1.本公开涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种流化床煤气化系统。


背景技术：

2.煤气化技术是实现煤炭清洁高效转化的一种重要方式。流化床气化炉因温度场均匀，能处理廉价粉煤，在煤气化领域受到较多关注。
3.现有的流化床气化工艺，床内存在颗粒分层现象，底部床料颗粒粒径较大、上部颗粒粒径较小，较大颗粒经炉体底部排出，较小颗粒停留在炉体中上部空间，无法下排。随着时间累积，床内大颗粒减少，床内较细颗粒数量变多，导致流化质量变差，影响气化反应的进行。另外，现有流化床气化炉的气体出口排出的粗煤气中含尘量较大，且飞灰中碳含量较高。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种流化床煤气化系统。
5.本公开提供了一种流化床煤气化系统，包括流化床气化炉、飞灰分离装置、物料收集分配器以及燃烧器；
6.所述流化床气化炉的炉腔具有无氧区以及位于所述无氧区下方的有氧区，所述无氧区与所述有氧区连通；所述无氧区的侧壁上开设有用于供所述无氧区内的床料颗粒排出的溢流口；
7.所述飞灰分离装置具有与所述流化床气化炉的气体出口连通的气体入口，所述飞灰分离装置用于对由所述气体出口排出的含尘粗煤气进行分离，以得到粗煤气和飞灰；所述飞灰分离装置具有可供所述飞灰排出的飞灰出口；
8.所述物料收集分配器具有物料入口以及混合物料出口，所述溢流口、所述飞灰出口均与所述物料入口连通，以使所述飞灰和所述床料颗粒在所述物料收集分配器中混合以形成混合物料；所述混合物料出口与所述燃烧器连通，所述燃烧器用于对由所述混合物料出口排出的所述混合物料进行燃烧处理。
9.可选的，所述物料收集分配器包括第一竖直管以及设置在所述第一竖直管一侧的第一进料管；
10.所述物料入口位于所述第一进料管的一端，所述第一进料管的另一端与所述第一竖直管的侧壁连接；
11.所述第一竖直管的顶部具有所述混合物料出口；所述第一竖直管的管壁上具有可供调控气进入的第一调控气入口，且所述第一调控气入口位于所述第一进料管与所述第一竖直管的连接处的下方，以使所述混合物料在所述调控气的作用下被送入至所述燃烧器中。
12.可选的，所述第一进料管包括依次连接的第一倾斜管段、第一水平管段、第一缩颈
管段和第二水平管段，所述第二水平管段的内径小于所述第一水平管段的内径；
13.所述物料入口位于所述第一倾斜管段的远离所述第一水平管段的一端，所述第二水平管段与所述第一竖直管连接；所述第一倾斜管段的与所述第一水平管段连接的位置处设置有可供引射气进入的第一引射气入口；
14.所述第一竖直管的管壁上还设置有可供松动气进入的第一松动气入口。
15.可选的，所述第一竖直管的内径大于所述燃烧器的底部提升管的内径，所述混合物料出口通过顶端小、底端大的正锥形管与所述底部提升管的底端连接。
16.可选的，所述第一调控气入口至少为两个；
17.所有所述第一调控气入口中，至少有一个所述第一调控气入口位于所述第一竖直管的侧壁上，至少有一个所述第一调控气入口位于所述第一竖直管的底端。
18.可选的，所述流化床煤气化系统还包括灰渣收集分配器；
19.所述灰渣收集分配器包括第二竖直管，所述第二竖直管的顶端与所述流化床气化炉底部的排渣口连通，所述第二竖直管的管壁上设置有可供调控气进入的第二调控气入口，以使进入至所述第二竖直管内的固态残渣在所述调控气的作用下经所述排渣口进入至所述气化炉内进行反应。
20.可选的，所述第二竖直管的顶端通过排渣管线与所述排渣口连接，所述第二竖直管的内径小于所述排渣管线的内径；
21.所述排渣管线的底端通过顶端大、底端小的倒锥形管与所述第二竖直管的顶端连接。
22.可选的，所述流化床煤气化系统还包括一级旋风分离器；
23.所述一级旋风分离器具有第一气体进口和第一残渣出口，所述第一气体进口与所述燃烧器的排气口连通，所述第一残渣出口与所述物料入口连通；所述一级旋风分离器用于对由所述排气口排出的气体进行气固分离，且使分离出的残渣经所述第一残渣出口进入至所述物料收集分配器中。
24.可选的，所述流化床煤气化系统还包括二级旋风分离器；
