[发明专利]一种有独立燃烧室的流化床气化反应方法及装置

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种有独立燃烧室的流化床气化反应方法及装置，属于煤炭气化领域。

背景技术：

流化床气化技术已有近二百年的历史，它具有许多优点，例如，通常使用0-10mm粉煤，原料煤通常不用或稍加处理即可使用；可以使用较大范围的煤种，特别是高灰低质的煤种；气化温度通常在800-1000℃之间，条件相对温和，可使用一般的耐火材料和设备；煤气中几乎没有焦油，便于净化处理。尽管它具备其它气化炉型(如固定床和气流床气化炉)所不具备的上述优点，又经过了长时间的优化改造，但目前这种气化炉仍存在一些现有技术难以克服的问题：一是底渣含碳量高，由于气化环境需要还原条件，故在气化炉中存在大量未反应的碳，又由于流化床内良好的混合，采用常规技术排出的底渣含碳量高是必然的，为此，较先进的流化床(如U-gas炉、KRW炉、中科院山西煤化所的灰熔聚气化炉、煤科院的新型流化床气化炉等)都几乎无一例外的采用了灰团(熔)聚技术，这种技术的基本思想是在气化炉内构建一局部氧化和高温区域，以促使该区域内碳的转化、高温灰软化并相互粘结长大，进而实现依密度不同的选择性排渣，实践证明，这种状态是比较理想化的，由于实际生产条件(原料组成、氧化剂等)难以保持一致或同步保持协调变化、灰成分波动影响灰软化点温度、灰软化的温度区间较小，当操作温度低于灰软化点时则无法实现灰团(熔)聚和选择性排渣的目的，当操作温度高于灰软化点时则容易造成灰的大量团聚而导致整个流化床的死结，为安全生产起见，人们通常选择较低的操作温度，因而底渣碳含量高的问题仍没有得到很好地解决；二是飞灰含碳量高的问题，尽管目前采用了飞灰收集并重新循环回炉的工艺，但实践证明，由于这种飞灰活性低不易转化且气化炉内反应条件温和，故飞灰中碳转化效果也不理想。这些问题的存在导致碳转化率低，大大影响了流化床气化炉的工业应用。

发明内容：

本发明的目的是要提供一种有独立燃烧室的流化床气化反应方法及装置。即在流化床气化炉外另设置燃烧室，将流化床气化炉排出的底渣或飞灰引入所述的燃烧室内进行高温和氧化处理，这将大大提高碳转化反应的速率和强度，从而提高碳的转化率；由于燃烧室与流化床气化炉为分开设置，燃烧室即便处于较高的操作温度也不会直接影响流化床气化炉的流化状态，或者对燃烧室进入流化床气化炉的物质进行处理便可消除高温对流化床气化炉的流化状态的影响，从而可实现在较高的碳转化率下流化床气化炉更易于操作。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种有独立燃烧室的流化床气化反应方法，包括以下步骤：

a)将原料煤和气化剂加入流化床气化炉，进行气化反应，产生的粗煤气经气固体分离后，分别得到飞灰和煤气，由流化床气化炉的中下部取出底渣，即此步骤得到的固体产物为底渣和飞灰。

b)将步骤a)得到的固体产物部分或全部送入燃烧室，向燃烧室通入氧气或空气或含有氧气的混合气体，进行高温氧化反应，生成灰渣和高温气体，将所述的灰渣和高温气体排出燃烧室。

所述的流化床气化炉为鼓泡床或循环流化床或输送床或其它形式的流化床反应器，其操作气速为0-30m/s。

所述的燃烧室为流化床、气流床或移动床反应器。

所述的由燃烧室排出的高温气体可以直接排入流化床气化炉或经过加入水或水蒸气或换热降温处理后再送入流化床气化炉，作为流化床气化炉的气化剂。

本发明还提供了一种用于实施权利要求1的有独立燃烧室的流化床气化反应装置，该装置由流化床气化炉1、燃烧室2、气固分离器3、粗煤气管4、底渣引入管5、高温气体管6、气体入口A、气体入口B、加煤口、排渣口和煤气出口构成，其中粗煤气管4将流化床气化炉1与气固分离器3连接，其特征在于，流化床气化炉1与燃烧室2分开设置，底渣引入管5和高温气体管6将流化床气化炉1和燃烧室2连接。

本发明还提供了一种用于实施权利要求1的有独立燃烧室的流化床气化反应装置，该装置由流化床气化炉1、燃烧室2、气固分离器3、粗煤气管4、底渣引入管5、高温气体管6、飞灰循环管7、气体入口A、气体入口B、加煤口、排渣口和煤气出口构成，其中粗煤气管4将流化床气化炉1与气固分离器3连接，其特征在于，流化床气化炉1与燃烧室2分开设置，底渣引入管5和高温气体管6将流化床气化炉1和燃烧室2连接，飞灰循环管7将气固分离器3和燃烧室2连接或飞灰循环管7将气固分离器3和流化床气化炉1连接。

所述的高温气体管6上设置水或水蒸气入口或换热器。

所述的飞灰循环管7上设置气体入口。

所述的飞灰循环管7上设置飞灰燃烧装置8。