气流床气化系统及气流床气化工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种气流床气化系统及气流床气化工艺。
【背景技术】
[0002]煤粉加氢气化是煤粉和氢气在高温、高压条件下反应生成粗煤气和半焦的过程。目前煤粉加氢气化的半焦产量占进料量(加入的煤粉的质量)的50%左右，其残碳含量高达80% (单位质量半焦中的碳含量)以上，因此必须将这部分半焦进行再次热转化成粗煤气，以提高整个加氢气化工艺的碳利用效率。
[0003]目前加氢气化半焦的再次热转化方式有三种，一种是直接燃烧；另一种是将气化产生的半焦返回到原加氢气化炉内多次循环气化；还有一种是将半焦送入另一高温气流床气化炉内快速热转化。其中，直接燃烧的方式中半焦的综合利用率较低；且由于加氢气化产生的半焦挥发分含量很低，也不适合返回到原加氢气化炉内再转化成粗煤气。比较适宜半焦的转化方式，是将其送入另一高温气流床气化炉内快速转化，利用这种方式，半焦的转化效率相对较高，反应较易于控制。
[0004]为了达到半焦反应所需的高温，半焦必须采取密相输送的方式。密相输送是指利用少量的气体输送较多的固态物质的过程，一般固体含量高于100kg/m3或固体/气体质量比大于25。但是加氢气化半焦与普通气化半焦不同，其为粒径较大的多孔蓬松状颗粒，堆密度很低，流动性较差，这使得此类半焦在输送过程中受到系统压力波动的影响较大，很难平稳输送，因密相输送不稳定致使半焦的气化反应过程不宜控制。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种气流床气化系统，通过该气流床气化炉的固体激冷喷嘴的设置，可以喷入激冷煤粉，激冷煤粉填充在半焦颗粒空隙内，可以增大半焦的表观密度，进而使半焦能够进行稳定的密相输送。
[0006]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0007]本发明一方面提供一种气流床气化系统，包括加氢气化炉和半焦气化炉，所述加氢气化炉上设有煤粉喷嘴和含氢气体喷嘴，所述煤粉喷嘴和含氢气体喷嘴分别用于将反应煤粉和含氢气体喷入所述加氢气化炉内，所述反应煤粉和含氢气体在加氢气化炉反应段内反应生成半焦，所述加氢气化炉上还设有固体激冷喷嘴，所述固体激冷喷嘴用于将激冷煤粉喷入所述加氢气化炉内，所述激冷煤粉与所述半焦混合成半焦混合物；所述加氢气化炉上还设有半焦混合物出口，所述半焦气化炉上设有半焦混合物入口，所述半焦气化炉用于实现所述半焦混合物的气化反应。
[0008]本发明另一方面提供一种气流床气化工艺，包括:
[0009]将反应煤粉与含氢气体反应生成半焦；
[0010]将激冷煤粉与所述半焦混合形成半焦混合物；
[0011]将所述半焦混合物进行半焦气化反应。
[0012]本发明的气流床气化系统中，通过固体激冷喷嘴的设置，可以将激冷煤粉喷入加氢气化炉内。在加氢气化炉内，激冷煤粉可以填充半焦之间的空隙，进而使半焦与激冷煤粉形成的半焦混合物的表观密度大于不加入激冷煤粉的半焦的表观密度，所以半焦混合物相对于不加入激冷煤粉的半焦，其能够稳定地进行密相输送；稳定的密相输送会促使半焦混合物在半焦气化炉中进行平稳且易于控制的半焦气化反应，进而可以提高半焦的综合利用率。另外，通过固体激冷喷嘴喷入的激冷煤粉还能够快速地降低粗煤气的温度，同时避免粗煤气中夹带的轻质油品在高温条件下分解；且激冷煤粉也可以与氢气发生一定的反应，生成额外的粗煤气，提高粗煤气的产率。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例中的气流床气化系统的结构示意图图示。