25.所述二级旋风分离器具有第二气体进口和第二残渣出口，所述第二气体进口与所述一级旋风分离器的出气口连通，所述二级旋风分离器用于对由所述出气口排出的气体进行分离，且将分离出的残渣经所述第二残渣出口输送至所述第二竖直管中。
26.可选的，所述第二竖直管的管壁上连接有用于供所述二级旋风分离器分离出的残渣进入至所述第二竖直管内的第二进料管；
27.所述第二进料管包括依次连接的第二倾斜管段、第三水平管段、第二缩颈管段和第四水平管段，所述第四水平管段的内径小于所述第三水平管段的内径；
28.所述第二倾斜管段的远离所述第三水平管段的一端与所述第二残渣出口连通，所述第四水平管段与所述第二竖直管的侧壁连接，所述第二倾斜管段的与所述第三水平管段连接的位置处设置有可供引射气进入的第二引射气入口；所述第二竖直管的管壁上还设置有可供松动气进入的第二松动气入口。
29.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
30.本公开提供的流化床煤气化系统，通过设置飞灰分离装置、物料收集分配器和燃烧器，在流化床气化炉无氧区的侧壁上开设溢流口，以使无氧区内的部分较细床料颗粒从
溢流口排出至气化炉外，从而可减少气化炉中较细颗粒的比例，有效调控了流化床气化炉内颗粒粒径的匹配度，避免因床层中颗粒粒径较细而导致流态化状态变差的情况出现，从而在一定程度上提高了流化质量，保证气化反应的正常稳定进行；同时，通过飞灰分离装置对由气化炉的气体出口排出的含尘粗煤气进行分离以得到粗煤气和飞灰，从而降低粗煤气中的含尘量，且使分离出的飞灰和从溢流口流出的较细床料颗粒进入至物料收集分配器中，在物料收集分配器中混合形成混合物料，然后通过燃烧器对该混合物料进行燃烧处理，从而实现了含碳飞灰和床料颗粒的快速高效转化。
附图说明
31.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
32.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本公开实施例所述的流化床煤气化系统的结构示意图；
34.图2为本公开实施例所述的物料收集分配器的结构示意图；
35.图3为本公开实施例所述的灰渣收集分配器的结构示意图。
36.其中，1、流化床气化炉；11、无氧区；111、溢流口；112、溢流管线；12、有氧区；13、气室；131、气化剂入口；14、进煤口；141、进料系统；15、气体出口；16、排渣口；161、排渣管线；2、飞灰分离装置；21、气体入口；22、飞灰出口；23、粗煤气出口；3、物料收集分配器；30、第一外壳；31、物料入口；32、混合物料出口；33、第一竖直管；331、第一调控气入口；332、第一松动气入口；34、第一进料管；341、第一倾斜管段；342、第一水平管段；343、第一缩颈管段；344、第二水平管段；345、第一引射气入口；35、正锥形管；4、燃烧器；41、底部提升管；42、主体管；421、进气喷嘴；43、排气口；5、灰渣收集分配器；50、第二外壳；51、第二竖直管；511、第二调控气入口；512、第二松动气入口；52、第二进料管；521、第二倾斜管段；522、第三水平管段；523、第二缩颈管段；524、第四水平管段；525、第二引射气入口；53、倒锥形管；6、一级旋风分离器；61、第一气体进口；62、第一残渣出口；63、出气口；7、二级旋风分离器；71、第二气体进口；72、第二残渣出口；73、气体排放口。
具体实施方式
37.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
39.参照图1所示，本实施例提供一种流化床煤气化系统，包括：流化床气化炉1、飞灰分离装置2、物料收集分配器3以及燃烧器4。
40.其中，流化床气化炉1具有进煤口14、气化剂入口131、排渣口16和气体出口15。进
煤口14与进料系统141连接，进料系统141将煤粉通过进煤口14输送至流化床气化炉1内。炉腔底部设置有分布板，分布板下方的空间形成为气室13，气化剂入口131设置在气室13的腔壁上，气化剂经气化剂入口131进入至气室13，然后经分布板均匀分布后进入气化炉内，气化剂与煤粉在流化床气化炉1内接触、反应。其中，气化剂主要为水蒸气和氧气的混合物。排渣口16位于流化床气化炉1的底部，炉内反应产生的灰渣可经排渣口16排出。
