CN104449872B - 一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺*** - Google Patents
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Abstract
本发明为一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***，燃烧***采用细粒子生物质或固体化石燃料的循环流化床燃烧技术和高效旋风分离技术，细粒子循环流化燃烧技术采用了平板式定向风帽，实现煤粒子的细化燃烧；细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***采用细粒子气化技术，细粒子气化技术采用了平板式定向风帽，解决了现有煤制气工艺***中产气量少、产气热值低的问题；余热利用***将气化过程气携带的热量转化到蒸汽中供给细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***，利用自身能源，降低成本；还包括灰渣处理***和气化过程气净化***，解决灰渣携带的热量浪费问题以及气化过程气携带的硫化物以及粉尘处理不净的问题。
Description
技术领域
本发明属于能源化工领域内的清洁燃料转化高新技术，具体涉及一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***。
背景技术
由于目前国内环境污染、破坏剧烈，国家对环境保护的要求更加严格，因此不允许生物质、煤炭直接燃烧的现状，并且要考虑生物质、煤炭的可持续发展。常用的气化工艺***中：载热体与物料粒径过大，导致混合不均匀，换热不充分，影响气化、裂解反应；旋风分离器分离效率低，导致气化过程气携带走大量的循环灰，影响气化、裂解反应，并对后续设备造成较严重的腐蚀与磨损；气化过程的高温蒸汽取自其他工艺***，浪费自身能源；分离排出的废渣直接排放，污染环境；气化过程气的净化过程不彻底导致产气不纯净，含有腐蚀性气体及灰尘，长时间易腐蚀管路危害安全。经文献检索，中国专利号为ZL20070063368.2的发明专利提出了一种循环流化床热解气化方法及装置，中国专利号为ZL200410070766.3的发明专利提出了一种煤气-蒸汽联产方法及带热解气化室的循环流化床锅炉，中国专利号为ZL200710119476.7的发明专利提出了一种固体燃料解耦流化床气化方法及气化装置，装过专利号为ZL200410027427.7的发明专利提出了生物质混合气化工艺方法及装置，上述几种装置均存在着床料、物料等流化不良、混合不均匀、流速过快、滞留时间短，导致产气量少、产气热值低的问题。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有循环流化床燃烧不完全，飞灰中含碳量高，高污染的问题；解决现有气化、裂解装置产气量少，热值低的问题；充分利用自身资源进行气化、裂解反应，降低成本；变为为宝、解决环境的污染的问题；解决现有煤气产品不纯净，热值低的问题。进而提供一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***。
为实现以上目的，采用以下技术方案：
一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***，具体包括循环流化床燃烧***、细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***、余热利用***、灰渣处理***和气化过程气净化***，循环流化床燃烧***为细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器提供热量，细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器位于循环流化床燃烧炉的旋风分离器和返料器之间，并与循环流化床燃烧炉相连形成双流化床；余热利用***通过立式布置的水管式余热锅炉回收循环流化床燃烧炉的高温烟气余热和细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器的高温煤气余热，并且余热利用***产生的高温过热蒸汽作为气化剂送入细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器内。
