循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法

摘要

本发明提供了一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法。循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置包括形成循环回路的气化炉(1)、分离装置和返料装置(3)，所述处理装置还包括熔融装置，所述熔融装置与分离装置连通，使得经分离装置处理的产物能够被供应给熔融装置，并且所述熔融装置还与气化炉(1)连通，使得经熔融装置处理的产物能够被供应给气化炉(1)。本发明的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法能够同时实现气化和飞灰的无害化处理。

权利要求

1.一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置，包括形成循环回路的气化炉（1）、分离装置和返料装置（3），其特征在于：所述处理装置还包括熔融装置，所述熔融装置与分离装置连通，使得经分离装置处理的产物能够被供应给熔融装置，并且所述熔融装置还与气化炉（1）连通，使得经熔融装置处理的产物能够被供应给气化炉（1）；

所述熔融装置由熔融炉烧嘴（5）和熔融炉（6）组成；

所述分离装置包括一级旋风分离器（2）和二级旋风分离器（4），二级旋风分离器（4）的固体物料出口用于排出高温气化飞灰D1，高温气化飞灰D1被通入熔融炉烧嘴（5）；所述处理装置还包括尾部处理系统（7），尾部处理系统（7）包括空气预热器（71）、余热锅炉（72）、除尘器（73）和煤气冷却器（74），经尾部处理系统（7）得到低温气化飞灰D2，低温气化飞灰D2被通入熔融炉（6）；

其中，一级旋风分离器（2）的气体出口与二级旋风分离器（4）的入口连通，一级旋风分离器（2）的固体物料出口与返料装置（3）连通，二级旋风分离器（4）的固体物料出口与熔融装置连通；

在二级旋风分离器（4）的气体出口的下游和二级旋风分离器（4）的固体物料出口的下游之间设置有连通管道，用于将部分二级旋风分离器（4）的气体出口排出的气体作为气力输送气体，以将从二级旋风分离器（4）的固体物料出口排出的第一气化飞灰送至熔融炉烧嘴（5）；

其中，所述熔融装置包括第一氧化剂入口和第二氧化剂入口，所述第一氧化剂入口设置在熔融炉烧嘴（5）上，所述第二氧化剂入口设置在熔融炉（6）上。

2.根据权利要求1所述的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置，其特征在于：熔融炉烧嘴（5）与熔融炉（6）相互连通，熔融炉烧嘴（5）与分离装置连通，并且熔融炉（6）与气化炉（1）连通。

3.根据权利要求1所述的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置，其特征在于：所述尾部处理系统（7）包括入口、飞灰出口和产品煤气出口，尾部处理系统（7）的入口与二级旋风分离器（4）的气体出口连通，所述飞灰出口与熔融装置连通。

4.根据权利要求2所述的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置，其特征在于：所述熔融炉（6）上设置有不与气化炉（1）连通的熔渣出口。

5.一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理方法，采用如权利要求1‑4中任一项所述的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置。

6.根据权利要求5所述的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理方法，其特征在于：所述熔融装置产生的烟气和熔渣一起通入气化炉（1）中。

7.根据权利要求5所述的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理方法，其特征在于：所述熔融装置产生的烟气通入气化炉（1）中，并且所述熔融装置产生的熔渣排出熔融装置但不通入气化炉（1）中。

说明书

循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及燃料气化和熔融技术领域，特别是涉及循环流化床气化技术和高温熔融技术，具体地，涉及一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法。

背景技术

[0002] 流化床煤气化技术包括传统的流化床煤气化技术和近年来发展起来的循环流化床煤气化技术。流化床煤气化技术具有诸多优点：可利用0～l0mm的碎煤，不需筛分，加工成
本低；气化强度大，可达到移动床的2‑3倍；可使用空气气化，氧耗低；粗煤气出口温度高；产
品煤气中几乎不含焦油和酚类等。

