煤气化系统的制作方法

1.本公开涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种煤气化系统。


背景技术：

2.煤气化技术是实现煤炭清洁高效转化的一种重要方式，煤气化炉是进行煤气化的主要设备。
3.现有的煤气化炉的炉体内腔形成为气化区，煤粉和气化剂进入至气化区内，在气化区内发生气化反应，反应产生的粗煤气从炉体上的粗煤气出口排出，其中，粗煤气中携带有飞灰。
4.然而，现有煤气化炉的飞灰含碳量较高，整体的碳转化率较低。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种煤气化系统。
6.本公开提供了一种煤气化系统，包括气化炉、旋风分离器以及飞灰熔融炉；
7.所述气化炉具有可供煤料进入的进煤口、可供气化剂进入的气化剂入口以及可供所述气化炉内反应产生的粗煤气排出的粗煤气出口；
8.所述旋风分离器具有与所述粗煤气出口连通的粗煤气入口、循环灰出口以及气体排放口；所述旋风分离器用于对所述粗煤气进行分离处理，且使分离出的循环灰由所述循环灰出口排出，分离出的气体由所述气体排放口排出；
9.所述飞灰熔融炉包括炉体和进料装置，所述炉体上具有循环灰入口、燃烧器以及循环灰排放口；所述循环灰入口与所述循环灰出口连通，以使所述循环灰进入至所述炉体内；所述进料装置与所述燃烧器连通，用于向所述燃烧器提供飞灰，以使所述飞灰在所述炉体中熔融，且使熔融产生的热量对进入至所述炉体内的所述循环灰进行加热；所述循环灰排放口与所述气化炉连通，以使被加热的循环灰经所述循环灰排放口进入至所述气化炉中进行气化反应。
10.可选的，所述煤气化系统还包括煤气除尘装置；
11.所述煤气除尘装置具有进气口和第一飞灰出口；所述进气口与所述气体排放口连通，所述煤气除尘装置用于对由所述气体排放口排出的气体进行分离处理，且使分离出的飞灰经所述第一飞灰出口排出；所述第一飞灰出口与所述进料装置连通，以向所述进料装置提供飞灰。
12.可选的，所述煤气化系统还包括烟气除尘装置；
13.所述烟气除尘装置具有烟气入口和第二飞灰出口；所述烟气入口与所述炉体的烟气出口连通，所述烟气除尘装置用于对由所述烟气出口排出的烟气进行分离处理，且使分离出的飞灰经所述第二飞灰出口排出；所述第二飞灰出口与所述进料装置连通，以向所述进料装置提供飞灰。
14.可选的，所述烟气出口与所述烟气除尘装置之间还连接有空气预热器，所述空气预热器具有热空气出口；
15.所述空气预热器用于使由所述烟气出口排出的烟气与所述空气预热器中的空气进行热交换，以对所述空气进行加热，且使加热后的热空气经所述热空气出口排出；所述热空气出口与所述进料装置连通，以使所述进料装置中的飞灰在由所述热空气出口排出的热空气的携带下进入至所述燃烧器中。
16.可选的，所述进料装置中设置有飞灰含碳及热量检测结构，所述飞灰含碳及热量检测结构用于检测进入至所述进料装置中的飞灰的含碳量及热量；
17.所述进料装置具有粉煤入口，以向所述进料装置中补充粉煤。
18.可选的，所述循环灰入口在所述炉体上所处的位置低于所述燃烧器在所述炉体上所处的位置。
19.可选的，所述燃烧器至少为两个，至少两个所述燃烧器沿所述炉体的周向间隔排布，各所述燃烧器分别与所述进料装置连通。
20.可选的，所述炉体上具有石灰石喷入口，以使石灰石在气体携带下经所述石灰石喷入口进入至所述炉体内。
21.可选的，所述石灰石喷入口至少为两个，至少两个所述石灰石喷入口沿所述炉体的周向间隔排布。
22.可选的，所述循环灰出口与所述循环灰入口之间设置有至少两个重力翻板阀；
23.所述至少两个重力翻板阀在所述循环灰出口与所述循环灰入口之间的管路上间隔排布。
24.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
