复合式循环流化床气化反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种复合式循环流化床气化反应装置，属于煤气化多联产技术领 域。
【背景技术】
[0002] 用于生产清洁能源和产品的气化技术由来已久，最早可追溯至18世纪后期的英 国。早期的气化形式是利用当地煤炭资源生产"民用燃气（TownGas)"。现代气化技术始 于第二次世界大战前期，并在二战期间得以发展。当时德国的石油供应被切断，亟需另辟蹊 径来自行生产运输燃料，因此，越来越多的先进气化技术在此期间得以研发。此后，南非的 沙索（Sasol)公司率先利用气化技术大规模地生产商业化、有价格竞争优势的气化衍生产 品，从而奠定了现代气化产业的基础。
[0003] 而今，先进的气化技术在早期的基础上取得了重大突破。燃料灵活性提高、气化能 力和规模增大、新型技术的应用促使气化技术获得了更大的突破。先进气化技术的应用和 推广有助于解决社会经济、能源安全以及环境保护等方面的问题。同时，由于研发重点不 同，气化技术也分化出了不同类型，一部分旨在通过整合降低成本，而另一部分则致力于发 展小型化、模块化的气化炉。尽管气化技术的推广应用仍面临诸多困难，但这一境况近期已 经有所改善，特别是在中国的示范实践，充分展示了气化技术在利用国内能源转换成商业 产品中所具有的巨大优势。
[0004] 我国褐煤等低阶煤资源丰富，约占全国已探明煤炭储量的50%，褐煤等低阶煤具 有高灰、高水和高硫（"三高"），以及部分高灰熔点等特点，现有煤气化技术主要为气流床 水煤浆气化、气流床干煤粉气化以及固定床碎煤气化，从气化技术的角度分析，气流床水煤 浆气化对煤的成浆特性要求较高，褐煤的高水分特性无法满足制浆条件，气流床干煤粉气 化技术需要将煤制成煤粉，且煤粉总含水量要求< 2%，高水褐煤脱水成本和能耗巨大，且 气流床气化总体要求灰熔点不宜过高，否则液态排渣氧耗等运行成本大增。固定床气化技 术采用碎煤或型煤气化技术，现代化大型机械采煤使原本低强度易碎褐煤的颗粒煤产率大 大下降，产出大量粉煤不适合固定床气化，需要加工成型，能耗巨大，产出原煤可直接用于 气化的颗粒比例约为10%，且固定床气化技术后处理系统负责，煤焦油提取分离困难，环保 问题突出。根据目前气化技术现状，循环流化床气化技术目前尚无长周期稳定运行的可靠 技术可供选择，部分技术瓶颈有待进一步研发突破。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作条件温和、气化效率高、维护简单、 成本低廉的适合于低阶煤的气化反应器，从而填补气流床和固定床无法气化"三高煤"的技 术空白。
[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种复合式循环流化床气 化反应装置，其特征在于：由反应器本体、多级旋风分离器、颗粒燃料给入系统、粉体燃料给 入系统、中心射流气化烧嘴和回料系统组成；
[0007] 反应器本体包括气化炉本体，反应器出口设于气化炉本体顶部，气化炉本体底部 设有中心排渣管，布风板同轴设于中心排渣管上方，布风板下方为气化剂分布室；中心排渣 管内设有中心射流气化烧嘴，中心排渣管下方设有气化剂入口；气化炉本体分为上、下两段 气化室，上、下两段气化室通过锥形缩口段连接，上段气化室下端设有二段气化烧嘴室，锥 形缩口段下方、布风板上方连接颗粒燃料给入系统和回料系统；
[0008] 多级旋风分离器为至少两级旋风分离器串联，反应器出口与一级旋风分离器连 接，一级旋风分离器出口与二级旋风分离器连接；一级旋风分离器底部连接回料系统，二级 旋风分离器底部连接粉体燃料给入系统；粉体燃料给入系统与中心射流气化烧嘴连接。
