[发明专利]一种气流床气化炉气化细灰分级脱水脱碳及综合利用工艺

说明书

本发明提供了一种气流床气化炉气化细灰分级脱水脱碳及综合利用工艺。所述工艺包括分碳、脱水、脱碳、资源化利用步骤，将灰浆加入一级旋流分离器，分离成含碳量较高的溢流部分和含碳量较低的底流部分；溢流部分加入二级旋流分离器I进一步分碳，得到高碳部分和富碳部分，底流部分加入二级旋流分离器II进一步分碳，得到富碳部分和低碳部分；高碳部分、富碳部分、低碳部分分别在脱水设备内进行脱水处理，得到不同脱水程度的脱水产品，高碳部分和低碳部分脱水产品进行资源化利用，富碳部分脱水产品在脱碳设备中进行脱碳。本发明的工艺极大地提高了气化细灰资源化利用效率，打破了气化细灰的资源化利用技术瓶颈，提高了资源利用率。

技术领域

本发明属于煤气化领域，尤其是涉及一种气流床气化炉气化细灰分级脱水脱碳及综合利用工艺。

背景技术

气流床气化炉包括水煤浆气流床气化技术和干煤粉气流床气化技术两种，特点是气化温度高，气化温度超过煤的流动温度。煤颗粒在气化炉中的停留时间是不同的，停留时间较长的，气化反应比较完全，以熔融态形式排出气化炉。停留时间较短的煤颗粒，由于气化反应不完全，煤颗粒没有完全熔融，以细灰形式排出气化炉。

气化细灰主要有三种成分：未反应的碳、熔融渣、未熔融的灰。气化细灰是三种物质的混合物，有以下特点：

1.空隙发达，吸水能力强。气化细灰的比表面积介于50～300m³/g，测试结果表明碳含量越高比表面积越大，碳的孔隙率更高。由于气化细灰的空隙比较发达，经过水洗后的气化细灰，水分进入细灰孔道，由于受到孔道作用力的影响，水分很难被脱除，所以一般的机械手段，如挤压、离心、吸附等很难降低气化细灰的水含量，给气化细灰的综合利用带来了难度。

2.挥发分低，着火温度高。由于气化细灰经过了较高的气化温度，含有的挥发分几乎全部析出，细灰的主要可燃物成份为碳，与煤炭相比，着火温度提高了200℃左右，达到了600～700℃，所以气化细灰与煤炭掺混燃烧后，两者有着不同的着火温度，同样的燃烧条件，不能同时起燃。

3.燃尽指数低，更难燃尽。与煤炭相比，气化细灰的燃尽指数低，燃烧同样质量的煤炭和同样质量的气化细灰，气化细灰所需的时间明显较长，因此，以煤炭为原料设计的锅炉，在确定的燃烧时间条件下，气化细灰无法燃尽。

4.平均粒径小，很难捕捉分离。干煤粉气化技术产生的气化细灰平均粒径为200～300微米，水煤浆气化技术产生的气化细灰平均粒径为300～500微米，而锅炉煤的平均粒径为5000～20000微米，气化细灰的粒径与锅炉煤的粒径存在数量级的差异，循环流化床锅炉设计的旋风分离器按照锅炉煤设计，无法分离粒度更细的气化细灰。

5、灰、渣、碳比重不同，碳比重最小，渣比重最大，灰介于中间，气化细灰作为灰、渣、碳的混合物，基于比重的不同，在旋流器的离心作用下，可实现碳与灰渣的分离。

截至2020年底，我国气流床气化炉产生的灰渣量约为1亿吨，其中气化细灰的量约为6000万吨，主要处理方法有以下几种：

1、渣场填埋。填埋方式的处理量约占气化细灰总量的90％以上。气化细灰现有的脱水设备大多采用真空带式过滤机，脱水后的气化细灰含水率仍然高达50-60％，在装车、运输、倾倒渣场整个过程中，均有水分溢出，造成环境污染。由于水分高，气化细灰往往以类似泥汤的形式存在，给渣场填埋夯实和防水处理造成严重困扰。由于气化细灰中的碳含量和水含量都很高，又造成水资源和能量浪费。