本公開(kāi)一般涉及流化床氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及了一種高效強(qiáng)聚低循環(huán)倍率的流化床氣化爐。
背景技術(shù)：
作為能源消費(fèi)大國(guó)，煤多油少的現(xiàn)實(shí)決定了以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將長(zhǎng)期存在，但隨著環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，煤的清潔利用技術(shù)將保持持續(xù)高增長(zhǎng)，其中將煤氣化制成合成氣后再用于化工、發(fā)電等領(lǐng)域，是符合國(guó)家綠色能源政策要求的潔凈用煤的主要技術(shù)之一，世界各國(guó)廣泛開(kāi)展煤氣化技術(shù)的研究，迄今為止已開(kāi)發(fā)出的煤氣化方法和設(shè)備已經(jīng)很多，并在我國(guó)有諸多應(yīng)用，其中煤氣化技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備是氣化爐。
以魯奇爐為代表的固定床氣化爐和以殼牌、航天爐等為代表的氣流床氣化爐得到了較多應(yīng)用，且應(yīng)用比較成功，但存在諸多固有缺陷，限制了其應(yīng)用范圍。如固定床氣化爐要求采用塊煤，隨著機(jī)械化采煤技術(shù)的普及，塊煤比例較低，會(huì)有大量粉煤無(wú)法利用，且固定床氣化技術(shù)焦油含量較高，產(chǎn)生大量難以處理的廢水；氣流床氣化爐則對(duì)煤的水含量、灰熔點(diǎn)等有著嚴(yán)格要求，也限制了其應(yīng)用范圍；我國(guó)的煤質(zhì)特性決定有50％以上的煤不適用于固定床氣化爐和氣流床氣化爐，因此對(duì)于煤種適應(yīng)性更廣的流化床氣化爐寄予了更多期望，但流化床的理論更加復(fù)雜，操作難度更大，使其工業(yè)化應(yīng)用之路走得更艱難，應(yīng)用實(shí)例較少。
對(duì)于傳統(tǒng)的灰融聚粉煤流化床氣化爐，其主要問(wèn)題是飛灰循環(huán)倍率高，達(dá)到10倍以上，旋風(fēng)分離器捕集的含碳飛灰經(jīng)返料管從氣化爐側(cè)壁進(jìn)入爐內(nèi)后，不能進(jìn)入高溫區(qū)有效的再氣化和灰融聚，使得大量飛灰在爐內(nèi)和旋風(fēng)分離器之間重復(fù)循環(huán)，造成很高的循環(huán)倍率，浪費(fèi)了大量能量，碳轉(zhuǎn)化率低，也增加了后續(xù)設(shè)備的初投資和運(yùn)行負(fù)擔(dān)；
中國(guó)專(zhuān)利CN201010582393.3降低了灰融聚粉煤流化床氣化爐飛灰的循環(huán)倍率，提高了飛灰團(tuán)聚率，但灰的團(tuán)聚率并沒(méi)有達(dá)到理想值，循環(huán)倍率還是很高，而且沒(méi)有解決返回管道的磨損問(wèn)題。
中國(guó)專(zhuān)利CN201010582393.3中提供的返回高溫氧化區(qū)的飛灰僅僅是煤氣凈化過(guò)程中被除塵器捕集下來(lái)的冷焦粉，靠氣力輸送經(jīng)過(guò)增壓后送入高溫氧化區(qū)，并不節(jié)能，且旋風(fēng)分離器捕集的絕大部分飛灰沒(méi)有返回到高溫氧化區(qū)，循環(huán)倍率仍然較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種提高灰團(tuán)聚率和碳轉(zhuǎn)化率的高效強(qiáng)聚低循環(huán)倍率的流化床氣化爐。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
一種高效強(qiáng)聚低循環(huán)倍率的流化床氣化爐，包括氣化爐，所述氣化爐的下部設(shè)有返料口，所述氣化爐的上部通過(guò)聯(lián)通管道連接一級(jí)旋風(fēng)分離器的上部，所述一級(jí)旋風(fēng)分離器的下部通過(guò)第一管道連接第一返料器；所述第一返料器連接所述返料口。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明直接將高壓、高溫的飛灰全部直接返回氣化爐的高溫氧化區(qū)，維持原來(lái)的溫度和壓力，極大提高了灰團(tuán)聚率和碳轉(zhuǎn)化率，且節(jié)能效果顯著；射入中心氧化區(qū)的返料管采用引射器引設(shè)方式，水平送入氣化爐高溫氧化區(qū)，基本沒(méi)有磨損，維持長(zhǎng)周期運(yùn)行；氣化劑射流入口設(shè)置在下排渣管外，使高溫氧化區(qū)更加穩(wěn)定，并解決了磨損問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請(qǐng)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的高效強(qiáng)聚低循環(huán)倍率的流化床氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1-氣化爐，2-一級(jí)旋風(fēng)分離器，3-二級(jí)旋風(fēng)分離器，4-第一返料器，5-第二返料器，6-引射器，7-氣化劑分布板，8-粉煤進(jìn)口，9-氣化劑入口，10-氣化劑射流入口，11-下排渣口，12-返料口，13-聯(lián)通通道，14-反應(yīng)區(qū)域，15-第一管道，16-氣化劑腔室，17-第二管道，18-吹送氣，19-粗合成氣，20-氣化劑，21-煤粉，22-底渣。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)。
