CN107033968B - 气流床气化***以及气化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气流床气化***以及气化方法，其中，气流床气化***包括：气化炉，气化炉包括气化室和辐射废锅，气化室具有进料口和氧气进口，辐射废锅具有第一进水口、第一蒸汽出口、粗煤气出口和出渣口；汽包，汽包具有第一出水口、第一蒸汽进口和蒸汽排放口，第一出水口与第一进水口连通以通过汽包内的水与辐射废锅进行换热，第一蒸汽进口与第一蒸汽出口连通；洗气塔，洗气塔具有粗煤气进口和粗煤气排放口，粗煤气进口与粗煤气出口连通以使洗气塔对气化炉排出的粗煤气进行洗涤。根据本发明实施例的气流床气化***，突破了相关技术中采用激冷水回收热量的热回收方式，将煤气化过程中煤气的显热全部回收，并产生高品质蒸汽，使能量利用更充分。

Description

气流床气化***以及气化方法
技术领域
本发明涉及煤气化技术领域，更具体地，涉及一种气流床气化***以及气化方法。
背景技术
自上世纪末期气流床气化技术在我国开始使用，迄今为止已有二十几年的时间，有近百台气化炉在进行使用。这些气化工艺中的热量回收一直采用直接激冷的热量回收方式，激冷后的高温热水通过闪蒸***进行热量回收。这种气化方法存热量和回收效率低、回收蒸汽的品质差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种气流床气化***，该气流床气化***的结构简单，热回收效率高，更加节能环保。
本发明还提出一种气流床气化方法，该气流床气化方法可以提高热回收效率，操作简单。
根据本发明第一方面实施例的气流床气化***，包括：气化炉，所述气化炉包括相连的气化室和辐射废锅，所述气化室具有进料口和氧气进口，所述辐射废锅具有第一进水口、第一蒸汽出口、粗煤气出口和出渣口；汽包，所述汽包具有第一出水口、第一蒸汽进口和蒸汽排放口，所述第一出水口与所述第一进水口连通以通过所述汽包内的水与所述辐射废锅进行换热，所述第一蒸汽进口与所述第一蒸汽出口连通；洗气塔，所述洗气塔具有粗煤气进口和粗煤气排放口，所述粗煤气进口与所述粗煤气出口连通以使所述洗气塔对所述气化炉排出的粗煤气进行洗涤。
根据本发明实施例的气流床气化***，采用辐射废锅进行热量回收，然后将辐射废锅出来的高温煤气直接送入洗气塔进行洗涤、除尘，最后送入后工段使用，突破了相关技术中通过加压气化采用激冷水回收热量的热回收方式，可以将煤气化过程中煤气的显热全部回收，并产生高品质蒸汽，使能量利用更充分。
另外，根据本发明实施例的气流床气化***，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，还包括对流废锅，所述对流废锅设在所述气化炉与所述洗气塔之间，所述对流废锅分别与所述粗煤气进口与所述粗煤气出口相连。
根据本发明的一个实施例，所述汽包还具有第二出水口、第二蒸汽进口，所述对流废锅具有第二蒸汽出口、第二进水口，所述第二出水口与所述第二进水口连通，所述第二蒸汽进口与所述第二蒸汽出口连通。
根据本发明的一个实施例，还包括灰渣排放装置，所述灰渣排放装置与所述辐射废锅相连以对所述气化炉排放的灰渣进行处理。
根据本发明的一个实施例，还包括灰水处理装置，所述灰水处理装置具有第一灰水进口和第二灰水进口，所述第一灰水进口与所述辐射废锅连通，所述第二灰水进口与所述洗气塔连通。
根据本发明的一个实施例，所述灰水处理装置与所述洗气塔之间设有泵体以将所述灰水处理装置处理回收的灰水抽送至所述洗气塔、对所述粗煤气进行洗涤。
根据本发明的一个实施例，所述洗气塔与所述辐射废锅之间设有泵体以将所述灰水处理装置处理回收的灰水抽送至所述辐射废锅内。
根据本发明的一个实施例，所述气化室设在所述辐射废锅的上方。
根据本发明的一个实施例，所述汽包还具有补水口。
根据本发明第二方面实施例的气流床气化方法，包括：S1、将含碳物质和氧气通入气化炉的气化室内，得到粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰；S2、将所述粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰通入气化炉的辐射废锅以通过所述辐射废锅进行水冷换热；S3、将所述粗煤气通入洗气塔进行洗涤，并将洗气塔和辐射废锅内的灰水通入灰水处理装置进行处理。
