一种具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉及其工作方法
阅读说明：本技术 一种具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉及其工作方法 (Fly ash recycling gasifier with fly ash burner and working method thereof ) 是由 徐越 罗丽珍 任永强 陶继业 王鹏杰 李小宇 刘刚 陈智 樊强 刘沅 秦建明 于 2020-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开的一种具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉及其工作方法,属于气化炉技术领域。煤气除灰器的入口与气化炉的废锅出口连接,煤气除灰器的底部出口与飞灰储罐连接,飞灰储罐与充变压锁斗连接,充变压锁斗与飞灰调配系统连接,飞灰储罐连接有冲压氮气进气管,飞灰储罐、充变压锁斗和飞灰调配系统分别与排气过滤器连接,排气过滤器与反吹氮气缓冲罐连接,飞灰调配系统与飞灰烧嘴连接,飞灰烧嘴设在气化炉炉膛内壁,气化炉的气化剂系统分别与飞灰烧嘴和飞灰调配系统连接。本发明能够充分利用飞灰残碳的同时,简化飞灰输送的流程,减少磨煤及煤粉的输送负荷,控制飞灰与煤、氧及水的比例,提高气化炉的整体效率和能源的综合利用率。(The invention discloses a fly ash recycling gasifier with a fly ash burner and a working method thereof, belonging to the technical field of gasifiers. The inlet of the gas ash remover is connected with the waste boiler outlet of the gasification furnace, the bottom outlet of the gas ash remover is connected with a fly ash storage tank, the fly ash storage tank is connected with a pressure charging and changing lock bucket, the pressure charging and changing lock bucket is connected with a fly ash blending system, the fly ash storage tank is connected with a stamping nitrogen gas inlet pipe, the fly ash storage tank, the pressure charging and changing lock bucket and the fly ash blending system are respectively connected with an exhaust filter, the exhaust filter is connected with a back-blowing nitrogen buffer tank, the fly ash blending system is connected with a fly ash burner, the fly ash burner is arranged on the inner wall of the hearth of the gasification furnace, and a gasifying agent system of. The invention can simplify the flow of conveying the fly ash while fully utilizing the residual carbon of the fly ash, reduce the conveying load of coal grinding and pulverized coal, control the proportion of the fly ash to coal, oxygen and water, and improve the overall efficiency of the gasification furnace and the comprehensive utilization rate of energy.)
