專利名稱：一種外配副床反應(yīng)器的流化床水煤氣生產(chǎn)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用粉煤氣化的領(lǐng)域，特別是一種外配副床反應(yīng)器的流化床水煤氣生產(chǎn)方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有煤制氣的技術(shù)方法很多，如移動床水煤氣爐、加壓魯奇爐等使用塊煤的煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)方法。塊煤價格高，制氣成本高，燃燒效率低，浪費燃料嚴(yán)重。采用加壓氣化工藝，技術(shù)難度大，工藝及處理系統(tǒng)復(fù)雜。中國實用新型專利89213611.1是采用循環(huán)流化床粉煤氣化裝置，即先將粉煤在循環(huán)流化床裂解爐中進行裂解，取得中熱值煤氣，煤裂解后生成的半焦再送入氣化爐氣化生產(chǎn)低熱值煤氣。該裝置工藝簡單，氣化強度大，產(chǎn)生的煤氣品質(zhì)好，但需外供蒸汽和外加熱源。中國發(fā)明專利91103896.5提供了一種煤氣——蒸汽聯(lián)產(chǎn)的一體化工藝及設(shè)備，既可生產(chǎn)中熱值煤氣供居民使用，同時可生產(chǎn)蒸汽供熱和發(fā)電。該專利采用循環(huán)灰作為煤裂解的熱源，氣化爐中的焦炭的濃度很低，不利于氣化反應(yīng)，故煤氣產(chǎn)率低。另一方面，作為熱載體的循環(huán)灰由于只靠分離器分離，循環(huán)量大，這導(dǎo)致裂解爐內(nèi)的溫度偏低，使相當(dāng)多的揮發(fā)份殘留在半焦中，影響了制氣產(chǎn)率。中國發(fā)明專利95108875.0提出了一種新的煤氣——蒸汽聯(lián)產(chǎn)方案，其主要特征是鍋爐爐膛的下部由燃燒床、傳熱床和氣化床三個并列的流化床組成。由于爐內(nèi)上下不同的風(fēng)速，造成爐膛里的顆粒內(nèi)循環(huán)。這樣靠內(nèi)循環(huán)下來的回落灰和經(jīng)分離器分離的物料一起送入到流化床作熱載體為氣化床的煤氣化提供熱量。此方案雖解決了熱載體灰的循環(huán)不夠的問題，能保證氣化床內(nèi)的合理反應(yīng)溫度，但氣化床內(nèi)的炭濃度還是很低，不利于氣化床的水煤氣反應(yīng)。中國發(fā)明專利96109833.3提出了一種焦載熱煤氣——蒸汽聯(lián)產(chǎn)的裝置及工藝。該裝置能有效的解決氣化爐內(nèi)的炭濃度過低的問題，保證了氣化爐內(nèi)合理的溫度。但其基本思想還是采用焦載熱使煤在流化床裂解和氣化，若氣化爐內(nèi)的溫度得不到有效控制，煤氣中的焦油、酚類等有害物質(zhì)將不可避免地增加。中國發(fā)明專利90105680.4提出了一種水煤氣氣化方法及其裝置。其主要特征是裝置的主要部分為一個沸騰床氣化爐和一個沸騰余熱鍋爐。其制氣過程分為供風(fēng)和氣化兩個階段。首先對氣化爐供應(yīng)空氣，使?fàn)t膛內(nèi)煤燃燒溫度升高至預(yù)定溫度，然后進入氣化階段，向爐內(nèi)通入蒸汽進行水煤氣生產(chǎn)。在供風(fēng)階段出爐的帶塵煙氣，進入沸騰余熱鍋爐進行再燃燒，產(chǎn)生的蒸汽用于制氣。此方案對原料煤要求低，既可生產(chǎn)煤氣又可供水蒸汽，但其從爐內(nèi)隨氣體帶出的大量含炭很高的灰粒不能充分用于制氣，氣化率低，炭轉(zhuǎn)化率不高，沸騰余熱鍋爐操作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種能使未完全轉(zhuǎn)化的煤焦飛灰顆粒充分利用的外配副床反應(yīng)器的水煤氣生產(chǎn)方法和裝置。