气化冷渣装置及气化冷渣方法

摘要

本公开提供一种气化冷渣装置及气化冷渣方法，其中上述气化冷渣装置，包括：气化单元，用于燃料和气化剂在气化单元中进行气化反应，并产生第一温度范围内的炉渣；冷渣单元，设有流化冷却介质入口，其中流化冷却介质入口用于通入预定温度和预定风速的流化冷却介质，以便第一温度范围内的炉渣，在流化冷却介质的流化输运和冲击物理冷却作用下，形成第二温度范围内的第一粒径炉渣和第二温度范围内的第二粒径炉渣。

权利要求

1.一种气化冷渣装置，其特征在于，包括：

气化单元，用于燃料和气化剂在所述气化单元中进行气化反应，并产生第一温度范围内的炉渣；

冷渣单元，设有流化冷却介质入口，其中所述流化冷却介质入口用于通入预定温度和预定风速的流化冷却介质，以便所述第一温度范围内的炉渣，在所述流化冷却介质的流化输运和冲击物理冷却作用下，形成第二温度范围内的第一粒径炉渣和第二温度范围内的第二粒径炉渣；

所述冷渣单元还设有返粉口，用于将所述第二温度范围内的第二粒径炉渣返回所述气化单元，以便所述第二温度范围内的第二粒径炉渣在所述气化单元中进行气化反应；

所述气化单元设有二次风口，与所述返粉口连通，设置于所述气化单元的稀相区和密相区的过渡区，用于向所述气化单元的所述过渡区通入所述第二温度范围内的第二粒径炉渣。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷渣单元还设有：排料口，用于将所述第二温度范围内的第一粒径炉渣排出。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：

所述二次风口还用于通入二次风气化剂；

所述气化单元还设有一次风口，用于通入一次风气化剂。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述流化冷却介质包括以下至少之一：饱和水蒸气、二氧化碳；

所述冷渣单元还用于，所述第一温度范围内的炉渣和所述流化冷却介质，在所述冷渣单元中发生气化反应，以便通过气化反应吸热的方式对所述第一温度范围内的炉渣进行化学冷却。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：渣输运装置，用于将所述第一温度范围内的炉渣送入所述冷渣单元，其中所述渣输运装置为运量可调的装置。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述渣输运装置和所述气化单元之间设有下降管，所述下降管用于将所述第一温度范围内的炉渣送入所述渣输运装置，其中所述下降管中设有松动风口，用于向所述下降管中通入松动风。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述冷渣单元还设有补充流化冷却介质入口，用于向所述冷渣单元中通入补充流化冷却介质，其中所述补充流化冷却介质设置在所述冷渣单元的侧壁，所述流化冷却介质入口设置在所述冷渣单元的底部。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述冷渣单元采用喷动流化装置，其中，所述喷动流化装置设有喷口和流化口，所述喷口和所述流化口用于通入所述流化冷却介质；所述喷动流化装置中还设有中心导流筒，所述中心导流筒和所述喷动流化装置的内壁之间的区域布置有换热管。

9.一种利用权利要求1‑8任一项所述气化冷渣装置进行气化冷渣的方法，其特征在于，包括：将来自气化单元的第一温度范围内的炉渣送入冷渣单元；

向所述冷渣单元通入预定温度和预定风速的流化冷却介质，以便所述第一温度范围内的炉渣，在所述流化冷却介质的流化输运和冲击物理冷却作用下，形成第二温度范围内的第一粒径炉渣和第二温度范围内的第二粒径炉渣；

将所述第二温度范围内的第二粒径炉渣返回所述气化单元，以便所述第二温度范围内的第二粒径炉渣在所述气化单元中进行气化反应。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述流化冷却介质包括以下至少之一：饱和水蒸气、二氧化碳；

所述方法还包括：所述第一温度范围内的炉渣和所述流化冷却介质，在所述冷渣单元中发生气化反应，以便通过气化反应吸热的方式对所述第一温度范围内的炉渣进行化学冷却。

说明书

气化冷渣装置及气化冷渣方法

技术领域

[0001] 本公开涉及碳氢燃料能源化工技术领域，具体地，本公开涉及一种气化冷渣装置及气化冷渣方法。

背景技术

[0002] 煤气化是煤炭清洁高效利用技术的核心技术之一，是发展煤基化学品、煤基清洁燃料、工业燃气及多联产系统等煤化工过程工业的基础。流化床气化炉采用粉煤为原料，气化剂与粉煤以流态化形式进行气化反应，采用固态排渣。流化床气化炉具有煤种适应性强，煤气不含焦油，气化强度大等优点，广泛应用于煤制工业燃气，中小合成氨气源改造等。

[0003] 目前，流化床气化炉的冷渣系统内，由于冷渣结构设计不合理，导致渣冷却效率低、底渣含碳量高等技术问题。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本公开提供了一种气化冷渣装置及气化冷渣方法，以至少部分解决上述提及的技术问题。

