復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流化床氣化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣化是煤炭、生物質(zhì)、垃圾、污泥等有機廢棄物清潔利用的重要手段，已廣泛應(yīng)用于化工、冶金、民用和工業(yè)燃氣等領(lǐng)域。氣化技術(shù)的性能直接影響到這些行業(yè)的健康發(fā)展，在其節(jié)能減排控制方面具有舉足輕重的地位，是其實現(xiàn)國家相關(guān)控制目標(biāo)的重要保障。煤炭氣化技術(shù)已經(jīng)有上百年的發(fā)展歷程，生物質(zhì)等有機廢棄物的氣化技術(shù)自上世紀(jì)80年代起也得到了快速發(fā)展。目前，已工業(yè)化的氣化技術(shù)主要有固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)、氣流床氣化技術(shù)。固定床氣化技術(shù)最簡單，也應(yīng)用最廣泛的，但是固定床難以適應(yīng)大的燃料處理量、生產(chǎn)規(guī)模??；原料多使用優(yōu)質(zhì)塊煤，無疑增加了燃料成本；氣化溫度較低，容易帶來酚水等二次污染等問題，環(huán)保壓力較大，不能滿足國家環(huán)保要求；流化床氣化技術(shù)與固定床相比，單爐處理量有了顯著增加，能夠處理小粒徑的氣化原料，生產(chǎn)的燃氣的組分和熱值比較穩(wěn)定，但是煤氣中依然含有焦油，沒有從根本上解決環(huán)保問題，同時氣體的熱值較低，灰渣中殘?zhí)亢扛?，碳轉(zhuǎn)化率較低；氣流床氣化技術(shù)在單爐產(chǎn)氣量、碳轉(zhuǎn)化率等方面明顯優(yōu)于固定床和流化床氣化技術(shù)，比較適合于大型的煤化工項目，然而其原料適應(yīng)性方面較差，尤其對于灰分含量高、粒徑較大的固體含碳有機物更不適用，并且單位投資巨大，也限制了其在燃氣制備等行業(yè)的應(yīng)用。
[0003]其中，固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)、氣流床氣化技術(shù)各有優(yōu)劣，但從大規(guī)模處理寬粒徑分布燃料的可行性來看，流化床氣化技術(shù)最具競爭力。該技術(shù)設(shè)備簡單，適合放大。但是流化床氣化技術(shù)的各種缺點(參見前文所述)使得其并未受到實際應(yīng)用的青睞。為此，為克服流化床氣化技術(shù)的缺點，在其他氣化方法中結(jié)合流化床反應(yīng)器(主要是為了除去焦油和提高碳轉(zhuǎn)化率)的兩段式氣化方法和工藝越來越受到關(guān)注。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的流化床氣化裝置一般包括流化床熱解器和氣流床氣化爐，熱解器通過一根溢流管與氣化爐連接。固體含碳氣化原料和氣化氣體在熱解器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，生成半焦和熱解氣。該半焦和熱解氣兩者通過同一根溢流管進入氣化爐內(nèi)，其中，半焦在氣化爐內(nèi)完成半焦的完全氣化，熱解氣在氣化爐內(nèi)完成脫除焦油的處理，從而生產(chǎn)出潔凈的燃氣。
[0005]在實現(xiàn)上述技術(shù)方案的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題:因為在熱解器內(nèi)反應(yīng)生成的半焦和熱解氣兩者通過同一根溢流管進入氣化爐內(nèi)，長周期運行時，熱解氣內(nèi)的液態(tài)物質(zhì)比如焦油等會因為發(fā)生高溫裂解等反應(yīng)與半焦兩者結(jié)合后會在溢流管的管壁上凝結(jié)并結(jié)焦，甚至堵塞溢流管，使得熱解器內(nèi)反應(yīng)后的固體產(chǎn)物和氣體產(chǎn)物難以順利流通至氣化爐內(nèi)，從而影響整個氣化裝置的穩(wěn)定運行性；另外，固體和氣體產(chǎn)物兩者通過同一根溢流管同時進入氣化爐內(nèi)，會破壞氣流床氣化爐內(nèi)的流場穩(wěn)定，進而影響到氣流床氣化爐的氣化性能。此外，現(xiàn)有技術(shù)中旋風(fēng)分離器分離的飛灰直接與熱解半焦混合在一起進入氣化爐，不可避免的會造成熱解半焦和返料飛灰之間的交叉影響，無法精確調(diào)節(jié)和控制返料飛灰的循環(huán)量，造成氣化爐溫的波動，同時可能出現(xiàn)氣化裝置結(jié)焦或結(jié)渣，影響裝置的穩(wěn)定運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供一種復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置及其方法，主要目的在于提高氣化裝置的熱解室內(nèi)的產(chǎn)物進入氣化室內(nèi)的通暢度，提高氣化裝置的運行穩(wěn)定性，獲得高熱值的潔凈燃氣，并實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明主要提供如下技術(shù)方案:
[0008]—方面，本發(fā)明的實施例提供一種復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置，包括依次連接的熱解室、氣化室和旋風(fēng)分離器；
[0009]所述熱解室上分別設(shè)置有原料入口、熱解氣出口和半焦出口，所述熱解氣出口設(shè)置在所述半焦出口的上方；
[0010]所述氣化室上分別設(shè)置有一次風(fēng)入口、熱解氣入口和半焦入口，所述熱解氣出口與所述熱解氣入口連接，所述半焦出口通過溢流管與所述半焦入口連接；
[0011 ] 所述旋風(fēng)分離器上設(shè)有氣體出口。
