梯級組合床氣化系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種梯級組合床氣化系統，包括：煤輸送單元、一級流化床氣化單元、二級氣流床氣化單元、余熱回收單元、廢渣收集單元；所述煤輸送單元與所述一級流化床氣化單元連通，所述一級流化床氣化單元連通與所述二級氣流床氣化單元連通，所述二級氣流床氣化單元與所述余熱回收單元連通，所述余熱回收單元與所述廢渣收集單元連通。本實用新型專利技術的梯級組合床氣化系統能夠對煤粉進行梯級氣化，實現煤炭的高效轉化。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及煤氣化系統，尤其涉及一種梯級組合床氣化系統，屬于煤的清潔高效利用

技術介紹
煤氣化技術是將難以加工處理、難以脫除無用組分的固體煤轉化為易于凈化、易于應用的氣體的過程，簡言之，是將煤種的碳元素、氫元素轉化為清潔燃料氣或合成氣的過程。現有煤氣化技術，按照煤和氣化劑的接觸方式，可以分為固定床、流化床和氣流床。固定床由于煤種要求高(粒徑為38mm的塊煤)，煤氣含有焦油、酚氰等污染物，已經逐漸被淘汰；流化床技術雖然對于煤種要求低(粒徑小于10mm的粉煤)，但由于反應溫度低(1000℃左右)，碳轉化率較低；而氣流床氣化技術由于碳轉化率高，煤氣不含焦油、酚氰等有害物質，近年來成為煤氣化技術的發展的主要方向。但氣流床技術要求煤粉粒徑小于100μm，需要增加復雜的煤粉制備系統，增加了系統投資。目前，還沒有一種既對煤的處理要求低(預處理到粒徑小于10mm)，又可以達到較高的碳轉化率的煤氣化技術和系統。
技術實現思路
針對上述缺陷，本技術提供一種梯級組合床氣化系統，該系統可以對煤炭進行梯級氣化，在不增加磨煤系統的前提下，能夠有效提高煤的轉化率。本技術提供一種梯級組合床氣化系統，包括：煤輸送單元、一級流化床氣化單元、二級氣流床氣化單元、余熱回收單元、廢渣收集單元；所述煤輸送單元與所述一級流化床氣化單元連通，所述一級流化床氣化單元連通與所述二級氣流床氣化單元連通，所述二級氣流床氣化單元與所述余熱回收單元連通，所述余熱回收單元與所述廢渣收集單元連通。在一實施方式中，所述煤輸送單元包括鎖斗、煤倉、給煤機；所述鎖斗與所述煤倉連通，所述煤倉與所述給煤機連通，所述給煤機與所述一級流化床氣化單元連通。在一實施方式中，所述一級流化床氣化單元包括一級流化床氣化爐、布風板和一級氣化室；所述一級流化床氣化爐通過所述布風板與所述一級氣化室連通，所述一級氣化室設置一接收一級氣化劑的一級氣化劑入口。在一實施方式中，所述二級氣流床氣化單元包括二級氣流床氣化爐和二級氣化劑燒嘴，所述二級氣化劑燒嘴設置在所述二級氣流床氣化爐上部并向所述二級氣流床氣化爐注入二級氣化劑。在一實施方式中，所述余熱回收單元與所述二級氣流床氣化單元連接；所述余熱回收單元包括由內至外依次套設的輻射換熱室和對流換熱室，所述輻射換熱室與所述二級氣流床氣化單元連通用于接收所述二級氣流床氣化單元中生成的煤氣，所述輻射換熱室外部設置有第一水冷壁，用于所述對流換熱室外部設置有第二水冷壁；所述對流換熱室至少設置有一個煤氣出口，所述煤氣出口穿設于所述第二水冷壁；所述廢渣收集單元包括水冷渣池和出渣口。在一實施方式中，所述梯級組合床氣化系統內部的壓力為10kPa-4.2MPa。在一實施方式中，所述煤輸送單元中粒徑小于10mm的煤占全部煤重量的90％。在一實施方式中，所述一級氣化劑選擇空氣、低富氧空氣和氧氣蒸汽混合氣體中的一種或多種；所述二級氣化劑選自高富氧空氣和氧氣蒸汽混合氣體中的一種或兩種；其中，所述低富氧空氣中氧氣的體積含量為25-50％，所述高富氧空氣中氧氣的體積含量為60-99.6％。在一實施方式中，所述一級流化床氣化爐的截面平均流速為5-25m/s。在一實施方式中，所述二級氣化劑燒嘴為4-12個并且均勻分布在所述二級氣流床氣化爐上部。本技術的梯級組合床氣化系統結合了流化床和氣流床的優勢，既可以采用簡單處理的粉煤，又可以在減少設備投入的基礎上達到較高的碳轉化率，是一種經濟高效的煤氣化系統。附圖說明圖1為本技術梯級組合床氣化系統的模塊示意圖；圖2為本技術梯級組合床氣化系統的具體結構示意圖。具體實施方式為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。圖1為本技術梯級組合床氣化系統的模塊示意圖，請參考圖1，本技術的梯級組合床氣化系統包括煤輸送單元1、一級流化床氣化單元2、二級氣流床氣化單元3、余熱回收單元4、廢渣收集單元5；煤輸送單元1與一級流化床氣化單元2連通，一級流化床氣化單元2連通與二級氣流床氣化單元3連通，二級氣流床氣化單元3與余熱回收單元4連通，余熱回收單元4與廢渣收集單元5連通。