[发明专利]带气化辅床的循环流化床气化装置以及气化方法

说明书

本发明提供了一种带气化辅床的循环流化床气化装置和气化方法，所述气化装置包括：气化炉(1)，在气化炉(1)上设置有燃料入口、气化剂入口、回炉煤气入口、排炉煤气出口、底渣出口和返料口；气固分离器(2)，所述气固分离器(2)的进口与气化炉(1)的排炉煤气出口相连通；和气化辅床，所述气化辅床包括循环物料入口、气化剂入口、回炉煤气出口和回炉含碳物料出口，所述气化辅床的循环物料入口与气固分离器(2)的固相出口相连通，所述气化辅床的回炉煤气出口与气化炉(1)的回炉煤气入口相连通，并且所述气化辅床的回炉含碳物料出口与气化炉(1)的返料口相连通。根据本发明的气化装置和气化方法，能够提高气化装置的碳转化率。

技术领域

本发明涉及燃料气化技术领域，具体地，涉及一种带气化辅床的循环流化床气化装置以及一种带气化辅床的循环流化床气化方法。

背景技术

煤气化是煤炭清洁高效利用技术的核心技术之一，是发展煤基化学品、煤基清洁燃料、工业燃气及多联产系统等煤化工过程工业的基础。

目前的煤气化技术按照气固流动形式可分为：固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。固定床煤气化技术以块煤为原料，气化炉内存在明显的干燥层、热解层、气化层和燃烧层，排渣温度和煤气出口温度低，系统热效率高，但由于块煤反应速率慢，气化强度低，单炉气化规模小，而且粗煤气中含酚类、焦油等污染物，增加环保投资和运行成本。气流床煤气化技术以小于100μm的煤粉为原料，反应温度高，采用液态排渣，气化强度大，单炉处理规模大，但由于气化温度高，普遍采用纯氧作为气化剂，氧耗高，设备投资和运行成本高。

流化床煤气化技术可利用0～10mm的碎煤，不需要复杂的备煤系统，备煤成本低；气化强度大，一般为固定床的2～3倍；可采用空气作为气化剂；粗煤气出口温度高，几乎不含焦油和酚类。相比传统的流化床煤气化技术，近年来发展起来的循环流化床煤气化技术具有高循环倍率，气化强度更大，气固混合更充分，反应温度更均匀等特点，单炉气化规模更大，对煤种适应性更强，但飞灰中含碳量较高，还需要进一步提高碳转化率。

现有循环流化床煤气化技术中，气化炉炉膛下部温度最高，燃烧份额最大，但物料含碳量低，颗粒浓度高；沿着炉膛高度方向向上，还原份额逐渐增大，炉内温度逐渐降低，物料含碳量升高，但颗粒浓度降低。为避免结渣，炉膛下部温度受到限制，因此通过提高炉膛下部温度来提升气化炉整体温度的范围有限，对提高气化效率的作用有限。虽然通过气化剂分级，在炉膛内物料含碳量高的区域通入二次风可以提高该区域的温度，但该区域颗粒浓度较低，通入的空气或氧气优先和煤气反应，而与固体物料中碳反应几率小，对提高系统碳转化率和冷煤气效率的促进效果不够显著。经过气化炉的气化反应后，大部分固体物料经旋风分离器捕集并通过循环回路返回炉膛；而未捕集的细粉灰则离开气化反应系统。返回炉膛的固体物料和细粉灰的含碳量都较高(返回炉膛的固体物料中碳的质量分数范围为50％～80％，细粉灰中碳的质量分数范围为30％～50％)。

综上，在现有循环流化床煤气化技术中，气化炉下部灰含率最高同时气化温度也最高，气化炉温度和灰含率沿高度方向自气化炉底部至顶部逐渐降低。为避免结渣，炉膛下部温度不宜过高，温度受到限制，因此通过提高炉膛下部温度来提升气化炉整体温度的范围有限。在需要高温促进碳与二氧化碳气化反应的炉膛上部，温度受限，从而导致循环流化床气化炉碳转化率不高，细粉灰含碳量偏高，不利于循环流化床煤气化技术应用。虽然通过分级配风可以改变气化炉炉膛高度方向温度分布，使气化炉运行温度不再受炉膛下部温度的限制，但分级配风通入的氧气或空气优先与煤气反应，而与该区域的碳的反应几率很小，对系统气化反应性能的促进效果不够显著。虽然通过另建高温反应装置可以将气化炉排出的细粉灰处理为高温气体和灰渣，但需要另建一套系统，大幅增加了设备投资和运行成本，而且可能会影响循环流化床气化炉的稳定运行和煤种适应性。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种带气化辅床的循环流化床气化装置以及一种带气化辅床的循环流化床气化方法，其能够提高气化装置的碳转化率。