一种循环流化床煤气化系统的制作方法

1.本实用新型涉及煤气化技术领域，具体地说，涉及一种循环流化床煤气化系统。

背景技术：

2.传统循环流化床气化技术典型的工艺流程为：煤与气化剂在循环流化床气化炉内反应得到粗煤气，粗煤气经旋风分离飞灰后经过余热回收后送出，气化炉渣经排渣装置冷却降温后送出。现有的循环流化床系统的气化炉渣仍然含有10％～30％的含碳量，单位时间循环流化床气化炉排出的气化炉渣质量占入炉煤质量的2％～5％，且循环流化床气化炉内气化炉渣的温度一般为850～950℃，需在排渣装置内进一步进行降温冷却至120℃以下再进行收集，这种排渣方式不仅增加了系统的热损失，还降低了煤炭的转化率。
3.针对上述问题也进行了相应的技术改进，如中国专利申请号cn201621217941.1，公开公告号cn206188753u，公告日2017-05-24的专利文件公开了流化床气化炉渣煤粉碎再循环气化装置，它是在原循环流化床的传统气化系统中，增加了对气化炉煤渣中尚未燃尽的原料煤进行挤压碾碎的变深变距多变型螺杆挤出粉碎机，并将碾碎后的渣煤粉接入气化炉底部的气化剂入口管道中，送入气化炉中再循环气化。该装置虽然也对气化炉渣进行了二次利用，但存在以下不足：1、变深变距多变型螺杆挤出粉碎机仅能将气化煤渣粉碎至1mm左右的粒径，气化煤渣与气化剂混合再次返回气化炉内不仅容易堵塞布风装置，还会加快布风装置的磨损，大大增加了流化床气化炉检修频率；2、气化剂压力高于气化炉渣压力，且气化剂含氧量过高，气化炉渣容易在变深变距多变型螺杆挤出粉碎机出口位置超温结焦造成无法出渣。
4.又如中国专利申请号cn202021895775.7，公开公告号cn213060757u，公告日2021-04-27的专利文件公开了一种新能源循环流化床气化炉，包括燃料仓，所述燃料仓的底部固定连通有一号进料管，所述一号进料管的右端固定连通有炉膛，所述炉膛左侧的顶部固定连通有一号旋风分离机。该新能源循环流化床气化炉，通过将在炉膛内燃烧完毕的炉渣排放到碎解装置之内，碎解装置中的叶片在高速转动时会对底渣进行破碎，由于底渣灰密度较小，且较为松散，将可回收燃料颗粒外部包裹着的底渣灰进行打碎、打散式剥离，令内部燃料颗粒裸露出来，并对两者进行分离，单独收集内部的燃料颗粒，实现对为充分燃烧的燃料颗粒回收，可投入下一次燃烧中继续使用，节省了燃料的浪费。该专利的不足之处在于：回收的底渣未充分利用余热，且底渣需要二次转运。