[0003] 对于传统流化床煤气化炉，由于气化操作温度低，流化速度高，虽然大颗粒的未反应碳会通过循环再次参与反应，但由气流夹带出的飞灰中含碳量仍然可观，一般飞灰占总
灰量的70％～80％，而飞灰中碳的质量分数占30％～50％，若不能有效利用飞灰中的碳，将
导致系统的总碳利用率低；此外，由于气化飞灰灰量大且含碳量高，飞灰的利用处置也是一
大难题。

[0004] 而近年来发展起来的循环流化床煤气化炉带有高循环量的物料循环回路，流化速度大于传统流化床煤气化炉的流化速度，具有煤种适用性强、气固混合充分、气化反应速率
高、反应器温度均匀、可通过添加石灰石实现炉内低成本脱硫等优点，具有更广泛的应用前
景。然而该工艺同样面临着飞灰的利用和处置的问题。

[0005] 中国专利申请CN107043641A公开了一种带飞灰回送的循环流化床煤气化方法及装置，在该申请中，将气化过程产生的飞灰送回到熔融装置中进行熔融处理，将熔融产生的
高温气和高温熔渣送回到循环流化床煤气化炉的炉膛中，进而实现了飞灰的熔融处理，提
高系统的碳转化率，降低对环境的污染。

[0006] 为了解决循环流化床气化后飞灰的处理问题，现有技术提出了上述带飞灰熔融的循环流化床煤气化方法及装置，但是由于飞灰属于低挥发分燃料，现有技术的飞灰熔融炉
都利用了一个预热装置针对飞灰进行预热后再进入熔融炉，这导致系统比较复杂，增加了
系统的运行风险和建设成本。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法，其能够同时实现气化和飞灰的无害化处理。

[0008] 本发明的目的还在于提供一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法，其具有简化的飞灰熔融处理结构，使得整个系统更稳定，运行更简单。

[0009] 本发明的目的还在于提供一种建设成本更低的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法。

[0010] 为达到上述目的或目的之一，本发明的技术解决方案如下：

[0011] 一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置，包括形成循环回路的气化炉、分离装置和返料装置，所述处理装置还包括熔融装置，所述熔融装置与分离装置连通，使得
经分离装置处理的产物能够被供应给熔融装置，并且所述熔融装置还与气化炉连通，使得
经熔融装置处理的产物能够被供应给气化炉。

[0012] 根据本发明的一个优选实施例，所述熔融装置与气化炉的中部或上部连通。

[0013] 根据本发明的一个优选实施例，所述熔融装置上设置有氧化剂入口。

[0014] 根据本发明的一个优选实施例，所述熔融装置包括熔融炉烧嘴和熔融炉，熔融炉烧嘴与熔融炉相互连通，熔融炉烧嘴与分离装置连通，并且熔融炉与气化炉连通。

[0015] 根据本发明的一个优选实施例，所述分离装置包括一级旋风分离器和二级旋风分离器，一级旋风分离器的气体出口与二级旋风分离器的入口连通，一级旋风分离器的固体
物料出口与返料装置连通，二级旋风分离器的固体物料出口与熔融装置连通。

[0016] 根据本发明的一个优选实施例，所述二级旋风分离器的固体物料出口与熔融炉烧嘴的气化飞灰入口连通。

[0017] 根据本发明的一个优选实施例，在二级旋风分离器的气体出口的下游和二级旋风分离器的固体物料出口的下游之间设置有连通管道，用于将部分二级旋风分离器的气体出
口排出的气体作为气力输送气体，以将从二级旋风分离器的固体物料出口排出的第一气化
飞灰送至熔融炉烧嘴。

[0018] 根据本发明的一个优选实施例，所述处理装置还包括尾部处理系统，所述尾部处理系统包括入口、飞灰出口和产品煤气出口，尾部处理系统的入口与二级旋风分离器的气
体出口连通，所述飞灰出口与熔融装置连通。