25.本公开提供的煤气化系统，通过设置气化炉、旋风分离器和飞灰熔融炉，通过旋风分离器对气化炉的粗煤气出口排出的粗煤气进行分离，将分离出的循环灰输送至飞灰熔融炉中，利用飞灰熔融炉中飞灰熔融产生的热量对循环灰进行加热，即利用飞灰熔融放热对循环灰进行加热，然后将加热后的循环灰再通入至气化炉中进行气化反应，使循环灰中的残碳得以进一步转化，从而降低了循环灰中的碳含量，提高了整体的碳转化率；通过对循环灰进行加热，使得进入至气化炉中的循环灰具有一定热量，从而在实现循环灰中残碳进一步转化的同时，为气化炉内部气化反应提供了热量；通过将气化炉与飞灰熔融炉相耦合，同时实现了对飞灰的熔融和对循环灰的加热，充分利用了飞灰熔融炉中熔融所产生的热量，实现对粗煤气中的循环灰的加热，节省了能源和成本。
附图说明
26.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
27.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本公开实施例所述的煤气化系统的结构示意图；
29.图2为本公开实施例所述的煤气化系统中的飞灰熔融炉的炉体结构示意图。
30.其中，1、气化炉；11、进煤口；12、气化剂入口；13、粗煤气出口；14、排渣管；15、返料器；16、立管；2、旋风分离器；21、粗煤气入口；22、循环灰出口；23、气体排放口；24、重力翻板阀；3、飞灰熔融炉；31、炉体；311、循环灰入口；312、燃烧器；313、循环灰排放口；314、烟气出口；315、石灰石喷入口；316、压差式料位计；317、锥形板；318、下料口；32、进料装置；321、料斗；322、星型给料器；323、风粉混合器；324、气体进口；325、粉煤入口；4、煤气除尘装置；41、进气口；42、第一飞灰出口；5、煤气余热回收装置；6、煤气净化装置；7、烟气除尘装置；71、烟气入口；72、第二飞灰出口；8、空气预热器；81、热空气出口；9、烟气余热回收装置；10、烟气净化装置。
具体实施方式
31.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.参照图1和图2所示，本实施例提供一种煤气化系统，包括：气化炉1、旋风分离器2以及飞灰熔融炉3。
34.其中，气化炉1具体可以为流化床气化炉。气化炉1具有可供煤料进入的进煤口11、可供气化剂进入的气化剂入口12以及可供气化炉1内反应产生的粗煤气排出的粗煤气出口13。具体地，煤料和气化剂进入至气化炉1内腔，在气化炉1内发生气化反应，生成的粗煤气从粗煤气出口13排出，粗煤气中携带有飞灰。气化炉1内的温度具体可控制在700℃～800℃。粗煤气出口13具体可以设置在气化炉1的顶部。气化炉1的底部具有排渣口，气化炉1内反应生成的残渣可经排渣口排出。具体实现时，排渣口处设置有排渣管14，通过排渣管14将灰渣引出至气化炉1外部。
35.旋风分离器2具有与粗煤气出口13连通的粗煤气入口21、循环灰出口22以及气体排放口23。旋风分离器2用于对粗煤气进行分离处理，以分离出气体和循环灰。其中，分离出的循环灰由循环灰出口22排出，分离出的气体由气体排放口23排出。也就是说，粗煤气从气化炉1的粗煤气出口13排出后，从旋风分离器2的粗煤气入口21进入至旋风分离器2中，旋风分离器2将粗煤气分离成气体和飞灰(下述称之为循环灰)。
36.其中，飞灰熔融炉3包括炉体31和进料装置32。炉体31上具有循环灰入口311、燃烧器312、循环灰排放口313以及烟气出口314。循环灰排放口313具体可设置在炉体31的底部。循环灰入口311与循环灰出口22连通，以使循环灰进入至炉体31内。进料装置32与燃烧器312连通，用于向燃烧器312提供飞灰，以使飞灰在炉体31中熔融，且使熔融产生的热量对进入至炉体31内的循环灰进行加热。飞灰熔融炉3中产生的烟气从烟气出口314排出。循环灰排放口313与气化炉1连通，以使被加热的循环灰经循环灰排放口313进入至气化炉1中进行气化反应。具体地，循环灰排放口313与气化炉1之间连接有返料器15，具体通过返料器15将被加热的循环灰送入至气化炉1中。其中，返料器15与循环灰排放口313之间通过立管16连接，立管16具有足够的高度，保证气化炉1内的煤气不会反窜至飞灰熔融炉3的炉体31中。