技术领域
本发明属于气化炉技术领域，具体涉及一种具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉及其工作方法。
背景技术
煤气化技术是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展先进的清洁煤发电、煤化工、煤基多联产等能源系统的关键技术，对各系统的运行可靠性和经济性具有重要影响。在现代煤化工项目快速发展驱动下，煤气化技术正在向大型化、清洁高效、宽煤种适应性方向发展。煤气化技术发展呈现百花齐放的局面，但是现阶段高效清洁煤气化技术的发展过程中，仍然存在诸多问题亟待解决。
现有的气化炉系统中，飞灰输送至磨煤系统，由于磨煤系统为常压，飞灰要经历升压再减压的过程，设备及流程繁琐，能耗高，且飞灰与煤、氧及水的比例不易控制；同时，飞灰进入磨煤系统，会对磨煤机造成额外损耗，系统的维护和成本增大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉及其工作方法，能够充分利用飞灰残碳的同时，简化飞灰输送的流程，减少磨煤及煤粉的输送负荷，控制飞灰与煤、氧及水的比例，提高气化炉的整体效率和能源的综合利用率。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉，包括飞灰烧嘴、煤气除灰器、飞灰储罐、充变压锁斗、飞灰调配系统、排气过滤器和反吹氮气缓冲罐；
煤气除灰器的入口与气化炉的废锅出口连接，煤气除灰器的底部出口与飞灰储罐连接，飞灰储罐与充变压锁斗连接，充变压锁斗与飞灰调配系统连接，飞灰储罐连接有冲压氮气进气管，飞灰储罐、充变压锁斗和飞灰调配系统分别与排气过滤器连接，排气过滤器与反吹氮气缓冲罐连接，飞灰调配系统与飞灰烧嘴连接，飞灰烧嘴设在气化炉炉膛内壁，气化炉的气化剂系统分别与飞灰烧嘴和飞灰调配系统连接。
优选地，飞灰调配系统包括飞灰缓冲锁斗、密度测量装置、流量测量装置、在线残碳测量装置和处理器单元，密度测量装置、流量测量装置和在线残碳测量装置分别与处理器单元连接，飞灰缓冲锁斗分别与充变压锁斗和飞灰烧嘴连接，飞灰缓冲锁斗连接有高压氮气进气管，高压氮气进气管连接有高压氮气控制系统，处理器单元分别与气化炉的气化剂系统和高压氮气控制系统连接。
进一步优选地，飞灰储罐与充变压锁斗之间的连接管路上设有第一控制阀，充变压锁斗与飞灰缓冲锁斗之间的连接管路上设有第二控制阀。
进一步优选地，飞灰储罐、充变压锁斗、飞灰缓冲锁斗、第一控制阀和第二控制阀均连接有除桥氮气系统。
进一步优选地，除桥氮气系统的进气管与飞灰储罐、充变压锁斗和飞灰缓冲锁斗的底部连接。
优选地，飞灰烧嘴与若干煤粉烧嘴环向均匀布置在气化炉的气化段。
进一步优选地，飞灰烧嘴与若干煤粉烧嘴布置在同一水平面上。
进一步优选地，飞灰烧嘴与若干煤粉烧嘴以相同方向偏转1°～5°。
优选地，飞灰烧嘴正对气化炉炉膛中心。
本发明公开的上述具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉的工作方法，包括：
从废锅出来的含灰粗合成气进入煤气除灰器，粗合成气从煤气除灰器顶部排出，飞灰从煤气除灰器底部进入飞灰储罐，待飞灰储罐达到设定的最大料位时，飞灰进入充变压锁斗，待飞灰储罐达到设定的最小料位时，飞灰停止进入充变压锁斗，打开排气过滤器的阀门泄压，待飞灰储罐达到设定的最大料位时，关闭泄压阀；
