式】
[0032]下面结合附图对本发明作进一步解释说明:
[0033]参照图1，煤粉仓1、煤粉锁斗2、煤粉给料罐3和流化床气化炉4的进料口 4.4依次连接，将原料煤粉用气流输送至流化床气化炉4进行气化反应，气化剂(氧气和蒸汽的混合物)经气化炉一次喷嘴接口 4.5和二次喷嘴接口 4.3进入流化床气化炉4内，与进入流化床气化炉4的原料煤粉进行气化反应，所述流化床气化炉4的顶部出口与多管式旋风分离器5连接，底部出口依次连接渣激冷罐6和渣锁斗7，所述多管式旋风分离器5的底部出口与流化床气化炉4的返料口连接。
[0034]参照图2和图3，所述气化炉4顶部设有粗煤气出口 4.1和喷淋激冷装置4.2，所述喷淋激冷装置4.2具有在气化炉顶部成环状均匀分布的6?12个喷淋激冷接口，所述气化炉4具有中部变径段8和下部变径段9，在中部变径段4.9处设有16?32个二次喷嘴接口 4.3，所述二次喷嘴接口 4.3沿气化炉体在同一水平面上成环状均布，且每个二次喷嘴接口 4.3斜向上与气化炉竖直中轴线成45?90°夹角a。所述气化炉4中部变径段4.9和下部变径段4.10之间设有进料口 4.4，多个进料口 4.4在流化床气化炉4同一水平面上成环状均布。所述下部变径段4.10处设有6?12个一次喷嘴接口 4.5，所述一次喷嘴接口 4.5沿气化炉体在同一水平面上成环状均布，且每个一次喷嘴接口 4.5斜向上与气化炉竖直中轴线成30?60°夹角b。所述气化炉底部设有熔渣装置，所述熔渣装置为I?3层设置的3?9个燃料气烧嘴4.7，所述燃料气烧嘴4.7向上倾斜，与气化炉竖直中轴线成45?90°的夹角C，用于向炉内喷入燃料燃烧；返料口 4.6位于下部变径段4.10和熔渣装置之间，斜向下与气化炉竖直中轴线成45?90°夹角，气化炉内反应后的煤粉灰渣及多管式旋风分离器5中通过返料口 4.6返回的粉尘合并后，经气化炉底部的熔渣装置熔融成液态，再由气化炉底部出口 4.8排出气化炉。
[0035]工艺过程与方法:
[0036]将原料煤经过破碎和磨煤干燥至粒度彡6mm，含水分彡1wt %的原料煤粉后，送入到煤粉仓I中，并由此进入到煤粉锁斗2中进行加压，采用高压氮气或高压二氧化碳气体，通过锁斗2加压系统将煤粉加压至1.0?5.0MPaG后，由输送载气(氮气/ 二氧化碳)经由煤粉给料罐3和气化炉进料口 4.4送入到气化炉4内进行气化反应。进入到气化炉4中的煤粉被从下部变径段4.10上的一次喷嘴接口 4.5喷入的气化剂(氧气/蒸汽)流化，形成流化床，煤粉与气化剂在流化状态下发生一系列的燃烧和气化反应，生成的粗煤气夹带煤粉上升，在气化炉中部变径段4.9再次被从气化炉中部二次喷嘴接口 4.3通入的气化剂二次流化和发生进一步的气化反应，使由进料口 4.4进入的煤粉充分气化生成粗煤气，并沿气化炉流化上升至气化炉顶部，在气化炉顶部被设置的喷淋激冷装置4.2喷出的激冷介质(锅炉水/蒸气)进行喷淋激冷至750?850°C后，由气化炉顶部出口 4.1离开气化炉。气化炉内的反应温度可通过控制进入气化炉的煤粉、气化剂(氧气和蒸汽)的进料流量和比例来控制，通过合理调节，控制气化炉内的反应温度在1000?1300°C，并通过控制一次喷嘴接口 4.5和二次喷嘴接口 4.3进入的氧气和蒸汽的流速，控制煤粉在气化炉内的反应停留时间在20?90s，保证气化反应效果。流化床气化炉4顶部的喷淋激冷装置4.2可将粗煤气中可能携带的熔融态煤粉灰渣激冷成凝固态，并让其返回至气化炉内，使粗煤气中夹带的未完全反应的煤粉进一步反应，可减少出气化炉粗煤气的灰渣及其残炭夹带，同时提高气化反应的碳转化率。