37.也就是说，经旋风分离器2分离出的循环灰进入至飞灰熔融炉3的炉体31内，在重力作用下堆积在炉体31内的底部。而飞灰熔融炉3用于对飞灰进行燃烧熔融。飞灰熔融炉3中反应所需的飞灰具体从进料装置32进入至炉体31内。需要说明的是，从进料装置32进入至燃烧器312中参与熔融燃烧的飞灰与从循环灰入口311进入并堆积在炉体31底部的循环灰为不同的物料。飞灰熔融会产生较多热量，该热量会对进入至炉体31内的循环灰进行加热，也就是说，将循环灰通入飞灰熔融炉3中，充分利用飞灰熔融炉3中飞灰熔融产生的热量对循环灰进行加热。可以理解的是，循环灰在飞灰熔融炉3中不参与任何反应，仅是被飞灰熔融炉3中飞灰熔融产生的热量加热。被加热后的循环灰从炉体31的循环灰排放口313排出，然后进入至气化炉1中再次参与气化反应，反应产生的气体再次从粗煤气出口13排出，从而实现了循环灰中残碳的进一步转化，降低了循环灰的碳含量，提高了整个系统的碳转化率。由于循环灰进入至气化炉1之前在飞灰熔融炉3内被加热，即进入至气化炉1中的循环灰中带有一定的热量，从而为气化反应提供热量。具体实现时，可将循环灰排放口313排放的循环灰的温度控制在900℃～950℃。
38.较为优选的，飞灰熔融炉3的循环灰入口311在炉体31上所处的位置低于燃烧器312在炉体31上所处的位置，如此设置进一步保证由循环灰入口311进入的循环灰不参与燃烧器312位置飞灰的燃烧。参照图1或图2所示，具体实现时，可以在循环灰入口311处设置循环灰进入管，当有循环灰进入管时，此处的循环灰入口311在炉体31上所处的位置则指的是循环灰进入管的出口端在炉体31上所处的位置。
39.具体地，飞灰熔融炉3的炉体31内具有顶端大、底端小的锥形板317，锥形板317的底端具有下料口318，旋风分离器2分离出来的循环灰进入至炉体31内，沿着锥形板317下落，从下料口318掉落并堆积在炉体31内的底部。其中，锥形板317所在的圆锥母线与锥形板317的竖直中心线之间的夹角不大于45
°
，这样可防止物料在锥形板317的板面上堆积。此外，参照图2所示，飞灰熔融炉3的炉体31可包括由上至下设置的上部区域和下部区域，上部区域比如可以为圆柱形筒，下部区域可以设置为顶端大、底端小的锥形筒，循环灰排放口313具体位于锥形筒的底端。其中，锥形筒所在的圆锥母线与锥形筒的竖直中心线之间的夹角不大于45
°
。通过设置锥形筒，有利于物料的顺畅下落。
40.本实施例提供的煤气化系统，通过设置气化炉1、旋风分离器2和飞灰熔融炉3，通过旋风分离器2对气化炉1的粗煤气出口13排出的粗煤气进行分离，将分离出的循环灰输送至飞灰熔融炉3中，利用飞灰熔融炉3中飞灰熔融产生的热量对循环灰进行加热，即利用飞灰熔融放热对循环灰进行加热，然后将加热后的循环灰再通入至气化炉1中进行气化反应，使循环灰中的残碳得以进一步转化，从而降低了循环灰中的碳含量，提高了整体的碳转化率；通过对循环灰进行加热，使得进入至气化炉1中的循环灰具有一定热量，从而在实现循环灰进一步转化的同时，为气化炉1内部气化反应提供了热量；通过将气化炉1与飞灰熔融炉3相耦合，同时实现了对飞灰的熔融和对循环灰的加热，充分利用了飞灰熔融炉3中熔融所产生的热量，实现对粗煤气中的循环灰的加热，节省了能源和成本。
41.继续参照图1所示，进一步地，该煤气化系统还包括煤气除尘装置4。煤气除尘装置4具有进气口41和第一飞灰出口42。其中，进气口41与旋风分离器2的气体排放口23连通。煤气除尘装置4用于对由气体排放口23排出的气体进行分离处理，且使分离出的飞灰经第一飞灰出口42排出。第一飞灰出口42与进料装置32连通，以向进料装置32提供飞灰。
