一种循环流化床煤气化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种循环流化床煤气化装置，包括提升管，该提升管中下部侧壁设有向内陷的喉管段，该喉管段将提升管分为上部的气化段和下部的燃烧段，气化段顶端口与气固分离器内部空间连通，气化段下部设有加煤口，气固分离器顶端设有气体出口，气固分离器下部与循环料管连接，该循环料管与燃烧段连通，燃烧段尾端装接有粗灰冷却器，该流化床粗灰冷却器底部设有气体进口。本实用新型通过对现有技术的改进，有效提升煤碳转化成可燃气体的效率，提高煤气热值，达到较大的能源利用率。
【专利说明】一种循环流化床煤气化装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤气生产设备及使用该设备生产煤气的方法，特别是一种循环流化床煤气化装置，以及使用该装置将煤碳生产成煤气的方法。
【背景技术】
[0002]快速循环流化床煤气化炉，采用高倍率循环固体与新鲜煤料的接触，适应年轻、低变质煤种，中等温度操作，可长期可靠运行，处理能力大，能够较快的制备煤气，因此，目前很多都是采用此类型的流化床煤气化炉来生产煤气。现有的循环流化床煤气化炉采用多回路结构进行固体分离与循环，且其内部桶体的直管结构，容易导致新加入的煤返混到燃烧段，煤受热干馏生成的煤气首先被氧气燃烧掉，残留半焦活性较低，从而使得碳转化率较低。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种循环流化床煤气化装置，有效提升煤碳转化成可燃煤气的转化率，使能源利用率增大。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案:
[0005]一种循环流化床煤气化装置，包括提升管，所述提升管中下部侧壁设有向内陷的喉管段，该喉管段将提升管分为上部的气化段和下部的燃烧段，气化段顶端口与集成式气固分离器内部空间连通，气化段下部设有加煤口，集成式气固分离器顶端设有气体出口，集成式气固分离器下部与循环料管连接，该循环料管与燃烧段连通，燃烧段尾端装接有流化床粗灰冷却器，该流化床粗灰冷却器底部设有气体进口。
[0006]所述燃烧段顶部设有烟气出口，燃烧段上部设有补充燃料进口。
[0007]所述循环料管包括连通的竖直段和向下倾斜段，倾斜段尾部与燃烧段连接，竖直段上端与集成式气固分离器连接。
[0008]所述提升管气化段的上端口通过连接通道与集成式气固分离器侧壁正面连接，集成式气固分离器包括一级固体通道，该一级固体通道设在集成式气固分离器桶体外壁，且该一级固体通道上端与集成式气固分离器上部内壁正面连通、下端与集成式气固分离器底部内部空间连通。
[0009]所述循环料管的倾斜段内设有换热器。
[0010]所述循环料管的倾斜段内还设有气体流化喷嘴，该气体流化喷嘴位于换热器底面。
[0011]所述粗灰冷却器下部通过固体通道连接管与燃烧段尾端连接，粗灰冷却器上部通过热风通风管与该固体通道连接管连通，热风通风管与固体通道连接管由分隔板分开。
[0012]所述流化床粗灰冷却器内设有与气体进口连通的布风嘴。
[0013]本实用新型通过对现有技术的改进，既保证气化反应在正常温度下进行，又提高了的碳转化率，达到最大的能源利用率，并且有效提高了煤气的热值。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]附图1为本实用新型主视结构示意图；
[0015]附图2为本实用新型集成式气固分离器的局部剖开视图；
[0016]附图3为本实用新型粗灰冷却器的透视结构示意图；
[0017]附图4为本实用新型中循环料腿的局部结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