[0019] 根据本发明的一个优选实施例，所述飞灰出口与熔融炉连通。

[0020] 根据本发明的一个优选实施例，所述熔融装置包括第一氧化剂入口和第二氧化剂入口，所述第一氧化剂入口设置在熔融炉烧嘴上，所述第二氧化剂入口设置在熔融炉上。

[0021] 根据本发明的一个优选实施例，所述尾部处理系统包括空气预热器、余热锅炉、除尘器和煤气冷却器。

[0022] 根据本发明的一个优选实施例，空气预热器、余热锅炉、除尘器和煤气冷却器依次连通，尾部处理系统的入口与空气预热器连通，尾部处理系统的产品煤气出口与煤气冷却
器连通，并且尾部处理系统的飞灰出口与除尘器连通。

[0023] 根据本发明的一个优选实施例，在除尘器和煤气冷却器之间的连接通路与除尘器和飞灰出口之间的连接通路之间设置有连通管道，用于将部分从除尘器排出的气体作为气
力输送气体，以将从除尘器排出的第二气化飞灰送至熔融炉。

[0024] 根据本发明的一个优选实施例，空气预热器、余热锅炉、煤气冷却器和除尘器依次连通，尾部处理系统的入口与空气预热器连通，尾部处理系统的产品煤气出口与除尘器连
通，并且尾部处理系统的飞灰出口与除尘器连通。

[0025] 根据本发明的一个优选实施例，在余热锅炉和煤气冷却器之间的连接通路与除尘器和飞灰出口之间的连接通路之间设置有连通管道，用于将部分从余热锅炉排出的气体作
为气力输送气体，以将从除尘器排出的第二气化飞灰送至熔融炉。

[0026] 根据本发明的一个优选实施例，所述熔融炉上设置有不与气化炉连通的熔渣出口。

[0027] 根据本发明的一个优选实施例，熔融炉与气化炉之间通过熔融炉喷口连通。

[0028] 根据本发明的另一个方面，提供了一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理方法，采用如前述实施例中任一项所述的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置。

[0029] 根据本发明的一个优选实施例，所述熔融装置产生的烟气和熔渣一起通入气化炉中。

[0030] 根据本发明的一个优选实施例，所述熔融装置产生的烟气通入气化炉中，并且所述熔融装置产生的熔渣排出熔融装置但不通入气化炉中。

[0031] 根据本发明的一个优选实施例，进入气化炉的熔渣在气化炉中被冷却，形成颗粒状固体，从气化炉底部排出。

[0032] 根据本发明的一个优选实施例，气化飞灰和氧化剂在熔融装置内发生燃烧或气化反应。

[0033] 根据本发明的一个优选实施例，第二气化飞灰从熔融炉的靠近熔融炉烧嘴的侧壁面进入熔融炉中。

[0034] 根据本发明的一个优选实施例，作为气力输送气体输送第一气化飞灰的气体占从二级旋风分离器的气体出口排出的气体的5％‑10％。

[0035] 根据本发明的一个优选实施例，作为气力输送气体输送第二气化飞灰的气体占从除尘器排出的气体的3％‑5％。

[0036] 根据本发明的一个优选实施例，作为气力输送气体输送第二气化飞灰的气体占从余热锅炉排出的气体的3％‑5％。

[0037] 根据本发明的一个优选实施例，通入气化炉的气化剂、通入熔融炉烧嘴的第一氧化剂、通入熔融炉的第二氧化剂全部或部分通过在尾部处理系统中设置的空气预热器或余
热锅炉进行预热后通入熔融装置。

[0038] 根据本发明的一个优选实施例，控制气化炉的温度保持在800‑1000℃之间。

[0039] 根据本发明的一个优选实施例，控制熔融炉的温度保持在1300‑1600℃之间。

[0040] 根据本发明的一个优选实施例，所述气化剂是氧气、空气或水蒸气，或者两者或三者的混合物。

[0041] 根据本发明的一个优选实施例，所述第一氧化剂是氧气或空气或两者的混合物，和/或所述第二氧化剂是氧气或空气或两者的混合物。

[0042] 本发明提供的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法实现了气化和飞灰熔融一体化处理，提高了循环流化床气化炉的碳转化率，实现了飞灰的无害化处理；在
所述处理装置和方法中，利用系统自产的煤气，保证熔融炉内熔融和燃烧或气化反应的发
生，从而简化了飞灰熔融炉的结构，使整个系统更加稳定，运行更加简单；此外，所述处理装
置和方法降低了整个飞灰熔融炉的占地面积，降低了系统的初投资，提高了经济性。