飞灰停止进入充变压锁斗后，对充变压锁斗进行冲压，冲压至预设压力后，飞灰进入飞灰调配系统，待充变压锁斗达到设定的最小料位时，飞灰停止进入飞灰调配系统，打开排气过滤器的阀门泄压，泄压后关闭泄压阀，打开充变压锁斗与飞灰储罐的平衡管线阀门，平衡压力；排气过滤器达到最大料位时，排气过滤器收集的飞灰通过高压氮气吹扫进入飞灰调配系统；
飞灰经飞灰调配系统的调配后，由飞灰烧嘴进入气化炉炉膛，进行再次的燃烧循环。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉，含灰的合成气由气化炉的废锅出口经煤气除灰器分离处理后，依次经飞灰储罐和充变压锁斗后进入飞灰调配系统，经检测和计算后，由飞灰烧嘴进入气化炉炉膛，进行再次的燃烧循环。该气化炉的结构设计合理，充分利用了飞灰残碳；由于飞灰经充变压锁斗和飞灰调配系统至飞灰烧嘴均为高压输送，一方面简化了飞灰输送的流程，减少了磨煤系统及煤粉的输送负荷，减小了磨煤机造成额外损耗；另一方面，由于去掉了低压输送流程及设备，简化了控制流程，降低了低压输送容易堵塞的风险，效率高、可靠性高。同时，通过飞灰调配系统，能够控制进入气化炉的飞灰与煤、氧及水的比例，提高气化炉的整体效率和能源的综合利用率。
进一步地，密度测量装置能够实时监测飞灰的固气比，流量测量装置能够实时监测飞灰的流量，在线残碳测量能够装置实时监测飞灰中的残碳量，经处理器单元分析处理后，将结果反馈给气化剂系统，控制进入气化炉的飞灰量，飞灰经高压氮气系统再次加压后进入气化炉，精确的控制进入气化炉的飞灰与煤、氧及水的比例，提高气化炉的整体效率和能源的综合利用率。
更进一步地，通过第一控制阀和第二控制阀能够根据飞灰储罐和充变压锁斗的料位快速进行飞灰的进出料控制，自动化程度高。
更进一步地，除桥氮气系统能够防止物料搭桥，提高了系统的安全性和稳定性。
更进一步地，除桥氮气系统对飞灰储罐、充变压锁斗和飞灰缓冲锁斗的底部容易搭桥堵塞的部位进行除桥，针对性强、效率高，同时节约了氮气。
进一步地，飞灰烧嘴与若干煤粉烧嘴环向均匀布置在气化炉的气化段，使飞灰的进料均匀，容易和煤粉进行混合。
更进一步地，飞灰烧嘴与若干煤粉烧嘴布置在同一水平面上，有利于在气化炉中心部位交汇，提高燃烧的均匀性。
更进一步地，飞灰烧嘴与若干煤粉烧嘴以相同方向偏转1°～5°，以切圆的形式在气化炉中心部位交汇，形成稳定的气旋，进一步提高燃烧的均匀性。
进一步地，飞灰烧嘴正对气化炉炉膛中心，使飞灰能够快速进入气化炉燃烧中心，效率高。
本发明公开的上述具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉的工作方法，能够充分利用飞灰残碳的同时，简化飞灰输送的流程，减少磨煤及煤粉的输送负荷，控制飞灰与煤、氧及水的比例，提高气化炉的整体效率和能源的综合利用率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图中：1-飞灰烧嘴、2-煤气除灰器、3-飞灰储罐、4-充变压锁斗、5-飞灰调配系统、5-1-飞灰缓冲锁斗、5-2-处理器单元、6-排气过滤器、7-反吹氮气缓冲罐、8-第一控制阀、9-第二控制阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
如图1，为本发明的具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉，煤气除灰器2的入口与气化炉的废锅出口连接，煤气除灰器2的底部出口与飞灰储罐3连接，飞灰储罐3与充变压锁斗4连接，飞灰储罐3与充变压锁斗4之间的连接管路上设有第一控制阀8，充变压锁斗4与飞灰调配系统5连接，飞灰储罐3连接有冲压氮气进气管，飞灰储罐3、充变压锁斗4和飞灰调配系统5分别与排气过滤器6连接，排气过滤器6与反吹氮气缓冲罐7连接，飞灰调配系统5与飞灰烧嘴1连接，飞灰烧嘴1设在气化炉炉膛内壁，气化炉的气化剂系统分别与飞灰烧嘴1和飞灰调配系统5连接。
飞灰调配系统5包括飞灰缓冲锁斗5-1、密度测量装置、流量测量装置、在线残碳测量装置和处理器单元5-2，密度测量装置、流量测量装置和在线残碳测量装置分别与处理器单元5-2连接，飞灰缓冲锁斗5-1分别与充变压锁斗4和飞灰烧嘴1连接，充变压锁斗4与飞灰缓冲锁斗5-1之间的连接管路上设有第二控制阀9；飞灰缓冲锁斗5-1连接有高压氮气进气管，高压氮气进气管连接有高压氮气控制系统，处理器单元5-2分别与气化炉的气化剂系统和高压氮气控制系统连接。