所述的循环流化床燃烧***包括燃烧器、一次风室、水冷水平布风板Ⅰ、平板式定向风帽Ⅰ、二次风喷嘴 、返料管道、返料器、位于返料器下部的松动风风室、位于返料器顶部的返料器返料入口、烟气侧一级旋风分离器、位于烟气侧一级旋风分离器下部的循环灰出口、烟气侧二级旋风分离器、位于烟气侧二级旋风分离器下部的放灰口、位于烟气侧二级旋风分离器上部的烟气出口Ⅰ；采用床下点火启动方式，燃烧器布置在床下，一次风室内设置有启动加热装置；布风采用平板式定向风帽Ⅰ，制造特定的流动状态，使床料与风混合均匀，实现细粒子低速流化焚烧，平板式定向风帽Ⅰ由耐热不锈钢制成。平板式定向风帽Ⅰ的固定及冷却采用水冷水平布风板Ⅰ。在炉膛前、后墙上布置了下倾式二次风入口，为炉膛内补充充足的风量。返料器与返料管道连接，防止返料器堵塞。设置两级高效旋风分离器，即烟气侧一级旋风分离器、烟气侧二级旋风分离器，该高效旋风分离器采用夹套结构，烟气进入高效旋风分离器后在夹套内高速旋转，通过离心力将烟气中的粉尘分离出来。
所述的细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***包括：反应器、循环灰入口、补充循环灰入口、物料入口、平板式定向风帽Ⅱ、水冷水平布风板Ⅱ、高温蒸汽入口、松料风入口、反应器的返料出口、反应器的煤气出口Ⅰ、煤气侧一级旋风分离器、位于煤气侧一级旋风分离器下部的卸灰口Ⅰ、煤气侧二级旋风分离器、位于煤气侧二级旋风分离器下部的卸灰口Ⅱ、位于煤气侧二级旋风分离器上部的煤气出口Ⅱ；反应器的循环灰入口与位于烟气侧一级旋风分离器下部的循环灰出口通过管道连通，反应器的返料出口与位于返料器顶部的返料器返料入口通过管道连接；布风板采用平板式定向风帽Ⅱ，制造特定的流动状态，使载热体与物料混合均匀，同时载热体与物料接触面积小，接触时间长，实现了细粒子低速流化气化和合理排除大颗粒物料，该平板式定向风帽Ⅱ由耐热不锈钢制成，平板式定向风帽Ⅱ的固定及冷却采用水冷水平布风板Ⅱ。松料风入口送入的热空气经平板式定向风帽Ⅱ喷入反应器后与高温蒸汽入口喷入反应器的高温蒸汽以及由物料入口送入反应器的物料进行混合，在低速流化及特定的流动状态下进行气化反应。气化产生的煤气通过反应器煤气出口Ⅰ排出，依次通过煤气侧一级旋风分离器、煤气侧二级旋风分离器进行分离，将分离下来的灰渣通过管道输送到废固余热锅炉进行余热回收。
所述的余热利用***包括：汽包、煤气侧过热器、煤气侧蒸发器、烟气侧蒸发器、烟气侧空气预热器；煤气侧过热器的煤气入口Ⅰ与位于细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中煤气侧二级旋风分离器上部的煤气出口Ⅱ通过管道进行连通，煤气侧过热器的煤气出口Ⅲ与煤气侧蒸发器的煤气入口Ⅱ通过管道连通，烟气侧蒸发器的烟气入口I与循环流化床燃烧***中位于烟气侧二级旋风分离器上部的烟气出口Ⅰ通过管道连通，煤气侧过热器的煤气出口Ⅲ与煤气侧蒸发器Ⅱ的煤气入口，烟气侧空气预热器的烟气入口Ⅱ与烟气侧蒸发器的烟气出口Ⅱ通过管道连通。汽包内具有旋风分离器对汽水混合物进行一次分离，分离后的蒸汽再通过钢丝网分离器进行二次分离，保证蒸汽含有较低的水分后进入煤气侧过热器，防止煤气侧过热器的本体发生爆管事故；汽包内还设置有合理的给水装置、加药装置、连续排污装置、液位监视装置、汽包压力监视装置以及超压保护装置。煤气侧过热器、煤气侧蒸发器、烟气侧蒸发器和烟气侧空气预热器的壳体均采用折边技术，减少焊缝来确保密封；所述的煤气侧过热器本体采用了蛇形盘管对流受热面，由高温合金钢制作而成，蛇形盘管最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面，蛇形盘管之间设计合理的节距来保证煤气通道的畅通和适当的煤气流速，并且煤气侧过热器本体中部设有面式减温器通过调节减温水量来调节最终的高温蒸汽出口温度。蒸汽过热成高温蒸汽后通过管道输送到细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中的高温蒸汽入口，最终进入反应器进行气化反应；所述的煤气侧蒸发器本体和烟气侧蒸发器本体均采用倾斜角度为10°的对流管组，避免管内存气爆管现象发生，对流管组管子之间设计合理的节距来保证烟气通道的畅通和适当的烟气流速，每三个小管组通过汇集集箱连通组成一个大管组，每个小管组的最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面。
