一种用于加热气化剂的预热系统及预热方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于加热气化剂的预热系统和预热方法，包括气化剂供应系统、增压风机、喷嘴和气体混合器，气化剂供应系统依次通过增压风机和喷嘴与流化床气化炉的熔融池一侧的进气口相连，气化剂供应系统也与气体混合器相连；熔融池另一侧的出气口与气体混合器的高温气体入口相连，气体混合器的气化剂出口通过增压风机与流化床气化炉的炉体相连。该预热系统和预热方法利用这种流化床气化炉中熔融池具有的热量加热气化剂，能够使流化床气化炉所产生灰渣和飞灰中的热量得到资源化处理和利用，具有系统结构简单、能耗低、气化剂温度高、安全可靠的特点，使流化床气化炉气化剂预热系统和预热方法得到重大突破，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于加热气化剂的预热系统及预热方法
本专利技术涉及煤炭气化、固体工业废弃物处理
，特别是涉及一种用于加热气化剂的预热系统及预热方法。
技术介绍
目前，在国内煤气化领域中，常用的煤气化炉可以归纳为三种气化炉型，即固定床(移动床)气化炉、流化床气化炉以及气流床气化炉。三种气化炉都需要使用气化剂。煤气化工艺中，通常采用的气化剂为蒸汽与含氧气体的混合气体，其中含氧气体可以是空气、富氧空气、氧气中一种或几种。一般蒸汽来自于气化炉的废热锅炉，与含氧气体(空气、富氧空气、氧气中一种或几种)混合后，通过气化喷嘴进入气化炉内，与煤中的碳发生反应，生成由一氧化碳和氢气组成的合成气，然后作为工业燃气或合成氨等化工产品的原料气，完成煤气化过程。理论和实践均证明，提高气化剂温度，能改善气化炉炉内反应工况，具有提高合成气中有效气(一氧化碳、氢气)的含量，提高冷煤气效率，大幅度提高合成气的燃值等优势，经济效益明显；而且，气化剂温度越高，上述优势更突出。由于三种炉型气化剂预热方式各有不同，因此气化剂经预热后达到的温度也不同。固定床气化炉主要利用气化剂穿过炉底灰渣层时对其预热，提高气化剂温度，通常能使气化剂温度达到300-450℃。流化床气化炉主要通过在合成气除尘或降温段设置气/气换热器，利用合成气的热量加热气化剂，提高其温度，目前实际生产中能使其温度达到750℃左右。气流床气化炉主要通过伴热管线的气/液预热器加热氧气，预热后的氧气与过热蒸汽混合形成气化剂，并使气化剂温度提高至187℃左右。公开号为CN86105896的专利申请中提出利用蓄热式热风炉预热气化剂至1000-1600℃，热风炉的能量由气化炉自产煤气部分回烧供给。显然，这种预热方式需要在气化炉外另设一专门加热气化剂的热风炉，而且加热气化剂需要额外消耗气化炉产出的合成气，才能将气化剂温度提高，因此实际运行中不采用该方法。申请号为200710099134.3的专利申请中提出采用高温换热器，使入炉的气化剂温度达到750℃～850℃的循环煤流化床煤气发生炉系统。但是，该系统中由于高温换热器管道内部是气化剂，外部是合成气，一旦出现换热器磨损漏气，合成气与气化剂就会发生混合，引起爆燃或爆炸，存在巨大安全隐患，且实际运行中已因此出现过安全事故，无法继续使用。目前，国内外尚没有一种能将用于流化床气化炉的气化剂温度提升到1000℃以上、简单可行的预热装置和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，提供一种结构简单、能耗低、安全可靠的用于加热气化剂的预热系统，所述气化剂用于流化床气化炉，所述流化床气化炉包括炉体和位于炉体底部的熔融池，包括气化剂供应系统、增压风机、喷嘴和气体混合器，气化剂供应系统的第一管路出口依次通过增压风机和喷嘴与流化床气化炉的熔融池下部的进气口相连，气化剂供应系统的第二管路出口与气体混合器的气体入口相连；熔融池上部的出气口与气体混合器的高温气体入口相连，气体混合器的气化剂出口通过增压风机与流化床气化炉的炉体相连。