部稀相區(qū)、中部過渡區(qū)、下部濃相區(qū)，其中煤粉由煤倉經(jīng)輸送管路通過煤粉入口進入所述下部濃相區(qū)，所述氣化劑包括主氣化劑，所述主氣化劑由所述循環(huán)流化床氣化爐底部的主氣化劑入口進入所述下部濃相區(qū)；

5、第一氣固分離器，所述循環(huán)流化床氣化爐頂部引出高溫煤氣經(jīng)管路進入所述第一氣固分離器，分離出含飛灰的第一溫度的煤氣和第一溫度的第一粒徑飛灰顆粒，所述第一粒徑飛灰顆粒由返回口返回所述中部過渡區(qū)；

6、第二氣固分離器，含飛灰的第一溫度的煤氣經(jīng)管路進入所述第二氣固分離器，分離出第一溫度的煤氣和第一溫度的第二粒徑飛灰顆粒，所述第二粒徑飛灰顆粒由管路輸送至第一飛灰包覆腔；

7、熔融鹽換熱器，分離出第一溫度的煤氣經(jīng)所述熔融鹽換熱器冷卻至第二溫度，進一步通過蒸汽換熱器冷卻至第三溫度后進入除塵器后獲得凈煤氣，所述除塵器底部收集獲得具有第三溫度的第三粒徑飛灰顆粒；所述蒸汽換熱器換熱獲得的蒸汽通過位于所述主氣化劑入口上方的第一輔助氣化劑入口進入所述下部濃相區(qū)；

8、所述熔融鹽換熱器的導熱介質(zhì)熔融鹽通過第三換熱器預熱所述第三粒徑飛灰顆粒，所述第三粒徑飛灰顆粒進入第二飛灰包覆腔；

9、煉焦用煤送入所述第一飛灰包覆腔與所述第二粒徑飛灰顆粒包覆混合后進入所述第二飛灰包覆腔，與所述第三粒徑飛灰顆粒進一步包覆混合后由顆粒煤進入口進入所述下部濃相區(qū)；煉焦用煤的粒徑為4mm-10mm。

10、可選地，設(shè)置飛灰活化腔，煉焦用煤送入所述第一飛灰包覆腔與所述第二粒徑飛灰顆粒包覆混合后進入所述第二飛灰包覆腔，與所述第三粒徑飛灰顆粒進一步包覆混合后進入所述飛灰活化腔，引出部分所述第一粒徑飛灰顆粒進入飛灰活化腔，所述煉焦用煤、所述第二粒徑飛灰顆粒、所述第三粒徑飛灰顆粒和所述第一粒徑飛灰顆粒進一步包覆混合后由顆粒煤進入口進入所述下部濃相區(qū)。

11、可選地，所述蒸汽換熱器換熱獲得的蒸汽通過位于所述返回口上方的第二輔助氣化劑入口進入中部過渡區(qū)，和/或所述蒸汽換熱器換熱獲得的蒸汽通過位于所述煤粉入口上方的第三輔助氣化劑入口進入所述下部濃相區(qū)。

12、可選地，所述第一輔助氣化劑入口、所述第三輔助氣化劑入口和所述顆粒煤進入口向上傾斜設(shè)置，所述第二輔助氣化劑入口向下傾斜設(shè)置，所述第一輔助氣化劑入口、所述第三輔助氣化劑入口、所述顆粒煤進入口和所述第二輔助氣化劑入口的中心軸線分別與水平面的夾角為10°-25°。

13、可選地，所述第一輔助氣化劑入口與所述顆粒煤進入口水平方向上高度相同，沿所述下部濃相區(qū)的殼體圓周方向，所述顆粒煤進入口位于相鄰兩個所述第一輔助氣化劑入口之間，所述第一輔助氣化劑入口與所述顆粒煤進入口的中心軸線與所述下部濃相區(qū)的殼體圓周的切線之間的夾角α為15°-35°。

14、可選地，沿所述中部過渡區(qū)的殼體圓周方向，設(shè)置至少3個所述第二輔助氣化劑入口，所述第二輔助氣化劑入口的中心軸線與所述中部過渡區(qū)的殼體圓周的切線之間的夾角β為50°-80°。