[0019]如附图1、2、3、4所示，本实用新型揭示了一种循环流化床煤气化装置，包括提升管2，该提升管2中下部侧壁设有向内陷的喉管段8，该喉管段8将提升管分为上部的气化段21和下部的燃烧段22，气化段21顶端口与集成式气固分离器4内部空间连通，气化段21下部设有加煤口 5，集成式气固分离器4顶端设有气体出口 11，集成式气固分离器4下部与循环料管3连接，该循环料管3与燃烧段22连通，燃烧段22尾端装接有流化床粗灰冷却器7，该流化床粗灰冷却器7底部设有气体进口 19。喉管段8由于是向内凹陷，因此该喉管段的内径小于提升管中气化段和燃烧段的内径。燃烧段22上部设有烟气出口 6，能够将燃烧段中产生的烟气选择性地抽出。循环料管3包括连通的竖直段31和向下倾斜段32，倾斜段32尾部与燃烧段22连接，竖直段31上端与集成式气固分离器4连接，使得固体颗粒由集成式气固分离器中下落后先经过循环料管的竖直段，然后再经过倾斜段才进入提升管的燃烧段。提升管是选择耐压金属外壳和耐火材料衬里形成的内部抗磨桶体。集成式气固分离器桶体结构。粗灰冷却器7内底部设有布风嘴
[0020]此外，喉管段的设置面积为提升管面积的55%~88%，或提升管直径的90%~75%，使得喉管段处煤的运行速度为正常操作速度的125%~180%。通过设置喉管段，避免新加入的煤返混到燃烧段，从而保证气化反应段的碳转化率。因为在燃烧段新鲜煤受热干馏生成的煤气首先被氧气燃烧掉，残留半焦活性较低，进入气化段后气化反应碳转化率低。
[0021]提升管2气化段21的上端口通过连接通道9与集成式气固分离器4侧壁正面连接，使提升管2与气固分离器4实现相通，提升管2中的气固混合物能够顺利的进入集成式气固分离器4中，集成式气固分离器4包括一级固体通道10，该一级固体通道10设在集成式气固分离器4桶体外壁，且该一级固体通道10上端与集成式气固分离器4上部内壁正面连通、下端与集成式气固分离器底部内部空间连通。一级固体通道10下端设计成倾斜状，使一级固体通道与气固分离器的连接入口是以倾斜方式装接，便于固体进入。
[0022]如附图2所示，集成式气固分离器内壁填充的耐火材料层41，外壳采用耐压金属材料制成。其中一级固体通道10下部与集成式气固分离器底部的内部空间相通，部分气固混合物经一级固体通道10进入集成式气固分离器4底部内。一级固体通道10上部与集成式气固分离器4上部内壁正面连通，该连通接口 42相当于二级气固混合物的分离入口，集成式气固分离器内沿其轴向还设置有三级分离器管43，对气固混合物进行三级分离，即总共经三级分离，气固混合物由提升管提升后，部分经一级固体通道10下部进入集成式气固分离器内，一部分经一级固体通道10与集成式气固分离器4上部的连接口进入。由集成式气固分离器上部进入的气固混合物再经二级和三级分离器管进行再一次的分离，相当于共经过三级分离，而三级分离均统一设在集成式气固分离器的同一壳体内，并且三级分离器均共用一个出口，即集成式气固分离器底部出口。分离后的固体经集成式气固分离器共同的一个下部出口落入循环料腿内。
[0023]循环料管3的倾斜段32内设有换热器14，该换热器设置多个，并且按照长条型布置，多组可独立操作的换热面布置在循环料管的倾斜段内正常固体流动轨迹之下空间，换热面用于必要时吸收循环固体颗粒的部分显热，并生产蒸汽。循环料管的倾斜段内还设有气体流化喷嘴15，该气体流化喷嘴15位于换热器14底面。沿长条型布置的换热器的底部，布置多个气体流化喷嘴，并将喷嘴分成多个区域，每个区域内的流化气流量独立控制，对应于各组独立的换热面。通过流化气体的是否通入、通入的区域数量、和流化气体流量的大小，控制参加与换热器接触的固体量的多少，从而控制从固体中移去的热量大小。
[0024]粗灰冷却器7下部通过固体通道连接管16与燃烧段22尾端连接，粗灰冷却器7上部通过热风通风管17与该固体通道连接管16连通，使得粗灰冷却器7内部的高温热量能够被回收。热风通风管与固体通道连接管由分隔板25分隔开，气化反应用的气化剂的一部分由粗灰冷却器7底部气体进口 19进入该粗灰冷却器，气体与热灰换热后，灰分冷却，气体携带热量进入燃烧段。另一部分气化剂则由燃烧段侧面进入燃烧段。本实用新型，固体煤从提升管气化段下部的加煤口加入，来自提升管燃烧段的大量固体和气体携带的大量热量，供给煤的升温和进一步气化反应所需的能量，新鲜煤被快速加热至高温并且向上移至气化段，进行气化反应生成合成气。此时气固混合物沿着提升段向上直至顶部，主要气化反应完成，大部分煤中有机物包括碳被转化为气体燃料了。在气化段反应中不能被气化的残碳随固体一起在气化炉经连接通道进入到气固分离器中。其中，提升管气化段内的气固混合物经过连接通道后，一部分经过一级固体通道进入到气固分离器内进行进一步的气固分离，另一部分经连接通道直接进入到气固分离器底部，集成式除尘器底部一个公共出口与循环料管相连。