42.也就是说，通过煤气除尘装置4对旋风分离器2分离出来的气体进行除尘，即进行二次分离处理，以分离得到煤气和飞灰。煤气除尘装置4分离出来的飞灰进入至进料装置32中，为燃烧器312提供飞灰，从而使得飞灰熔融炉3进行熔融燃烧所需的至少部分飞灰直接来自于气化炉1气化反应产生的粗煤气中，使得旋风分离器2分离出的气体中携带的飞灰得以有效利用，使得飞灰得以进一步转化，且无需额外为燃烧器312准备额外的飞灰，即无需额外的燃料，进一步提高了整体的碳转化率，实现整个气化过程中飞灰的零排放。
43.具体实现时，旋风分离器2的气体排放口23与煤气除尘装置4之间还可以设置煤气余热回收装置5，此外，煤气除尘装置4的气体出口还可以连接煤气净化装置6。具体地，由气体排放口23排出的煤气先经过煤气余热回收装置5，煤气余热回收装置5对煤气中的热量进行回收，然后煤气进入至煤气除尘装置4中进行除尘处理，经除尘后得到的飞灰进入至进料装置32中，经除尘后的煤气进入至煤气净化装置6中，通过煤气净化装置6对煤气进行净化，以得到目标煤气。
44.进一步地，煤气化系统还可以包括烟气除尘装置7。烟气除尘装置7具有烟气入口71和第二飞灰出口72。烟气入口71与炉体31的烟气出口314连通，烟气除尘装置7用于对由烟气出口314排出的烟气进行分离处理，且使分离出的飞灰经第二飞灰出口72排出。第二飞灰出口72与进料装置32连通，以向进料装置32提供飞灰。
45.也就是说，通过烟气除尘装置7对由飞灰熔融炉3的烟气出口314排出的烟气进行除尘，即进行二次分离处理，以分离得到烟气和飞灰。烟气除尘装置7分离出来的飞灰进入至进料装置32中，为燃烧器312提供飞灰，从而使得飞灰熔融炉3进行熔融燃烧所需的至少部分飞灰直接来自于飞灰熔融炉3的烟气中，使得烟气中携带的飞灰得以有效利用，使得飞灰得以进一步转化，且无需额外为燃烧器312准备额外的飞灰，即无需额外的燃料，进一步提高了整体的碳转化率，实现整个气化过程中飞灰的零排放。
46.其中，烟气出口314与烟气除尘装置7之间还连接有空气预热器8，空气预热器8具有热空气出口81。空气预热器8用于使由烟气出口314排出的烟气与空气预热器8中的空气进行热交换，以对空气进行加热，且使加热后的热空气经热空气出口81排出；热空气出口81与进料装置32连通，以使进料装置32中的飞灰在由热空气出口81排出的热空气的携带下进入至燃烧器312中。也就是说，从空气预热器8的热空气出口81排出的热空气可作为飞灰熔融燃烧的氧化剂，充分利用了烟气中的热量，减少或不用辅助燃料，减少了能源消耗以及热负荷的生成。
47.具体实现时，空气预热器8与烟气除尘装置7之间还可以设置烟气余热回收装置9，此外，烟气除尘装置7的气体出口还可以连接烟气净化装置10。具体地，由烟气出口314排出的烟气先经过空气预热器8进行热交换，被降温后的烟气进入烟气余热回收装置9，烟气余热回收装置9进一步对烟气中热量进行回收，然后烟气进入至烟气除尘装置7中进行除尘处理，经除尘后得到的飞灰进入至进料装置32中，经除尘后的烟气进入至烟气净化装置10中，通过烟气净化装置10对烟气进行净化处理，以避免烟气排放对环境造成的污染。
48.继续参照图1所示，其中，进料装置32具体可包括：料斗321、星型给料器322和风粉混合器323，料斗321具有飞灰入口和出料口，料斗321的出料口与星型给料器322连通。风粉混合器323具有进料口、气体进口324和出料口。星型给料器322的出口与风粉混合器323的进料口连通，风粉混合器323的出料口与燃烧器312连通。飞灰从料斗321的飞灰入口进入至
料斗321中，通过星型给料器322控制给料量，将飞灰送入至风粉混合器323中，与从风粉混合器323的气体进口324进入的空气混合，然后被送入燃烧器312。通过燃烧器312在飞灰熔融炉3的炉体31内旋流燃烧，飞灰中的可燃物与空气快速燃烧，并且使飞灰熔融。具体可将空气预热器8的热空气出口81与风粉混合器323的气体进口324连通，使得飞灰在热空气的携带下进入至燃烧器312中，提高了燃烧效率。