[0037]从气化炉顶部出口 4.1出来的粗煤气进入到与气化炉4相连的多管式多管式旋风除尘器5进行旋风除尘。该多管式旋风除尘器5可将气化炉出口粗煤气中粒径大于5 μπι以上的粉尘分离下来，分离效率可达99%以上。流化床气化炉4生成的粗煤气经过气化炉顶部的喷淋激冷装置和气化炉出口的多管式旋风分离器5除尘后，可将粗煤气中的粉尘大部分除去，并将含尘浓度降低至<50mg/Nm3后，送下游工序进一步净化处理。
[0038]多管式旋风分离器5底部的返料管与气化炉底部的返料口 4.6相连接，旋风分离器分离下来的粉尘，经分离器底部的返料管全部返回至气化炉底部，与气化炉内底部落下的未完全反应的残渣和煤粉混合物一起通过气化炉底部的熔渣装置4.7，进行高温气化和熔渣后(溶渣温度控制在1500?2000 °C )，形成液态熔渣，从气化炉底部的熔渣出口 4.8排出流化床气化炉4。气化炉底部的熔渣装置4.7具有燃料气喷嘴口，燃料气经由燃料气喷嘴口喷入燃烧，所使用的燃料气可以是天然气、液化石油气、或经处理后的粗煤气(热值要求彡2000KCal/Nm3)等，通过燃料气供给，将气化炉底部熔渣处的温度控制在1500?2000°C，保证落入到气化炉底部的固体物料(主要为灰渣和未完全反应的煤粉)能完全熔化形成液流，并顺利排出气化炉4。从气化炉底部出口 4.8排出的熔融态渣，落入到与气化炉底部相连的的渣激冷罐6进行激冷至160?250°C后，再通过渣锁斗的排渣方式，将渣水混合物进一步冷却降温至50?80°C后排出气化系统。
[0039]经本发明生成的粗煤气送后续工序进行净化处理后，可送往下游装置用于燃烧发电或供热、化工产品生产、制氢和制取液体燃料等。采用本发明方法处理后的粗合成气中含尘量彡50mg/Nm3，再经后续常规的合成气洗涤工艺洗涤除尘后，可控制含尘量彡lmg/Nm3，气化炉底部排出的熔渣中的残碳量< 1.5% (干基)，气化炉的碳转化率多96%，后续工序采用废热锅炉回收合成气中的热量，气化炉整体热效率多98 %。
【主权项】
1.一种洁净煤加压流化床熔渣气化工艺，原料煤粉经加压后经进料口送入流化床气化炉内与气化剂进行气化反应得到粗合成气和煤粉灰渣，所述粗合成气上升由流化床气化炉的顶部出口送入多管式旋风分离器除尘，其特征在于，所述流化床气化炉在中部设有中部变径段，下部设有下部变径段，所述气化剂分别由设于下部变径段的一次喷嘴接口和设于中部变径段的二次喷嘴接口喷入流化床气化炉中，所述进料口位于中部变径段和下部变径段之间；所述原料煤粉进入流化床气化炉后，先被下部变径段的一次喷嘴接口喷入的气化剂流化并发生气化反应，生成的粗煤气夹带煤粉上升，在中部变径段再次被从气化炉中部的二次喷嘴接口通入的气化剂二次流化和发生进一步的气化反应，得到的粗合成气由顶部出口排出；所述煤粉灰渣下降被被位于流化床气化炉底部的熔渣装置熔化并形成熔渣后由流化床气化炉的底部出口进入渣激冷罐激冷，再经渣锁斗排出。
2.如权利要求1所述的洁净煤加压流化床熔渣气化工艺，其特征在于，所述流化床气化炉内反应生成的粗合成气上升被流化床气化炉顶部环形设置的喷淋激冷装置喷出的激冷介质除渣激冷至750?850°C后再由顶部出口送出。