所述的灰渣处理***包括：废固余热锅炉，废固余热锅炉设有灰渣入口、热水出口、废冷水入口、热空气出口、废固出口、冷空气入口；灰渣入口与循环流化床燃烧***中位于烟气侧二级旋风分离器下部的放灰口、细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中位于煤气侧一级旋风分离器下部的卸灰口Ⅰ和位于煤气侧二级旋风分离器下部的卸灰口Ⅱ、余热利用***中煤气侧过热器的落灰口Ⅰ、煤气侧蒸发的落灰口Ⅱ、烟气侧蒸发器落灰口Ⅲ、烟气侧空气预热器落灰口Ⅳ通过管道连通。灰渣由灰渣入口进入废固余热锅炉，之后与由废固余热锅炉冷水入口进入的冷水以及由废固余热锅炉冷空气入口进入的冷空气进行换热。降温后的灰渣由废固余热锅炉废固出口排出，在灰渣中加入添加剂制成水泥后装袋运出。被加热后的热水经废固余热锅炉的热水出口送到余热利用***中的汽包中再次加热；被加热后的热空气经废固余热锅炉热空气出口送到余热利用***中的空气预热器中再次加热。该灰渣处理***将余热带回循环流化床燃烧***、细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***以及余热利用***中。
所述的气化过程气净化***包括：煤气侧、烟气侧分别采用相同的降温脱硫除尘塔以及煤气侧的煤气干燥设备。降温脱硫除尘塔包括气体入口、第一次喷淋、第一次喷淋水循环出口、下部排污口、第二次喷淋、托盘Ⅰ、上部排污口、第三次喷淋、托盘Ⅱ、第四次喷淋、汽水分离装置、气体出口、一次沉降室、二次沉降室、石灰水循环利用池；两个气体入口分别与余热利用***中煤气侧蒸发器Ⅱ的煤气出口Ⅳ和烟气侧空气预热器的烟气出口Ⅲ通过管道连通。气体由气体入口进入降温脱硫除尘塔,依次通过第一次喷淋、第二次喷淋、第三次喷淋、第四次喷淋，喷淋后的气体再经过汽水分离装置进行汽水分离；其中第一次喷淋水来源于塔底部的第一次喷淋水循环出口，第二、三次喷淋水来源于石灰水循环利用池，第四次喷淋水来源于冷水。托盘Ⅰ、托盘Ⅱ由多孔孔板制成，第二次喷淋后的气体中将携带H2SO4、HCL等酸性物质以及部分灰尘，在通过托盘Ⅰ、托盘Ⅱ多孔孔板时，酸性物质和大颗粒会沉降下来，起到降温脱酸除尘的作用。为防止托盘Ⅰ、托盘Ⅱ堵塞以及清洗酸性物质，在托盘Ⅰ上方设有清洗水喷淋Ⅰ，托盘Ⅱ上方设有清洗水喷淋Ⅱ，用来冲洗托盘。第三次喷淋处设有文丘里管，在喉管处喷水，由于文丘里效应，水滴进入喉管与管子内高速气体相撞形成雾滴，而灰尘与雾滴撞击形成大颗粒被沉降下来，起到降温脱酸除尘的作用。汽入水分离装置中有多个波形板组合而成，气体通过波形板时由于气流方向的改变产生的惯性作用将气体含有的水分及灰尘分离并沉降下来，为防止汽入水分离装置堵塞以及清洗酸性物质，在汽入水分离装置上方设有清洗水喷淋Ⅲ，用来冲洗汽入水分离装置中的波形板。
本发明益效果：1、循环流化床燃烧***采用了板式定向风帽制造特定的流动效果，延长床料的炉内的停留时间，有利于床料的混合、完全燃烧；
2、细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***采用了板式定向风帽制造特定的流动效果，使物料与空气、高温蒸汽、循环灰的混合物混合均匀，并在反应器内停留足够长的时间进行气化、裂解反应；循环流化床燃烧***及细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***采用内部为夹套模式的高效旋风分离器，使灰尘与气体（煤气、烟气）的分离效率可达到98%以上；
3、煤气、烟气各自通过相应的分离器分离后，分别设置了相应的余热利用装置，煤气侧余热利用装置为煤气侧过热器、煤气侧蒸发器Ⅱ，烟气余热利用装置侧为烟气侧蒸发器Ⅰ、烟气侧空气预热器，分别将煤气、烟气携带的热量回收并转换到高温蒸汽中，并将高温蒸汽输送回细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***反应器进行气化、裂解反应，利用自身能源节约成本；余热利用装置壳体采用折边技术，减少焊缝，保证装置的密封性，并且受热面采用合理节距大大降低了受热面的积灰与腐蚀；