41.流化床气化炉1的炉腔具有无氧区11和有氧区12，无氧区11位于有氧区12的上方，且与有氧区12连通。具体实现时，无氧区11为直筒状无氧区，有氧区12为变径有氧区。为了提高流化床气化炉1内的流态化状态，提高流化质量，无氧区11的侧壁上开设有用于供无氧区11内的床料颗粒排出的溢流口111。可以理解的是，无氧区11的较细颗粒能够从溢流口111排出，从而减少气化炉内细颗粒的比例，在一定程度上避免因床层中颗粒粒径变细而导致流化质量下降、气固接触不均匀、反应不彻底的问题出现。
42.其中，飞灰分离装置2具有气体入口21、飞灰出口22和粗煤气出口23。气体入口21与流化床气化炉1的气体出口15连通，飞灰分离装置2用于对由气体出口15排出的含尘粗煤气进行分离，以得到粗煤气和飞灰，分离出的飞灰经飞灰出口22排出，分离出的粗煤气经粗煤气出口23排出。具体实现时，飞灰分离装置2比如可以为一级旋风分离装置或者多级旋风分离装置。
43.物料收集分配器3具有物料入口31以及混合物料出口32。其中，溢流口111、飞灰出口22均与物料入口31连通，以使飞灰和床料颗粒在物料收集分配器3中混合以形成混合物料。具体实现时，溢流口111通过溢流管线112与物料入口31连通，飞灰出口22通过飞灰下落管线与溢流管线112连通。也就是说，飞灰分离装置2分离下来的飞灰经飞灰下落管线输送至溢流管线112中，与从溢流口111排出的床料颗粒一并由物料入口31进入至物料收集分配器3中，在物料收集分配器3中混合形成混合物料，混合物料能够经混合物料出口32排出。其中，混合物料出口32与燃烧器4连通，燃烧器4用于对由混合物料出口32排出的混合物料进行燃烧处理。具体地，燃烧器4上具有进气喷嘴421，进气喷嘴421用于向燃烧器4中通入空气，空气和混合物料在燃烧器4内接触发生高温燃烧反应，实现混合物料的快速转化，即实现飞灰和从溢流口111排出的床料颗粒的快速转化。
44.本实施例提供的流化床煤气化系统，通过设置飞灰分离装置2、物料收集分配器3和燃烧器4，在流化床气化炉1无氧区11的侧壁上开设溢流口111，以使无氧区11内的部分较细床料颗粒从溢流口111排出至气化炉外，从而可减少气化炉中较细颗粒的比例，有效调控了流化床气化炉1内颗粒粒径的匹配度，避免因床层中颗粒粒径较细而导致流态化状态变差的情况出现，从而在一定程度上提高了流化质量，保证气化反应的正常稳定进行；同时，通过飞灰分离装置2对由气化炉的气体出口15排出的含尘粗煤气进行分离以得到粗煤气和飞灰，从而降低粗煤气中的含尘量，且使分离出的飞灰和从溢流口111流出的较细床料颗粒进入至物料收集分配器3中，在物料收集分配器3中混合形成混合物料，然后通过燃烧器4对该混合物料进行燃烧处理，从而实现了含碳飞灰和床料颗粒的快速高效转化。
45.继续参照图1和图2所示，物料收集分配器3具体可包括：第一竖直管33以及设置在第一竖直管33一侧的第一进料管34。其中，物料入口31位于第一进料管34的一端，第一进料管34的另一端与第一竖直管33的侧壁连接。也就是说，飞灰和溢流出来的床料颗粒经第一进料管34进入至第一竖直管33内。
46.第一竖直管33的顶部具有混合物料出口32。第一竖直管33的管壁上具有可供调控气进入的第一调控气入口331，且第一调控气入口331位于第一进料管34与第一竖直管33的连接处的下方，以使混合物料在调控气的作用下被送入至燃烧器4中。当需要将第一竖直管33内的混合物料送入至燃烧器4中时，开启第一调控气入口331，即，向第一调控气入口331中通入调控气，将第一竖直管33内的混合物料吹送上行至燃烧器4中。具体地，燃烧器4中燃烧产生的灰渣可进入至物料收集分配器3中。当需要对物料收集分配器3中的物料进行排渣处理时，关闭第一调控气入口331，或者送入较小气量的调控气(作为管线松动气)，对管线中的灰渣进行下排处理。