技术实现要素：

5.1.实用新型要解决的技术问题
6.针对以上现有技术中存在的至少一些问题，本实用新型提出一种循环流化床煤气化系统，其目的在于解决现有循环流化床煤气化系统的气化炉渣含碳量较高，对系统余热利用不充分导致碳转化率低的问题。
7.2.技术方案
8.为了实现上述目的，本实用新型提供一种循环流化床煤气化系统，包括循环流化床气化炉、旋风分离器、预热器和气化炉渣给料装置，所述循环流化床气化炉的粗煤气出口与所述旋风分离器相连，所述旋风分离器的煤气出口与所述预热器相连；所述循环流化床气化炉的气化炉出渣口与气化炉渣给料装置相连；还包括燃烧炉，所述气化炉渣给料装置的出渣口与燃烧炉相连，所述预热器的气化剂出口与所述燃烧炉相连，所述燃烧炉的烟气出口与所述循环流化床气化炉相连。
9.进一步的，所述循环流化床气化炉上设有粉煤进料口、飞灰返料口、第二气化剂进口和烟气进口；所述旋风分离器的飞灰出口与所述飞灰返料口连接；所述燃烧炉的烟气出口与所述烟气进口连接。
10.进一步的，所述飞灰返料口的中心与烟气进口的中心位于同一水平面，且所述飞灰返料口与烟气进口交错设置。
11.进一步的，所述燃烧炉的底部设有一个或多个燃烧风通道，所述燃烧风通道进风侧设置有布风装置；多个所述燃烧风通道均布在所述燃烧炉四周，所述燃烧风通道倾斜向上布置。
12.进一步的，所述燃烧炉的内壁设置有水冷壁。
13.进一步的，所述燃烧炉还设置有炉渣出口。
14.进一步的，所述气化炉渣给料装置还包括保温结构和冷却机构；所述气化炉渣给料装置通过变频控制进行变频给料。
15.进一步的，所述预热器的气化剂出口排出的第一气化剂分流为第二气化剂和燃烧风分别进入所述循环流化床气化炉和燃烧炉中。
16.进一步的，所述预热器还设置有空气进口和蒸汽进口，所述蒸汽进口处设置有阀门。
17.进一步的，所述预热器在连接所述旋风分离器的一端设有煤气进口，所述预热器另一端设有初冷煤气出口。
18.3.有益效果
19.采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
20.(1)本实用新型循环流化床气化炉的高温气化炉渣通过气化炉渣给料装置进入燃烧炉，预热器中产生的燃烧风从气化剂出口进入燃烧炉，燃烧风与高温气化炉渣进行充分接触并燃烧，使含碳量10％～30％气化炉渣能够转化为含碳量接近于零的燃烧炉渣，降低了气化炉渣的含碳量，大大提高了碳转化率，接近于零含碳量的燃烧炉渣易于销售；此外，高温气化炉渣和燃烧风充分接触能够减少燃烧炉内需要升温的时间，对系统的余热利用十分充分，提高燃烧效率，节约能源。
21.(2)本实用新型旋风分离器将循环流化床气化炉产出的粗煤气中的飞灰分离并通过飞灰返料口进入循环流化床气化炉，燃烧炉产生的高温烟气作为热源通过烟气进口进入循环流化床气化炉，飞灰可在循环流化床气化炉中二次气化，可使原煤的消耗可降低1％～2％，提高煤炭的碳转化率。
22.(3)本实用新型飞灰返料口的中心与烟气进口的中心位于同一水平面，且飞灰返料口与烟气进口交错设置，这种布置方式既可以保证飞灰返料及烟气热量均匀，又可以加强循环流化床气化炉内的物料扰动，使气化反应更加剧烈、彻底。
23.(4)本实用新型燃烧炉设有燃烧风通道，燃烧风通道可保证燃烧风顺利进入燃烧炉内，便于燃烧风为燃烧炉提供热源；布风装置能够增加空气流速且能保证布风均匀，增加燃烧风的流动均匀性，能够提高燃烧效率；燃烧风通道倾斜向上布置，能够进一步增加布风均匀性。
24.(5)本实用新型燃烧炉的内壁设置有水冷壁，燃烧产生的高温烟气经燃烧炉内设置的水冷壁将温度控制为900～1050℃，防止高温烟气温度过高进入循环流化床气化炉造成局部温度过高出现结焦现象，保证循环流化床气化炉能够顺利出渣；水冷壁的存在还能副产蒸汽；燃烧炉的炉渣出口能够将含碳量接近于零的燃烧炉渣排出，便于炉渣后续的销售处理。
25.(6)本实用新型气化炉渣给料装置内设有保温结构和循环水冷却机构，可以对气化炉渣给料装置的温度进行控制，防止温度过高，保证气化炉渣给料装置能够长周期运行；气化炉渣给料装置为变频控制，用于调节气化炉渣的排出量，辅助的控制整个系统的负荷，维持整个系统的稳定运行。
26.(7)本实用新型预热器的煤气进口能够使分离飞灰后的煤气进入预热器，空气进口和蒸汽进口同时输送空气和蒸汽，煤气与空气、蒸汽进行互不接触的热交换，热交换后的初冷煤气从初冷煤气出口排出进入下一道系统；热交换后的空气和蒸汽形成第一气化剂，之后第一气化剂分流为第二气化剂和燃烧风分别进入所述循环流化床气化炉和燃烧炉中，实现了系统内余热的充分利用，提高了能源的利用率，节约了能源。
附图说明
27.在附图中，尺寸和比例不代表实际产品的尺寸和比例。附图仅仅是说明性的，并且为了清楚起见，省略了某些非必要的元件或特征。
28.图1是本实用新型系统结构示意图。
29.示意图中的标号说明：