本發(fā)明的裝置包括流化床氣化爐1、旋風(fēng)分離器3和副床反應(yīng)器4及余熱鍋爐15和輔助管道。本發(fā)明在整個煤氣化過程中分為粉煤的氣化和未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦飛灰的氣化兩個部分。粉煤主要在流化床氣化爐1中進行間歇氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的煙氣、煤氣經(jīng)旋風(fēng)分離器3進入余熱鍋爐15降溫后排放或收集。隨出爐煙氣、煤氣帶出的未完全轉(zhuǎn)化的高溫煤焦飛灰由旋風(fēng)分離器3分離出，進入副床反應(yīng)器4進行氣化反應(yīng)。在副床反應(yīng)器4中的氣化方法是供應(yīng)空氣，使副床反應(yīng)器4內(nèi)的粉煤焦燃燒補充熱量，提高溫度，再通入蒸汽進行氣化反應(yīng)。向副床反應(yīng)器4中同時供空氣、蒸汽，則產(chǎn)生混合煤氣，分別供空氣、蒸氣，則供空氣時產(chǎn)生煙氣，供蒸氣時產(chǎn)生煤氣。副床反應(yīng)器4產(chǎn)生的煤氣或煙氣及大部分反應(yīng)后的灰粒進入流化床氣化爐1，進一步循環(huán)。副床反應(yīng)器4這個外配流化床對從旋風(fēng)分離器3出來的未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦顆粒進行燃燒、氣化，使副床反應(yīng)器4內(nèi)溫度和流化床氣化爐1的運行上限溫度保持相近，這樣從副床反應(yīng)器4進入流化床氣化爐1的灰顆粒，當(dāng)流化床氣化爐1在吹風(fēng)階段，就不會從流化床氣化爐1內(nèi)吸熱，相反，可將其自身的熱量傳遞給流化床氣化爐1內(nèi)的物料顆粒，使吹風(fēng)時間縮短。當(dāng)流化床氣化爐1在制氣階段，從副床反應(yīng)器4進入流化床氣化爐1的灰顆粒由于其溫度高且保持大致穩(wěn)定，可使制氣時間延長。副床反應(yīng)器4空氣蒸汽同時進入時產(chǎn)生的主要成份為H2、CO、CO2、H2O的混合氣通過下料管進入流化床氣化爐1，流化床氣化爐1在制氣階段則進行CO2、H2O的還原反應(yīng)生成CO和H2，增加流化床氣化爐1可燃氣的含量；流化床氣化爐1在吹風(fēng)階段，副床反應(yīng)器4產(chǎn)生的可燃氣H2、CO在流化床氣化爐1中燃燒放熱，加速床內(nèi)物料升溫，縮短吹風(fēng)時間，從而使氣化爐的性能得以優(yōu)化。該方法有效的提高了煤制氣裝置的效率及炭的轉(zhuǎn)化率和小時產(chǎn)氣量。由于從副床反應(yīng)器4進入到流化床氣化爐1內(nèi)的溫度較高，相應(yīng)的提高了流化床氣化爐1內(nèi)的溫度，能有效的減少煤氣中的焦油和酚類物質(zhì)的含量且提高了煤氣的品質(zhì)。副床反應(yīng)器4既是燃燒、氣化反應(yīng)器，也是動態(tài)平衡回灰裝置，能夠調(diào)節(jié)粉煤焦的處理量。副床反應(yīng)器4特別適用于2mm以下粉煤焦在流化狀態(tài)下的燃燒或氣化。流化床氣化爐1的操作溫度為900℃～1050℃。副床反應(yīng)器4的操作溫度為900℃～1000℃，流化速度為0.2～0.6m/s。


圖1是本發(fā)明的裝置示意圖。
圖1中的——→是氣流方向，——→是固體焦粉方向。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