15、可選地，所述第二飛灰包覆腔的內(nèi)壁設(shè)置有折流板；所述飛灰活化腔的內(nèi)壁設(shè)置有螺旋的凸起或凹槽。

16、在第二方面，本技術(shù)示例提供了一種熱能回用的氣化飛灰處理方法，使用前述任一項所述熱能回用的氣化飛灰處理系統(tǒng)，

17、步驟1：煤粉與氣化劑在所述循環(huán)流化床氣化爐內(nèi)氣化獲得高溫煤氣，其中氣化溫度為800℃-1100℃；

18、步驟2：由所述循環(huán)流化床氣化爐頂部引出高溫煤氣經(jīng)管路進入第一氣固分離器，分離出含飛灰的第一溫度的煤氣和第一溫度的第一粒徑飛灰顆粒，所述第一粒徑飛灰顆粒由返回口返回所述中部過渡區(qū)；所述第一溫度為700℃-890℃；

19、步驟3：含飛灰的第一溫度的煤氣經(jīng)管路進入第二氣固分離器，分離出第一溫度的煤氣和第一溫度的第二粒徑飛灰顆粒，所述第二粒徑飛灰顆粒由管路輸送至第一飛灰包覆腔；

20、步驟4：分離出第一溫度的煤氣經(jīng)熔融鹽換熱器冷卻至第二溫度，進一步通過蒸汽換熱器冷卻至第三溫度后進入除塵器后獲得凈煤氣，所述除塵器底部收集獲得具有第三溫度的第三粒徑飛灰顆粒；所述第二溫度為400℃-500℃，所述第三溫度為150℃-250℃；

21、所述蒸汽換熱器換熱獲得的蒸汽通過位于所述主氣化劑入口上方的第一輔助氣化劑入口進入所述下部濃相區(qū)；

22、所述熔融鹽換熱器的導熱介質(zhì)熔融鹽通過第三換熱器預熱所述第三粒徑飛灰顆粒至第四溫度，所述第三粒徑飛灰顆粒進入第二飛灰包覆腔；所述第四溫度為300℃-450℃；

23、煉焦用煤送入所述第一飛灰包覆腔與所述第二粒徑飛灰顆粒包覆混合后進入所述第二飛灰包覆腔，與所述第三粒徑飛灰顆粒進一步包覆混合后由顆粒煤進入口進入所述下部濃相區(qū)。

24、可選地，步驟4中，煉焦用煤送入所述第一飛灰包覆腔與所述第二粒徑飛灰顆粒包覆混合后進入所述第二飛灰包覆腔，與所述第三粒徑飛灰顆粒進一步包覆混合后進入飛灰活化腔，引出部分所述第一粒徑飛灰顆粒進入飛灰活化腔，所述煉焦用煤、所述第二粒徑飛灰顆粒、所述第三粒徑飛灰顆粒和所述第一粒徑飛灰顆粒進一步包覆混合后由顆粒煤進入口進入所述下部濃相區(qū)。

25、可選地，所述第一粒徑飛灰顆粒的平均粒徑大于所述第二粒徑飛灰顆粒的平均粒徑，所述第二粒徑飛灰顆粒的平均粒徑大于所述第三粒徑飛灰顆粒的平均粒徑；所述煉焦用煤（16）的粒徑為5mm-8mm。

26、有益效果包括：

27、本發(fā)明提供的熱能回用的氣化飛灰處理系統(tǒng)及方法，第一氣固分離器、第二氣固分離器以及除塵器，通過三級除高溫煙氣的飛灰，實現(xiàn)高效生產(chǎn)獲得低飛灰含量的干凈煤氣。

28、通過循環(huán)流化床氣化爐引出的高溫煤氣中分離出的高溫的第一粒徑飛灰顆粒返回氣流流速介于下部濃相區(qū)和上部稀相區(qū)的中部過渡區(qū)，使溫度高反應(yīng)性好的第一粒徑飛灰顆粒增大在氣化爐內(nèi)的停留時間提高反應(yīng)效率，充分利用第一粒徑飛灰顆粒含碳的化學能的同時，高反應(yīng)熱以及第一粒徑飛灰顆粒高溫可提高上部稀相區(qū)的熱能，提高上部稀相區(qū)反應(yīng)效率，第一粒徑飛灰顆粒熱能充分回用。