根据本发明第三方面实施例的气流床气化方法，包括：S1、将含碳物质和氧气通入气化炉的气化室内，得到粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰；S2、将所述粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰通入所述气化炉的辐射废锅以通过所述辐射废锅进行水冷换热；S3、将所述粗煤气通入对流废锅进行热量回收；S4、将所述粗煤气通入洗气塔进行洗涤，并将洗气塔和辐射废锅内的灰水通入灰水处理装置进行处理。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的气流床气化***的结构示意图；
图2是根据本发明又一个实施例的气流床气化***的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的气流床气化方法的流程图；
图4是根据本发明又一个实施例的气流床气化方法的流程图。
附图标记：
100：气流床气化***；
10：气化炉；
11：气化室；111：进料口；112：氧气进口；
12：辐射废锅；121：第一进水口；122：第一蒸汽出口；123：粗煤气出口；124：出渣口；
20：汽包；21：第一出水口；22：第一蒸汽进口；23：蒸汽排放口；24：第二出水口；25：第二蒸汽进口；26：补水口；
30：洗气塔；31：粗煤气进口；32：粗煤气排放口；
40：对流废锅；41：第二蒸汽出口；42：第二进水口；
50：灰渣排放装置；
60：灰水处理装置；61：第一灰水进口；62：第二灰水进口；
70：泵体。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图1至图4具体描述根据本发明第一方面实施例的气流床气化***100。
如图1所示，根据本发明实施例的气流床气化***100包括气化炉10、汽包20和洗气塔30。具体而言，气化炉10包括相连的气化室11和辐射废锅12，气化室11具有进料口111和氧气进口112，辐射废锅12具有第一进水口121、第一蒸汽出口122、粗煤气出口123和出渣口124，汽包20具有第一出水口21、第一蒸汽进口22和蒸汽排放口23，第一出水口21与第一进水口121连通以通过汽包20内的水与辐射废锅12进行换热，第一蒸汽进口22与第一蒸汽出口122连通，洗气塔30具有粗煤气进口31和粗煤气排放口32，粗煤气进口31与粗煤气出口123连通以使洗气塔30对气化炉10排出的粗煤气进行洗涤。
换言之，该气流床气化***100主要由气化炉10、汽包20和洗气塔30组成。其中，气化炉10主要由气化室11和辐射废锅12两部分组成，气化炉10的气化室11可以采用膜式水冷壁作为保护，该膜式水冷壁和气化炉10的上段外壳同轴且间隔开设置，水冷壁管内通入饱和状态的锅炉水，然后通过汽包20可以产生蒸汽。气化室11的锅炉水采用自然循环设计、强制循环运行，其中，气化室11的出口设有小水冷壁，气化室11内的粗煤气、灰渣和没有反应完的煤灰通过小水冷壁进入热回收室。
气化炉10的辐射废锅12也可以采用膜式水冷壁作为保护，该膜式水冷壁和气化炉10的上段外壳同轴且间隔开设置，其中，该膜式水冷壁内设有一部分水冷屏，辐射废锅12的下段设有水浴，部分较大的灰渣直接进入水浴，然后通过和气化炉10相连的锁斗排出。
进一步地，从辐射废锅12的粗煤气出口123排出的高温煤气可以直接加水降温后进入洗气塔30内进行洗涤，其中，洗气塔30可以采用气流床气化***100返回的工艺冷凝液和气流床气化***100回收的灰水对粗煤气进行洗涤。
由此，根据本发明实施例的气流床气化***100，采用辐射废锅12进行热量回收，然后将辐射废锅12出来的高温煤气直接送入洗气塔30进行洗涤、除尘，最后送入后工段使用，突破了相关技术中通过加压气化采用激冷水回收热量的热回收方式，可以将煤气化过程中煤气的显热全部回收，并产生高品质蒸汽，使能量利用更充分。