如圖1所示。外配副床反應(yīng)器的流化床水煤氣裝置主要是由流化床氣化爐1，旋風(fēng)分離器3和副床反應(yīng)器4及余熱鍋爐15和輔助管道組成。流化床氣化爐1帶有料斗13、螺旋加煤機14、風(fēng)室9和出渣裝置12。副床反應(yīng)器4由和氣化室19相連的風(fēng)室5及出灰裝置8組成。流化床氣化爐1和旋風(fēng)分離器3之間由管道2連接。流化床氣化爐1和副床反應(yīng)器4之間由下料管18連接。余熱鍋爐15與旋風(fēng)分離器3相連。蒸汽管道10、空氣管道11通過閥門與風(fēng)室9相連接，煙氣管道16、煤氣管道17通過閥門與余熱鍋爐15相連接。蒸汽管道6、空氣管道7與風(fēng)室5相連接。流化床氣化爐1底部有出渣裝置12，副床反應(yīng)器4底部有出灰裝置8。流化床氣化爐1采用間歇式氣化方法，副床反應(yīng)器4則可采用間歇式供風(fēng)、氣化或供風(fēng)、氣化同時進行的連續(xù)式氣化方法。整個過程為料斗13中的粉煤由螺旋加煤機14加入流化床氣化爐1中，從空氣管道11進入風(fēng)室9的空氣均勻進入流化床氣化爐1內(nèi)，使煤流化燃燒，放出熱量，床層溫度迅速升高，這時產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)管道2通過旋風(fēng)分離器3將煙氣中80％的未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦分離出進入副床反應(yīng)器4燃燒，此時空氣經(jīng)空氣管道7通過風(fēng)室5進入副床反應(yīng)器4的反應(yīng)室19使高溫粉煤焦流化燃燒放出熱量，提高粉煤焦的溫度，所產(chǎn)煙氣及部分灰粒通過下料管18重新進入流化床氣化爐1中，參與流化床氣化爐1內(nèi)燃燒。經(jīng)分離粉煤焦的煙氣進入余熱鍋爐15回收物理熱后經(jīng)煙氣管道16到后續(xù)系統(tǒng)進一步除塵、降溫后排放。制氣時從蒸汽管道10進入風(fēng)室9的蒸汽均勻進入流化床氣化爐1內(nèi)，使煤在流化狀態(tài)氣化，這時產(chǎn)生的較高溫度煤氣經(jīng)管道2通過旋風(fēng)分離器3將其中的未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦分離出進入副床反應(yīng)器4氣化。此時蒸汽經(jīng)蒸汽管道6通過風(fēng)室5進入副床反應(yīng)器4使高溫粉煤焦流化氣化，所產(chǎn)煤氣及部分灰粒通過下料管18重新進入流化床氣化爐1中與主爐煤氣混合。經(jīng)分離粉煤焦的煤氣進入余熱鍋爐15回收物理熱后經(jīng)煤氣管道17到后續(xù)系統(tǒng)進一步除塵、降溫后收集。以上過程反復(fù)循環(huán)進行。在流化床氣化爐1供風(fēng)和氣化的不斷循環(huán)中，隨產(chǎn)生的高溫?zé)煔?、煤氣通過管道2由旋風(fēng)分離器3分離出的未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦進入副床反應(yīng)器4，對副床反應(yīng)器4的操作還可以空氣、蒸汽混合后同時通過風(fēng)室5進入副床反應(yīng)器4使高溫粉煤焦流化燃燒和氣化同時進行，所產(chǎn)主要成份為H2、CO、CO2、H2O的混合煤氣及部分灰粒通過下料管18重新進入流化床氣化爐1中，當(dāng)流化床氣化爐1中在供風(fēng)階段則煤氣中可燃氣H2、CO在流化床氣化爐1中燃燒放熱，加速加熱爐內(nèi)物料，縮短吹風(fēng)時間。當(dāng)流化床氣化爐1中在氣化階段，則進入流化床氣化爐1的煤氣中CO2、H2O在流化床氣化爐1內(nèi)進一步還原反應(yīng)生成CO和H2，增加流化床氣化爐1中煤氣的可燃氣含量。流化床氣化爐1供風(fēng)和氣化的階段轉(zhuǎn)換以床層溫度為準(zhǔn)，供風(fēng)使?fàn)t內(nèi)溫度升到1000℃時，進入氣化階段，隨著反應(yīng)的進行，料層溫度逐漸降低，當(dāng)爐內(nèi)溫度下降到950℃時，完成氣化階段，又開始下一個從供風(fēng)到氣化的重復(fù)循環(huán)。