循环流化床气化装置和循环流化床气化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112760136A(43)申请公布日2021.05.07(21)申请号202011490349.X(51)Int.Cl.(22)申请日2019.09.18C10J3/20(2006.01)(66)本国优先权数据201910870641.52019.09.16CN(62)分案原申请数据201910882211.52019.09.18(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人湛月平王小芳朱治平董鹏飞柴祯吕清刚(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人周晨权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称循环流化床气化装置和循环流化床气化方法(57)摘要本发明提供了一种循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法。所述循环流化床气化装置包括：气化炉炉膛(1)、旋风分离器(2)以及返料器，气化炉炉膛(1)下部设置有布风装置；所述布风装置包括多个气化剂喷口(3)，并且多个气化剂喷口(3)中的至少两个气化剂喷口(3)设置在不同的竖直高度上。采用本发明的循环流化床气化装置和循环流化床气化方法，布风均匀性得到提高，并且系统碳转化率高。CN112760136ACN112760136A权利要求书1/1页1.一种循环流化床气化方法，所述循环流化床气化方法使用循环流化床气化装置，所述循环流化床气化装置包括：气化炉炉膛(1)、旋风分离器(2)以及返料器，其中：气化炉炉膛(1)下部设置有布风装置；所述布风装置包括多个气化剂喷口(3)，并且多个气化剂喷口(3)中的至少两个气化剂喷口(3)设置在不同的竖直高度上，所述多个气化剂喷口(3)被分为多个气化剂喷口组，每个气化剂喷口组内的气化剂喷口(3)分布在一个圆周上，并且位于最上层的气化剂喷口组内的气化剂喷口(3)的中心线的延长线不通过该圆的圆心，所述气化炉炉膛(1)的下部设置有锥段，所述布风装置的多个气化剂喷口(3)设置在该锥段上；所述循环流化床气化方法包括：气化剂气流经所述布风装置进入气化炉后形成旋流，其中，通过位于最上层的气化剂喷口组内的气化剂喷口(3)进入气化炉底部的气化剂气流形成切圆，该切圆将使位于气化炉炉膛(1)下部的物料呈旋流状态，以使得粗颗粒物料在气化炉底部聚集到气化炉轴线区域，而细颗粒物料则分布在相对外围的区域并且同时与气化剂发生气化反应，实现粗颗粒物料与细颗粒物料的有效分离。2.根据权利要求1所述的循环流化床气化方法，其中：各个气化剂喷口组的氧气浓度从下到上逐渐增加。3.根据权利要求1所述的循环流化床气化方法，其中：气化剂喷口出口气体速度为30‑70m/s，并且不同高度气化剂喷口之间的床层速度维持在3.5m/s以上。4.根据权利要求3所述的循环流化床气化方法，其中：气化剂喷口出口气体速度为35‑60m/s。2CN112760136A说明书1/7页循环流化床气化装置和循环流化床气化方法技术领域[0001]本发明涉及燃料气化技术领域，具体地，涉及一种循环流化床气化装置以及循环流化床气化方法。背景技术[0002]循环流化床煤气化技术作为一种清洁的煤炭转化技术，由于其带有高循环量的物料循环回路，固体物料在炉内停留时间延长，具有煤种适应性强、气固混合充分、气化反应速率高及反应温度均匀等优点，因而被广泛应用于工业燃气及合成氨领域中。[0003]循环流化床的上述优点很大程度上取决于气体分布器的设计。气体分布器设置在气化炉下部，起着均匀布气和支撑固体颗粒的作用，其结构的设计合理与否极大地影响着气化炉炉膛流态化的质量，进而影响温度分布、反应速率及煤气成分。现有流化床气体分布器多采用布风板的形式，布风板上设置有小孔，气化剂通过小孔进入反应器中与固体物料进行反应，同时作为流化介质起到流化床层的作用。对于小规模的气化炉，采用这种布风方式，可使气化剂通过床层底部时具有较大的速度，能够实现床层的良好流化及气固的充分接触。当单台气化炉生产能力提高后，布风板直径变大，在气化炉热启动、运行波动及压火过程中布风板需要承受数十吨的重量，容易产生热变形而造成布风板结构损坏，影响正常运行，同时这种小孔布风方式，使得整个布风板的阻力增加。另一方面，所有含氧气化剂通过气化炉布风板进入炉内，这种集中的供氧方式容易导致炉内物料局部高温而结焦。为了确保安全运行，通常控制气化炉底部氧浓度在一个较低的范围内运行，底部温度没有达到灰渣的最佳转化温度，导致气化炉底渣含碳量较高，系统碳转化率及能源利用效率低。[0004]此外，循环流化床在运行过程中床层剧烈返混，底部密相区含有大量细颗粒循环半焦，在排渣过程中，细颗粒半焦伴随粗颗粒一同排出，因细颗粒半焦含碳量高于粗颗粒，导致整体底渣含碳量较高。[0005]由