其中，根据本发明的一个实施例，气流床气化***100还包括灰渣排放装置50，灰渣排放装置50与辐射废锅12相连以对气化炉10排放的灰渣进行处理。
也就是说，该气流床气化***100主要由气化炉10、汽包20、洗气塔30和灰渣排放装置50组成。辐射废锅12内的灰渣通过锁斗排到灰渣排放装置50内进行处理，结构简单，连接可靠，具有节能、环保的优点。
如图1所示，气流床气化***100还包括灰水处理装置60，灰水处理装置60具有第一灰水进口61和第二灰水进口62，第一灰水进口61与辐射废锅12连通，第二灰水进口62与洗气塔30连通。
气流床气化***100在工作过程中，气化炉10的辐射废锅12下部水浴和洗气塔30的底部不断积存一定灰渣浓度的灰水，将两部分灰水分别通入灰水处理装置60内，进行热量回收和澄清处理，即灰水处理装置60可以将灰水中含有的细灰分离出来，然后将澄清后的灰水返回气流床气化***100进行重新使用，更加节能、环保。
由此，该灰水处理装置60的结构简单，与辐射废锅12和洗气塔30连接可靠，可以对含有灰渣的灰水进行热量回收和澄清处理，进一步提高该气流床气化***100的热回收效率。
可选地，根据本发明的一个实施例，灰水处理装置60与洗气塔30之间设有泵体70以将灰水处理装置60处理回收的灰水抽送至洗气塔30、对粗煤气进行洗涤。而洗气塔30与辐射废锅12之间也设有泵体70以将灰水处理装置60处理回收的灰水抽送至辐射废锅12内。
参考图1，辐射废锅12的粗煤气出口123与洗气塔30的粗煤气进口31连通，从而可以将从辐射废锅12排出的高温粗煤气通入洗气塔30内进行洗涤，提高粗煤气的纯度，与此同时，洗气塔30的底部不断积存灰渣。而辐射废锅12与灰水处理装置60的第一灰水进口61连通以将辐射废锅12内含有灰渣的灰水通入灰水处理装置60进行热量回收和澄清处理，洗气塔30与灰水处理装置60的第二灰水进口62连通以将洗气塔30内含有灰渣的灰水通入灰水处理装置60进行热量回收和澄清处理。
进一步地，灰水处理装置60与洗气塔30之间、洗气塔30与辐射废锅12之间分别设有泵体70，从而将灰水处理装置60内澄清后的灰水抽送到洗气塔30与辐射废锅12内进行重新使用，提高了灰水的抽送速度，进一步提高该气流床气化***100的热回收效率。
优选地，根据本发明的一个实施例，气化室11设在辐射废锅12的上方。位于辐射废锅12上方的气化室11的锅炉水可以采用自然循环设计、强制循环运行，然后将粗煤气、灰渣和没有反应完的煤灰通过小水冷壁进入热回收室，部分较大的灰渣直接进入辐射废锅12底部的水浴内，然后通过排出气化炉10外。结构简单，采用自然循环设计，提高了该气流床气化***100的使用可靠性和热回收效率。
其中，汽包20还具有补水口26，从而为气流床气化***100提供足量的水，保证气流床气化***100的正常的水循环，提高换热效率，进一步保证了该气流床气化***100的正常使用。
如图2所示，在本发明的另一些具体实施方式中，气流床气化***100还包括对流废锅40，对流废锅40设在气化炉10与洗气塔30之间，对流废锅40分别与粗煤气进口31与粗煤气出口123相连。
具体地，从辐射废锅12的粗煤气出口123排出的高温粗煤气通过管道进入对流废锅40内，在对流废锅40内回收部分热量并产生高压蒸汽后从对流废锅40排出，然后粗煤气可以直接加水进行降温后进入洗气塔30进行洗涤，当然，洗气塔30还可以采用气流床气化***100返回的工艺冷凝液和气流床气化***100回收的灰水对粗煤气进行洗涤。
由此，根据本发明实施例的气流床气化***100，该气化炉10可以气化低灰熔点煤，也可以气化高灰熔点煤，可以根据需要将气化炉10的气化室11出来的高温煤气的温度先通过辐射废锅12降至700℃左右，并通过辐射废锅12产生高压蒸汽，然后将700℃左右的高温气体送入对流废锅40内进行热量回收，使得粗煤气温度进一步降低，然后将粗煤气通入洗气塔30进行洗涤、除尘，最后送入后工段使用。
