29]圖中標(biāo)號:101-灰渣入口 ; 102、115-流化氣入口 ; 103、112-氣體分布器；104-循環(huán)灰入口 ;105、116_換熱介質(zhì)入口 ;106、111_換熱管束;107、110-換熱介質(zhì)出口 ;108_流體出口 ； 109-流體入口 ； 113-循環(huán)灰入口 ； 114-灰分出口 ； 117-氣灰分離器；118-煙氣出P ;
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明提供了一種煤氣化灰渣氧化脫碳組合循環(huán)流化床裝置，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0031 ] 需要說明的是，本文中的“氣化灰渣”是指各種煤種以水煤漿或煤粉形式經(jīng)各種氣化爐所得氣化灰渣，但不限于上述氣化灰渣，也適用于其他工藝副產(chǎn)一定含碳率的灰渣。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種煤氣化灰渣氧化脫碳組合循環(huán)流化床裝置，所述組合循環(huán)流化床裝置包括一個(gè)快速流化床和一個(gè)密相流化床組合而成；所述快速流化床為直徑統(tǒng)一的提升管式床體；所述密相流化床包括床層段、錐形連接段和擴(kuò)大段；所述快速流化床下端設(shè)置氣化灰渣入口 101、流化氣入口 102、循環(huán)灰入口 104和換熱介質(zhì)入口 105，上端設(shè)置換熱介質(zhì)出口 107和流體出口 108，內(nèi)部設(shè)置板式氣體分布器103和換熱管束106 ;所述密相流化床下端設(shè)置循環(huán)灰出口 113、灰分出口 114、和流化氣入口 115，床層段設(shè)置換熱介質(zhì)入口 116和換熱介質(zhì)出口 110，上端設(shè)置流體入口 109和煙氣出口 118，內(nèi)部設(shè)置環(huán)管式氣體分布器112、換熱管束111和氣灰分離器117 ;快速流化床上端所設(shè)置流體出口 108通過管路與密相流化床上端所設(shè)置流體入口聯(lián)接；密相流化床下端所設(shè)置循環(huán)灰出口 113與快速流化床下端所設(shè)置循環(huán)灰入口 104聯(lián)接。
[0033]本實(shí)施例中采用快速流化床和密相流化床組合的循環(huán)流化床的發(fā)明理念在于，(1)快速流化床內(nèi)，進(jìn)入的氣化灰渣、循環(huán)灰在流化氣體的作用下形成快速床流動(dòng)狀態(tài)，流化氣體包含空氣或氧氣，兼做氧化劑，與進(jìn)料的氣化灰渣和/或循環(huán)灰未完全氧化的部分發(fā)生氧化脫碳反應(yīng)，然后氣體攜帶著固體組成的混合流體離開快速流化床，進(jìn)入密相流化床；(2)密相流化床內(nèi)流化氣速較慢，適于使得灰渣中未發(fā)生氧化脫碳的部分與流化氣充分接觸、充分進(jìn)行氧化脫碳反應(yīng)；(3)密相流化床所得灰分中的一部分作為循環(huán)灰返回到快速流化床，循環(huán)灰所攜帶的熱傳給進(jìn)料的氣化灰渣，從而使得在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，能夠不需要外加的熱源。
[0034]上面的示例中，快速流化床被說明為直徑統(tǒng)一的提升管式流化床，不過這僅為示例，本發(fā)明并不局限于此，快速流化床可以是非直徑統(tǒng)一形式的提升管式流化床，也可以是不同于提升管的其它形式的快速流化床，例如錐形提升管。
[0035]在上面的示例中，快速流化床之后連接了密相流化床，例如湍動(dòng)流化床。在替代的實(shí)施例中，快速流化床之后也可以連接其他類型的密相流化床，例如鼓泡流化床。
[0036]在上面的示例中，密相流化床被舉例為包括床層段、錐形連接段和擴(kuò)大段。不過此為優(yōu)選示例，密相流化床可以為其他形式，例如具有更多的段或者更少的段。
[0037]上述從流體出口離開的流體是混合流體，可以包括各種氣體、灰分、未完全反應(yīng)的灰渣、循環(huán)灰等中的一種或多種。這里的各種氣體可以包括未反應(yīng)的流化氣體和煙氣。快速流化床中的氣體快速攜帶灰分等從氣體出口離開，經(jīng)流體入口 109進(jìn)入密相流化床。
[0038]上面的示例中，采用了快速流化床和密相流化床的組合循環(huán)流化床，作為進(jìn)行煤氣化灰渣氧化脫碳同時(shí)進(jìn)行熱量回收的優(yōu)選方案。在替代的實(shí)施例中，可以只采用單個(gè)密相流化床來進(jìn)行上述氧化脫碳反應(yīng)。
[0039]上面的示例中，組合循環(huán)流化床采用了一個(gè)快速流化床和一個(gè)密相流化床，作為進(jìn)行煤氣化灰渣氧化脫碳同時(shí)進(jìn)行熱量回收的優(yōu)選方案。在替代的實(shí)施例中，組合方式可以采用不止一個(gè)(即多個(gè))快速流化床和一個(gè)密相流化床，一個(gè)快速流化床和多個(gè)密相流化床，多個(gè)快速流化床和多個(gè)密相流化床的形式。
[0040]循環(huán)灰的量可以根據(jù)進(jìn)料的氣化灰渣的量來調(diào)節(jié)，使得能夠?qū)⒊浞值臒醾鹘o氣化灰渣。優(yōu)選地，循環(huán)灰的量大于氣化灰渣的量，例如兩者的比例可以為40:1?120:1。