4、采取废固余热锅炉的灰渣处理***，通过设置在废固余热锅炉内部的对流受热面降低灰渣温度，同时提高锅炉的给水温度以提高锅炉效率，还可以提高部分进入烟气侧空气预热器的入口空气温度，降温后的灰渣中加入添加剂即可制成水泥再利用，变废为宝并保护环境；
5、气化过程气净化装置不同于以往的脱硫除尘塔，在塔中部设置有文丘里管，通过文丘里效应大大提高了分离气体（煤气、烟气）中灰尘及脱硫的效率。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图
图2是本发明的板式定向风帽的示意图
图3是本发明的夹套模式的高效旋风分离器主视结构示意图
图4是本发明的余热利用***中余热利用装置的折边结构示意图
图5是本发明的废固余热锅炉的主视结构示意图
图6是本发明气化过程气净化***中的降温脱硫除尘塔的主视结构示意图
如图所示，1、燃烧器；2、一次风室；3、水冷水平布风板Ⅰ；4、平板式定向风帽Ⅰ；5、二次风喷嘴；6、返料管道；7、返料器；8、松动风风室；9、返料器返料入口；10、烟气侧一级旋风分离器；11、循环灰出口；12、烟气侧二级旋风分离器；13、放灰口；14、烟气出口Ⅰ；15、反应器；16、循环灰入口；17、补充循环灰入口；18、物料入口；19、平板式定向风帽Ⅱ；20、水冷水平布风板Ⅱ；21、高温蒸汽入口；22、松料风入口；23、反应器的返料出口；24、煤气出口Ⅰ；25、煤气侧一级旋风分离器；26、卸灰口Ⅰ；27、煤气侧二级旋风分离器；28、卸灰口Ⅱ；29、煤气出口Ⅱ；30、汽包；31、煤气入口Ⅰ；32、煤气侧过热器；33、煤气侧过热器本体；34、煤气出口Ⅲ；35、落灰口Ⅰ；36、煤气入口Ⅱ；37、煤气侧蒸发器；38、煤气侧蒸发器本体；39、煤气出口Ⅳ；40、落灰口Ⅱ；41、烟气入口I；42、烟气侧蒸发器；43、烟气侧蒸发器本体；44、烟气出口Ⅱ；45、落灰口Ⅲ；46、烟气入口Ⅱ；47、烟气侧空气预热器；48、烟气侧空气预热器本体；49、烟气出口Ⅲ；50、落灰口Ⅳ；51、废固余热锅炉；52、灰渣入口；53、热水出口；54、冷水入口；55、热空气出口；56、废固出口；57、冷空气入口；58、降温脱硫除尘塔；59、气体入口；60、第一次喷淋；61、第一次喷淋水循环出口；62、下部排污口；63、第二次喷淋；64、清洗水喷淋Ⅰ；65、托盘Ⅰ；66、上部排污口；67、文丘里管；68、第三次喷淋；69、清洗水喷淋Ⅱ；70、托盘Ⅱ；71、第四次喷淋；72、汽水分离装置；73、清洗水喷淋Ⅲ；74、气体出口；75、一次沉降室；76、二次沉降室；77、石灰水循环利用池；78、煤气干燥设备。
具体实施方式
实施例。
如图1所示，一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***循环流化床燃烧***，包括循环流化床燃烧***、细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***、余热利用***、灰渣处理***和气化过程气净化***。
结合图1、图2与图3说明，实施例的循环流化床燃烧***包括：燃烧器(1)、一次风室(2)、水冷水平布风板Ⅰ(3)、平板式定向风帽Ⅰ(4)、二次风喷嘴 (5)、返料管道(6)、返料器(7)、位于返料器(7)下部的松动风风室(8)、位于返料器(7)顶部的返料器返料入口(9)、烟气侧一级旋风分离器(10)、位于烟气侧一级旋风分离器(10)下部的循环灰出口(11)、烟气侧二级旋风分离器(12)、位于烟气侧二级旋风分离器(12)下部的缷灰口(13)、位于烟气侧二级旋风分离器(12) 上部的烟气出口(14)。燃烧器(1)布置在床下，一次风室(2)内设置有启动加热装置，一次风来源于余热利用***中的烟气侧空气预热器。布风采用平板式平板式定向风帽Ⅰ(4)，燃料风与气化剂（气化风）的流速为0.5~1m/s，制造特定的流动状态，使床料与风混合均匀，实现细粒子低速流化焚烧和合理排除大颗粒物料，该平板式定向风帽Ⅰ(4)由耐热不锈钢制成。平板式定向风帽Ⅰ(4)的固定及冷却采用水冷水平布风板Ⅰ(3)。在炉膛前、后墙上布置了下倾式二次风入口(5)，为炉膛内补充充足的风量，二次风来源于余热利用***中的烟气侧空气预热器（47）。该***一共两级高效旋风分离器，即烟气侧一级旋风分离器(10)、烟气侧二级旋风分离器(12)，该高效旋风分离器采用夹套结构，夹套由耐热不锈钢制成，烟气（950℃）进入高效旋风分离器后在夹套内高速旋转，通过离心力将烟气中的粉尘分离出来，该高效旋风分离器分离效率可达到98%以上。
