CN1385500A - 一种外配副床反应器的流化床水煤气生产方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种外配副床反应器的流化床水煤气生产方法及装置,所用副床反应器4由和气化室19相连的风室5及和风室5相连的出灰装置8组成,副床反应器4通过管道和旋风分离器3连接,还通过下料管18和流化床气化炉1连接。在整个煤气化过程中分为流化床气化炉粉煤的气化和外配副床反应器对未完全转化的粉煤焦飞灰的气化两个部分。副床反应器4可采用间歇式供风、气化或供风、气化同时进行的连续式气化方法。副床反应器4在流化状态下燃烧或气化2mm以下的粉煤焦,副床反应器4的操作温度为900℃～1000℃。该方法和装置与现有技术相比提高了气化效率及炭的转化率,有效的提高了煤气小时产量。是理想的粉煤气化方法和装置。

Description

一种外配副床反应器的流化床水煤气生产方法及装置
(一)技术领域：本发明涉及用粉煤气化的领域，特别是一种外配副床反应器的流化床水煤气生产方法及装置。
(二)背景技术：现有煤制气的技术方法很多，如移动床水煤气炉、加压鲁奇炉等使用块煤的煤气发生炉生产方法。块煤价格高，制气成本高，燃烧效率低，浪费燃料严重。采用加压气化工艺，技术难度大，工艺及处理***复杂。中国实用新型专利89213611.1是采用循环流化床粉煤气化装置，即先将粉煤在循环流化床裂解炉中进行裂解，取得中热值煤气，煤裂解后生成的半焦再送入气化炉气化生产低热值煤气。该装置工艺简单，气化强度大，产生的煤气品质好，但需外供蒸汽和外加热源。中国发明专利91103896.5提供了一种煤气——蒸汽联产的一体化工艺及设备，既可生产中热值煤气供居民使用，同时可生产蒸汽供热和发电。该专利采用循环灰作为煤裂解的热源，气化炉中的焦炭的浓度很低，不利于气化反应，故煤气产率低。另一方面，作为热载体的循环灰由于只靠分离器分离，循环量大，这导致裂解炉内的温度偏低，使相当多的挥发份残留在半焦中，影响了制气产率。中国发明专利95108875.0提出了一种新的煤气——蒸汽联产方案，其主要特征是锅炉炉膛的下部由燃烧床、传热床和气化床三个并列的流化床组成。由于炉内上下不同的风速，造成炉膛里的颗粒内循环。这样靠内循环下来的回落灰和经分离器分离的物料一起送入到流化床作热载体为气化床的煤气化提供热量。此方案虽解决了热载体灰的循环不够的问题，能保证气化床内的合理反应温度，但气化床内的炭浓度还是很低，不利于气化床的水煤气反应。中国发明专利96109833.3提出了一种焦载热煤气——蒸汽联产的装置及工艺。该装置能有效的解决气化炉内的炭浓度过低的问题，保证了气化炉内合理的温度。但其基本思想还是采用焦载热使煤在流化床裂解和气化，若气化炉内的温度得不到有效控制，煤气中的焦油、酚类等有害物质将不可避免地增加。中国发明专利90105680.4提出了一种水煤气气化方法及其装置。其主要特征是装置的主要部分为一个沸腾床气化炉和一个沸腾余热锅炉。其制气过程分为供风和气化两个阶段。首先对气化炉供应空气，使炉膛内煤燃烧温度升高至预定温度，然后进入气化阶段，向炉内通入蒸汽进行水煤气生产。在供风阶段出炉的带尘烟气，进入沸腾余热锅炉进行再燃烧，产生的蒸汽用于制气。此方案对原料煤要求低，既可生产煤气又可供水蒸汽，但其从炉内随气体带出的大量含炭很高的灰粒不能充分用于制气，气化率低，炭转化率不高，沸腾余热锅炉操作复杂。
(三)发明内容：本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，而提供一种能使未完全转化的煤焦飞灰颗粒充分利用的外配副床反应器的水煤气生产方法和装置。本发明的装置包括流化床气化炉1、旋风分离器3和副床反应器4及余热锅炉15和辅助管道。本发明在整个煤气化过程中分为粉煤的气化和未完全转化的粉煤焦飞灰的气化两个部分。粉煤主要在流化床气化炉1中进行间歇气化反应，产生的烟气、煤气经旋风分离器3进入余热锅炉15降温后排放或收集。随出炉烟气、煤气带出的未完全转化的高温煤焦飞灰由旋风分离器3分离出，进入副床反应器4进行气化反应。在副床反应器4中的气化方法是供应空气，使副床反应器4内的粉煤焦燃烧补充热量，提高温度，再通入蒸汽进行气化反应。向副床反应器4中同时供空气、蒸汽，则产生混合煤气，分别供空气、蒸气，则供空气时产生烟气，供蒸气时产生煤气。副床反应器4产生的煤气或烟气及大部分反应后的灰粒进入流化床气化炉1，进一步循环。