附图说明

[0043] 图1为根据本发明的一个实施例的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置的示意图；

[0044] 图2为根据本发明的一个实施例的尾部处理系统的示意图；

[0045] 图3为根据本发明的另一个实施例的尾部处理系统的示意图；以及

[0046] 图4为根据本发明的另一个实施例的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置的示意图。

具体实施方式

[0047] 下面结合附图详细描述本发明的示例性的实施例，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供
对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况
下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

[0048] 根据本发明的总体构思，提供了一种循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置，包括形成循环回路的气化炉、分离装置和返料装置，所述处理装置还包括熔融装置，所
述熔融装置与分离装置连通，使得经分离装置处理的产物能够被供应给熔融装置，并且所
述熔融装置还与气化炉连通，使得经熔融装置处理的产物能够被供应给气化炉。

[0049] 图1为根据本发明的一个实施例的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置的示意图，如图1所示，循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置包括：气化炉1，与气化炉
顶部相连通的一级旋风分离器2，与一级旋风分离器和气化炉相连的返料装置3；所述气化
炉1、一级旋风分离器2和返料装置3形成循环回路，共同构成循环流化床气化反应装置，所
述返料装置3适用于将一级旋风分离器2捕集的物料送回气化炉1的炉膛底部。循环流化床
气化和飞灰熔融一体化处理装置还包括：与一级旋风分离器2相连的二级旋风分离器4；与
气化炉中部或上部相连通的熔融装置，熔融装置包括熔融炉6和与熔融炉相连的熔融炉烧
嘴5，熔融炉烧嘴5和二级旋风分离器4底部相通，气化飞灰从熔融炉烧嘴5进入熔融炉6中。

[0050] 气化炉的炉膛底部设置有排渣口和气化剂入口；气化炉的炉膛下部设置有适用于将煤加入到气化炉的炉膛的给煤口；气化炉的炉膛中部或上部设置有熔融炉喷口，适用于
将熔融炉6产生的高温烟气G和熔渣H通入气化炉1；熔融炉烧嘴5上设置有气化飞灰入口，用
于接收气化飞灰，还设置有第一氧化剂入口，用于向熔融炉6通入第一氧化剂B1；熔融炉6中
部设置有第二氧化剂入口，所述第二氧化剂入口适用于向熔融炉6中通入第二氧化剂B2，用
于组织气化飞灰燃烧，进而使熔融炉内产生高温烟气G和熔渣H。

[0051] 这里，一级旋风分离器2和二级旋风分离器4共同构成分离装置，一级旋风分离器2的气体出口与二级旋风分离器4的入口连通，一级旋风分离器2的固体物料出口与返料装置
3连通，二级旋风分离器4的固体物料出口与熔融炉烧嘴5的气化飞灰入口连通，二级旋风分
离器4的固体物料出口用于排出高温气化飞灰D1，高温气化飞灰D1被通入熔融炉烧嘴5，二
级旋风分离器4的气体出口用于排出高温煤气F1。

[0052] 进一步地，所述处理装置还包括尾部处理系统7，所述尾部处理系统7包括入口、飞灰出口和产品煤气出口，入口用于将从二级旋风分离器4分离的高温煤气F1引入尾部处理
系统7，飞灰出口用于从尾部处理系统7排出低温气化飞灰D2，低温气化飞灰D2被通入熔融
炉6，产品煤气出口用于排出冷煤气F。需要说明的是，低温气化飞灰D2中含有一定量的煤
气。尾部处理系统7的入口与二级旋风分离器4的气体出口连通，所述飞灰出口与熔融炉6连
通。

