[发明专利]一种用于气化高灰分、低活性劣质煤的流化床反应器

说明书

本申请公开了一种用于气化高灰分、低活性劣质煤的流化床反应器，包括：反应器主体，所述反应器主体内设有气体分布板，所述气体分布板将所述反应器主体分为密相区和气室两部分；其中，所述气体分布板上还设有气化剂射流管和排渣管；所述密相区的其中一位置设有粉煤入口。本申请通过独立设置的气化剂射流管和排渣管，提高了对高灰分煤的适应性；同时设置排渣和循环焦粉的残碳燃烧烧嘴，极大提高了低活性劣质煤的碳转化率，实现了对低活性劣质煤的高效气化。

技术领域

本申请属于流化床气化技术领域，具体涉及一种用于气化高灰分、低活性劣质煤的流化床反应器。

背景技术

我国的能源结构是多煤少油，因此，采用煤基为原料生产化工产品，降低国家对石油的依赖，提高能源安全有至关重要的作用，而煤制气是实现煤基化工的重要技术依托。

迄今为止，国内外已经有大量的不同流派的煤气化反应器。按照反应时间以及反应强度，煤气化反应器分为固定床反应器、气流床反应器以及流化床反应器。

固定床反应器主要以鲁奇炉为代表，需要采用优质块煤或者化工焦为原料，煤从炉顶加入，气化剂从炉底加入，固体煤块相对位置一般不发生变化。这项技术历史悠久，技术成熟，但单炉能力小，焦油、酚类等副产物多，煤种适应性差，特别是随着国内机械化采煤的普及，块煤价格居高不下，不利于固定床反应器的大面积推广。

气流床反应器主要有粉煤加压气化技术和水煤浆气化技术。煤粉或者煤浆通过加料装置进入反应器内，瞬间发生并流式燃烧和气化反应。该技术单炉能力大，副产物少，且煤种适应性强，是当今国内外，特别是大型煤化工装置上采用的主流煤气化技术。从理论上讲，气流床反应器可以气化所有煤种，但是受制于工程问题以及经济性问题，气流床反应器几乎不适用于气化诸如高灰，低成浆性的煤种。由于对煤的水分、灰熔点、灰分及灰焦渣特性等有着严格要求，目前气流床反应器比较适宜的气化煤种是以神府煤为代表的长焰煤，这也限制了气流床反应器应用范围。

流化床反应器采用流态化的原理和技术，使煤颗粒通过气化剂达到流态化，实现煤的干馏、裂解、燃烧、气化等过程，该技术的优点是煤种适应性强，特别适用劣质煤种的气化。

我国的动力煤以及劣质无烟煤占比非常大，这部分煤灰分大，活性差，不适用于固定床反应器和气流床反应器。因此对于煤种适应性更广的流化床反应器有其广阔的生存空间，但流化床反应器的理论更加复杂，操作难度更大，目前工业化的流化床反应器也主要是以气化高活性的褐煤、长焰煤，对于气化高灰分、低活性烟煤的实例尚较少。

对于气化高灰分、低活性烟煤而言，流化床反应器还存在以下问题：其一，气化剂分布板极易漏灰，导致气室内积灰，影响了气化剂布气效果，给设备带来了安全隐患；其二，下渣口排灰强度非常大，目前排渣管与气化剂射流管两位一体的结构极易造成排渣管、射流管、分级器的腐蚀磨损，造成装置停车，严重影响了流化床反应器的长周期稳定运行时间。

申请号为201621065426.6的中国实用新型专利，公开了高效强聚低循环倍率的流化床气化炉，其采用一级加二级旋风分离器捕集飞灰，捕集的高温飞灰通过喷射器送入气化炉。飞灰在喷射进入气化炉的过程中，没有通入氧气，使得焦粉与氧化剂的有效反应时间并没有增加；另外这种方法结构复杂，投资较大；机械阀在高温工况下极易失效；气化剂射流入口是从气体分布板锥部侧面引入，这种结构会造成床层内灰渣扰动，使得反应器下渣不畅，并造成气室内漏料。这种结构型式不适用于高灰分、低活性等劣质煤种的气化。

申请号为201610767277.6的中国发明专利，其公开了具有固体颗粒排放及分类装置的反应器主体，其提供了一种干法排渣方式，包括与分布板窄口端连接的文丘里管、中心管和分级器，文丘里管里侧包围有中心射流管。采用这种结构，在处理高灰分劣质煤时发现，由于大量灰渣的存在，分级器极易与分布板脱落，文丘里管与中心射流管极易破损，导致反应器无法长周期稳定运行；另外，采用这种结构，排渣管无法通入氧气，灰渣中的残碳与氧气燃烧产生的高温环境会加快中心射流管和文丘里管的磨损。