47.具体实现时，可将第一调控气入口331设置为至少两个。所有第一调控气入口331中，至少有一个第一调控气入口331位于第一竖直管33的侧壁上，至少有一个第一调控气入口331位于第一竖直管33的底端。参照图1和图2，比如，第一竖直管33的侧壁上设置有多个间隔排布的第一调控气入口331，第一竖直管33的底端也形成有第一调控气入口331。当需要将混合物料送入至燃烧器4内时，比如可以打开所有第一调控气入口331，以提高对混合物料的推送效果，使混合物料快速进入燃烧器4中反应以实现转化。当然，也可以根据实际情况，仅打开一部分第一调控气入口331。当需要对物料收集分配器3中的残渣下排处理时，比如可以关闭第一竖直管33的侧壁上的第一调控气入口331，使得残渣从第一竖直管33的底端排出，此时可以从底端的第一调控气入口331送入较小气量的调控气，实现残渣的下排。
48.其中，燃烧器4具体为提升管燃烧器，燃烧器4具体包括底部提升管41以及连接在底部提升管41顶部的主体管42，主体管42的内腔形成为反应腔，主体管42的管径大于底部提升管41的管径，进气喷嘴421设置在主体管42的侧壁上，进气喷嘴421可以为多个，多个进气喷嘴421可以沿主体管42的轴向和周向间隔排布。
49.具体地，第一竖直管33的内径大于燃烧器4的底部提升管41的内径。较为优选的，混合物料出口32通过顶端小、底端大的正锥形管35与底部提升管41连接。具体实现时，可将正锥形管35的锥角设置为60
°
～90
°
。通过设置正锥形管35，使得物料上行至底部提升管41的气速得以增加，能够快速送入主体管42内进行燃烧反应，使混合物料得以快速转化。
50.物料收集分配器3还包括第一外壳30，该第一外壳30为耐压金属外壳，第一竖直管33和第一进料管34位于该耐压金属外壳内，且第一竖直管33的顶端和底端、第一进料管34的物料入口31显露在第一外壳30的外部。
51.参照图2所示，第一进料管34具体可包括：依次连接的第一倾斜管段341、第一水平管段342、第一缩颈管段343和第二水平管段344。其中，物料入口31位于第一倾斜管段341的远离第一水平管段342的一端，第二水平管段344与第一竖直管33连接。其中，第二水平管段344的内径小于第一水平管段342的内径。可以理解的是，在沿第一水平管段342至第二水平管段344的方向上，第一缩颈管段343的内径逐渐缩小。具体实现时，可将第一缩颈管段343的锥角设置为40
°
～70
°
。
52.通过将第一进料管34如上设置，物料通过第一缩颈管段343过渡到较细的第二水平管段344，物料得以加速，在第一进料管34的出口处形成一个负压区，有利于物料顺畅进入第一竖直管33中。
53.具体地，第一倾斜管段341的与第一水平管段342连接的位置处设置有可供引射气
进入的第一引射气入口345，通过向第一引射气入口345通入引射气，通过引射气能够快速的将由物料入口31进入的物料送至第一竖直管33中。此外，还可以在第一竖直管33的管壁上设置用于通入松动气的第一松动气入口332，通过向第一松动气入口332通入松动气，可起到对第一竖直管33中物料的松动作用，有利于物料的混合和输送。
54.在一些实施例中，该流化床煤气化系统还包括灰渣收集分配器5。灰渣收集分配器5包括第二竖直管51，第二竖直管51的顶端与流化床气化炉1底部的排渣口16连通。其中，第二竖直管51的管壁上设置有可供调控气进入的第二调控气入口511，以使进入至第二竖直管51内的固态残渣在调控气的作用下经排渣口16进入至气化炉内进行反应。
55.也就是说，由排渣口16排出的灰渣进入至灰渣收集分配器5中。由于灰渣中含碳，为了提高碳转化率，通入第二调控气入口511向第二竖直管51内通入调控气，使得灰渣在调控气的作用下上行，经过排渣口16再次进入至气化炉的炉腔内，在炉内再次发生反应，从而提高了整个系统的碳转化率。当需要对灰渣收集分配器5中的灰渣或者气化炉中的灰渣进行排渣处理时，关闭第二调控气入口511，使残渣由第二竖直管51的底端排出。
56.具体实现时，第二调控气入口511可以设置为多个，比如，第二竖直管51的侧壁上设置有多个第二调控气入口511，也可以在第二竖直管51的底端设置第二调控气入口511。示例性的，当需要将由排渣口16排出的灰渣送入气化炉中再次进行反应时，可以打开所有第二调控气入口511，以将灰渣快速、顺畅的送入气化炉内。当需要对灰渣收集分配器5中的灰渣进行排渣处理时，关闭第二竖直管51侧壁上的第二调控气入口511，当然，也可以打开一部分第二调控气入口511，作为松动气使用。排渣时也可以从底端的第二调控气入口511送入较小气量的调控气，同样可实现灰渣的下排。