结合图1、图2与图3说明，本实施例的细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***，所述***包括：反应器(15)、循环灰入口(16)、补充循环灰入口(17)、物料入口(18)、平板式定向风帽Ⅱ(19)、水冷水平布风板Ⅱ(20)、高温蒸汽入口(21)、松料风入口(22)、反应器的返料出口(23)、反应器(15)的煤气出口Ⅰ(24)、煤气侧一级旋风分离器(25)、位于煤气侧一级旋风分离器(25)下部的卸灰口Ⅰ(26)、煤气侧二级旋风分离器(27)、位于煤气侧二级旋风分离器(27)下部的卸灰口Ⅱ(28)、位于煤气侧二级旋风分离器(27)上部的煤气出口Ⅱ(29)，反应器的循环灰入口(16)与位于烟气侧一级旋风分离器(10)下部的循环灰出口(11)通过管道连通，反应器的返料出口(23)与位于返料器(7)顶部的返料器返料入口(9)通过管道连接。本实施例布风采用平板式定向风帽Ⅱ(19)，物料风与气化剂（气化风）的流速为0.5~1m/s，制造特定的流动状态，使载热体与物料混合均匀，同时载热体与物料接触面积小，接触时间长，实现细粒子低速流化气化和合理排除大颗粒物料，该平板式定向风帽Ⅱ(19)由耐热不锈钢制成。平板式定向风帽(19)的固定及冷却采用水冷水平布风板Ⅱ(20)。松料风入口(22)送入的热空气经平板式定向风帽Ⅱ(19)喷入反应器(15)后与高温蒸汽入口(21)喷入反应器(15)的高温蒸汽(580℃)以及由物料入口(18)送入反应器(15)的物料进行混合，在低速流化及特定的流动状态下进行气化、裂解反应。气化产生的煤气(850℃)通过反应器(15)的煤气出口Ⅰ(24)排出，依次通过煤气侧一级旋风分离器(25)、煤气侧二级旋风分离器(27)进行分离，将分离下来的灰渣通过管道输送到废固余热锅炉(51)进行余热回收。
结合图1与图4说明，本实施例的余热利用***包括：汽包(30)、煤气侧过热器(32)、煤气侧蒸发器(37)、烟气侧蒸发器(42)、烟气侧空气预热器(47)；煤气侧过热器(32)的煤气入口Ⅰ(31)与位于细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中煤气侧二级旋风分离器(27)上部的煤气出口Ⅱ(29)通过管道进行连通，煤气侧过热器(32)的煤气出口Ⅲ(34)与煤气侧蒸发器(37)的煤气入口Ⅱ(36)通过管道连通，烟气侧蒸发器(42)的烟气入口I(41)与循环流化床燃烧***中位于烟气侧二级旋风分离器(12)上部的烟气出口Ⅰ(14)通过管道连通，煤气侧过热器(32)的煤气出口Ⅲ(34)与煤气侧蒸发器Ⅱ(37)的煤气入口(36)，烟气侧空气预热器(47)的烟气入口Ⅱ(46)与烟气侧蒸发器(42)的烟气出口Ⅱ(44)通过管道连通。汽包(30)内具有三个高效率的旋风分离器对汽水混合物（饱和温度209℃）进行一次分离，分离后的蒸汽（饱和温度209℃）再通过钢丝网分离器进行二次分离，以保证蒸汽含有较低的水分后进入煤气侧过热器(32)，防止煤气侧过热器本体(33)发生爆管事故；汽包(30)内设置有合理的给水装置、加药装置、连续排污装置、液位监视装置、汽包压力监视装置以及超压保护装置，保证汽包内较高的水品质以及保证***安全、可靠、稳定的运行。
高温煤气(850℃)进入煤气侧过热器(32)，煤气侧过热器(32)壳体采用折边技术，减少焊缝来确保密封；煤气侧过热器本体(33)采用了蛇形盘管对流受热面，由高温合金钢制作而成；在蛇形盘管最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面；蛇形盘管之间设计合理的节距（120mm~180mm）来保证煤气通道的畅通和适当的煤气流速；在煤气侧过热器本体(33)中部设有面式减温器通过调节减温水量来调节最终的高温蒸汽出口温度。饱和蒸汽(209℃)过热成高温蒸汽(580℃)后通过管道输送到细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中的高温蒸汽入口(21)，最终进入反应器(15)进行气化反应。