[0005] 为了实现上述目的，一方面，本公开提供了一种气化冷渣装置，包括：

[0006] 气化单元，用于燃料和气化剂在气化单元中进行气化反应，并产生第一温度范围内的炉渣；

[0007] 冷渣单元，设有流化冷却介质入口，其中流化冷却介质入口用于通入预定温度和预定风速的流化冷却介质，以便第一温度范围内的炉渣，在流化冷却介质的流化输运和冲击物理冷却作用下，形成第二温度范围内的第一粒径炉渣和第二温度范围内的第二粒径炉渣。

[0008] 根据本公开的实施例，冷渣单元还设有：

[0009] 排料口，用于将第二温度范围内的第一粒径炉渣排出；

[0010] 返粉口，用于将第二温度范围内的第二粒径炉渣返回气化单元，以便第二温度范围内的第二粒径炉渣在气化单元中进行气化反应。

[0011] 根据本公开的实施例，气化单元设有：

[0012] 二次风口，与返粉口连通，设置于气化单元的稀相区和密相区的过渡区，用于向气化单元的过渡区通入第二温度范围内的第二粒径炉渣，其中二次风口还用于通入二次风气化剂；

[0013] 一次风口，用于通入一次风气化剂。

[0014] 根据本公开的实施例，流化冷却介质包括以下至少之一：饱和水蒸气、二氧化碳；

[0015] 冷渣单元还用于，第一温度范围内的炉渣和流化冷却介质，在冷渣单元中发生气化反应，以便通过气化反应吸热的方式对第一温度范围内的炉渣进行化学冷却。

[0016] 根据本公开的实施例，气化冷渣装置还包括：

[0017] 渣输运装置，用于将第一温度范围内的炉渣送入冷渣单元，其中渣输运装置为运量可调的装置。

[0018] 根据本公开的实施例，渣输运装置和气化单元之间设有下降管，下降管用于将第一温度范围内的炉渣送入渣输运装置，其中下降管中设有松动风口，用于向下降管中通入松动风，对炉渣起到松动和防止炉渣夹带气化剂进入下降管内反应导致结渣。

[0019] 根据本公开的实施例，冷渣单元还设有补充流化冷却介质入口，用于向冷渣单元中通入补充流化冷却介质，其中补充流化冷却介质设置在冷渣单元的侧壁，流化冷却介质入口设置在冷渣单元的底部。

[0020] 根据本公开的实施例，冷渣单元采用喷动流化装置，其中，喷动流化装置设有喷口和流化口，喷口和流化口用于通入流化冷却介质；喷动流化装置中还设有中心导流筒，中心导流筒和喷动流化装置的内壁之间的区域布置有换热管。

[0021] 另一方面，本公开还提供了一种利用上述气化冷渣装置进行气化冷渣的方法，包括：

[0022] 将来自气化单元的第一温度范围内的炉渣通过运量可调的渣输运装置送入冷渣单元；

[0023] 向冷渣单元通入预定温度和预定风速的流化冷却介质，以便第一温度范围内的炉渣，在流化冷却介质的流化输运和冲击物理冷却作用下，形成第二温度范围内的第一粒径炉渣和第二温度范围内的第二粒径炉渣；

[0024] 将第二温度范围内的第二粒径炉渣返回气化单元，以便第二温度范围内的第二粒径炉渣在气化单元中进行气化反应。

[0025] 根据本公开的实施例，流化冷却介质包括以下至少之一：饱和水蒸气、二氧化碳。

[0026] 根据本公开的实施例，气化冷渣的方法还包括：第一温度范围内的炉渣和流化冷却介质，在冷渣单元中发生气化反应，以便通过气化反应吸热的方式对第一温度范围内的炉渣进行化学冷却。

[0027] 基于上述技术方案，本公开相较于现有技术至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：

[0028] 根据本公开的实施例，气化单元内气化反应产生的高温的炉渣在冷渣单元中，通过流化冷却介质的冲击物理冷却作用，使高温炉渣向上进行流化输运的过程中，不断被冷却，因流化冷却介质具有一定的风速，冲击冷却效果优于常规自然对流换热效果，冷却效果更佳。同时炉渣在向上输运的过程中，在自身大颗粒和小颗粒自重差的作用下，实现了物料的自动分选，形成了低温的粗颗粒炉渣和低温的细颗粒炉渣，方便后续将含碳量较高的细颗粒炉渣返回气化单元中继续参与气化反应。综上，通过本公开实施例的方法，高温炉渣在流化冷却介质作用下，在自身被冷却的同时还实现了物料分选，省去了物料分离装置，提高了冷却效果。