副床反應(yīng)器4采用間歇式供風(fēng)、氣化的控制形式時供風(fēng)和氣化的過程與流化床氣化爐1的供風(fēng)和氣化階段同步，調(diào)節(jié)各階段空氣、蒸汽的量及粉煤焦的處理量，使副床反應(yīng)器4內(nèi)溫度控制在950℃。副床反應(yīng)器4采用供風(fēng)、氣化同時進行的控制形式時，調(diào)節(jié)空氣、蒸汽的比例使副床反應(yīng)器4內(nèi)溫度平衡在950℃。流化床氣化爐1內(nèi)產(chǎn)生的灰渣通過底部出渣裝置12排放，副床反應(yīng)器4內(nèi)的物料量通過底部出灰裝置12排放平衡。
權(quán)利要求
1.一種外配副床反應(yīng)器的流化床水煤氣生產(chǎn)方法，其特征在于流化床氣化爐(1)采用間歇式氣化方法，副床反應(yīng)器(4)則可采用間歇式供風(fēng)、氣化或供風(fēng)、氣化同時進行的連續(xù)式氣化方法，整個過程為料斗(13)中的粉煤由螺旋加煤機(14)加入流化床氣化爐(1)中，從空氣管道(11)進入風(fēng)室(9)的空氣均勻進入流化床氣化爐(1)內(nèi)，使煤流化燃燒，放出熱量，流化床氣化爐(1)的床層溫度升高到一定溫度，這時產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)管道(2)通過旋風(fēng)分離器(3)將煙氣中80％的未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦分離出進入副床反應(yīng)器(4)燃燒，此時空氣經(jīng)空氣管道(7)，通過風(fēng)室(5)進入副床反應(yīng)器(4)的氣化室(19)，使高溫粉煤焦用流化速度為0.2-0.6m/s進行流化燃燒放出熱量，提高粉煤焦到一定溫度，所產(chǎn)煙氣及部分灰粒通過下料管(18)重新進入流化床氣化爐(1)中，參與在流化床氣化爐(1)中燃燒；經(jīng)分離粉煤焦的煙氣進入余熱鍋爐(15)，回收物理熱后經(jīng)煙氣管道(16)到后續(xù)系統(tǒng)進一步除塵、降溫后排放；制氣時從蒸汽管道(10)進入風(fēng)室(9)的蒸汽均勻進入流化床氣化爐(1)內(nèi)，使煤在流化狀態(tài)氣化，這時產(chǎn)生的高溫煤氣經(jīng)管道(2)，通過旋風(fēng)分離器(3)將其中的未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦分離出進入副床反應(yīng)器(4)氣化，此時蒸汽經(jīng)蒸汽管道(6)通過風(fēng)室(5)進入副床反應(yīng)器(4)使高溫粉煤焦流化氣化，所產(chǎn)煤氣及部分灰粒通過下料管(18)重新進入流化床氣化爐(1)中，與流化床氣化爐(1)中的煤氣混合進一步進行還原反應(yīng)；經(jīng)分離粉煤焦的煤氣進入余熱鍋爐(15)回收物理熱后，經(jīng)煤氣管道(17)到后續(xù)系統(tǒng)進一步除塵、降溫后收集煤氣，以上過程反復(fù)循環(huán)進行；在流化床氣化爐(1)供風(fēng)和氣化的不斷循環(huán)中，隨產(chǎn)生的高溫?zé)煔饧懊簹馔ㄟ^管道(2)由旋風(fēng)分離器(3)分離出的未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦進入副床反應(yīng)器(4)，對副床反應(yīng)器(4)的操作還可以空氣、蒸汽混合后同時通過風(fēng)室(5)進入副床反應(yīng)器(4)，使粒度為0-2mm的高溫粉煤焦流化燃燒和氣化同時進行，所產(chǎn)主要成份為H2、CO、CO2、H2O的混合煤氣及部分