[0012]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0013]前述的復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置，還包括返料室；
[0014]所述返料室與所述旋風(fēng)分離器上的第一飛灰出口連接；
[0015]所述返料室上還分別設(shè)置有松動氣入口和第二飛灰出口 ；
[0016]所述氣化室上還設(shè)置有飛灰入口，所述飛灰入口與所述第二飛灰出口連接。
[0017]前述的復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置，其中，
[0018]所述氣化室上的飛灰入口設(shè)置在所述半焦入口的下方。
[0019]前述的復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置，其中，
[0020]所述氣化室包括三段管體，分別為:
[0021]第一管體，所述第一管體上分別設(shè)有所述的一次風(fēng)入口、所述的熱解氣入口、所述的半焦入口和所述的飛灰入口；
[0022]第二管體，所述第二管體的一端與所述第一管體的一端連接；
[0023]第三管體，所述第三管體的一端與所述第二管體的另一端連接，所述第三管體的另一端與所述旋風(fēng)分離器的氣體入口連接；
[0024]其中，所述第一管體、所述第二管體和所述第三管體三者由下至上依次設(shè)置，且三者的內(nèi)徑依次增大。
[0025]前述的復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置，其中，
[0026]所述第一管體包括管本體和設(shè)置在所述管本體下端的第一風(fēng)室，所述管本體的上端與所述第二管體的一端連接；所述第一風(fēng)室通過第一氣體分布器與所述管本體連接，以使所述第一風(fēng)室內(nèi)部與所述管本體內(nèi)部連通；
[0027]所述第一風(fēng)室設(shè)有所述的一次風(fēng)入口 ；
[0028]所述管本體上分別設(shè)有所述的熱解氣入口、所述的半焦入口和所述的飛灰入口。
[0029]前述的復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置，其中，
[0030]所述第一管體的一端通過第一錐形管與所述第二管體的一端連接，所述第一錐形管的內(nèi)徑由所述第一管體至所述第二管體的方向呈逐漸增大的趨勢；
[0031]和/ 或，
[0032]所述第二管體的另一端通過第二錐形管與所述第三管體的一端連接，所述第二錐形管的內(nèi)徑由所述第二管體至所述第三管體的方向呈逐漸增大的趨勢。
[0033]前述的復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置，其中，
[0034]所述第二管體上還設(shè)有至少一個二次風(fēng)入口。
[0035]前述的復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置，其中，
[0036]所述熱解室包括熱解室本體和設(shè)置在所述熱解室本體下端的第二風(fēng)室，所述第二風(fēng)室通過第二氣體分布器與所述熱解室本體連接，以使所述第二風(fēng)室內(nèi)部與所述熱解室本體內(nèi)部連通；所述第二風(fēng)室設(shè)有入風(fēng)口，所述熱解室本體分別設(shè)有所述的原料入口、所述的熱解氣出口和所述的半焦出口；
[0037]和/ 或，
[0038]所述返料室包括返料室本體和設(shè)置在所述返料室本體下端的第三風(fēng)室，所述返料室本體與所述第一飛灰出口連接，所述第三風(fēng)室通過第三氣體分布器與所述返料室本體連接，以使所述第三風(fēng)室內(nèi)部與所述返料室本體內(nèi)部連通；所述第三風(fēng)室上設(shè)有所述的松動氣入口，所述返料室本體上設(shè)有所述的第二飛灰出口。
[0039]另一方面，本發(fā)明的實施例還提供一種復(fù)合式循環(huán)流化床氣化方法，用于與上述任一種所述復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置配合使用，所述復(fù)合式循環(huán)流化床氣化方法包括以下步驟:
[0040]將固體含碳氣化原料和第一氣化氣體加入到所述熱解室內(nèi)，所述原料和所述第一氣化氣體在所述熱解室內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，生成半焦和熱解氣；
[0041]將所述半焦依次通過所述熱解室上的半焦出口和所述氣化室上的半焦入口送入所述氣化室內(nèi)；將第二氣化氣體經(jīng)由氣化室上的一次風(fēng)入口送入所述氣化室內(nèi)，所述第二氣化氣體與所述半焦發(fā)生反應(yīng)，生成煤氣；
[0042]將所述熱解氣依次通過所述熱解室上的熱解氣出口和所述氣化室上的熱解氣入口送入所述氣化室內(nèi)進行脫焦油處理；
[0043]將所述氣化室內(nèi)的煤氣送入所述旋風(fēng)分離器內(nèi)除塵，將除塵后的煤氣經(jīng)所述旋風(fēng)分離器的氣體出口排出。
[0044]前述的復(fù)合式循環(huán)流化床氣化方法，其中，
[0045]所述固體含碳氣化原料的粒徑為O-1Omm ；
[0046]和/或，所述熱解室內(nèi)的熱解溫度為500-900°C ；
[0047]和/或，所述熱解室的表觀氣速為0.5-5.0m/s ；
[0048]和/或，所述氣化室內(nèi)的氣化溫度為700-1100 °C ；
[0049]所述氣化室的表觀氣速為0.5-15.0m/s ο
[0050]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明復(fù)合式循環(huán)流化床氣化裝置及其方法至少具有以下有益效果:
[0051]在本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案中，由于熱解室上的熱解