氣流床氣化系統(tǒng)及氣流床氣化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣流床氣化系統(tǒng)及氣流床氣化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]煤粉加氫氣化是煤粉和氫氣在高溫、高壓條件下反應(yīng)生成粗煤氣和半焦的過程。目前煤粉加氫氣化的半焦產(chǎn)量占進料量(加入的煤粉的質(zhì)量)的50%左右，其殘?zhí)己扛哌_(dá)80% (單位質(zhì)量半焦中的碳含量)以上，因此必須將這部分半焦進行再次熱轉(zhuǎn)化成粗煤氣，以提高整個加氫氣化工藝的碳利用效率。
[0003]目前加氫氣化半焦的再次熱轉(zhuǎn)化方式有三種，一種是直接燃燒；另一種是將氣化產(chǎn)生的半焦返回到原加氫氣化爐內(nèi)多次循環(huán)氣化；還有一種是將半焦送入另一高溫氣流床氣化爐內(nèi)快速熱轉(zhuǎn)化。其中，直接燃燒的方式中半焦的綜合利用率較低；且由于加氫氣化產(chǎn)生的半焦揮發(fā)分含量很低，也不適合返回到原加氫氣化爐內(nèi)再轉(zhuǎn)化成粗煤氣。比較適宜半焦的轉(zhuǎn)化方式，是將其送入另一高溫氣流床氣化爐內(nèi)快速轉(zhuǎn)化，利用這種方式，半焦的轉(zhuǎn)化效率相對較高，反應(yīng)較易于控制。
[0004]為了達(dá)到半焦反應(yīng)所需的高溫，半焦必須采取密相輸送的方式。密相輸送是指利用少量的氣體輸送較多的固態(tài)物質(zhì)的過程，一般固體含量高于100kg/m3或固體/氣體質(zhì)量比大于25。但是加氫氣化半焦與普通氣化半焦不同，其為粒徑較大的多孔蓬松狀顆粒，堆密度很低，流動性較差，這使得此類半焦在輸送過程中受到系統(tǒng)壓力波動的影響較大，很難平穩(wěn)輸送，因密相輸送不穩(wěn)定致使半焦的氣化反應(yīng)過程不宜控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種氣流床氣化系統(tǒng)，通過該氣流床氣化爐的固體激冷噴嘴的設(shè)置，可以噴入激冷煤粉，激冷煤粉填充在半焦顆?？障秲?nèi)，可以增大半焦的表觀密度，進而使半焦能夠進行穩(wěn)定的密相輸送。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明一方面提供一種氣流床氣化系統(tǒng)，包括加氫氣化爐和半焦氣化爐，所述加氫氣化爐上設(shè)有煤粉噴嘴和含氫氣體噴嘴，所述煤粉噴嘴和含氫氣體噴嘴分別用于將反應(yīng)煤粉和含氫氣體噴入所述加氫氣化爐內(nèi)，所述反應(yīng)煤粉和含氫氣體在加氫氣化爐反應(yīng)段內(nèi)反應(yīng)生成半焦，所述加氫氣化爐上還設(shè)有固體激冷噴嘴，所述固體激冷噴嘴用于將激冷煤粉噴入所述加氫氣化爐內(nèi)，所述激冷煤粉與所述半焦混合成半焦混合物；所述加氫氣化爐上還設(shè)有半焦混合物出口，所述半焦氣化爐上設(shè)有半焦混合物入口，所述半焦氣化爐用于實現(xiàn)所述半焦混合物的氣化反應(yīng)。
[0008]本發(fā)明另一方面提供一種氣流床氣化工藝，包括:
[0009]將反應(yīng)煤粉與含氫氣體反應(yīng)生成半焦；
[0010]將激冷煤粉與所述半焦混合形成半焦混合物；
[0011]將所述半焦混合物進行半焦氣化反應(yīng)。
[0012]本發(fā)明的氣流床氣化系統(tǒng)中，通過固體激冷噴嘴的設(shè)置，可以將激冷煤粉噴入加氫氣化爐內(nèi)。在加氫氣化爐內(nèi)，激冷煤粉可以填充半焦之間的空隙，進而使半焦與激冷煤粉形成的半焦混合物的表觀密度大于不加入激冷煤粉的半焦的表觀密度，所以半焦混合物相對于不加入激冷煤粉的半焦，其能夠穩(wěn)定地進行密相輸送；穩(wěn)定的密相輸送會促使半焦混合物在半焦氣化爐中進行平穩(wěn)且易于控制的半焦氣化反應(yīng)，進而可以提高半焦的綜合利用率。另外，通過固體激冷噴嘴噴入的激冷煤粉還能夠快速地降低粗煤氣的溫度，同時避免粗煤氣中夾帶的輕質(zhì)油品在高溫條件下分解；且激冷煤粉也可以與氫氣發(fā)生一定的反應(yīng)，生成額外的粗煤氣，提高粗煤氣的產(chǎn)率。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例中的氣流床氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖圖示。
