一種用于加熱氣化劑的預熱系統及預熱方法技術方案

本發明專利技術公開了一種用于加熱氣化劑的預熱系統和預熱方法，包括氣化劑供應系統、增壓風機、噴嘴和氣體混合器，氣化劑供應系統依次通過增壓風機和噴嘴與流化床氣化爐的熔融池一側的進氣口相連，氣化劑供應系統也與氣體混合器相連；熔融池另一側的出氣口與氣體混合器的高溫氣體入口相連，氣體混合器的氣化劑出口通過增壓風機與流化床氣化爐的爐體相連。該預熱系統和預熱方法利用這種流化床氣化爐中熔融池具有的熱量加熱氣化劑，能夠使流化床氣化爐所產生灰渣和飛灰中的熱量得到資源化處理和利用，具有系統結構簡單、能耗低、氣化劑溫度高、安全可靠的特點，使流化床氣化爐氣化劑預熱系統和預熱方法得到重大突破，具有廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】
一種用于加熱氣化劑的預熱系統及預熱方法
本專利技術涉及煤炭氣化、固體工業廢棄物處理
，特別是涉及一種用于加熱氣化劑的預熱系統及預熱方法。
技術介紹
目前，在國內煤氣化領域中，常用的煤氣化爐可以歸納為三種氣化爐型，即固定床(移動床)氣化爐、流化床氣化爐以及氣流床氣化爐。三種氣化爐都需要使用氣化劑。煤氣化工藝中，通常采用的氣化劑為蒸汽與含氧氣體的混合氣體，其中含氧氣體可以是空氣、富氧空氣、氧氣中一種或幾種。一般蒸汽來自于氣化爐的廢熱鍋爐，與含氧氣體(空氣、富氧空氣、氧氣中一種或幾種)混合后，通過氣化噴嘴進入氣化爐內，與煤中的碳發生反應，生成由一氧化碳和氫氣組成的合成氣，然后作為工業燃氣或合成氨等化工產品的原料氣，完成煤氣化過程。理論和實踐均證明，提高氣化劑溫度，能改善氣化爐爐內反應工況，具有提高合成氣中有效氣(一氧化碳、氫氣)的含量，提高冷煤氣效率，大幅度提高合成氣的燃值等優勢，經濟效益明顯；而且，氣化劑溫度越高，上述優勢更突出。由于三種爐型氣化劑預熱方式各有不同，因此氣化劑經預熱后達到的溫度也不同。固定床氣化爐主要利用氣化劑穿過爐底灰渣層時對其預熱，提高氣化劑溫度，通常能使氣化劑溫度達到300-450℃。流化床氣化爐主要通過在合成氣除塵或降溫段設置氣/氣換熱器，利用合成氣的熱量加熱氣化劑，提高其溫度，目前實際生產中能使其溫度達到750℃左右。氣流床氣化爐主要通過伴熱管線的氣/液預熱器加熱氧氣，預熱后的氧氣與過熱蒸汽混合形成氣化劑，并使氣化劑溫度提高至187℃左右。公開號為CN86105896的專利申請中提出利用蓄熱式熱風爐預熱氣化劑至1000-1600℃，熱風爐的能量由氣化爐自產煤氣部分回燒供給。顯然，這種預熱方式需要在氣化爐外另設一專門加熱氣化劑的熱風爐，而且加熱氣化劑需要額外消耗氣化爐產出的合成氣，才能將氣化劑溫度提高，因此實際運行中不采用該方法。申請號為200710099134.3的專利申請中提出采用高溫換熱器，使入爐的氣化劑溫度達到750℃～850℃的循環煤流化床煤氣發生爐系統。但是，該系統中由于高溫換熱器管道內部是氣化劑，外部是合成氣，一旦出現換熱器磨損漏氣，合成氣與氣化劑就會發生混合，引起爆燃或爆炸，存在巨大安全隱患，且實際運行中已因此出現過安全事故，無法繼續使用。目前，國內外尚沒有一種能將用于流化床氣化爐的氣化劑溫度提升到1000℃以上、簡單可行的預熱裝置和方法。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，第一方面，提供一種結構簡單、能耗低、安全可靠的用于加熱氣化劑的預熱系統，所述氣化劑用于流化床氣化爐，所述流化床氣化爐包括爐體和位于爐體底部的熔融池，包括氣化劑供應系統、增壓風機、噴嘴和氣體混合器，氣化劑供應系統的第一管路出口依次通過增壓風機和噴嘴與流化床氣化爐的熔融池下部的進氣口相連，氣化劑供應系統的第二管路出口與氣體混合器的氣體入口相連；熔融池上部的出氣口與氣體混合器的高溫氣體入口相連，氣體混合器的氣化劑出口通過增壓風機與流化床氣化爐的爐體相連。