高温煤气(700℃)进入煤气侧蒸发器(37)，煤气侧蒸发器(37)的壳体采用折边技术，减少焊缝来确保密封。煤气侧蒸发器本体(38)采用倾斜角度为10°的对流管组，避免管内存气爆管现象发生；对流管组管子之间设计合理的节距（120mm~180mm）来保证烟气通道的畅通和适当的烟气流速；每三个小管组通过汇集集箱连通组成一个大管组，在每个小管组的最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面。
高温烟气(950℃)由进入烟气侧蒸发器(42)，烟气侧蒸发器(42)壳体采用折边技术，减少焊缝来确保密封。烟气侧蒸发器本体(43)采用倾斜角度为10°的对流管组，避免存气爆管现象发生；对流管组管子之间设计合理的节距（120mm~180mm）来保证烟气通道的畅通和适当的烟气流速；每三个小管组通过汇集集箱连通组成一个大管组，在每个小管组的最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面。
高温烟气(850℃)进入烟气侧空气预热器(47)，烟气侧空气预热器(47)壳体采用折边技术，减少焊缝来确保密封。烟气侧空气预热器本体(48)采用管内介质为空气、管外介质为高温烟气的结构，通过合理计算布置本体，保证管壁温度高于160℃，避免了酸露点腐蚀现象的发生，并通过设计合理的节距及管子大小、数量来使传热达到最佳状态。
预热后热空气通过管道输送给循环流化床燃烧***中的燃烧器(1)、一次风室(2)、二次风入口(5)以及细粒子生物质或固体化石燃料的细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中的松料风入口(22)。
结合图1与图5说明，本实施例灰渣处理***包括：废固余热锅炉(51)，废固余热锅炉设有灰渣入口(52)、热水出口(53)、废冷水入口(54)、热空气出口(55)、废固出口(56)、冷空气入口(57)；灰渣入口(52)与循环流化床燃烧***中位于烟气侧二级旋风分离器(12)下部的放灰口(13)、细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中位于煤气侧一级旋风分离器(25)下部的卸灰口Ⅰ(26)和位于煤气侧二级旋风分离器(27)下部的卸灰口Ⅱ(28)、余热利用***中煤气侧过热器(32)的落灰口Ⅰ35)、煤气侧蒸发器(37)落灰口Ⅱ(40)、烟气侧蒸发器(42)的落灰口Ⅲ(45)、烟气侧空气预热器(47)的落灰口Ⅳ(50)通过管道连通。灰渣由灰渣入口(52)进入废固余热锅炉(51)之后，与由冷水入口(54)进入的冷水以及由冷空气入口(57)进入的冷空气进行换热，降温后的灰渣由废固出口(56)排出，在灰渣中加入添加剂制成水泥后装袋运出。被加热后的热水经热水出口(53)送到余热利用***中的汽包(30)中再次加热，被加热后的热空气经废热空气出口(55)送到余热利用***中的空气预热器(47)中再次加热。
结合图1与图6说明，本实施例的气化过程气净化***包括：煤气侧、烟气侧分别采用相同的降温脱硫除尘塔(58)以及煤气侧的煤气干燥设备(78)。
具体降温脱硫除尘塔包括：所述的降温脱硫除尘塔(58)包括气体入口(59)、第一次喷淋(60)、第一次喷淋水循环出口(61)、下部排污口(62)、第二次喷淋(63)、托盘Ⅰ(65)、上部排污口(66)、第三次喷淋(68)、托盘Ⅱ(70)、第四次喷淋(71)、汽水分离装置(72)、气体出口(74)、一次沉降室(75)、二次沉降室(76)、石灰水循环利用池(77)；两个气体入口(59)分别与余热利用***中煤气侧蒸发器Ⅱ(37)的煤气出口Ⅳ(39)和烟气侧空气预热器(47)的烟气出口Ⅲ(49)通过管道连通。
本实施例中气体（煤气300℃、烟气200℃）由此进入降温脱硫除尘塔(58),依次通过第一次喷淋(60)、第二次喷淋(63)、第三次喷淋(68)、第四次喷淋(71)，喷淋后的气体（煤气、烟气）再经过汽水分离装置(72)进行汽水分离。
第一次喷淋水来源于塔底部的第一次喷淋水循环出口(61)，第二、三次喷淋水来源于石灰水循环利用池(77)，第四次喷淋水来源于冷水。
托盘Ⅰ(65)和托盘Ⅱ(70)由多孔孔板制成，第二次喷淋后的气体（煤气、烟气）中将携带H2SO4、HCL等酸性物质以及部分灰尘，在通过托盘Ⅰ(65) 托盘Ⅱ(70)多孔孔板时，酸性物质和大颗粒会沉降下来，起到降温脱酸除尘的作用。为防止托盘Ⅰ(65)、托盘Ⅱ(70)堵塞以及清洗酸性物质，托盘Ⅰ(65)上方设有清洗水喷淋Ⅰ(64)，托盘Ⅱ(70)上方清洗水喷淋Ⅱ(69)，用来冲洗托盘。