30.1、循环流化床气化炉；2、旋风分离器；3、预热器；4、气化炉渣给料装置；5、燃烧炉；6、粉煤进料口；7、空气进口；8、蒸汽进口；9、气化剂出口；10、第二气化剂进口；11、燃烧风；12、气化炉出渣口；13、气化炉粗渣；14、粗煤气出口；15、洁净煤气；16、初冷煤气出口；17、飞灰出口；18、烟气进口；19、燃烧炉渣；20、炉渣出口。
具体实施方式
31.为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。这里所描述的仅仅是根据本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员可以在优选实施方式的基础上想到能够实现本实用新型的其他方式，其他方式同样落入本实用新型的范围。
32.实施例
33.为了解决现有循环流化床煤气化系统的气化炉渣含碳量较高，对系统余热利用不充分导致碳转化率低的问题，参考图1，一种循环流化床煤气化系统，包括循环流化床气化炉1、旋风分离器2、预热器3和气化炉渣给料装置4，循环流化床气化炉1的粗煤气出口14与旋风分离器2相连，旋风分离器2的煤气出口与预热器3相连，原煤经破碎后得到的粉煤进入循环流化床气化炉1内，循环流化床气化炉1内的原料粉煤在高温下发生气化反应产生粗煤
气；旋风分离器2能够将粗煤气中的飞灰分离出来，形成洁净煤气15进入预热器3，提高煤气的洁净度；循环流化床气化炉1的气化炉出渣口12与气化炉渣给料装置4相连，气化炉粗渣13进入气化炉渣给料装置4中；该系统还包括燃烧炉5，气化炉渣给料装置4的出渣口与燃烧炉5相连，气化炉渣给料装置4将循环流化床气化炉1排出的气化炉粗渣13转化为燃烧炉渣19输送到燃烧炉5中，预热器3的气化剂出口9与燃烧炉5相连，预热器3中产生的燃烧风11从气化剂出口9进入燃烧炉5，燃烧风11与燃烧炉渣19进行充分接触并燃烧，使含碳量10％～30％气化炉粗渣13能够转化为含碳量接近于零的燃烧炉5渣，降低了气化炉渣的含碳量，大大提高了碳转化率；燃烧炉5的烟气出口与循环流化床气化炉1相连，高温烟气可以作为热源之一，提高粉煤在循环流化床气化炉1中的气化效率，同时提高了系统的余热利用率，节约能源。
34.为了进一步提高煤炭的碳转化率，参考图1，循环流化床气化炉1上设有粉煤进料口6、飞灰返料口、第二气化剂进口10和烟气进口18，粉煤从粉煤进料口6进入循环流化床气化炉1发生气化反应；旋风分离器2的飞灰出口17与飞灰返料口连接，旋风分离器2将循环流化床气化炉1产出的粗煤气中的飞灰分离并通过飞灰返料口进入循环流化床气化炉1，飞灰可在循环流化床气化炉1中二次气化，提高飞灰的利用率；燃烧炉5的烟气出口与烟气进口18连接，燃烧炉5产生的高温烟气作为热源通过烟气进口18进入循环流化床气化炉1，为循环流化床气化炉1提供了热源补充，从而减少煤耗，可使原煤的消耗可降低1％～2％提高煤炭的碳转化率。
35.为了使高温烟气与飞灰能够在循环流化床气化炉1中更好地参与反应，参考图1，飞灰返料口的中心与烟气进口18的中心位于同一水平面，且飞灰返料口与烟气进口18交错设置，这种布置方式既可以保证飞灰返料及烟气热量均匀，又可以加强循环流化床气化炉1内的物料扰动，使气化反应更加剧烈、彻底。
36.为了提高燃烧炉5的燃烧效率，参考图1，燃烧炉5的底部设有一个或多个燃烧风通道，燃烧风通道可保证燃烧风11顺利进入燃烧炉5内，便于燃烧风11为燃烧炉5提供热源；燃烧风通道进风侧设置有布风装置，布风装置能够增加空气流速且能保证布风均匀，增加燃烧风11的流动均匀性，能够提高燃烧效率；布风装置可以采用布风板；多个燃烧风通道均布在燃烧炉5四周，燃烧风通道倾斜向上布置，能够进一步增加布风均匀性。需要说明的是，在燃烧风通道不止一个时，也可以省略布风装置。
37.为了防止燃烧炉5产生的烟气温度过高，参考图1，燃烧炉5的内壁设置有水冷壁，水冷壁将烟气的温度控制为900～1050℃，防止高温烟气温度过高进入循环流化床气化炉1造成局部温度过高出现结焦现象，保证循环流化床气化炉1能够顺利出渣；水冷壁的存在还能副产蒸汽，可以作为投入生产的能源。燃烧炉5远离其烟气出口的一端设置有炉渣出口20，炉渣出口20能够将含碳量接近于零的燃烧炉5渣排出，便于炉渣后续的销售处理。
38.此外，参考图1，气化炉渣给料装置4内设有保温结构，并沿其轴向设有水冷却机构，可以对气化炉渣给料装置4的温度进行控制，防止温度过高，保证气化炉渣给料装置4能够长周期运行；气化炉渣给料装置4通过变频控制进行变频给料，用于调节气化炉渣的排出量，辅助的控制整个系统的负荷，维持整个系统的稳定运行。
39.参考图1，预热器3的气化剂出口9排出的第一气化剂分流为第二气化剂和燃烧风11分别进入循环流化床气化炉1和燃烧炉5中，第二气化剂能够作为热源之一参与循环流化