所述氣化劑供應系統包括均有一個進口兩個出口的蒸汽分汽缸和含氧氣體分氣器，增壓風機包括蒸汽增壓風機、含氧氣體增壓風機、上噴嘴增壓風機和下噴嘴增壓風機，所述噴嘴包括蒸汽噴嘴和含氧氣體噴嘴。所述含氧氣體為空氣、氧氣、富氧空氣中的一種或幾種的混合氣體。所述蒸汽分汽缸的進口是蒸汽進口，出口分為蒸汽第一管路出口和蒸汽第二管路出口，蒸汽第一管路出口依次通過蒸汽增壓風機和蒸汽噴嘴與流化床氣化爐中熔融池的下部蒸汽進氣口相連；含氧氣體分氣器的進口是含氧氣體進口，出口分為含氧氣體第一管路出口和含氧氣體第二管路出口，含氧氣體第一管路出口依次通過含氧氣體增壓風機和含氧氣體噴嘴與流化床氣化爐中熔融池的下部含氧氣體進氣口相連；熔融池的上部設有出氣口，與氣體混合器相連，蒸汽第二管路出口和含氧氣體第二管路出口直接與氣體混合器相連，氣體混合器的氣化劑出口有兩個，分別通過上噴嘴增壓風機和下噴嘴增壓風機與流化床氣化爐爐體中的一次氣化劑噴嘴和二次氣化劑噴嘴相連。所述含氧氣體噴嘴與蒸汽噴嘴共用，總個數為8-24個；所述出氣口設2-3個。所述流化床氣化爐包括爐體、位于爐體上的合成氣出口、物料輸入管以及氣化劑噴嘴，還包括位于爐體上的輔助氣化劑輸入管和等離子炬，用于對未氣化的物料和灰渣中的殘碳進行再次氣化，在所述爐體底部設置有熔融池，所述輔助氣化劑輸入管以及等離子炬通入所述熔融池；所述氣化劑出口與氣化劑噴嘴和輔助氣化劑輸入管相連。所述流化床氣化爐還包括飛灰與灰渣的處理系統，所述處理系統包括合成氣處理系統，還包括安裝在所述流化床氣化爐下部并與其出渣口連接的熔融池，所述合成氣處理系統的飛灰出口通過飛灰返爐管路連接流化床氣化爐或熔融池形成飛灰返爐系統。第二方面，本專利技術提供一種流化床氣化爐，包括爐體、熔融池，還包括上述預熱系統。第三方面，本專利技術提供一種用于對氣化劑進行加熱的預熱方法，所述氣化劑用于流化床氣化爐，使用上述預熱系統，將一部分的蒸汽和含氧氣體通入流化床氣化爐的熔融池中預熱至1400-1500℃后通入氣體混合器，同時將另一部分未預熱的蒸汽和含氧氣體直接通入氣體混合器，預熱和未預熱的蒸汽和含氧氣體在氣體混合器中混合至溫度為900-1000℃后噴入流化床氣化爐的爐體內，參與煤的氣化。包括以下步驟：(1)、將來自于氣化爐中廢熱鍋爐的蒸汽經蒸汽進口通入蒸汽分汽缸，分為兩路，第一路的蒸汽依次經蒸汽增壓風機和蒸汽噴嘴從熔融池下部的蒸汽進氣口噴入，蒸汽吸收熔融池內液態熔融體的熱量，溫度大幅升高，達到1400-1500℃；第二路的蒸汽經蒸汽第二管路出口通入氣體混合器；(2)、將含氧氣體經含氧氣體進口通入分氣器，分為兩路，第一路的含氧氣體依次經含氧空氣增壓風機和含氧空氣噴嘴從熔融池下部的含氧空氣進氣口噴入，含氧空氣吸收熔融池內液態熔融體的熱量，溫度大幅升高，達到1400-1500℃；第二路的含氧空氣經含氧空氣第二管路出口通入氣體混合器；(3)、第一路的蒸汽和含氧空氣在熔融池內預熱后，與熔融池內的等離子氣流、二氧化碳等氣體混合，然后一同由熔融池上部的出氣口進入氣體混合器，與第二路的蒸汽和含氧空氣在氣體混合器中混合換熱至1000℃左右，形成氣化劑；(4)、將步驟(3)得到的氣化劑分別經上噴嘴增壓風機和下噴嘴增壓風機噴入流化床氣化爐爐體內。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術針對國內流化床氣化劑預熱技術存在的技術缺陷，在專利CN104629810A和CN205774356U中提出的流化床氣化爐的基礎上，提供了一種能用于加熱這類流化床氣化爐中氣化劑的預熱系統和預熱方法。