副床反应器4这个外配流化床对从旋风分离器3出来的未完全转化的粉煤焦颗粒进行燃烧、气化，使副床反应器4内温度和流化床气化炉1的运行上限温度保持相近，这样从副床反应器4进入流化床气化炉1的灰颗粒，当流化床气化炉1在吹风阶段，就不会从流化床气化炉1内吸热，相反，可将其自身的热量传递给流化床气化炉1内的物料颗粒，使吹风时间缩短。当流化床气化炉1在制气阶段，从副床反应器4进入流化床气化炉1的灰颗粒由于其温度高且保持大致稳定，可使制气时间延长。副床反应器4空气蒸汽同时进入时产生的主要成份为H2、CO、CO2、H2O的混合气通过下料管进入流化床气化炉1，流化床气化炉1在制气阶段则进行CO2、H2O的还原反应生成CO和H2，增加流化床气化炉1可燃气的含量；流化床气化炉1在吹风阶段，副床反应器4产生的可燃气H2、CO在流化床气化炉1中燃烧放热，加速床内物料升温，缩短吹风时间，从而使气化炉的性能得以优化。该方法有效的提高了煤制气装置的效率及炭的转化率和小时产气量。由于从副床反应器4进入到流化床气化炉1内的温度较高，相应的提高了流化床气化炉1内的温度，能有效的减少煤气中的焦油和酚类物质的含量且提高了煤气的品质。副床反应器4既是燃烧、气化反应器，也是动态平衡回灰装置，能够调节粉煤焦的处理量。副床反应器4特别适用于2mm以下粉煤焦在流化状态下的燃烧或气化。流化床气化炉1的操作温度为900℃～1050℃。副床反应器4的操作温度为900℃～1000℃，流化速度为0.2～0.6m/s。
(四)附图说明：
图1是本发明的装置示意图。
图1中的——→是气流方向，——→是固体焦粉方向。
(五)具体实施方式：以下结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示。外配副床反应器的流化床水煤气装置主要是由流化床气化炉1，旋风分离器3和副床反应器4及余热锅炉15和辅助管道组成。流化床气化炉1带有料斗13、螺旋加煤机14、风室9和出渣装置12。副床反应器4由和气化室19相连的风室5及出灰装置8组成。流化床气化炉1和旋风分离器3之间由管道2连接。流化床气化炉1和副床反应器4之间由下料管18连接。余热锅炉15与旋风分离器3相连。蒸汽管道10、空气管道11通过阀门与风室9相连接，烟气管道16、煤气管道17通过阀门与余热锅炉15相连接。蒸汽管道6、空气管道7与风室5相连接。流化床气化炉1底部有出渣装置12，副床反应器4底部有出灰装置8。流化床气化炉1采用间歇式气化方法，副床反应器4则可采用间歇式供风、气化或供风、气化同时进行的连续式气化方法。整个过程为料斗13中的粉煤由螺旋加煤机14加入流化床气化炉1中，从空气管道11进入风室9的空气均匀进入流化床气化炉1内，使煤流化燃烧，放出热量，床层温度迅速升高，这时产生的高温烟气经管道2通过旋风分离器3将烟气中80％的未完全转化的粉煤焦分离出进入副床反应器4燃烧，此时空气经空气管道7通过风室5进入副床反应器4的反应室19使高温粉煤焦流化燃烧放出热量，提高粉煤焦的温度，所产烟气及部分灰粒通过下料管18重新进入流化床气化炉1中，参与流化床气化炉1内燃烧。经分离粉煤焦的烟气进入余热锅炉15回收物理热后经烟气管道16到后续***进一步除尘、降温后排放。制气时从蒸汽管道10进入风室9的蒸汽均匀进入流化床气化炉1内，使煤在流化状态气化，这时产生的较高温度煤气经管道2通过旋风分离器3将其中的未完全转化的粉煤焦分离出进入副床反应器4气化。此时蒸汽经蒸汽管道6通过风室5进入副床反应器4使高温粉煤焦流化气化，所产煤气及部分灰粒通过下料管18重新进入流化床气化炉1中与主炉煤气混合。经分离粉煤焦的煤气进入余热锅炉15回收物理热后经煤气管道17到后续***进一步除尘、降温后收集。以上过程反复循环进行。在流化床气化炉1供风和气化的不断循环中，随产生的高温烟气、煤气通过管道2由旋风分离器3分离出的未完全转化的粉煤焦进入副床反应器4，对副床反应器4的操作还可以空气、蒸汽混合后同时通过风室5进入副床反应器4使高温粉煤焦流化燃烧和气化同时进行，所产主要成份为H2、CO、CO2、H2O的混合煤气及部分灰粒通过下料管18重新进入流化床气化炉1中，当流化床气化炉1中在供风阶段则煤气中可燃气H2、CO在流化床气化炉1中燃烧放热，加速加热炉内物料，缩短吹风时间。当流化床气化炉1中在气化阶段，则进入流化床气化炉1的煤气中CO2、H2O在流化床气化炉1内进一步还原反应生成CO和H2，增加流化床气化炉1中煤气的可燃气含量。流化床气化炉1供风和气化的阶段转换以床层温度为准，供风使炉内温度升到1000℃时，进入气化阶段，随着反应的进行，料层温度逐渐降低，当炉内温度下降到950℃时，完成气化阶段，又开始下一个从供风到气化的重复循环。副床反应器4采用间歇式供风、气化的控制形式时供风和气化的过程与流化床气化炉1的供风和气化阶段同步，调节各阶段空气、蒸汽的量及粉煤焦的处理量，使副床反应器4内温度控制在950℃。副床反应器4采用供风、气化同时进行的控制形式时，调节空气、蒸汽的比例使副床反应器4内温度平衡在950℃。流化床气化炉1内产生的灰渣通过底部出渣装置12排放，副床反应器4内的物料量通过底部出灰装置12排放平衡。