[0014]圖2為本發(fā)明一實施例中的氣流床氣化工藝示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記為:
[0016]1-加氫氣化爐，2-加氫氣化爐反應(yīng)段，3-煤粉噴嘴，4-含氫氣體噴嘴，5-固體激冷噴嘴，6-半焦混合物出口，7-半焦混合物收集段，8-流化氣進口，9-氣體分布板，10-粗煤氣出口，11-半焦氣化爐，12-半焦混合物入口，13-半焦氣化反應(yīng)段，14-縮頸，15-水激冷區(qū)域，16-排渣口，17-氣體出口。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的氣流床氣化爐及粉煤加氫氣化工藝進行詳細(xì)描述。
[0018]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上方”、“下方”、“底端、“頂部”、“內(nèi)”、“豎直”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0019]本發(fā)明一實施例中提供一種氣流床氣化系統(tǒng)，如圖1所示，包括加氫氣化爐I和半焦氣化爐11，所述加氫氣化爐I上設(shè)有煤粉噴嘴3和含氫氣體噴嘴4，所述煤粉噴嘴3和含氫氣體噴嘴4分別用于將反應(yīng)煤粉和含氫氣體噴入加氫氣化爐I內(nèi)，所述反應(yīng)煤粉和含氫氣體在加氫氣化反應(yīng)段2內(nèi)反應(yīng)生成半焦，所述加氫氣化爐I上還設(shè)有固體激冷噴嘴5，所述固體激冷噴嘴5用于將激冷煤粉噴入所述加氫氣化爐I內(nèi)，所述激冷煤粉與所述半焦混合成半焦混合物；所述加氫氣化爐I還設(shè)有半焦混合物出口 6，所述半焦氣化爐11上設(shè)有半焦混合物入口 12，所述半焦氣化爐11用于實現(xiàn)所述半焦混合物的氣化反應(yīng)。
[0020]本發(fā)明實施例的加氫氣化爐，通常用于將煤粉與含氫氣體在高溫、高壓條件下反應(yīng)生成粗煤氣、輕質(zhì)油品和半焦。煤粉噴嘴和含氫氣體噴嘴，分別用于將煤粉和含氫氣體噴入加氫氣化爐內(nèi)。煤粉噴嘴和含氫氣體噴嘴通常位于加氫氣化爐的頂部，這樣可以延長煤粉和氫氣的反應(yīng)時間。含氫氣體，是指含有氫氣的氣體，具體可以是只包含氫氣，也可以根據(jù)實際需要包含氫氣和其他氣體。
[0021]所述加氫氣化反應(yīng)段，通常是反應(yīng)煤粉與含氫氣體進入加氫氣化爐后進行反應(yīng)的區(qū)域。煤粉與氫氣通常是在加氫氣化反應(yīng)段內(nèi)反應(yīng)生成粗煤氣、輕質(zhì)油品和半焦。一般加氫氣化反應(yīng)段外設(shè)有耐火磚或者其他保溫耐腐蝕材料，如圖1的陰影部分。加氫氣化爐的外壁用于抵抗外來壓力及其他影響，加氫氣化反應(yīng)段的耐火磚或者其他保溫耐腐蝕材料用于提供穩(wěn)定的反應(yīng)環(huán)境。
[0022]所述反應(yīng)煤粉，通常用于與氫氣反應(yīng)生成粗煤氣、輕質(zhì)油品和半焦。所述激冷煤粉，通常是用于填充半焦之間的空隙，增大半焦的表觀密度。當(dāng)然，激冷煤粉也是可以參與反應(yīng)的，如:在加氫氣化爐內(nèi)，激冷煤粉也可以與氫氣反應(yīng)生成粗煤氣和半焦。除此之外，激冷煤粉也起到降溫的作用，尤其是可以降低粗煤氣的溫度，進而避免粗煤氣中夾帶的輕質(zhì)油品在高溫條件下分解。本發(fā)明實施例中，反應(yīng)煤粉通常是從煤粉噴嘴噴入加氫氣化爐內(nèi)，激冷煤粉通常是從固體激冷噴嘴噴入加氫氣化爐內(nèi)。反應(yīng)煤粉與激冷煤粉的粒徑可以相同，也可以不同，在此不做具體限定。
[0023]通常，所述固體激冷噴嘴設(shè)置在加氫氣化反應(yīng)段的下方的加氫氣化爐壁上，這是為了便于使半焦與激冷煤粉進行混合成半焦混合物，增大半焦的表觀密度。另外，激冷煤粉也能夠降低粗煤氣的溫度。
[0024]半焦混合物出口是用于排出半焦與激冷煤粉形成的半焦混合物。一般，半焦混合物出口位于固體激冷噴嘴的下方，這可以便于將半焦與激冷噴嘴噴入的激冷煤粉(即