参考图2，汽包20还具有第二出水口24、第二蒸汽进口25，对流废锅40具有第二蒸汽出口41、第二进水口42，第二出水口24与第二进水口42连通，第二蒸汽进口25与第二蒸汽出口41连通。该对流废锅40可以对从辐射废锅12排出的粗煤气进一步进行热量回收，大大地提高了该气流床气化***100的热回收效率。
由此，该气流床气化***100采用辐射废锅12和对流废锅40相结合的能量回收方式进行热量回收，然后将对流废锅40出来的高温煤气送入洗气塔30进行洗涤、除尘，最后送入后工段使用，突破了相关技术中通过加压气化采用激冷水回收热量的热回收方式，可以将煤气化过程中煤气的显热全部回收，并产生高品质蒸汽，使能量利用更充分。
下面结合附图1至图4具体描述根据本发明实施例的气流床气化方法。
如图3所示，根据本发明第二方面实施例的气流床气化方法包括：
S1、将含碳物质和氧气通入气化炉10的气化室11内，得到粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰；
S2、将粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰通入气化炉10的辐射废锅12以通过辐射废锅12进行水冷换热；
S3、将粗煤气通入洗气塔30进行洗涤，并将洗气塔30和辐射废锅12内的灰水通入灰水处理装置60进行处理。
具体地，如图1和图3所示，含碳物质通过气化喷嘴(未示出)进入气化炉10的气化室11，在气化室11内和氧气进行充分混合并发生气化反应，由于水冷壁内涂有耐火材料，此耐火材料导热性能优良，能快速地将煤燃烧产生的热量传递给水冷壁管，并使炉渣在耐火材料表面形成固态渣层，起到保护耐火材料的作用。煤气化产生的粗煤气、渣以及没有反应的煤灰通过单独设立的小水冷壁进入辐射废锅12，在辐射废锅12内的高温粗煤气通过和水冷屏、膜式水冷壁的锅炉水进行换热，使粗煤气的温度降低，并产生蒸汽，其中，辐射废锅12采用自然循环。
从辐射废锅12排出的粗煤气进入洗气塔30内，经过洗气塔30洗涤、除尘后进入下游工序进行使用。与此同时，气化炉10的辐射废锅12下部水浴和洗气塔30的底部不断积存含有一定灰渣浓度的灰水，将灰水通入灰水处理装置60进行热量回收和澄清处理，即灰水处理装置60将灰水中含有的细灰分离出来，然后将澄清后的灰水返回***内(例如辐射废锅12和洗气塔30)进行回收利用。
由此，根据本发明实施例的气流床气化方法，采用辐射废锅12进行热量回收，然后将辐射废锅12出来的高温煤气直接送入洗气塔30进行洗涤、除尘，最后送入后工段使用，突破了相关技术中通过加压气化采用激冷水回收热量的热回收方式，可以将煤气化过程中煤气的显热全部回收，并产生高品质蒸汽，使能量利用更充分。
如图4所示，根据本发明第三方面实施例的气流床气化方法包括：
S1、将含碳物质和氧气通入气化炉10的气化室11内，得到粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰；
S2、将粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰通入气化炉10的辐射废锅12以通过辐射废锅12进行水冷换热；
S3、将粗煤气通入对流废锅40进行热量回收；
S4、将粗煤气通入洗气塔30进行洗涤，并将洗气塔30和辐射废锅12内的灰水通入灰水处理装置60进行处理。
具体地，如图2和图4所示，含碳物质通过气化喷嘴进入气化炉10的气化室11，在气化室11内和氧气进行充分混合并发生气化反应，由于水冷壁内涂有耐火材料，此耐火材料导热性能优良，能快速地将煤燃烧产生的热量传递给水冷壁管，并使炉渣在耐火材料表面形成固态渣层，起到保护耐火材料的作用。煤气化产生的粗煤气、渣以及没有反应的煤灰通过单独设立的小水冷壁进入辐射废锅12，在辐射废锅12内的高温粗煤气通过和水冷屏、膜式水冷壁的锅炉水进行换热，使粗煤气的温度降低，并产生蒸汽，其中，辐射废锅12采用自然循环。