气入水分离装置(72)中由多个波形板组合而成，气体（煤气、烟气）通过波形板时由于气流方向的改变产生的惯性作用将气体（煤气、烟气）含有的水分及灰尘分离并沉降下来。为防止汽入水分离装置(72)堵塞以及清洗酸性物质，在汽入水分离装置(72)上方设有清洗水喷淋Ⅲ(73)，用来冲洗汽入水分离装置(72)中的波形板。
喷淋后的水以及冲洗托盘Ⅰ(65)、托盘Ⅱ(70)和汽水分离装置(72)的污水一部分经过下部排污口(62)、一部分经过上部排污口(66)最终输送到一次沉降室(75)、然后到二次沉降室(76)进行二次沉淀后输送到石灰水循环利用池(77)，通过往石灰水循环利用池(77)中加入适量的碱液和来控制喷淋水的PH值（呈碱性）；并且向石灰水循环利用池(77)中补充冷水来保证石灰水循环利用池(77)中的有充足水量。
煤气从降温脱硫除尘塔(58)气体出口(74)排出后，到达煤气侧的煤气干燥设备(78)进行干燥处理，以保证煤气具有高热值，提高煤气质量，然后输送给煤气用户进行使用。烟气从降温脱硫除尘塔(58)气体出口(74)排出后，满足排放标准并输送到烟囱排向大气。
Claims (6)
1.一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***，具体包括循环流化床燃烧***、细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***、余热利用***、灰渣处理***和气化过程气净化***，其特征在于：循环流化床燃烧***为细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器提供热量，细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器位于循环流化床燃烧炉的旋风分离器和返料器之间，并与循环流化床燃烧炉相连形成双流化床；余热利用***通过立式布置的水管式余热锅炉回收循环流化床燃烧炉的高温烟气余热和细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器的高温煤气余热，并且余热利用***产生的高温过热蒸汽作为气化剂送入细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器内；
所述的循环流化床燃烧***包括燃烧器(1)、一次风室(2)、水冷水平布风板Ⅰ(3)、平板式定向风帽Ⅰ(4)、二次风喷嘴 (5)、返料管道(6)、返料器(7)、位于返料器(7)下部的松动风风室(8)、位于返料器(7)顶部的返料器返料入口(9)、烟气侧一级旋风分离器(10)、位于烟气侧一级旋风分离器(10)下部的循环灰出口(11)、烟气侧二级旋风分离器(12)、位于烟气侧二级旋风分离器(12)下部的放灰口(13)、位于烟气侧二级旋风分离器(12)上部的烟气出口Ⅰ(14)；燃烧器(1)布置在床下，一次风室(2)内设置有启动加热装置，水冷水平布风板Ⅰ(3)固定及冷却采用平板式定向风帽Ⅰ(4)，炉膛前、后墙上布置下倾式二次风喷嘴(5)，返料器(7)与返料管道(6)连接；所述的平板式定向风帽(4)由耐热不锈钢制成，所述的烟气侧一级旋风分离器(10)和烟气侧二级旋风分离器(12)均采用夹套结构；
所述的细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***包括：反应器(15)、循环灰入口(16)、补充循环灰入口(17)、物料入口(18)、平板式定向风帽Ⅱ(19)、水冷水平布风板Ⅱ(20)、高温蒸汽入口(21)、松料风入口(22)、反应器的返料出口(23)、反应器(15)的煤气出口Ⅰ(24)、煤气侧一级旋风分离器(25)、位于煤气侧一级旋风分离器(25)下部的卸灰口Ⅰ(26)、煤气侧二级旋风分离器(27)、位于煤气侧二级旋风分离器(27)下部的卸灰口Ⅱ(28)、位于煤气侧二级旋风分离器(27)上部的煤气出口Ⅱ(29)；水冷水平布风板Ⅱ(20)固定及冷却平板式定向风帽Ⅱ(19)，反应器的循环灰入口(16)与位于烟气侧一级旋风分离器(10)下部的循环灰出口(11)通过管道连通，反应器的返料出口(23)与位于返料器(7)顶部的返料器返料入口(9)通过管道连接；所述的平板式定向风帽(19)由耐热不锈钢制成；