[0009] 优选地，所述中心排渣管顶部为喇叭口结构，所述布风板为锥形结构，中心排渣管 扩口端与布风板缩口端相连接；中心射流气化烧嘴、布风板以及中心排渣管同轴设置。
[0010] 优选地，所述中心排渣管底部设有灰渣缓冲冷却罐。
[0011] 优选地，所述上段气化室直径D1大于下段气化室直径D2,两者比值范围D1/D2 = 1. 1 ~3〇
[0012] 优选地，所述颗粒燃料给入系统包括燃料仓和燃料给料腿，燃料仓通过燃料给料 腿与气化炉本体的下段气化室连接。
[0013] 优选地，所述回料系统包括第一返料装置，所述一级旋风分离器通过一旋回料腿 与第一返料装置连接，第一返料装置通过返料管与第二返料装置连接，第二返料装置通过 回料腿连接所述气化炉本体的下段气化室。
[0014] 优选地，所述粉体燃料给入系统包括粉体燃料仓，所述二级旋风分离器底部设有 二旋下料腿，二旋下料腿连接粉体燃料仓，除尘系统与粉体燃料仓连接，粉体燃料给料罐通 过粉体燃料锁斗连接粉体燃料仓，粉体燃料给料罐通过粉体燃料入口与所述中心射流气化 烧嘴连接。
[0015] 优选地，所述中心射流气化烧嘴包括由内到外同轴设置的粉体燃料通道、气化剂 通道、冷却剂进入通道和冷却剂出口通道，所述粉体燃料给料罐通过粉体燃料入口与粉体 燃料通道连接；所述中心射流气化烧嘴中部设有一折角a，a范围90°~150°。
[0016] 优选地，所述布风板与气化剂分布室通过设于布风板上的布风板气化剂喷口相 通，所述气化剂分布室连接气化剂入口管；所述布风板带冷却系统。
[0017] 优选地，所述布风板上均匀设有5~30圈筛孔喷口，每圈筛孔喷口数量相等，每圈 筛孔喷口直径沿布风板径向递减，靠近中心排渣管的筛孔喷口直径最小，筛孔喷口下方设 有筛孔挡板。
[0018] 本实用新型提供的复合式循环流化床气化反应装置的反应器本体分为上、下两个 气化室，大部分燃料通过颗粒燃料给入系统采用单侧给入，气化剂分别从中心排渣管、布风 板、中心射流气化烧嘴以及二段气化烧嘴送入反应器，一级旋风分离器分离下来的颗粒物 全部经过回料系统送回反应器进一步参与气化反应，二级旋风分离器出口细粉和后系统细 粉混合后送入粉体燃料给入系统，通过中心射流气化烧嘴喷入气化炉。
[0019] 本实用新型运行稳定可靠、易于大型化放大、环保节能，相比现有技术，本实用新 型具有如下有益效果：
[0020] (1)采用两段式循环流化床作为气化反应主装置，中心射流气化烧嘴的引入彻底 改变了传统循环流化床气化的基本理念，将燃料拓展到粉体燃料，整体循环流化床气化燃 料适应性大大提尚；
[0021] (2)采用中心射流气化烧嘴设计，将循环流化床气化炉内一段中心射流区温度提 高，充分发挥燃烧热量提供周边气化所需，气化速率提高，整体气化反应速度提高，碳转化 率提高，冷煤气效率提高；
[0022] (3)采用飞灰和细灰再循环燃烧，且通过中心射流气化烧嘴进行再燃，保证了细颗 粒燃料的高效燃烧与气化，使循环流化床气化过程中产生的飞灰含碳量大大下降，并在高 温区团聚形成粗渣颗粒，灰渣处理过程大大简化；
[0023] (4)采用中低速流化速度，与现有灰融聚气化中常用的鼓泡床表观流速~lm/s相 比，流速提高可使更多大颗粒参与流化，气固两相热质传递加速，提高气化反应速度，使反 应器内温度分布和物料分布更加均勾，便于建立稳定的床层。
[0024] 本实用新型采用两段式气化和中心射流气化相结合，采用循环流化床反应器为气 化反应本体，采用中高温气化实现连续排渣，采用高温射流两段式分级气化，解决了现有流 化床气化反应装置碳转化率低、系统能效高以及灰渣处理成本高等问题，达到提高碳转化 率和冷煤气效率的目的，简化的排渣装置与布风板设计相结合，提高了操作和运行稳定性， 适合于各类含碳固体燃料的气化转化，且可有效分解焦油等大分子有机物，后系统合成气 净化除