多段分级转化流化床煤气化的方法及装置

一种多段分级转化流化床煤气化的方法及装置是由备煤、供气、气化、排渣、及细粉输送所组成，多段分级转化流化床气化装置是由熔聚灰分离单元，多段分级流化床热解气化反应器，半焦细粉循环输送单元组成。本发明具有气化炉体积利用率高、处理量大、总碳利用率高的特性，适合煤分级转化集成系统，且可单独使用生产适合于大规模煤基甲烷合成及煤化工用煤气。

1.一种多段分级转化流化床煤气化的方法，其特征在于包括如下步骤： (1)气化原料煤的制备 原料煤破碎后经过干燥和筛分，使褐煤水分＜10wt％，烟煤或无烟煤水分＜5wt％，粒度小于0.5mm的细煤粉送入细煤粉仓，粒度介于0.5mm-6mm的碎煤送入碎煤仓，均作为流化床气化原煤； (2)气化 a.首先对气化炉进行烘炉，待气化炉下部温度大于900℃，上部温度大于600℃时，在流化床下部气体分布器通入空气、蒸汽，从气化炉下部碎煤进料管连续加入气化碎煤，并按空气煤比2.5～3.5Nm³/kg、蒸汽煤比0.3～0.6kg/kg进行操作，使煤在气化炉内燃烧，并得到半焦炉料，逐渐建立气化炉炉内物料； b.待气化炉中半焦物料的床层压降达到5-10KPa，系统操作稳定后切换为氧气/蒸汽鼓风，切换过程中温度控制在800～900℃； c.按氧气煤比0.4～0.5Nm³/kg、蒸汽煤比0.5～1.0kg/kg进行操作气化，气化炉底部温度稳定在900～1100℃范围； d.待气化炉下部气化稳定后，将细煤粉从气化炉中部的细煤粉进料管连续加入，控制气化炉中部的温度维持在700～900℃；调整气化炉底部进气量，维持气化炉下部温度稳定在900～1100℃范围；同时，向气化炉上部燃气吹气管通入循环煤气和氧气/水蒸气，煤气∶氧气∶水蒸气体积比为：1∶0.3～0.6∶0.2～0.4，维持气化炉上部温度900-1000℃；气化炉操作压力0.4-3.0MPa； (3)气化炉的排渣 在气化过程中，调节环形分离管气速在5～10m/s，气体中的氧浓度＜25vol%；中心射流管气速15～30m/s，气体中的氧浓度40～60vol％，通过调整环形分离管气速，控制排渣量，使气化炉内半焦炉料保持床层压差在4～8KPa之间；排出的灰渣经分离后，将富碳的灰渣经气力输送系统送至循环流化床锅炉燃烧，剩余的灰渣排放； (4)粗煤气的净化和废热回收 在气化炉出口喷入激冷水，保证旋风入口温度＜900℃，粗煤气经一级旋风分离器分离，捕集的半焦细粉经半焦细粉循环立管、半焦细粉循环控制高温阀，吹入到热解气化反应器下部的浓相流化床气化段，再次参与反应；粗煤气进入二级旋风分离器，捕集的半焦细粉经半焦细粉收集/冷却罐、细粉输送器送入循 环流化床锅炉燃烧；经粗分离的高温煤气经废热锅炉、蒸汽过热器、脱氧水预热器，煤气温度降至50-170℃进入文丘里水洗器和水冷淋洗塔，进一步降温及除尘后输出至煤气净化工段； (5)气化炉停车 正常停车时，首先切断气化炉上部燃气吹气管的循环煤气和氧气/水蒸气；停止加煤；切断进入后系统煤气管线，煤气放空，逐渐降压至常压；之后，降低环形分离管气速加大排灰量，同时加大流化床蒸汽用量，关闭氧气阀门，关闭气化炉的下部进煤系统，炉内温度控制在900℃以下，炉料排完后，停止进气，最后系统分别用蒸汽、空气吹扫一遍。 
2.一种多段分级转化流化床煤气化的装置，它是由熔聚灰分离单元，热解气化反应器，半焦细粉循环输送单元组成，所述的熔聚灰分离单元由圆柱形气室壳体(1)，圆锥分布板(2)，渐缩管(3)，中心射流管(4)，环形分离管(5)，隔热材料(9)，落灰管(10)，分布板气化剂进气管(11)，中心管气化剂进气管(12)，环形分离管气化剂进气管(13)，排渣口(14)构成，圆锥分布板(2)位于圆柱形气室壳体(1)的上部，呈倒锥状，圆锥分布板(2)上有均匀分布的气体出口(8)；圆锥分布板(2)下部与渐缩管(3)相连，渐缩管(3)下部与环形分离管(5)上端连接，在圆柱形气室壳体(1)下部有隔热材料(9)，由圆柱形气室壳体(1)、圆锥分布板(2)、渐缩管(3)、环形分离管(5)和隔热材料(9)构成圆锥分布板进气室(7)，中心射流管(4)位于环形分离管(5)中，并位于中轴线，出口与圆锥分布板(2)分布板底部等高，在圆锥分布板进气室(7)中有分布板气化剂进气管(11)，环形分离管(5)的下端在位于圆柱形气室壳体(1)底部之外，并与落灰管(10)相连，落灰管(10)有环形分离管气化剂进气管(13)，落灰管(10)底部为排渣口(14)；所述的热解气化反应器由圆形炉体(15)，下部浓相流化床气化段(20)，中部快速热解气化反应段(19)，上部高温焦油裂解段(18)构成，在下部浓相流化床气化段(20)有碎煤进料管(26)，烘炉煤气管(27)和半焦细粉进料管(25)，在中部快速热解气化反应段(19)有细煤粉进料管(28)，在上部高温焦油裂解段(18)有燃气吹气管(29)，炉顶有激冷水管(30)和气化炉煤气出口(21)；所述的半焦细粉循环输送单元是由一级旋风分离器(22)，半焦细粉循环立管(23)，半焦细粉循环控制高温阀(24)组成，一级旋风分离器(22)与气化炉煤气出口(21)相连，一级旋风分离器(22)的下部连接半焦细粉循环立管(23)，半焦细粉循环立管(23)下部连接半焦细粉循环控制高温阀(24)，半焦细粉循环控制高温 阀(24)下部通过斜管与半焦细粉进料管(25)连接，在斜管上有细粉返回蒸汽吹气管(31)； 所述的圆锥分布板(2)、渐缩管(3)和环形分离管(5)均由耐火及保温材料构成； 所述圆锥分布板(2)的开孔率为0.5％-2％，孔径为Φ3-5mm，圆锥母线与中心轴的夹角β为20°～50°。 
3.如权利要求2所述的一种多段分级转化流化床煤气化的装置，其特征在于所述的圆形炉体(15)由炉体外壳，保温材料(16)和耐火材料(17)组成，炉体外壳与耐火材料(17)之间是保温材料(16)。 
4.如权利要求2所述的一种多段分级转化流化床煤气化的装置，其特征在于所述渐缩管(3)的圆锥母线与中心轴的夹角γ为5°-20°。