[0041]上面的示例中，以空氣或氧氣兼作流化氣體和氧化劑，此為優(yōu)選示例。在替代實(shí)施例中，可以以其他氣體作為流化氣本身或者作為補(bǔ)充流化氣，例如惰性氣體氦氣、氪氣等，而以專門的純氧或空氣作為氧化劑。此時(shí)，流化氣體和氧化劑可以從分開的兩個(gè)入口進(jìn)入，也可以在混合后經(jīng)由一個(gè)氣體入口輸入。
[0042]在氧氣供應(yīng)充足情況下，采用氧氣為流化氣和氧化劑可以縮小反應(yīng)器尺寸并相應(yīng)降低設(shè)備費(fèi)用。
[0043]所述快速流化床內(nèi)部設(shè)置的板式氣體分布器103設(shè)置多個(gè)孔或多個(gè)噴嘴；所述板式氣體分布器103的開孔率占分布板橫截面積的0.1%?20%。
[0044]所述密相流化床內(nèi)部設(shè)置的管式氣體分布器112為環(huán)數(shù)為1?5環(huán)的環(huán)式結(jié)構(gòu)，每個(gè)環(huán)上設(shè)置多個(gè)孔或多個(gè)噴嘴:所述管式氣體分布器112的開孔面積或噴嘴面積占密相流化床床層段橫截面積的0.1%?20%。
[0045]所述換熱管束平行于流化床軸向排列；快速流化床內(nèi)換熱管束橫截面積占床層橫截面積的0.1?25% ;密相流化床內(nèi)換熱管束橫截面積占床層段橫截面積的0.1?25%。
[0046]所述換熱介質(zhì)為冷卻水、熱水、蒸汽或?qū)嵊偷囊环N或多種；
[0047]所述氣灰分離器117為旋風(fēng)分離器、絲網(wǎng)過濾器或燒結(jié)管過濾器的一種或多種；
[0048]所述流化床裝置的材質(zhì)為耐高溫碳鋼或不銹鋼。
[0049]所述流化床裝置的床層溫度為550 °C?850 °C。
[0050]所述流化床裝置的床層操作壓力為常壓?0.5MPa。
[0051]所述流化氣為空氣或氧氣；流化氣同時(shí)起到氧化劑作用。
[0052]在穩(wěn)態(tài)下，所述流化床的操作過程為:
[0053]a.氣化灰渣從灰渣入口 101投料入快速流化床，熱灰分從循環(huán)灰入口 104進(jìn)入快速流化床，流化氣從流化氣入口 102進(jìn)入快速流化床后經(jīng)氣體分布器103分布后將氣化灰渣和循環(huán)灰混合提升，在提升過程中部分流化氣與灰渣發(fā)生氧化脫碳反應(yīng)，然后混合流體從流體出口 108離開快速流化床；與此同時(shí)，換熱介質(zhì)通過換熱介質(zhì)入口 105進(jìn)入流化床內(nèi)的換熱管束106，吸收反應(yīng)熱后從換熱介質(zhì)出口 107離開快速流化床；
[0054]b.離開快速流化床的混合流體從流體入口 109進(jìn)入密相流化床床層，流化氣從流化氣入口 115進(jìn)入密相流化床后經(jīng)氣體分布器112分布后使床層密相流化，流化過程中流化氣與未氧化灰渣繼續(xù)發(fā)生氧化脫碳反應(yīng)，灰分分別經(jīng)循環(huán)灰出口 113和灰分出口 114離開密相流化床，煙氣經(jīng)氣灰分離器117之后由煙氣出口 118離開密相流化床；與此同時(shí)，換熱介質(zhì)通過換熱介質(zhì)入口 116進(jìn)入流化床內(nèi)的換熱管束111，吸收反應(yīng)熱后從換熱介質(zhì)出口 110離開快速流化床。
[0055]實(shí)施例1:
[0056]本實(shí)施例煤氣化灰渣氧化脫碳組合循環(huán)流化床裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，在該實(shí)施例中組合循環(huán)流化床裝置包括一個(gè)快速流化床和一個(gè)密相流化床組合而成；所述快速流化床為直徑統(tǒng)一的提升管式床體；密相流化床包括床層段、錐形連接段和擴(kuò)大段；快速流化床下端設(shè)置氣化灰渣入口 101、流化氣入口 102、循環(huán)灰入口 104和換熱介質(zhì)入口 105，上端設(shè)置換熱介質(zhì)出口 107和流體出口 108，內(nèi)部設(shè)置板式氣體分布器103和換熱管束106 ;密相流化床下端設(shè)置循環(huán)灰出口 113、灰分出口 114、和流化氣入口 115，床層段設(shè)置換熱介質(zhì)入口 116和換熱介質(zhì)出口 110，上端設(shè)置流體入口 109和煙氣出口 118，內(nèi)部設(shè)置環(huán)管式氣體分布器112、換熱管束111和氣灰分離器117 ;快速流化床上端所設(shè)置流體出口 108通過管路與密相流化床上端所設(shè)置流體入口聯(lián)接；密相流化床下端所設(shè)置循環(huán)灰出口 113與快速流化床下端所設(shè)置循環(huán)灰入口 104聯(lián)接。
[0057]本實(shí)施例中，快速流化床內(nèi)部設(shè)置的板式氣體分布器103設(shè)置多個(gè)孔或多個(gè)噴嘴；板式氣體分布器103的開孔率占分布板橫截面積的0.1%?20%，優(yōu)選0.1?5%，更優(yōu)選為2%?4%。
[0058]本實(shí)施例中，密相流化床內(nèi)部設(shè)置的管式氣體分布器112為環(huán)數(shù)為1?5環(huán)，優(yōu)選2?