基于流化床气化炉的煤气化产物回收装置及方法与流程

本发明涉及煤气化，具体涉及一种基于流化床气化炉的煤气化产物回收装置及方法。

背景技术：

1、煤炭气化技术发展的领域中，采用先进的煤气化技术、洁净煤技术是发展煤化工行业的重要技术。从当前国内外煤气化技术发展趋势上看，大型化、加压、煤种适应范围广、低污染、易净化、高效清洁转化是煤炭气化发展方向。在现有煤气化技术领域，无论采用干法进料还是湿法进料，都必须提高反应炉的操作温度，使气化产生的灰渣以液态方式排渣，该过程导致反应炉在高温下进行操作，原料煤和氧气消耗量较高，反应炉内件及耐火材料处于高温运行状态，长期处于水冷却冲刷壁面，造成阀门卡塞，设备腐蚀，大量消耗水资源，缩短了反应炉使用寿命，不利于反应炉长周期稳定运行，且气化指标差，在化工行业限制了该技术的应用。

2、cn 201811115223.7一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统包括用于对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离得到精煤浆的分离装置，以及用于对所述精煤浆进行气化处理生成合成气和碳黑浆的气化装置。传统的煤气化工艺中，根据气化炉所使用的原料的不同，分为干法煤气化工艺和水煤浆煤气化工艺，前者直接以压缩气体携带干燥煤粉进入气化炉中进行气化，后者则通常将煤粉与水混合成水煤浆后进入气化炉进行气化，旨在解决现有水煤浆气化工艺无法加工处理劣质煤，限制了水煤浆气化工艺的应用范围，以及现有技术无法对碳黑水中的可燃物和非可燃物进行有效分离，导致碳黑资源浪费以及水煤浆气化效率较低的问题，黑水污染严重，虽然解决劣质褐煤加工问题，但是投入的技术与经济高，承受压力大，黑水处理难易程度大，环保达标困难。

3、cn 201620186576.6煤气化装置燃料气系统热量回收利用设备，属于煤气化装置热量利用领域，包括气化炉、第一分离器、废热锅炉、第二分离器，该实用新型的气化炉实现了粉煤干法进料和湿法除渣，干法进料有利于提高进料效率，但是会增大制备合格粒径煤粉的要求严格，设备选型高，操作难度增大，除尘系统加强，经济投入大，湿法除渣能有效减少燃料气中的灰分含量，减少后期灰分分离的能耗，但黑水污染严重，处理困难，浪费大量水资源，环保卫生差，损耗多，造成了极大的能量浪费。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于流化床气化炉的煤气化产物回收装置及方法，体现了煤炭清洁高效利用，具有高效减碳节能环保的特点。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于流化床气化炉的煤气化产物回收装置，包括粉煤气化反应系统、净化系统和连续减压排灰及收集系统；

4、所述粉煤气化反应系统用于接受气化反应的供应物料(煤粉+气化剂)在流化床反应炉中气化反应，气化反应后合成气在经过再生炉进一步深度转化，将残炭、焦油和甲烷反应彻底，再生炉温度比反应炉高，再生炉中的粗合成气出来后经过高温冷却器降温冷却进入干法过滤器除尘捕集，气体进入下游工序净化系统，干法过滤器捕集的细灰量进入二级灰渣冷却器，干法过滤器气化反应后的粗灰进入一级灰渣冷却器，所有灰渣会排放储存至下游工序连续减压排灰及收集系统；

5、所述净化系统用于接受上游工序粉煤气化反应系统气化反应后的粗合成气经过合成气洗涤塔进行洗涤除尘后，将干净的合成气进入下游工序气体净化器；

6、所述连续减压排灰及收集系统用于接受上游工序粉煤气化反应系统气化反应后的灰渣物料，固体灰渣经过连续减压排灰系统进行干法排灰至收集系统灰仓中。

7、所述粉煤气化反应系统包括通过管道依次连接的反应炉、再生炉、高温冷却器、干法过滤器和二级灰渣冷却器；所述反应炉和再生炉的输出端连接一级灰渣冷却器的输入端；

8、所述净化系统包括合成气洗涤塔和气体净化器；合成气洗涤塔的输入端与干法过滤器的输出端相连，合成气洗涤塔的气体输出端连接气体净化器；

9、所述连续减压排灰及收集系统包括连续减压设备(pld)、灰渣收集器和灰仓，其中连续减压设备pld输入端与一级灰渣冷却器、二级灰渣冷却器和反吹控制器的输出端相连，输出端的气体端口通过泄压控制器和气体收集器相连，输出端的固体出口与灰渣收集器相连，灰渣收集器输入端松动和流化端口分别与强化控制器和流化控制器相连，灰渣收集器输出端的物料输送管道上依次设置物料切断阀、物料控制阀和压力监测器，位于物料控制阀前后端分别设置输送控制器；灰仓的输入端与灰渣收集器输出端的管道相连，灰仓输出端与袋式除尘器相连。

10、一种基于流化床气化炉的煤气化产物回收装置的使用方法，包括以下步骤；

11、a)原料煤以干粉的形式通过給煤系统与气化剂进入反应炉进行气化反应，产生以co和h2为主的粗合成气；

12、b)在反应炉未完全反应粗合成气中携带的残炭和少量焦油及部分ch4气体，进入再生炉中进行深度转化；目的减少焦油的产生，防止堵塞干法过滤器，造成装置停车，碳转化率大于98％，甲烷含量低于0.5％；