Claims (3)

1、一种外配副床反应器的流化床水煤气生产方法，其特征在于：流化床气化炉(1)采用间歇式气化方法，副床反应器(4)则可采用间歇式供风、气化或供风、气化同时进行的连续式气化方法，整个过程为料斗(13)中的粉煤由螺旋加煤机(14)加入流化床气化炉(1)中，从空气管道(11)进入风室(9)的空气均匀进入流化床气化炉(1)内，使煤流化燃烧，放出热量，流化床气化炉(1)的床层温度升高到一定温度，这时产生的高温烟气经管道(2)通过旋风分离器(3)将烟气中80％的未完全转化的粉煤焦分离出进入副床反应器(4)燃烧，此时空气经空气管道(7)，通过风室(5)进入副床反应器(4)的气化室(19)，使高温粉煤焦用流化速度为0.2-0.6m/s进行流化燃烧放出热量，提高粉煤焦到一定温度，所产烟气及部分灰粒通过下料管(18)重新进入流化床气化炉(1)中，参与在流化床气化炉(1)中燃烧；经分离粉煤焦的烟气进入余热锅炉(15)，回收物理热后经烟气管道(16)到后续***进一步除尘、降温后排放；制气时从蒸汽管道(10)进入风室(9)的蒸汽均匀进入流化床气化炉(1)内，使煤在流化状态气化，这时产生的高温煤气经管道(2)，通过旋风分离器(3)将其中的未完全转化的粉煤焦分离出进入副床反应器(4)气化，此时蒸汽经蒸汽管道(6)通过风室(5)进入副床反应器(4)使高温粉煤焦流化气化，所产煤气及部分灰粒通过下料管(18)重新进入流化床气化炉(1)中，与流化床气化炉(1)中的煤气混合进一步进行还原反应；经分离粉煤焦的煤气进入余热锅炉(15)回收物理热后，经煤气管道(17)到后续***进一步除尘、降温后收集煤气，以上过程反复循环进行；在流化床气化炉(1)供风和气化的不断循环中，随产生的高温烟气及煤气通过管道(2)由旋风分离器(3)分离出的未完全转化的粉煤焦进入副床反应器(4)，对副床反应器(4)的操作还可以空气、蒸汽混合后同时通过风室(5)进入副床反应器(4)，使粒度为0-2mm的高温粉煤焦流化燃烧和气化同时进行，所产主要成份为H2、CO、CO2、H2O的混合煤气及部分灰粒通过下料管(18)重新进入流化床气化炉(1)中，当流化床气化炉(1)中在供风阶段则煤气中可燃气H2、CO在主床中燃烧放热，加速加热炉内物料，缩短吹风时间，提高装置的效率及炭的转化率；当流化床气化炉(1)中在气化阶段，则煤气中CO2、H2O在流化床气化炉(1)内进行还原反应生成CO和H2，增加流化床气化炉(1)的可燃气含量，流化床气化炉(1)供风和气化的阶段转换以床层温度为准，供风使炉内温度升高到一定温度时，进入气化阶段，随着反应的进行，料层温度逐渐降低，当炉内温度下降到一定温度时，完成气化阶段，又开始下一个从供风到气化的重复循环。副床反应器(4)采用间隙式供风、气化的控制形式时供风和气化的过程与流化床气化炉(1)的供风和气化阶段同步，调节各阶段空气、蒸汽的量及粉煤焦的处理量，使副床反应器(4)内温度控制在一定温度，采用供风、气化同时进行的控制形式时，调节空气、蒸汽的比例使副床反应器(4)内温度平衡在一定温度，流化床气化炉(1)内产生的灰渣通过底部出渣装置(12)排放，副床反应器(4)内的物料量通过底部出灰装置(12)排放平衡。
2、根椐权利要求1所述的外配副床反应器的流化床水煤气生产方法，其特征在于：流化床气化炉(1)的操作温度为900℃～1050℃，副床反应器(4)的操作温度为900℃～1000℃。
3、一种如权利要求1所述的外配副床反应器的流化床水煤气装置，它包括：流化床气化炉(1)和旋风分离器(3)之间由管道连接，螺旋加煤机(14)上有料斗(13)，旋风分离器(3)通过管道和余热锅炉(15)连接，其特征在于：副床反应器(4)由和气化室(19)相连的风室(5)及和风室(5)相连的出灰装置(8)组成，副床反应器(4)通过管道和旋风分离器(3)连接，还通过下料管(18)和流化床气化炉(1)连接。
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