飞灰储罐3、充变压锁斗4、飞灰缓冲锁斗5-1、第一控制阀8和第二控制阀9均连接有除桥氮气系统。除桥氮气系统的进气管与飞灰储罐3、充变压锁斗4和飞灰缓冲锁斗5-1的底部连接。
煤气除灰器2与飞灰储罐3之间连接有飞灰引出支路，支路上设有气提置换装置，气提置换装置的进口连接有氮气系统，气提置换装置的固体出口连接有飞灰料仓，气提置换装置的气体出口连接有尾气处理系统。可以将富余的飞灰引出，经气提后进行回收利用。
煤气除灰器2优选旋风分离器。
飞灰烧嘴1正对气化炉炉膛中心设置，与若干煤粉烧嘴环向均匀布置在气化炉的气化段，且与煤粉烧嘴布置在同一水平面上，优选地，飞灰烧嘴1与若干煤粉烧嘴以相同方向偏转1°～5°。
上述具有飞灰烧嘴的飞灰再循环气化炉的工作方法，包括：
从废锅出来的含灰粗合成气进入煤气除灰器2，粗合成气从旋风顶部去下一工段，飞灰从旋风底部去飞灰储罐3，待飞灰储罐3达到设定的最大料位时，打开第一控制阀8，飞灰去充变压锁斗4，待飞灰储罐3达到设定的最小料位时，关闭第一控制阀8，打开连接排气过滤器6的阀门泄压，待飞灰储罐3达到设定的最大料位时，关闭泄压阀，重复以上操作。期间，若在1分钟内，飞灰储罐3料位不低报时，打开对应的除桥管线进行除桥，待料位下降达到设定的稳态，关闭除桥管线。
关闭控制阀8后，对充变压锁斗4进行冲压，冲压至4MPa后，打开第二控制阀9，飞灰去飞灰调配系统5，待充变压锁斗4达到设定的最小料位时，关闭第二控制阀9，打开连接排气过滤器6的阀门泄压，泄压后关闭泄压阀，打开与飞灰储罐4的平衡管线阀门，平衡压力，重复以上操作。期间，若在1分钟内，充变压锁斗4料位不低报时，打开对应的除桥管线进行除桥，待料位下降达到设定的稳态，关闭除桥管线。
飞灰缓冲锁斗5-1若在1分钟内料位不低报时，打开对应的除桥管线进行除桥，待料位下降达到设定的稳态，关闭除桥管线。飞灰缓冲锁斗5-1与排气过滤器6连接的排气管线为备用管线，仅在在系统需要泄压时打开。排气过滤器6收集的飞灰通过高压氮气吹扫进入飞灰调配系统5飞灰缓冲锁斗。
系统依次重复以上步骤。密度测量装置检测飞灰的密度，流量测量装置检测飞灰的流量，在线残碳测量装置检测残碳的百分比，经处理器单元5-2分析处理后，将结果反馈给气化炉的气化剂系统，控制进入气化炉的飞灰量，飞灰经高压氮气系统再次加压后进入气化炉，进行再次的燃烧循环。
下面以一个具体的实施例对本发明的效果进行进一步的解释：
1260t/d的两段式干煤粉加压气化炉，飞灰产量为8124kg/h，经由本系统返至气化炉一段飞灰烧嘴进行气化反应。
一段设置4个煤粉烧嘴，每个煤粉烧嘴加煤粉8124kg/h；每个煤粉烧嘴加氧气7344kg/h；每个煤粉烧嘴加蒸汽790kg/h；设置1个飞灰烧嘴，飞灰烧嘴加飞灰8124kg/h。
二段设置2个煤粉烧嘴，每个煤粉烧嘴加煤粉5938kg/h；每个煤粉烧嘴加蒸汽1696.9kg/h。
烧嘴布置：气化炉一段的4个煤粉烧嘴和1个飞灰烧嘴以相同的角度均匀的分布在气化炉一段，并同时顺时针偏转1.5°，5个烧嘴在气化炉一段形成稳定的气化切圆，利于渣的捕捉；气化炉二段的2个煤粉烧嘴中心对称。
飞灰通过煤气除灰器的捕捉，在飞灰调配系统中调配至固气比10kg飞灰/kgN2，压力3.5MPa，送入飞灰烧嘴。飞灰残碳在线测量仪测得飞灰残碳为40％，经经验计算飞灰烧嘴喷氧2938kg/h；飞灰烧嘴喷蒸汽325kg/h。
飞灰在不影响气化炉反应及稳定运行的条件下，返回至气化炉飞灰烧嘴进行回收利用，气化炉合成气增加7217Nm3/h，熔渣增加1950kg/h。磨煤机磨损大大减少，输送系统负荷大大减少
以上所述，仅为本发明实施方式中的部分，本发明中虽然使用了部分术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的内容，以便于更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。
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