所述气化剂供应系统包括均有一个进口两个出口的蒸汽分汽缸和含氧气体分气器，增压风机包括蒸汽增压风机、含氧气体增压风机、上喷嘴增压风机和下喷嘴增压风机，所述喷嘴包括蒸汽喷嘴和含氧气体喷嘴。所述含氧气体为空气、氧气、富氧空气中的一种或几种的混合气体。所述蒸汽分汽缸的进口是蒸汽进口，出口分为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过蒸汽增压风机和蒸汽喷嘴与流化床气化炉中熔融池的下部蒸汽进气口相连；含氧气体分气器的进口是含氧气体进口，出口分为含氧气体第一管路出口和含氧气体第二管路出口，含氧气体第一管路出口依次通过含氧气体增压风机和含氧气体喷嘴与流化床气化炉中熔融池的下部含氧气体进气口相连；熔融池的上部设有出气口，与气体混合器相连，蒸汽第二管路出口和含氧气体第二管路出口直接与气体混合器相连，气体混合器的气化剂出口有两个，分别通过上喷嘴增压风机和下喷嘴增压风机与流化床气化炉炉体中的一次气化剂喷嘴和二次气化剂喷嘴相连。所述含氧气体喷嘴与蒸汽喷嘴共用，总个数为8-24个；所述出气口设2-3个。所述流化床气化炉包括炉体、位于炉体上的合成气出口、物料输入管以及气化剂喷嘴，还包括位于炉体上的辅助气化剂输入管和等离子炬，用于对未气化的物料和灰渣中的残碳进行再次气化，在所述炉体底部设置有熔融池，所述辅助气化剂输入管以及等离子炬通入所述熔融池；所述气化剂出口与气化剂喷嘴和辅助气化剂输入管相连。所述流化床气化炉还包括飞灰与灰渣的处理系统，所述处理系统包括合成气处理系统，还包括安装在所述流化床气化炉下部并与其出渣口连接的熔融池，所述合成气处理系统的飞灰出口通过飞灰返炉管路连接流化床气化炉或熔融池形成飞灰返炉系统。第二方面，本专利技术提供一种流化床气化炉，包括炉体、熔融池，还包括上述预热系统。第三方面，本专利技术提供一种用于对气化剂进行加热的预热方法，所述气化剂用于流化床气化炉，使用上述预热系统，将一部分的蒸汽和含氧气体通入流化床气化炉的熔融池中预热至1400-1500℃后通入气体混合器，同时将另一部分未预热的蒸汽和含氧气体直接通入气体混合器，预热和未预热的蒸汽和含氧气体在气体混合器中混合至温度为900-1000℃后喷入流化床气化炉的炉体内，参与煤的气化。包括以下步骤：(1)、将来自于气化炉中废热锅炉的蒸汽经蒸汽进口通入蒸汽分汽缸，分为两路，第一路的蒸汽依次经蒸汽增压风机和蒸汽喷嘴从熔融池下部的蒸汽进气口喷入，蒸汽吸收熔融池内液态熔融体的热量，温度大幅升高，达到1400-1500℃；第二路的蒸汽经蒸汽第二管路出口通入气体混合器；(2)、将含氧气体经含氧气体进口通入分气器，分为两路，第一路的含氧气体依次经含氧空气增压风机和含氧空气喷嘴从熔融池下部的含氧空气进气口喷入，含氧空气吸收熔融池内液态熔融体的热量，温度大幅升高，达到1400-1500℃；第二路的含氧空气经含氧空气第二管路出口通入气体混合器；(3)、第一路的蒸汽和含氧空气在熔融池内预热后，与熔融池内的等离子气流、二氧化碳等气体混合，然后一同由熔融池上部的出气口进入气体混合器，与第二路的蒸汽和含氧空气在气体混合器中混合换热至1000℃左右，形成气化剂；(4)、将步骤(3)得到的气化剂分别经上喷嘴增压风机和下喷嘴增压风机喷入流化床气化炉炉体内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术针对国内流化床气化剂预热技术存在的技术缺陷，在专利CN104629810A和CN205774356U中提出的流化床气化炉的基础上，提供了一种能用于加热这类流化床气化炉中气化剂的预热系统和预热方法。