床气化炉1内粉煤和飞灰的气化反应，提高热效率和碳转化率；燃烧风11能够参与燃烧炉5内气化炉粗渣13的二次燃烧，同时减少了燃烧炉5内需要升温的时间。预热器3还设置有空气进口7和蒸汽进口8，蒸汽进口8处设置有阀门，阀门可以调节蒸汽的进入速度。预热器3于连接旋风分离器2的一端设有煤气进口，预热器3另一端设有初冷煤气出口16。空气进口7和蒸汽进口8同时输送空气和蒸汽，煤气与空气、蒸汽进行互不接触的热交换，热交换后的初冷煤气从初冷煤气出口16排出进入下一道系统；热交换后的空气和蒸汽形成第一气化剂，之后第一气化剂分流为第二气化剂和燃烧风11分别进入所述循环流化床气化炉1和燃烧炉5中，形成了热量的循环。
40.系统工作过程：原煤经破碎后得到的粉煤进入循环流化床气化炉1内，循环流化床气化炉1内的原料粉煤在高温下与第二气化剂发生气化反应产生粗煤气，粗煤气进入旋风分离器2将分离出的飞灰送入循环流化床气化炉1内进行二次气化，分离飞灰后的煤气进入预热器3与空气及蒸汽进行互不接触的热交换，换热后的初冷煤气送入后系统，换热后600～700℃的第一气化剂一部分作为第二气化剂进入循环流化床气化炉1，另一部分作为燃烧风11进入燃烧炉5中。
41.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种循环流化床煤气化系统，包括循环流化床气化炉(1)、旋风分离器(2)、预热器(3)和气化炉渣给料装置(4)，所述循环流化床气化炉(1)的粗煤气出口(14)与所述旋风分离器(2)相连，所述旋风分离器(2)的煤气出口与所述预热器(3)相连；所述循环流化床气化炉(1)的气化炉出渣口(12)与气化炉渣给料装置(4)相连，其特征在于，还包括燃烧炉(5)；所述气化炉渣给料装置(4)的出渣口与燃烧炉(5)相连，所述预热器(3)的气化剂出口(9)与所述燃烧炉(5)相连，所述燃烧炉(5)的烟气出口与所述循环流化床气化炉(1)相连。2.根据权利要求1所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述循环流化床气化炉(1)上设有粉煤进料口(6)、飞灰返料口、第二气化剂进口(10)和烟气进口(18)；所述旋风分离器(2)的飞灰出口(17)与所述飞灰返料口连接；所述燃烧炉(5)的烟气出口与所述烟气进口(18)连接。3.根据权利要求2所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述飞灰返料口的中心与烟气进口(18)的中心位于同一水平面，且所述飞灰返料口与烟气进口(18)交错设置。4.根据权利要求1或2所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述燃烧炉(5)的底部设有一个或多个燃烧风通道，所述燃烧风通道进风侧设置有布风装置；多个所述燃烧风通道均布在所述燃烧炉(5)四周，所述燃烧风通道倾斜向上布置。5.根据权利要求4所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述燃烧炉(5)的内壁设置有水冷壁。6.根据权利要求4所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述燃烧炉(5)还设置有炉渣出口(20)。7.根据权利要求1所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述气化炉渣给料装置(4)还包括保温结构和冷却机构；所述气化炉渣给料装置(4)通过变频控制进行变频给料。8.根据权利要求1所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述预热器(3)的气化剂出口(9)排出的第一气化剂分流为第二气化剂和燃烧风(11)分别进入所述循环流化床气化炉(1)和燃烧炉(5)中。9.根据权利要求8所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述预热器(3)还设置有空气进口(7)和蒸汽进口(8)，所述蒸汽进口(8)处设置有阀门。10.根据权利要求9所述的一种循环流化床煤气化系统，其特征在于，所述预热器(3)在连接所述旋风分离器(2)的一端设有煤气进口，另一端设有初冷煤气出口(16)。

技术总结

本实用新型公开了一种循环流化床煤气化系统，属于煤气化技术领域，它包括循环流化床气化炉、旋风分离器、预热器和气化炉渣给料装置，所述循环流化床气化炉的粗煤气出口与所述旋风分离器相连，所述旋风分离器的煤气出口与所述预热器相连；所述循环流化床气化炉的气化炉出渣口与气化炉渣给料装置相连；还包括燃烧炉，所述气化炉渣给料装置的出渣口与燃烧炉相连，所述预热器的气化剂出口与所述燃烧炉相连，所述燃烧炉的烟气出口与所述循环流化床气化炉相连。本实用新型能够降低炉渣的含碳量，提高碳转化率。提高碳转化率。提高碳转化率。