29、通過設(shè)置第一飛灰包覆腔、第二飛灰包覆腔，將合適揮發(fā)份含量的較大粒徑的顆粒煤（煉焦用煤）與第二氣固分離器分離出的高溫的第二粒徑飛灰顆粒包覆混合，先利用第二粒徑飛灰顆粒的高溫預熱加熱煉焦用煤，使顆粒煉焦用煤表面部分膠質(zhì)成分融化，增大煉焦用煤顆粒的粘性，第二粒徑飛灰顆粒粘附到較大粒徑的顆粒煤上，實現(xiàn)顆粒煤表面部分包覆飛灰，提供了粘性強的預熱的改性高粘性煉焦用煤顆粒，并進一步引入第二飛灰包覆腔，在第二飛灰包覆腔引入較低溫度的第三粒徑飛灰顆粒，實現(xiàn)了低溫的第三粒徑飛灰顆粒在增大粘性的煤顆粒表面上的包覆，由此將不同溫度及粒徑的細小粒徑的飛灰顆粒通過分步混合包覆至較大粒徑的顆粒煤上形成飛灰包覆顆粒煤，送入氣流流速大高溫的下部濃相區(qū)，可避免不同溫度細小粒徑的飛灰顆粒與原料煤直接混合，細小粒徑的飛灰顆粒與原料煤粘結(jié)效果差，細小粒徑的飛灰顆粒局部集中聚集燃燒或反應(yīng)效果差，細小粒徑的飛灰顆粒在氣流流速大的下部濃相區(qū)停留時間短，反應(yīng)效率不高等問題，實現(xiàn)了第二粒徑飛灰顆粒返回利用，尤其實現(xiàn)了低溫且粒徑最為細小的第三粒徑飛灰顆粒的返回高效利用，第二粒徑飛灰顆粒的高溫熱能得到返回利用，提高了第二、三粒徑飛灰顆粒的化學熱、物理熱能的充分利用。粒徑適中的飛灰包覆顆粒煤也改善了循環(huán)流化床氣化爐下部煤燃燒溫度過高引起的煤灰過度熔融甚至燒結(jié)的問題，提高循環(huán)流化床氣化爐下部顆粒物料流化性。

30、通過設(shè)置高溫段高效冷卻高溫煤氣的熔融鹽換熱器和較低溫度下冷卻煤氣的蒸汽換熱器，實現(xiàn)進入除塵器前的高溫煙氣快速高效冷卻，同時熔融鹽換熱器的高溫熱能用于預熱回用的第三粒徑飛灰顆粒，蒸汽換熱器換熱將熱能轉(zhuǎn)化為輔助氣化劑的熱能加以利用，且減少了專設(shè)輔助氣化劑供應(yīng)設(shè)備的投資，由此實現(xiàn)了除塵器前的高溫煙氣熱能的充分利用以及降低成本。

31、進一步地，設(shè)置飛灰活化腔，通過將高溫反應(yīng)活性高的第一粒徑飛灰顆粒部分引出與第二飛灰包覆腔引出的飛灰包覆顆粒煤在飛灰活化腔內(nèi)包覆混合，高溫加熱使反應(yīng)活性高的第一粒徑飛灰顆粒包覆飛灰包覆顆粒煤，使其溫度提高、反應(yīng)活性提高，有利于進一步提高飛灰包覆顆粒煤利用。

32、綜上，本發(fā)明提供的熱能回用的氣化飛灰處理系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)了真正的循環(huán)流化床氣化飛灰低溫條件下的資源化處理，氣化飛灰中碳得到充分高效利用，實現(xiàn)氣化飛灰的化學熱充分利用，降低了氣化飛灰中碳含量，同時氣化爐產(chǎn)生的高溫含氣化飛灰的煤氣的熱能得到充分回收利用。