[0053] 有利地，在二级旋风分离器4的气体出口的下游和二级旋风分离器4的固体物料出口的下游之间设置有连通管道，用于将部分二级旋风分离器4的气体出口排出的气体(即高
温煤气F1)作为气力输送气体，以将从二级旋风分离器4的固体物料出口排出的第一气化飞
灰(即高温气化飞灰D1)送至熔融炉烧嘴5。这样，来自二级旋风分离器4的固体物料出口的
高温飞灰和来自二级旋风分离器4的气体出口的高温煤气在熔融炉烧嘴5内和通过熔融炉
烧嘴5的第一氧化剂入口通入的氧化剂混合后能被点燃，并产生高温火焰。同时，从尾部处
理系统7排出低温气化飞灰D2和其中含有的煤气被通入高温火焰区域，从而实现飞灰的熔
融燃烧或者气化。

[0054] 参照图1所示的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置，本发明还提供了与其对应的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理方法，该处理方法采用如前所述的循环流
化床气化和飞灰熔融一体化处理装置。

[0055] 在该处理方法中，气化飞灰和氧化剂在熔融装置内发生燃烧或气化反应，所述熔融装置产生的烟气和熔渣一起通入气化炉1中，进入气化炉1的熔渣在气化炉1中被冷却，形
成颗粒状固体，从气化炉1底部排出。有利地，第二气化飞灰(低温气化飞灰D2)从熔融炉6的
靠近熔融炉烧嘴5的侧壁面进入熔融炉6中。此外，作为气力输送气体输送第一气化飞灰的
气体占从二级旋风分离器4的气体出口排出的气体的5％‑10％。

[0056] 控制气化炉1的温度保持在800‑1000℃之间，控制熔融炉6的温度保持在1300‑1600℃之间，这样，进入气化炉的熔渣在气化炉中会被冷却，形成颗粒状固体。

[0057] 可选地，所述气化剂A是氧气、空气或水蒸气，或者两者或三者的混合物，所述第一氧化剂B1是氧气或空气或两者的混合物，和/或所述第二氧化剂B2是氧气或空气或两者的
混合物。

[0058] 图2为根据本发明的一个实施例的尾部处理系统的示意图，如图2所示，尾部处理系统7包括空气预热器71、余热锅炉72、除尘器73和煤气冷却器74，空气预热器71、余热锅炉
72、除尘器73和煤气冷却器74依次连通，尾部处理系统7的入口与空气预热器71连通，尾部
处理系统7的产品煤气出口与煤气冷却器74连通，并且尾部处理系统7的飞灰出口与除尘器
73连通。有利地，在除尘器73和煤气冷却器74之间的连接通路与除尘器73和飞灰出口之间
的连接通路之间设置有连通管道，用于将部分从除尘器73排出的气体作为气力输送气体，
以将从除尘器73排出的第二气化飞灰送至熔融炉6。这里，作为气力输送气体输送第二气化
飞灰的气体占从除尘器73排出的气体的3％‑5％。

[0059] 根据本发明的一个优选实施例，通入气化炉1的气化剂A、通入熔融炉烧嘴5的第一氧化剂B1、通入熔融炉6的第二氧化剂B2全部或部分通过在尾部处理系统7中设置的空气预
热器71或余热锅炉72进行预热后通入熔融装置。

[0060] 下面结合图1的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和图2的尾部处理系统描述循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理方法的工作过程：

[0061] 首先，气化剂A从气化炉底部或底部和侧部通入气化炉，与煤C发生气化反应，生成高温煤气和煤焦的混合物；气化炉中生成的高温煤气携带煤焦进入一级旋风分离器2，在一
级旋风分离器2的分离作用下，大部分未气化完全的物料被捕集，并经返料装置3送回到气
化炉底部，与新加入气化炉的煤C和气化剂A充分混合，继续参与气化反应，另一部分未气化
完全的飞灰与煤气一同进入二级旋风分离器4；