灰粒通過下料管(18)重新進入流化床氣化爐(1)中，當(dāng)流化床氣化爐(1)中在供風(fēng)階段則煤氣中可燃氣H2、CO在主床中燃燒放熱，加速加熱爐內(nèi)物料，縮短吹風(fēng)時間，提高裝置的效率及炭的轉(zhuǎn)化率；當(dāng)流化床氣化爐(1)中在氣化階段，則煤氣中CO2、H2O在流化床氣化爐(1)內(nèi)進行還原反應(yīng)生成CO和H2，增加流化床氣化爐(1)的可燃氣含量，流化床氣化爐(1)供風(fēng)和氣化的階段轉(zhuǎn)換以床層溫度為準(zhǔn)，供風(fēng)使?fàn)t內(nèi)溫度升高到一定溫度時，進入氣化階段，隨著反應(yīng)的進行，料層溫度逐漸降低，當(dāng)爐內(nèi)溫度下降到一定溫度時，完成氣化階段，又開始下一個從供風(fēng)到氣化的重復(fù)循環(huán)。副床反應(yīng)器(4)采用間隙式供風(fēng)、氣化的控制形式時供風(fēng)和氣化的過程與流化床氣化爐(1)的供風(fēng)和氣化階段同步，調(diào)節(jié)各階段空氣、蒸汽的量及粉煤焦的處理量，使副床反應(yīng)器(4)內(nèi)溫度控制在一定溫度，采用供風(fēng)、氣化同時進行的控制形式時，調(diào)節(jié)空氣、蒸汽的比例使副床反應(yīng)器(4)內(nèi)溫度平衡在一定溫度，流化床氣化爐(1)內(nèi)產(chǎn)生的灰渣通過底部出渣裝置(12)排放，副床反應(yīng)器(4)內(nèi)的物料量通過底部出灰裝置(12)排放平衡。
2.根椐權(quán)利要求1所述的外配副床反應(yīng)器的流化床水煤氣生產(chǎn)方法，其特征在于流化床氣化爐(1)的操作溫度為900℃～1050℃，副床反應(yīng)器(4)的操作溫度為900℃～1000℃。
3.一種如權(quán)利要求1所述的外配副床反應(yīng)器的流化床水煤氣裝置，它包括流化床氣化爐(1)和旋風(fēng)分離器(3)之間由管道連接，螺旋加煤機(14)上有料斗(13)，旋風(fēng)分離器(3)通過管道和余熱鍋爐(15)連接，其特征在于副床反應(yīng)器(4)由和氣化室(19)相連的風(fēng)室(5)及和風(fēng)室(5)相連的出灰裝置(8)組成，副床反應(yīng)器(4)通過管道和旋風(fēng)分離器(3)連接，還通過下料管(18)和流化床氣化爐(1)連接。
全文摘要
一種外配副床反應(yīng)器的流化床水煤氣生產(chǎn)方法及裝置,所用副床反應(yīng)器4由和氣化室19相連的風(fēng)室5及和風(fēng)室5相連的出灰裝置8組成,副床反應(yīng)器4通過管道和旋風(fēng)分離器3連接,還通過下料管18和流化床氣化爐1連接。在整個煤氣化過程中分為流化床氣化爐粉煤的氣化和外配副床反應(yīng)器對未完全轉(zhuǎn)化的粉煤焦飛灰的氣化兩個部分。副床反應(yīng)器4可采用間歇式供風(fēng)、氣化或供風(fēng)、氣化同時進行的連續(xù)式氣化方法。副床反應(yīng)器4在流化狀態(tài)下燃燒或氣化2mm以下的粉煤焦,副床反應(yīng)器4的操作溫度為900℃～1000℃。該方法和裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比提高了氣化效率及炭的轉(zhuǎn)化率,有效的提高了煤氣小時產(chǎn)量。是理想的粉煤氣化方法和裝置。
文檔編號C10J3/54GK1385500SQ02115830
公開日2002年12月18日 申請日期2002年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月12日
發(fā)明者劉德昌, 王明德, 陳漢平, 成恒新, 張世紅 申請人:鄭州永泰能源新設(shè)備有限公司, 華中科技大學(xué)