57.继续参照图1和图3所示，第二竖直管51的顶端通过排渣管线161与排渣口16连接，第二竖直管51的内径小于排渣管线161的内径。较为优选的，排渣管线161的底端通过顶端大、底端小的倒锥形管53与第二竖直管51的顶端连接，这样设置可保证灰渣的顺畅下落，使得管线中无堆积搭桥。具体实现时，可将倒锥形管53的锥角设置在60
°
～90
°
之间。
58.进一步地，该流化床煤气化系统还包括一级旋风分离器6。一级旋风分离器6具有第一气体进口61和第一残渣出口62，第一气体进口61与燃烧器4的排气口43连通，第一残渣出口62与物料入口31连通。具体地，第一残渣出口62与溢流管线112连通。一级旋风分离器6用于对由排气口43排出的气体进行气固分离，且使分离出的残渣经第一残渣出口62进入至物料收集分配器3中。
59.具体地，燃烧器4燃烧反应产生的含尘热烟气经燃烧器4的排气口43排出，进而进入至一级旋风分离器6，一级旋风分离器6将未转化完全的细粉尘经一级旋风分离器6分离下来，经一级旋风分离器6的料腿输送至溢流管线112上，与由溢流口111排出的床料颗粒、飞灰分离装置2分离出的飞灰一并进入物料收集分配器3中，进而进入至燃烧器4中发生燃烧反应。通过设置一级旋风分离器6，能够进一步提高系统的碳转化率。
60.该流化床煤气化系统还可以包括二级旋风分离器7。二级旋风分离器7具有第二气体进口71和第二残渣出口72，第二气体进口71与一级旋风分离器6的出气口63连通，二级旋风分离器7用于对由出气口63排出的气体进行分离，且将分离出的残渣经第二残渣出口72输送至第二竖直管51中。
61.具体地，一级旋风分离器6的出气口63排出的含少量细灰尘的热烟气经第二气体
进口71进入二级旋风分离器7中，进行二次除尘处理，分离下来的细粉尘经二级旋风分离器7的料腿以及管线输送至灰渣收集分配器5中，与由排渣口16排出的灰渣一起排出至系统外部，或者在调控气的作用下被吹送入气化炉中参与二次转化，从而提高系统的碳转化率。二级旋风分离器7除尘后的热烟气经二级旋风分离器7的气体排放口73排出。比如，气体排放口73与热量回收及发电系统连接，联产蒸汽进行发电利用，从而提高了热烟气的利用率。
62.其中，第二竖直管51的管壁上连接有用于供二级旋风分离器7分离出的残渣进入至第二竖直管51内的第二进料管52。第二进料管52具体可包括：依次连接的第二倾斜管段521、第三水平管段522、第二缩颈管段523和第四水平管段524。
63.第四水平管段524的内径小于第三水平管段522的内径。可以理解的是，在沿第三水平管段522至第四水平管段524的方向上，第二缩颈管段523的内径逐渐减小。具体实现时，可将第二缩颈管段523的锥角设置为40
°
～70
°
。
64.第二倾斜管段521的远离第三水平管段522的一端与第二残渣出口72连通，第四水平管段524与第二竖直管51的侧壁连接。这样设置使得物料经第二缩颈管段523过渡到较细的第四水平管段524，物料得以加速，在第二进料管52的出口处形成一个负压区，有利于物料的顺畅进入。
65.具体地，第二倾斜管段521的与第三水平管段522连接的位置处设置有第二引射气入口525，通过向第二引射气入口525通入引射气，通过引射气能够快速的将二级旋风分离器7分离出的细粉尘输送至第二竖直管51中。
66.此外，还可以在第二竖直管51的管壁上设置可供松动气进入的第二松动气入口512。通过向第二松动气入口512通入松动气，可起到对第二竖直管51中灰渣的松动作用，有利于灰渣的混合和输送。
67.具体实现时，灰渣收集分配器5包括第二外壳50，该第二外壳50为耐压金属外壳，第二竖直管51和第二进料管52位于该耐压金属外壳内，且第二竖直管51的顶端和底端、第二进料管52的进料口显露在第二外壳50的外部。
68.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
69.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。