所述的余热利用***包括：汽包(30)、煤气侧过热器(32)、煤气侧蒸发器(37)、烟气侧蒸发器(42)、烟气侧空气预热器(47)；煤气侧过热器(32)的煤气入口Ⅰ(31)与位于细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中煤气侧二级旋风分离器(27)上部的煤气出口Ⅱ(29)通过管道进行连通，煤气侧过热器(32)的煤气出口Ⅲ(34)与煤气侧蒸发器(37)的煤气入口Ⅱ(36)通过管道连通，烟气侧蒸发器(42)的烟气入口I(41)与循环流化床燃烧***中位于烟气侧二级旋风分离器(12)上部的烟气出口Ⅰ(14)通过管道连通，煤气侧过热器(32)的煤气出口Ⅲ(34)与煤气侧蒸发器Ⅱ(37)的煤气入口(36)，烟气侧空气预热器(47)的烟气入口Ⅱ(46)与烟气侧蒸发器(42)的烟气出口Ⅱ(44)通过管道连通。
2.根据权利要求1所述的一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***，其特征在于，所述的灰渣处理***包括：废固余热锅炉(51)，废固余热锅炉设有灰渣入口(52)、热水出口(53)、废冷水入口(54)、热空气出口(55)、废固出口(56)、冷空气入口(57)；灰渣入口(52)与循环流化床燃烧***中位于烟气侧二级旋风分离器(12)下部的放灰口(13)、细粒子生物质或固体化石燃料的流化床气化反应器***中位于煤气侧一级旋风分离器(25)下部的卸灰口Ⅰ(26)和位于煤气侧二级旋风分离器(27)下部的卸灰口Ⅱ(28)、余热利用***中煤气侧过热器(32)的落灰口Ⅰ35)、煤气侧蒸发器(37)落灰口Ⅱ(40)、烟气侧蒸发器(42)的落灰口Ⅲ(45)、烟气侧空气预热器(47)的落灰口Ⅳ(50)通过管道连通。
3.根据权利要求1所述的一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***，其特征在于，所述的气化过程气净化***包括：煤气侧、烟气侧分别采用相同的降温脱硫除尘塔(58)以及煤气侧的煤气干燥设备(78)。
4.根据权利要求1所述的一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***，其特征在于，所述的汽包(30)内设置有合理的给水装置、加药装置、连续排污装置、液位监视装置、汽包压力监视装置以及超压保护装置；煤气侧过热器(32)、煤气侧蒸发器(37)、烟气侧蒸发器(42)和烟气侧空气预热器(47)的壳体均采用折边技术；所述的煤气侧过热器本体(33)采用了蛇形盘管对流受热面，由高温合金钢制作而成，蛇形盘管最上方两排管子上布置有防磨瓦，并且煤气侧过热器本体(33)中部设有面式减温器；所述的煤气侧蒸发器本体(38)和烟气侧蒸发器本体(43)均采用倾斜角度为10°的对流管组，每三个小管组通过汇集集箱连通组成一个大管组，每个小管组的最上方两排管子上布置有防磨瓦。
5.根据权利要求3所述的一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***，其特征在于，所述的降温脱硫除尘塔(58)包括气体入口(59)、第一次喷淋(60)、第一次喷淋水循环出口(61)、下部排污口(62)、第二次喷淋(63)、托盘Ⅰ(65)、上部排污口(66)、第三次喷淋(68)、托盘Ⅱ(70)、第四次喷淋(71)、汽水分离装置(72)、气体出口(74)、一次沉降室(75)、二次沉降室(76)、石灰水循环利用池(77)；两个气体入口(59)分别与余热利用***中煤气侧蒸发器Ⅱ(37)的煤气出口Ⅳ(39)和烟气侧空气预热器(47)的烟气出口Ⅲ(49)通过管道连通。
6.根据权利要求5所述的一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺***，其特征在于，所述的托盘Ⅰ(65)和托盘Ⅱ(70)由多孔孔板制成，托盘Ⅰ(65)上方设有清洗水喷淋Ⅰ(64)，托盘Ⅱ(70)上方清洗水喷淋Ⅱ(69)；所述的第三次喷淋(68)设有文丘里管(67)；所述的汽入水分离装置(72)中有多个波形板组合而成，汽入水分离装置(72)上方设有清洗水喷淋Ⅲ(73)。
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