该预热系统和预热方法利用这种流化床气化炉中熔融池具有的热量加热气化剂，能够使流化床气化炉所产生灰渣和飞灰中的热量得到资源化处理和利用，具有系统结构简单、能耗低、气化剂温度高、安全可靠的特点，使流化床气化炉气化剂预热系统和预热方法得到重大突破，同时，也使专利CN104629810A和CN205774356U中提到的流化床气化炉性能得到进一步提升，具有广阔的应用前景。附图说明图1所示为本专利技术用于加热气化剂的预热系统的结构示意图；其中，1-蒸汽分汽缸；2-含氧气体分气器；3-蒸汽增压风机；4-含氧气体增压风机；5-熔融池；6-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热气化剂的预热系统，所述气化剂用于流化床气化炉，所述流化床气化炉包括炉体和位于炉体底部的熔融池，其特征在于，包括气化剂供应系统、增压风机、喷嘴和气体混合器，气化剂供应系统的第一管路出口依次通过增压风机和喷嘴与流化床气化炉的熔融池下部的进气口相连，气化剂供应系统的第二管路出口与气体混合器的气体入口相连；熔融池上部的出气口与气体混合器的高温气体入口相连，气体混合器的气化剂出口通过增压风机与流化床气化炉的炉体相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于加热气化剂的预热系统，所述气化剂用于流化床气化炉，所述流化床气化炉包括炉体和位于炉体底部的熔融池，其特征在于，包括气化剂供应系统、增压风机、喷嘴和气体混合器，气化剂供应系统的第一管路出口依次通过增压风机和喷嘴与流化床气化炉的熔融池下部的进气口相连，气化剂供应系统的第二管路出口与气体混合器的气体入口相连；熔融池上部的出气口与气体混合器的高温气体入口相连，气体混合器的气化剂出口通过增压风机与流化床气化炉的炉体相连。2.根据权利要求1所述预热系统，其特征在于，所述气化剂供应系统包括均有一个进口两个出口的蒸汽分汽缸和含氧气体分气器，增压风机包括蒸汽增压风机、含氧气体增压风机、上喷嘴增压风机和下喷嘴增压风机，所述喷嘴包括蒸汽喷嘴和含氧气体喷嘴。3.根据权利要求1或2所述预热系统，其特征在于，所述含氧气体为空气、氧气、富氧空气中的一种或几种的混合气体。4.根据权利要求1-3任一所述预热系统，其特征在于，所述蒸汽分汽缸的进口是蒸汽进口，出口分为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过蒸汽增压风机和蒸汽喷嘴与流化床气化炉中熔融池的下部蒸汽进气口相连；含氧气体分气器的进口是含氧气体进口，出口分为含氧气体第一管路出口和含氧气体第二管路出口，含氧气体第一管路出口依次通过含氧气体增压风机和含氧气体喷嘴与流化床气化炉中熔融池的下部含氧气体进气口相连；熔融池的上部设有出气口，与气体混合器相连，蒸汽第二管路出口和含氧气体第二管路出口直接与气体混合器相连，气体混合器的气化剂出口有两个，分别通过上喷嘴增压风机和下喷嘴增压风机与流化床气化炉炉体中的一次气化剂喷嘴和二次气化剂喷嘴相连。5.根据权利要求4所述预热系统，其特征在于，所述含氧气体喷嘴与蒸汽喷嘴共用，总个数为8-24个；所述出气口设2-3个。6.根据权利要求1-5任一所述预热系统，其特征在于，所述流化床气化炉包括炉体、位于炉体上的合成气出口、物料输入管以及气化剂喷嘴，还包括位于炉体上的辅助气化剂输入管和等离子炬，用于对未气化的物料和灰渣中的残碳进行再次气化，在所述炉体底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘初平，
申请(专利权)人：北京科立科盈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11