[0014]图2为本发明一实施例中的气流床气化工艺示意图。
[0015]附图标记为:
[0016]1-加氢气化炉，2-加氢气化炉反应段，3-煤粉喷嘴，4-含氢气体喷嘴，5-固体激冷喷嘴，6-半焦混合物出口，7-半焦混合物收集段，8-流化气进口，9-气体分布板，10-粗煤气出口，11-半焦气化炉，12-半焦混合物入口，13-半焦气化反应段，14-缩颈，15-水激冷区域，16-排渣口，17-气体出口。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明实施例的气流床气化炉及粉煤加氢气化工艺进行详细描述。
[0018]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上方”、“下方”、“底端、“顶部”、“内”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0019]本发明一实施例中提供一种气流床气化系统，如图1所示，包括加氢气化炉I和半焦气化炉11，所述加氢气化炉I上设有煤粉喷嘴3和含氢气体喷嘴4，所述煤粉喷嘴3和含氢气体喷嘴4分别用于将反应煤粉和含氢气体喷入加氢气化炉I内，所述反应煤粉和含氢气体在加氢气化反应段2内反应生成半焦，所述加氢气化炉I上还设有固体激冷喷嘴5，所述固体激冷喷嘴5用于将激冷煤粉喷入所述加氢气化炉I内，所述激冷煤粉与所述半焦混合成半焦混合物；所述加氢气化炉I还设有半焦混合物出口 6，所述半焦气化炉11上设有半焦混合物入口 12，所述半焦气化炉11用于实现所述半焦混合物的气化反应。
[0020]本发明实施例的加氢气化炉，通常用于将煤粉与含氢气体在高温、高压条件下反应生成粗煤气、轻质油品和半焦。煤粉喷嘴和含氢气体喷嘴，分别用于将煤粉和含氢气体喷入加氢气化炉内。煤粉喷嘴和含氢气体喷嘴通常位于加氢气化炉的顶部，这样可以延长煤粉和氢气的反应时间。含氢气体，是指含有氢气的气体，具体可以是只包含氢气，也可以根据实际需要包含氢气和其他气体。
[0021]所述加氢气化反应段，通常是反应煤粉与含氢气体进入加氢气化炉后进行反应的区域。煤粉与氢气通常是在加氢气化反应段内反应生成粗煤气、轻质油品和半焦。一般加氢气化反应段外设有耐火砖或者其他保温耐腐蚀材料，如图1的阴影部分。加氢气化炉的外壁用于抵抗外来压力及其他影响，加氢气化反应段的耐火砖或者其他保温耐腐蚀材料用于提供稳定的反应环境。
[0022]所述反应煤粉，通常用于与氢气反应生成粗煤气、轻质油品和半焦。所述激冷煤粉，通常是用于填充半焦之间的空隙，增大半焦的表观密度。当然，激冷煤粉也是可以参与反应的，如:在加氢气化炉内，激冷煤粉也可以与氢气反应生成粗煤气和半焦。除此之外，激冷煤粉也起到降温的作用，尤其是可以降低粗煤气的温度，进而避免粗煤气中夹带的轻质油品在高温条件下分解。本发明实施例中，反应煤粉通常是从煤粉喷嘴喷入加氢气化炉内，激冷煤粉通常是从固体激冷喷嘴喷入加氢气化炉内。反应煤粉与激冷煤粉的粒径可以相同，也可以不同，在此不做具体限定。
[0023]通常，所述固体激冷喷嘴设置在加氢气化反应段的下方的加氢气化炉壁上，这是为了便于使半焦与激冷煤粉进行混合成半焦混合物，增大半焦的表观密度。另外，激冷煤粉也能够降低粗煤气的温度。
[0024]半焦混合物出口是用于排出半焦与激冷煤粉形成的半焦混合物。一般，半焦混合物出口位于固体激冷喷嘴的下方，这可以便于将半焦与激冷喷嘴喷入的激冷煤粉(即