[0062] 经二级旋风分离器4捕集的高温气化飞灰D1从二级旋风分离器排出，而高温煤气F1则从二级分离器4的顶部排出，进入尾部处理系统7；

[0063] 从高温煤气F1中引出一部分气体，作为气力输送气体，将高温气化飞灰D1送至熔融炉烧嘴5；高温气化飞灰D1和氧化剂B1在熔融炉烧嘴5的组织下进入熔融炉6内发生燃烧
或气化反应；

[0064] 熔融炉6内的气化飞灰、氧化剂、携带飞灰的煤气等经过燃烧或气化反应，生成高温烟气G和熔渣H，经布置在气化炉的炉膛中部或上部的熔融炉喷口，进入气化炉的炉膛中，
与气化炉的炉膛中的煤、气化剂等混合，参与气化反应，熔渣H在气化炉中被冷却，形成颗粒
状固体，自气化炉底部排出系统；

[0065] 经尾部处理系统7得到低温煤气F2和低温气化飞灰D2，从低温煤气F2中引出一部分，作为低温气化飞灰D2的气力输送气体，将低温气化飞灰D2携带输送至熔融炉6，从熔融
炉6靠近熔融炉烧嘴5的侧壁面进入熔融炉6中，参与熔融炉6内的燃烧或气化反应；低温煤
气F2的另一部分，经过尾部处理系统7的冷却，得到产品煤气(冷煤气F)。

[0066] 有利地，所述作为气力输送气体输送高温气化飞灰D1的高温煤气F1占高温煤气F1总量的5％‑10％，所述作为气力输送气体输送低温气化飞灰D2的低温煤气F2占低温煤气F2
总量的3％‑5％。需要说明的是，在熔融炉6的中部通入第二氧化剂B2，这有利于促进熔融炉
内的燃烧和熔融过程。

[0067] 由上可见，本发明是通过下述技术方案来解决技术问题的：循环流化床气化装置的二级旋风分离器收集的高温气化飞灰通过高温煤气输送到熔融炉烧嘴，高温气化飞灰和
高温煤气通过熔融炉烧嘴和氧化剂接触后发生燃烧反应，形成高温火焰。同时，除尘器收集
的低温飞灰通过低温煤气输送到熔融炉高温火焰区域，调整熔融炉二次风(第二氧化剂)的
量，使熔融炉内发生燃烧或者气化反应，并控制熔融炉温度在1300‑1600℃之间。熔融炉产
生的高温烟气/煤气从循环流化床气化炉的中部或者上部通入气化炉。

[0068] 具体地，将煤C投入气化炉1进行气化反应，控制炉膛温度在800‑1000℃之间，气化反应生成的高温煤气经一级旋风分离器2的分离作用后，大部分未气化完全的物料经由返
料装置回到气化炉1中继续气化，其余一级旋风分离器2无法捕集的气化飞灰，则随着高温
煤气进入二级旋风分离器4进行进一步的气固分离，经二级旋风分离器4分离下来的固体物
料即为高温气化飞灰D1。该高温气化飞灰D1从二级旋风分离器4底部排出，高温气化飞灰D1
的温度为850‑950℃，而高温煤气F1则从二级旋风分离器4的顶部排出。从高温煤气F1中引
出5％‑10％，作为气力输送所需的气体，用于将二级旋风分离器4分离出来的高温气化飞灰
D1输送至熔融炉烧嘴5，该部分高温煤气F1在进入熔融炉6后，可为熔融炉6内的熔融过程提
供足够的热量。其余90％‑95％的高温煤气F1经过尾部处理系统7的处理，使得其中含有的
少量飞灰进一步脱除，得到冷煤气F。