49.其中，进料装置32具有粉煤入口325，以向进料装置32中补充粉煤。具体地，粉煤入口325设置在料斗321上。此外，可以在进料装置32中设置飞灰含碳及热量检测结构，飞灰含碳及热量检测结构用于检测进入至进料装置32中的飞灰的含碳量及热量。飞灰含碳及热量检测结构具体可设置在料斗321中，比如，当飞灰含碳及热量检测结构检测到料斗321中的飞灰中的含碳量及热量低于预设值，此时通过粉煤入口325向料斗321中补充粉煤，从而保证了熔融炉中的正常燃烧，进而保证了燃烧产生足够的热量对堆积在熔融炉底部的循环灰进行加热。
50.在本实施例中，煤气除尘装置4和烟气除尘装置7收集到的飞灰输送至进料装置32的料斗321中，使得飞灰得以进一步转化，以实现飞灰的零排放。根据料斗321中飞灰的含碳的多少及热量是否足够，可以补充或者不补充粉煤，补充的粉煤加入至料斗321中。具体可在料斗321中设置搅拌器，保证加入的飞灰和粉煤能够混合均匀。具体实现时，可以通过筛子对煤料进行筛选，将筛选出的粗颗粒粉煤送入至气化炉1中，将筛选出的细颗粒粉煤经粉煤入口325送入至飞灰熔融炉3的料斗321中。
51.其中，飞灰熔融炉3的炉体31内还设置有压差式料位计316，通过压差式料位计316检测炉体31内的料位，压差式料位计316具体包括两个压力检测点，两个压力检测点上下间隔设置。具体可使压差式料位计316的水平中心线位于炉体31的上部区域的水平中心线上。正常运行时，飞灰熔融炉3的料位维持在
±
100mm以内。
52.具体地，可将飞灰熔融炉3的燃烧器312设置为至少两个，至少两个燃烧器312沿炉体31的周向间隔排布，各燃烧器312分别与进料装置32连通。比如燃烧器312为2～6个，在圆周方向上均匀布置。通过设置多个燃烧器312，能够提高飞灰熔融炉3中的燃烧效率。
53.继续参照图1所示，进一步地，飞灰熔融炉3的炉体31上还具有石灰石喷入口315，以使石灰石在气体携带下经石灰石喷入口315进入至炉体31内。
54.具体地，石灰石在气体携带下经石灰石喷入口315进入至炉体31后，石灰石能够快速分解成氧化钙，并使飞灰熔融产生的烟气初步降温，防止飞灰熔融产生的烟气温度太高，在与炉体31底部堆积的循环灰接触时产生结渣情况的出现，同时使得飞灰熔融颗粒冷却，落至炉体31底部与循环灰混合，作为热源进入气化炉1。
55.在气化炉1内，氧化钙吸收气化炉1内的二氧化碳生成碳酸钙，碳酸钙随粗煤气一起从粗煤气出口13排出，进而被旋风分离器2分离出，从循环灰入口311进入至飞灰熔融炉3中，在飞灰熔融炉3中，碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳，如此往复交替进行，氧化钙在气化炉1中吸收二氧化碳，能够促进气化炉1的水汽变换反应，使气化炉1的可燃气比例增加，同时增加氢气，即不仅提升了煤气中有效气体成分，而且使得二氧化碳在飞灰熔融炉3中富集，有利于二氧化碳的捕集。
56.其中，可将由空气预热器8的热空气出口81排出的部分热空气作为石灰石的携带气体，将石灰石送入至飞灰熔融炉3的炉体31内，从而使得热空气得以有效利用。
57.具体实现时，可将石灰石喷入口315设置为至少两个，至少两个石灰石喷入口315沿炉体31的周向间隔排布。比如，石灰石喷入口315为3个，3个石灰石喷入口315沿炉体31的周向均布。
58.此外，循环灰出口22与循环灰入口311之间还设置有至少两个重力翻板阀24。至少两个重力翻板阀24在循环灰出口22与循环灰入口311之间的管路上间隔排布。通过重力翻板阀24将气化炉1与飞灰熔融炉3隔断，使得气化炉1和飞灰熔融炉3能够单独控制，使得整个系统的控制更加方便。
59.本实施例的煤气化系统实现了飞灰的零排放，减少了飞灰对环境的污染，增加了碳转化率。
60.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
61.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。