[0025]在提升管燃烧段，来自循环固体料中的残炭将被底部提供的气化剂中氧气烧尽，使循环的固体升温，高温固体和燃烧烟气向上进入气化段，向气化反应供热。在燃烧段上部设置一个补充燃料加入口，适当的燃料加入使得燃烧段出口处的烟气中含氧气量接近于零。空气燃烧产物主要为C02和N2。在燃烧段顶部，设置一个烟气出口，氧化剂与残炭燃烧生成的烟气的一部分从此烟气出口引出。见图。通过引出部分燃烧段烟气，使继续上升至气化段的气体中，含有燃烧产生的N2和C02的流量减少，进而提高最后气化炉出口煤气有效组分(如H2、C0、CH4等)的浓度的热值。由于燃烧热量大部分转移到循环的固体中，引出的部分烟气对气化供热的影响极小。引出烟气流量为相当于加煤流量的30%~?00%。引出的烟气用以预热气化反应需要的气体反应剂；反应剂的预热可降低系统所需的燃烧耗氧，最终有利于提高煤气热值。
[0026]当气化炉煤种变换成变质程度高的煤种如部分烟煤时，由于煤种活性较低,循环返回的固体碳含量过多，从而降低碳转化率，通过换热器预先移去部分热量，固体颗粒降温，这样在提升管底部通过燃烧更多的碳以维持气化炉燃烧段和气化段的温度，既保证气化反应在正常温度下进行，又提高高了碳转化率，达到最大的能源利用率。移去热量的多少由返回的碳流量的相对平衡所决定。
[0027]当没有流化气通入时，循环固体从循环料管的倾斜段的上部流入到燃烧段，循环料管倾斜段底部的固体颗粒基本静止，因此没有热量移出。当通入流化气体时，底部的冷固体被流化，与热固体进行混合，换热面与热固体接触进行换热，产生蒸汽，固体温度有一定的降低。流化气体流量越大，参加流化的喷嘴区域越多，固体化热量越大，移走的热量越多。当煤的活性高时，通过减少或停止流化气的流量，降低和停止热量的移出。
[0028]通过上述结构和操作，有效提升煤气热值，提升煤碳的转化率。
【权利要求】
1.一种循环流化床煤气化装置，包括提升管(2)，其特征在于，所述提升管中下部侧壁设有向内陷的喉管段(8)，该喉管段将提升管分为上部的气化段(21)和下部的燃烧段(22)，气化段顶端口与集成式气固分离器(4)内部空间连通，气化段下部设有加煤口(5)，集成式气固分离器顶端设有气体出口(11)，集成式气固分离器下部与循环料管(3)连接，该循环料管与燃烧段连通，燃烧段尾端装接有流化床粗灰冷却器(7 )，该流化床粗灰冷却器底部设有气体进口(19)。
2.根据权利要求1所述的循环流化床煤气化装置，其特征在于，所述燃烧段顶部设有烟气出口(6)，燃烧段上部设有补充燃料进口(20)。
3.根据权利要求2所述的循环流化床煤气化装置，其特征在于，所述循环料管包括连通的竖直段(31)和向下倾斜段(32)，倾斜段尾部与燃烧段连接，竖直段上端与集成式气固分离器连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的循环流化床煤气装置，其特征在于，所述提升管气化段的上端口通过连接通道与集成式气固分离器侧壁正面连接，集成式气固分离器包括一级固体通道(10)，该一级固体通道设在集成式气固分离器桶体外壁，且该一级固体通道上端与集成式气固分离器上部内壁正面连通、下端与集成式气固分离器底部内部空间连通。
5.根据权利要求4所述的循环流化床煤气化装置，其特征在于，所述循环料管的倾斜段内设有换热器(14)。
6.根据权利要求5所述的循环流化床煤气化装置，其特征在于，所述循环料管的倾斜段内还设有气体流化喷嘴(15)，该气体流化喷嘴位于换热器底面。
7.根据权利要求6所述的循环流化床煤气化装置，其特征在于，所述粗灰冷却器下部通过固体通道连接管(16)与燃烧段尾端连接，粗灰冷却器上部通过热风通风管(17)与该固体通道连接管连通，热风通风管与固体通道连接管由分隔板(25)分开。
8.根据权利要求7所述的循环流化床煤气化装置，其特征在于，所述流化床粗灰冷却器内设有与气体进口连通的布风嘴(18)。
【文档编号】C10J3/56GK203976736SQ201420262312
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】李冶, 杨宝友 申请人:彭万旺