从辐射废锅12排出的粗煤气进入对流废锅40内进一步进行热量回收，其中，对流废锅40采用自然循环。然后，从对流废锅40排出的粗煤气进入洗气塔30内，经过洗气塔30洗涤后进入下游工序进行利用。与此同时，气化炉10的辐射废锅12下部水浴和洗气塔30的底部不断积存含有一定浓度灰渣的灰水，将灰水通入灰水处理装置60内进行热量回收和澄清处理，即该灰水处理装置60可以将灰水中含有的细灰分离出来，然后将澄清后的灰水返回***(例如辐射废锅12和洗气塔30)进行回收利用。
由此，该气化方法采用辐射废锅12和对流废锅40相结合的能量回收方式进行热量回收，然后将对流废锅40出来的高温煤气送入洗气塔30进行洗涤、除尘，最后送入后工段使用，突破了相关技术中通过加压气化采用激冷水回收热量的热回收方式，可以将煤气化过程中煤气的显热全部回收，并产生高品质蒸汽，使能量利用更充分。
根据本发明实施例的气流床气化***100的其他构成以及气流床气化方法的其他操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种气流床气化***，其特征在于，包括：
气化炉，所述气化炉包括相连的气化室和辐射废锅，所述气化室具有进料口和氧气进口，所述辐射废锅具有第一进水口、第一蒸汽出口、粗煤气出口和出渣口；
汽包，所述汽包具有第一出水口、第一蒸汽进口和蒸汽排放口，所述第一出水口与所述第一进水口连通以通过所述汽包内的水与所述辐射废锅进行换热，所述第一蒸汽进口与所述第一蒸汽出口连通；
洗气塔，所述洗气塔具有粗煤气进口和粗煤气排放口，所述粗煤气进口与所述粗煤气出口连通以使所述洗气塔对所述气化炉排出的粗煤气进行洗涤。
2.根据权利要求1所述的气流床气化***，其特征在于，还包括对流废锅，所述对流废锅设在所述气化炉与所述洗气塔之间，所述对流废锅分别与所述粗煤气进口和所述粗煤气出口相连。
3.根据权利要求2所述的气流床气化***，其特征在于，所述汽包还具有第二出水口、第二蒸汽进口，所述对流废锅具有第二蒸汽出口、第二进水口，所述第二出水口与所述第二进水口连通，所述第二蒸汽进口与所述第二蒸汽出口连通。
4.根据权利要求1或2所述的气流床气化***，其特征在于，还包括灰渣排放装置，所述灰渣排放装置与所述辐射废锅相连以对所述气化炉排放的灰渣进行处理。
5.根据权利要求1或2所述的气流床气化***，其特征在于，还包括灰水处理装置，所述灰水处理装置具有第一灰水进口和第二灰水进口，所述第一灰水进口与所述辐射废锅连通，所述第二灰水进口与所述洗气塔连通。
6.根据权利要求5所述的气流床气化***，其特征在于，所述灰水处理装置与所述洗气塔之间设有泵体以将所述灰水处理装置处理回收的灰水抽送至所述洗气塔、对所述粗煤气进行洗涤。
7.根据权利要求6所述的气流床气化***，其特征在于，所述洗气塔与所述辐射废锅之间设有泵体以将所述灰水处理装置处理回收的灰水抽送至所述辐射废锅内。
8.根据权利要求1所述的气流床气化***，其特征在于，所述气化室设在所述辐射废锅的上方。
9.根据权利要求1所述的气流床气化***，其特征在于，所述汽包还具有补水口。
10.一种用于权利要求1所述的气流床气化***的气流床气化方法，其特征在于，包括：
S1、将含碳物质和氧气通入气化炉的气化室内，得到粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰；
S2、将所述粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰通入气化炉的辐射废锅以通过所述辐射废锅进行水冷换热；
S3、将所述粗煤气通入洗气塔进行洗涤，并将洗气塔和辐射废锅内的灰水通入灰水处理装置进行处理。
11.一种用于权利要求2所述的气流床气化***的气流床气化方法，其特征在于，包括：
S1、将含碳物质和氧气通入气化炉的气化室内，得到粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰；
S2、将所述粗煤气、灰渣以及未反应的煤灰通入所述气化炉的辐射废锅以通过所述辐射废锅进行水冷换热；
S3、将所述粗煤气通入对流废锅进行热量回收；
S4、将所述粗煤气通入洗气塔进行洗涤，并将洗气塔和辐射废锅内的灰水通入灰水处理装置进行处理。
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