3.如权利要求1所述的洁净煤加压流化床熔渣气化工艺，其特征在于，所述粗合成送入多管式旋风分离器分离出粒径大于5 μπι以上的粉尘，除尘后的粗合成气出多管式旋风分离器进入下游工序，分离出的煤粉由多管式旋风分离器底部出口排出经流化床气化炉的下部返料口进入流化床气化炉内，随煤粉灰渣一起被熔渣装置熔化并形成熔渣后由流化床气化炉的底部出口进入渣激冷罐激冷；所述返料口位于一次喷嘴接口和熔渣装置之间。
4.如权利要求1-3任一项所述的洁净煤加压流化床熔渣气化工艺，其特征在于，原料煤粉加压至1.0?5.0MpaG，控制气化炉内的反应温度在1000?1300°C，溶渣温度控制在1500 ?2000°C。
5.如权利要求1-3任一项所述的洁净煤加压流化床熔渣气化工艺，其特征在于，所述原料煤粉在气化炉内的反应停留时间为20?90s。
6.一种洁净煤加压流化床熔渣气化系统，包括流化床气化炉，其特征在于，所述流化床气化炉的顶部出口与多管式旋风分离器连接，底部出口依次连接渣激冷罐和渣锁斗，所述流化床的中部设有中部变径段，下部设有设有下部变径段，底部设有熔渣装置，所述下部变径段均匀设有多个一次喷嘴接口、下部变径段设有均匀设有多个二次喷嘴接口，进料口位于中部变径段和下部变径段之间。
7.如权利要求6所述的洁净煤加压流化床熔渣气化系统，其特征在于，所述流化床气化炉下部一次喷嘴接口和熔渣装置之间设有返料口，所述多管式旋风分离器的底部出口与流化床气化炉上的返料口连接。
8.如权利要求6所述的净煤加压流化床熔渣气化系统，其特征在于，所述流化床气化炉顶部出口下方环形设置有喷淋激冷装置。
9.如权利要求6-8任一项所述的净煤加压流化床熔渣气化系统，其特征在于，所述一次喷嘴接口向上倾斜，与流化床气化炉的竖直中轴线成30?60°夹角；所述二次喷嘴接口向上倾斜，与化床气化炉的竖直中轴线成45?90°夹角。
10.如权利要求6-8任一项所述的净煤加压流化床熔渣气化系统，其特征在于，所述熔渣装置包括多个均匀分布的燃料气烧嘴，所述燃料气烧嘴向上倾斜，与气化炉竖直中轴线成45?90°夹角。
【专利摘要】本发明公开了一种洁净煤加压流化床熔渣气化工艺及系统，解决了现有加压流化床工气化工艺存在的工艺复杂、煤种适应性差、气化压力低、生产能力小、气化效率低，环境污染的问题。技术方案包括原料煤粉经加压后经进料口送入流化床气化炉内与气化剂进行气化反应得到粗合成气和煤粉灰渣，所述粗合成气上升由流化床气化炉的顶部出口送入多管式旋风分离器除尘，通过两次气化喷嘴喷入流化剂提高气化效率，煤粉灰渣经熔渣装置熔化并形成熔渣后由流化床气化炉的底部出口进入渣激冷罐激冷，再经渣锁斗排出。本发明工艺简单、操作简便、煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高，对环境友好。
【IPC分类】C10J3-84, C10J3-56, C10J3-72
【公开号】CN104531224
【申请号】CN201510002944
【发明人】梁永煌, 田文慧, 张宗飞, 刘庆元
【申请人】武汉江汉化工设计有限公司, 中国五环工程有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月4日