煤輸送單元1用于向系統內輸送待轉化的煤原料，具體地，當煤輸送單元1中盛有待轉化的煤原料后，煤輸送單元1會將煤原料輸送至一級流化床氣化單元2使煤原料在一級流化床氣化單元2中反應生成煤氣，接著，在一級流化床氣化單元2中生成的煤氣和未被轉化的煤原料會進入二級氣流床氣化單元3。在二級氣流床氣化單元3中，未轉被化的煤原料會充分反應生成煤氣，最終達到平衡狀態，此時，二級氣流床氣化單元3中的內容物為煤氣和廢渣。最后，煤氣和廢渣會分別進入余熱回收單元4和廢渣收集單元5中被收集處理。由于本技術的梯級組合床氣化系統結合了流化床和氣流床的優勢，煤原料首先進入流化床進行反應，因此對煤原料的粒徑要求不高，不需要增加復雜的煤粉制備系統，同時氣流床又能夠對煤原料中的小顆粒煤進行高轉化率的氣化處理。因此，本技術的梯級組合床氣化系統能夠在低成本的前提下完成煤原料的高效率碳轉化生成煤氣。圖2為本技術梯級組合床氣化系統的具體結構示意圖，請參考圖2，煤輸送單元1包括鎖斗11、煤倉12、給煤機13；鎖斗11與煤倉12連通，煤倉12與給煤機13連通，給煤機13與一級流化床氣化單元2連通。其中，鎖斗11包括一加入煤原料的開口，在加入煤原料的過程中，鎖斗11向煤倉12出煤的出煤口是關閉的，當煤原料加入完畢后，可以打開煤出口使煤原料在重力的作用下進入煤倉12中，由于本技術中使用了流化床，因此對煤原料的粒徑不做過多限制，一般，煤原料的總重量的90％的煤的粒徑小于10mm即可。煤倉12的出口與給煤機13連通，煤倉12中的煤原料在重力作用下會輸送至給煤機13上，由給煤機13輸送至一級流化床氣化單元2中。具體地，該給煤機13可以采用螺旋式給料機。繼續參考圖2，本技術的一級流化床氣化單元2包括一級流化床氣化爐21、布風板22和一級氣化室23；一級流化床氣化爐21通過布風板22與一級氣化室23連通，一級氣化室23設置一接收一級氣化劑的一級氣化劑入口24。一級氣化室23用于接收一級氣化劑。具體地，給煤機13與一級流化床氣化單元2中的一級流化床氣化爐21連通，因此給煤機13直接將煤原料輸送至一級流化床氣化爐21中。當一級流化床氣化爐21中有煤原料后，一級氣化室23中的一級氣化劑會在布風板22的作用下均勻布滿整個一級流化床氣化爐21，從而使煤原料與一級氣化劑在一級流化床氣化爐21中發生反應，得到煤氣。其中，一級氣化劑選擇空氣、低富氧空氣和氧氣蒸汽混合氣體中的一種或多種，低富氧空氣中氧氣的體積含量為25-50％。可以想到的是，一級流化床氣化爐21中有加熱裝置，一般的，一級流化床氣化爐21中的反應溫度為600-1000℃，并且，一級流化床氣化爐21的截面平均流速可以限定為5-25m/s。但是，一級流化床氣化單元2不可能將給煤機13本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種梯級組合床氣化系統，其特征在于，包括：煤輸送單元、一級流化床氣化單元、二級氣流床氣化單元、余熱回收單元、廢渣收集單元；所述煤輸送單元與所述一級流化床氣化單元連通，所述一級流化床氣化單元連通與所述二級氣流床氣化單元連通，所述二級氣流床氣化單元與所述余熱回收單元連通，所述余熱回收單元與所述廢渣收集單元連通。

【技術特征摘要】
1.一種梯級組合床氣化系統，其特征在于，包括：煤輸送單元、一級流化床氣化單元、二級氣流床氣化單元、余熱回收單元、廢渣收集單元；所述煤輸送單元與所述一級流化床氣化單元連通，所述一級流化床氣化單元連通與所述二級氣流床氣化單元連通，所述二級氣流床氣化單元與所述余熱回收單元連通，所述余熱回收單元與所述廢渣收集單元連通。2.根據權利要求1所述的梯級組合床氣化系統，其特征在于，所述煤輸送單元包括鎖斗、煤倉、給煤機；所述鎖斗與所述煤倉連通，所述煤倉與所述給煤機連通，所述給煤機與所述一級流化床氣化單元連通。3.根據權利要求1或2任一所述的梯級組合床氣化系統，其特征在于，所述一級流化床氣化單元包括一級流化床氣化爐、布風板和一級氣化室；所述一級流化床氣化爐通過所述布風板與所述一級氣化室連通，所述一級氣化室設置一接收一級氣化劑的一級氣化劑入口。4.根據權利要求3所述的梯級組合床氣化系統，其特征在于，所述二級氣流床氣化單元包括二級氣流床氣化爐和二級氣化劑燒嘴，所述二級氣化劑燒嘴設置在所述二級氣流床氣化爐上部并向所述二級氣流床氣化爐注入二級氣化劑。5.根據權利要求4所述的梯級組合床氣化系統，其特征在于，所述余熱回收單元與所述二級氣流床氣化單元連接；所述余熱回收單元包括由內至...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭敏，劉欣，畢大鵬，劉淑媛，黃成龍，
申請(專利權)人：安徽科達潔能股份有限公司，
類型：新型
國別省市：安徽;34