[0069] 图1中并未示出的尾部处理系统可以包含有：空气预热器71，以对高温煤气中的热量进一步回收利用，降低系统能耗；余热锅炉72，同样对高温煤气中的热量进行回收利用；
除尘器73，进一步脱除煤气中的飞灰，使冷煤气的含尘量达到生产标准，其捕集下来的飞灰
为低温气化飞灰D2；煤气冷却器74，将煤气冷却至冷煤气温度。

[0070] 除尘器所捕获的飞灰对应附图1中的低温气化飞灰D2，可通过煤气的气力输送，送至熔融炉6中，或者与高温气化飞灰D1汇合后共同送入熔融炉6中，如此可实现系统飞灰的
近零排放。

[0071] 在实际应用中，90％‑95％的高温煤气F1进入空气预热器和余热锅炉进行降温，得到温度为300‑400℃的煤气，之后进入除尘器进行进一步的除尘，除尘器捕集下来的低温气
化飞灰D2温度为300‑400℃。经过除尘器捕集飞灰后，得到含尘量符合煤气生产标准的低温
煤气F2，引出3％‑5％的低温煤气F2用于作为低温气化飞灰D2的气力输送气体。其余95％‑
97％的低温煤气F2进入煤气冷却器进行降温，最后得到冷煤气F。

[0072] 二级旋风分离器4分离得到的温度为850‑950℃的高温气化飞灰D1在二级旋风分离器4出口的极小部分高温煤气F1的气力输送的作用下，经过管道进入熔融炉烧嘴5，并在
熔融炉烧嘴5内和第一氧化剂B1接触后着火并燃烧，在熔融炉6内形成高温火焰。由于高温
煤气F1具有高热值和低着火温度的特性，其对熔融炉6内的着火过程有引燃和辅助燃烧的
作用，其炭烧产生大量的热量，从而易于实现熔融炉6内气化飞灰这些固体难燃燃料的燃烧
和熔融。

[0073] 另一方面，尾部处理系统7中分离出来的低温气化飞灰D2同样在高热值低燃点的煤气的气力输送作用下，从靠近熔融炉烧嘴5的熔融炉6的侧壁面进入熔融炉6，与熔融炉烧
嘴5形成的高温火焰接触，迅速被加热并着火后参与燃烧或气化反应。熔融炉6内温度为
1300℃‑1600℃。熔融炉产生的高温烟气G和熔渣H一同进入气化炉1，高温烟气G中含有大量
的煤气成分和二氧化碳，其进入气化炉的中部或中上部，将参与气化炉反应，对改善气化炉
1内的物料分布等产生积极影响，促进气化炉1内的气化反应。熔渣在进入气化炉后，由于气
化炉内的温度为800‑1000℃，低于熔渣的熔融温度，熔渣将和气化炉内的物料换热，在炉内
冷却成颗粒状，并落入到气化炉1的底部，随着气化底渣共同从气化炉排出系统。

[0074] 在实际的应用中，空气经过尾部处理系统7中的空气预热器预热后，得到温度为300‑400℃的预热空气，之后分为四部分：1)第一部分和氧气混合后形成气化剂A，从气化炉
1底部进入，作为一次风为气化炉提供气化反应所需的气化剂，气化剂A的氧气浓度可以为
21％‑50％，也可以加入适量水蒸气，作为气化剂；2)第二部分进入气化炉的返料装置3，作
为返料风；3)第三部分和氧气混合后形成第一氧化剂B1进入熔融炉烧嘴5，作为熔融炉烧嘴
风，氧气浓度可以为21％‑50％；4)第四部分和氧气混合后作为第二氧化剂B2进入熔融炉6，
作为熔融炉二次风，氧气浓度可以为21％‑100％。

[0075] 高温煤气F1依次经过空气预热器71、余热锅炉72、除尘器73和煤气冷却器74后，成为冷煤气F。其中，将从除尘器73出来的低温煤气F2引出一部分作为气力输送气体，用于将
除尘器捕集的低温气化飞灰D2输送至熔融炉6内，该部分煤气占低温煤气F2总量的3％‑
5％。为节约系统运行成本，引出的作为气力输送气体的低温煤气F2也可以从余热锅炉72的
出口、除尘器73的进口处抽取。