請(qǐng)參考圖1，一種高效強(qiáng)聚低循環(huán)倍率的流化床氣化爐，包括氣化爐1，氣化爐1的下部設(shè)有返料口12，氣化爐1的上部通過(guò)聯(lián)通管道13連接一級(jí)旋風(fēng)分離器2的上部，一級(jí)旋風(fēng)分離器2的下部通過(guò)第一管道15連接第一返料器4；第一返料器4連接返料口12。
優(yōu)選的，一級(jí)旋風(fēng)分離器2的上部連接二級(jí)旋風(fēng)分離器3的上部，二級(jí)旋風(fēng)分離器2的上部設(shè)有二級(jí)合成氣出氣管，二級(jí)合成氣出氣管排出粗合成氣19；
二級(jí)旋風(fēng)分離器3的下部通過(guò)聯(lián)通管道13連接第二返料器5，第二返料器5通過(guò)第二管道17連接第一管道15。
本發(fā)明采用兩級(jí)串聯(lián)的高效高壓旋風(fēng)分離器；將一級(jí)旋風(fēng)分離器和二級(jí)旋風(fēng)分離器捕集的高壓、高溫的飛灰全部直接返回氣化爐的高溫氧化區(qū)，維持原來(lái)的溫度和壓力，提高灰團(tuán)聚率和碳轉(zhuǎn)化率，節(jié)能效果顯著。
優(yōu)選的，第一返料器4通過(guò)聯(lián)通管道13連接引射器6，引射器6一端連接吹送氣管18，另一端通過(guò)聯(lián)通管道13連接返料口12。
本發(fā)明射入中心氧化區(qū)的返料管采用引射器引設(shè)的方式，水平送入氣化爐高溫氧化區(qū)的反應(yīng)區(qū)域，基本沒(méi)有磨損，維持長(zhǎng)周期運(yùn)行。
本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，氣化爐1內(nèi)設(shè)置有氣化劑分布板7，氣化劑分布板7將氣化爐1分隔為上部的反應(yīng)區(qū)域14和下部的氣化劑腔室16，反應(yīng)區(qū)域14側(cè)壁上設(shè)有至少一個(gè)粉煤進(jìn)口8，通常設(shè)置若干粉煤進(jìn)口8，粉煤進(jìn)口8用于輸入粉煤21，反應(yīng)區(qū)域14連接所述返料口12，氣化劑腔室17的側(cè)壁上設(shè)有氣化劑入口9，氣化劑入口9用于將部分氣化劑20導(dǎo)入氣化劑腔室16，并通過(guò)氣化劑分布板7進(jìn)入氣化爐1上部的反應(yīng)區(qū)域14，氣化劑分布板7上帶有孔眼，可以供氣化劑進(jìn)入氣化劑腔室。
本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，氣化劑分布板7呈倒錐形布置，氣化劑分布板7的正下部連接下排渣口11，側(cè)下部分別連接有氣化劑射流入口10和返料口12，下排渣口11用于排出氣化爐1內(nèi)的底渣22。
本發(fā)明的氣化劑射流入口設(shè)置在下排渣管外，分為若干分支管經(jīng)倒錐形分布板側(cè)下部射入氣化爐內(nèi)，使高溫氧化區(qū)更加穩(wěn)定，并解決了磨損問(wèn)題。
本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，氣化劑射流入口10的氣化劑射出方向與返料口12的入料方向呈120°-150°，可以是120°、125°130°、135°、140°、145°或150°。
本發(fā)明氣化劑射流入口和返料口呈一定角度對(duì)沖射入氣化爐的反應(yīng)區(qū)域，合力形成向上的高速射流，利于形成穩(wěn)定的軸心高溫氧化區(qū)，形成穩(wěn)定的流態(tài)化。
本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第一返料器4和/或第二返料器5為自動(dòng)返料器，所述自動(dòng)返料器能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)返料量，用于阻止氣化爐內(nèi)高壓煤氣從下往上反串。
本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，氣化爐1的筒體直徑上下一致。
本發(fā)明取消傳統(tǒng)氣化爐的擴(kuò)大段，使經(jīng)由旋風(fēng)分離器捕集而返回高溫氧化區(qū)的飛灰顆粒度比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)有明顯的提高，有利于飛灰的團(tuán)聚和煤炭的二次氣化，飛灰的排放流向發(fā)生改變，使絕大部分飛灰在參與團(tuán)聚以后從氣化爐底部排出，煤氣帶走的灰量降到了極小，碳轉(zhuǎn)化率提高。
本發(fā)明的工作過(guò)程：
反應(yīng)區(qū)域生成的粗合成氣夾帶細(xì)顆粒粉塵向上經(jīng)由聯(lián)通管道13進(jìn)入一級(jí)旋風(fēng)分離器2，較大顆粒被捕集進(jìn)入第一管道15，未被捕集的細(xì)顆粒經(jīng)由聯(lián)通管道13進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)分離器3，進(jìn)行再次分離，較大的顆粒被捕集進(jìn)入聯(lián)通管道13，聯(lián)通管道13的含碳顆粒經(jīng)細(xì)粉第二返料器5進(jìn)入第二管道17，并與第一管道15的返料混合，共同經(jīng)過(guò)粗粉第一返料器4進(jìn)入聯(lián)通管道13，并通過(guò)引射器6由吹送氣18引射水平流經(jīng)聯(lián)通管道13，經(jīng)返料口12射入氣化爐1的高溫氧化區(qū)的反應(yīng)區(qū)域14。
以上描述僅為本申請(qǐng)的較佳實(shí)施例以及對(duì)所運(yùn)用技術(shù)原理的說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請(qǐng)中公開(kāi)的(但不限于)具有類(lèi)似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。