該預熱系統和預熱方法利用這種流化床氣化爐中熔融池具有的熱量加熱氣化劑，能夠使流化床氣化爐所產生灰渣和飛灰中的熱量得到資源化處理和利用，具有系統結構簡單、能耗低、氣化劑溫度高、安全可靠的特點，使流化床氣化爐氣化劑預熱系統和預熱方法得到重大突破，同時，也使專利CN104629810A和CN205774356U中提到的流化床氣化爐性能得到進一步提升，具有廣闊的應用前景。附圖說明圖1所示為本專利技術用于加熱氣化劑的預熱系統的結構示意圖；其中，1-蒸汽分汽缸；2-含氧氣體分氣器；3-蒸汽增壓風機；4-含氧氣體增壓風機；5-熔融池；6-本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于加熱氣化劑的預熱系統，所述氣化劑用于流化床氣化爐，所述流化床氣化爐包括爐體和位于爐體底部的熔融池，其特征在于，包括氣化劑供應系統、增壓風機、噴嘴和氣體混合器，氣化劑供應系統的第一管路出口依次通過增壓風機和噴嘴與流化床氣化爐的熔融池下部的進氣口相連，氣化劑供應系統的第二管路出口與氣體混合器的氣體入口相連；熔融池上部的出氣口與氣體混合器的高溫氣體入口相連，氣體混合器的氣化劑出口通過增壓風機與流化床氣化爐的爐體相連。

【技術特征摘要】
1.一種用于加熱氣化劑的預熱系統，所述氣化劑用于流化床氣化爐，所述流化床氣化爐包括爐體和位于爐體底部的熔融池，其特征在于，包括氣化劑供應系統、增壓風機、噴嘴和氣體混合器，氣化劑供應系統的第一管路出口依次通過增壓風機和噴嘴與流化床氣化爐的熔融池下部的進氣口相連，氣化劑供應系統的第二管路出口與氣體混合器的氣體入口相連；熔融池上部的出氣口與氣體混合器的高溫氣體入口相連，氣體混合器的氣化劑出口通過增壓風機與流化床氣化爐的爐體相連。2.根據權利要求1所述預熱系統，其特征在于，所述氣化劑供應系統包括均有一個進口兩個出口的蒸汽分汽缸和含氧氣體分氣器，增壓風機包括蒸汽增壓風機、含氧氣體增壓風機、上噴嘴增壓風機和下噴嘴增壓風機，所述噴嘴包括蒸汽噴嘴和含氧氣體噴嘴。3.根據權利要求1或2所述預熱系統，其特征在于，所述含氧氣體為空氣、氧氣、富氧空氣中的一種或幾種的混合氣體。4.根據權利要求1-3任一所述預熱系統，其特征在于，所述蒸汽分汽缸的進口是蒸汽進口，出口分為蒸汽第一管路出口和蒸汽第二管路出口，蒸汽第一管路出口依次通過蒸汽增壓風機和蒸汽噴嘴與流化床氣化爐中熔融池的下部蒸汽進氣口相連；含氧氣體分氣器的進口是含氧氣體進口，出口分為含氧氣體第一管路出口和含氧氣體第二管路出口，含氧氣體第一管路出口依次通過含氧氣體增壓風機和含氧氣體噴嘴與流化床氣化爐中熔融池的下部含氧氣體進氣口相連；熔融池的上部設有出氣口，與氣體混合器相連，蒸汽第二管路出口和含氧氣體第二管路出口直接與氣體混合器相連，氣體混合器的氣化劑出口有兩個，分別通過上噴嘴增壓風機和下噴嘴增壓風機與流化床氣化爐爐體中的一次氣化劑噴嘴和二次氣化劑噴嘴相連。5.根據權利要求4所述預熱系統，其特征在于，所述含氧氣體噴嘴與蒸汽噴嘴共用，總個數為8-24個；所述出氣口設2-3個。6.根據權利要求1-5任一所述預熱系統，其特征在于，所述流化床氣化爐包括爐體、位于爐體上的合成氣出口、物料輸入管以及氣化劑噴嘴，還包括位于爐體上的輔助氣化劑輸入管和等離子炬，用于對未氣化的物料和灰渣中的殘碳進行再次氣化，在所述爐體底部...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉初平，
申請(專利權)人：北京科立科盈科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11