[0076] 图3为根据本发明的另一个实施例的尾部处理系统的示意图，图3所示的实施例与图2所示的实施例的不同在于：空气预热器71、余热锅炉72、煤气冷却器74和除尘器73依次
连通，尾部处理系统7的入口与空气预热器71连通，尾部处理系统7的产品煤气出口与除尘
器73连通，并且尾部处理系统7的飞灰出口与除尘器73连通。进一步地，在余热锅炉72和煤
气冷却器74之间的连接通路与除尘器73和飞灰出口之间的连接通路之间设置有连通管道，
用于将部分从余热锅炉72排出的气体作为气力输送气体，以将从除尘器73排出的第二气化
飞灰送至熔融炉6。这里，作为气力输送气体输送第二气化飞灰的气体占从余热锅炉72排出
的气体的3％‑5％。

[0077] 在图3的实施例中，高温煤气F1依次经过空气预热器71、余热锅炉72、煤气冷却器74和除尘器73，最后得到冷煤气F。在这里，除尘器73可以为布袋除尘器。除尘器73捕集下来
的低温气化飞灰D2从除尘器73底部排出，温度约为100‑150℃。与图2所示的尾部处理系统7
相比，从余热锅炉72出来的低温煤气F2被引出一部分送入低温气化飞灰D2的输送管道，作
为气力输送气体，在可选的实施例中，该部分低温煤气占低温煤气F2总量的比例为3％‑
5％。

[0078] 图4为根据本发明的另一个实施例的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置的示意图，图4所示的实施例与图1所示的实施例的不同在于：熔融炉6上设置有不与气化炉
1连通的熔渣出口，这样，熔融炉6产生的熔渣H不进入气化炉1，该熔渣H经过冷却后排出，只
有熔融炉6产生的高温烟气G进入气化炉1。

[0079] 本发明的发明点之一在于：利用高温飞灰和高温煤气在熔融炉烧嘴内和氧化剂混合后能点燃，并产生高温火焰；再将低温的飞灰和煤气通入高温火焰区域，从而实现飞灰的
熔融燃烧或者气化。此外，本发明的核心贡献点还在于：在装置中省略了预热单元；设置了
煤气和飞灰混合的输送管道，从而可以利用煤气输送飞灰进入熔融炉和/或熔融炉烧嘴；在
循环流化床气化方法中，利用高温煤气燃烧放热，点燃和熔融高温飞灰。

[0080] 本发明提供的循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法实现了气化和飞灰熔融一体化处理，提高了循环流化床气化炉的碳转化率，实现了飞灰的无害化处理；在
所述处理装置和方法中，利用系统自产的煤气，保证熔融炉内熔融和燃烧或气化反应的发
生，从而简化了飞灰熔融炉的结构，使整个系统更加稳定，运行更加简单；此外，所述处理装
置和方法降低了整个飞灰熔融炉的占地面积，降低了系统的初投资，提高了经济性。

[0081] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本发明的适用范
围由所附权利要求及其等同物限定。

[0082] 附图标记列表：

[0083] 1—气化炉

[0084] 2—一级旋风分离器

[0085] 3—返料装置

[0086] 4—二级旋风分离器

[0087] 5—熔融炉烧嘴

[0088] 6—熔融炉

[0089] 7—尾部处理系统

[0090] 71—空气预热器

[0091] 72—余热锅炉

[0092] 73—除尘器

[0093] 74—煤气冷却器

[0094] A—气化剂

[0095] B1—第一氧化剂

[0096] B2—第二氧化剂

[0097] C—煤

[0098] D1—高温气化飞灰

[0099] D2—低温气化飞灰

[0100] E—气化底渣

[0101] F—冷煤气

[0102] F1—高温煤气

[0103] F2—低温煤气

[0104] G—高温烟气

[0105] H—熔渣。