13、c)气化反应后的合成气经过高温冷却器冷却、干法过滤器除尘捕集和合成气洗涤塔洗涤除尘后送入气体净化器处理；

14、d)反应炉气化反应后的固体灰渣经过一级灰渣冷却器进行换热冷却降温，冷却介质是锅炉水，监测一级灰渣冷却器锥部温度和床层压差，锥部温度低于250℃进行连续减压排灰系统进行排灰至灰仓储存；通过干法过滤器捕捉下的细灰进入二级灰渣冷却器进行换热冷却降温，冷却介质是锅炉水，监测二级灰渣冷却器锥部温度和床层压差，压差高于5-10kpa且锥部温度低于250℃进行连续减压排灰系统进行排灰至灰仓储存。

15、所述反应炉和再生炉气化反应得到的合成气经过高温冷却器冷却后进入干法过滤器进行干法过滤连续性运行，出口产生的粗合成气固含量降到0.1ppmw以下。

16、所述反应炉为高循环倍率流化床气化炉。

17、所述步骤d)中连续减压排灰系统采用逐级连续减压装置连续不断地进行干法排灰，连续减压设备pld采用多个串联设备pld，内部衬里有特殊滤网，既能滤除细灰，又能释放灰中的气体，减压至低压进行管道输送灰渣，固体物料出口设置压力监测器来判断固体物料运行情况。

18、所述连续减压设备pld串联二级、三级和多级连续减压，属于流化床给料器。

19、可以串联二级、三级和多级连续减压设备pld，属于流化床给料器，气源进行滤芯的反吹清洁。

20、所述步骤d)中一级灰渣冷却器和二级灰渣冷却器采用刀鞘式换热器进行冷却，灰渣走管程，水走壳程，避免黑水产生。

21、所述高温冷却器、一级灰渣冷却器和二级灰渣冷却器换热过程，采用锅炉水作为冷却介质，换热中产生的副产蒸汽进行循环利用，送至蒸汽管网，减少能量和热量的损耗，提高了资源的有效利用。

22、所述连续减压排灰系统自动化程度高，气化炉、再生炉和干法过滤器的床层料位高度根据床层料位压差、时间来控制，采用连续减压排灰系统进行，通过气体储罐采用气力输送方法进行干法排灰，操作控制简单，检修方便，经济利益最大化。

23、所述连续减压设备pld减压至低压进行管道输送至灰渣收集器，通过泄压控制器设置减压至目标压力，反吹控制器根据设备与管道压差、设备压力及定时反吹，防止灰渣堵塞设备及管道，反吹及泄压气体排放至气体收集器，待连续减压设备pld各级压力减至正常操作目标压力时，将启动灰渣收集系统，逐渐打开灰渣收集器至灰仓管道上的物料控制阀一定开度，打开输送控制器进行管道吹扫，打开物料切断阀、流化控制器、强化控制器进行物料输送，监测灰管压力监测器，保证压力不要超过200kpa，精准调节物料控制阀的阀门开度，精准控制煤灰的排放速率，保证灰管压力在正常操作范围，输灰量正常，防止管道堵塞。

24、所述步骤a)中通过氧煤质量比＝1：1.5、蒸氧汽质量比＝0.65-1，比列范围可调节来控制反应炉的操作温度，使其操作温度低于原料煤的灰熔点。

25、本发明的有益效果：

26、反应炉为高循环倍率流化床气化炉，反应操作温度900～980℃，操作压力0～2.8mpa。

27、高循环倍率流化床反应炉气化反应生成的粗合成气进入再生炉与气化剂进行深度转化，即残炭、甲烷进行反应，减少焦油的产生，防止后移至干法过滤器，出现少量焦油和煤灰粘结堵塞滤芯，造成排灰不畅，反吹困难，气体经过洗涤、净化处理后进行回收，用于下游产品，即碳转化率大于98％，甲烷含量低于0.5％。

28、高循环倍率流化床反应炉产生的灰渣和再生炉深度转化的灰渣经过一级灰渣冷却器降温后，进入连续减压设备pld进行降压之后送至连续减压排灰系统。

29、干法过滤器过滤后的细灰经过二级灰渣冷却器降温后进入连续减压设备pld进行降压之后送至连续减压排灰系统。

30、高循环倍率流化床反应炉产生的高温煤灰经过连续减压排灰系统,温度从900～980℃降至160～190℃，压力操作压力从0～2.8mpa降至0～0.2mpa，高温高压煤灰变为低温低压煤灰，达到安全排放标准。

31、整个固体排灰过程避免了煤灰与水的直接接触，彻底消除了黑水的产生，减少对环境污染，同时副产蒸汽循环利用，降低水耗，减少热量和能量的损失，提高能源利用率。

32、采用干法过滤中将合成气中的固体含量降至0.1ppmw以下。

33、用高温高压气体对干法过滤器进行反吹，避免水分和煤灰凝结堵塞干法过滤器，保证干法过滤长周期稳定高效运行。

34、固体干法排灰的装置及方法减少对耐高温排灰阀的使用，不需要破渣机和捞渣机，降低投资成本，使操作更加安全可靠，为反应炉的稳定运行提供有力保证，延长反应炉使用寿命。

35、连续减压排灰系统的自动化程度高，操作控制简单，根据床层料位高度差或者时间来控制，减少人员的大量操作，实现无人干预，固体回收至收集系统方便简单，回收率高，减少损失及环保程度高。