附图说明

[0029] 图1示意性示出了本公开实施例的气化冷渣装置结构示意图；

[0030] 图2示意性示出了本公开另一实施例的气化冷渣装置结构示意图；

[0031] 图3示意性示出了本公开一实施例的冷渣单元结构示意图；

[0032] 图4示意性示出了本公开另一实施例的冷渣单元结构示意图；

[0033] 图5示意性示出了本公开再一实施例的冷渣单元结构示意图；

[0034] 图6示意性示出了本公开实施例利用上述气化冷渣装置进行气化冷渣的方法流程图。

[0035] 附图标记说明：

[0036] 1‑气化单元；11‑二次风口；12‑一次风口；13‑通风口；14‑给料口；15‑给料口；16‑排渣口；551‑进料区；552‑冷却区；553‑返粉区；2‑气固分离单元；3‑返料单元；4‑渣输运装置；41‑下降管；42‑松动风口；5‑冷渣单元；51‑流化冷却介质入口；52‑排料口；53‑返粉口；54‑渣入口；55‑补充流化冷却介质入口；56‑喷口；57‑流化口；58‑中心导流筒。

具体实施方式

[0037] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。

[0038] 以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。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公开实施例的全面理解。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。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

[0039] 在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

[0040] 在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

[0041] 在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

[0042] 目前流化床气化炉的冷渣方式普遍采用间接换热的方式对底渣进行降温，例如采用机械式滚筒冷渣机，或者采用移动床蛇形换热管。采用机械式滚筒冷渣机，通过机械转动虽然能强化固体颗粒与换热管的传热，但传热系数依然较低，而且转动部件的密封经常出现泄漏的问题，特别在加压流化床上，转动部件密封面的泄漏问题更加严重。移动床蛇形换热管形式的渣冷却器，由于换热管与渣，渣与渣之间的传热系数小，而且容易出现偏流，导致渣冷却器体积非常庞大，增加了流化床气化炉装置的建设成本，而且渣冷却器内部结构非常复杂，不利于后期检修。

[0043] 此外，传统流化床气化炉底部返混严重，返料器返回的大量含碳量较高的细物料未来得及反应就随渣排出系统，造成底渣含碳量偏高。

[0044] 为此，本公开提供了一种气化冷渣装置及气化冷渣方法。

[0045] 下面示意性举例说明本公开的气化冷渣装置。需要说明的是，该举例说明只是本公开的具体实施例，并不能限制本公开的保护范围。

[0046] 图1示意性示出了本公开实施例的气化冷渣装置结构示意图。

[0047] 如图1所示，该气化冷渣装置，包括：气化单元1和冷渣单元5。

[0048] 气化单元1可以用于燃料和气化剂在气化单元1中进行气化反应，并产生第一温度范围内的炉渣(即冷却前的高温炉渣，第一温度范围约为：900‑1000℃)；其中，上述气化单元1的底部设有布风段，布风段可以为下小上大的锥体结构，锥角α可以为10°～40°。

[0049] 冷渣单元5设有流化冷却介质入口51，设置于冷渣单元5的底部，其中流化冷却介质入口51用于通入预定温度和预定风速的流化冷却介质，以便第一温度范围内的炉渣，在流化冷却介质的流化输运和冲击物理冷却作用下，形成第二温度范围内的第一粒径炉渣和第二温度范围内的第二粒径炉渣。其中，经过冷却后的低温炉渣处于第二温度范围，其温度范围大约为200‑450℃。第一粒径炉渣为较大的粗颗粒炉渣。第二粒径炉渣为相对于粗颗粒而言较细的颗粒炉渣，含碳量相对较高。此外，预定温度的流化冷却介质需要在预定风速下通入，预定温度的流化冷却介质可以是常温冷却介质(温度范围为0℃‑200℃)，例如可以是115℃的饱和水蒸气，或二氧化碳，或氮气等等。流化冷却介质需在预定风速下给入，以达到预定的冷却效果并实现物料分选。预定风速可以为4m/s～8m/s，该风速高于气化单元1内的表观风速。

[0050] 根据本公开的实施例，气化单元内气化反应产生的高温的炉渣在冷渣单元中，通过流化冷却介质的冲击物理冷却作用，使高温炉渣向上进行流化输运的过程中，不断被冷却，因流化冷却介质具有一定的风速，冲击冷却效果优于常规自然对流换热效果，冷却效果更佳。同时炉渣在向上输运的过程中，在自身大颗粒和小颗粒自重差的作用下，实现了物料的自动分选，形成了低温的粗颗粒炉渣和低温的细颗粒炉渣，方便后续将含碳量较高的细颗粒炉渣返回气化单元中继续参与气化反应。综上，通过本公开实施例的方法，高温炉渣在流化冷却介质作用下，在自身被冷却的同时还实现了物料分选，省去了物料分离装置，提高了冷却效果。

[0051] 根据本公开的实施例，流化冷却介质可以包括以下至少之一：饱和水蒸气、二氧化碳，例如可以是饱和水蒸气或二氧化碳，或饱和水蒸气和二氧化碳的混合气。二氧化碳的温度范围可以是0～50℃。

[0052] 根据本公开的实施例，上述种类的气体可作为气化剂使用，通过将流化冷却介质的种类限定为上述种类，第一温度范围内的炉渣和流化冷却介质，还可以在冷渣单元5中发生气化反应，以便通过气化反应吸热的方式对所述第一温度范围内的炉渣进行化学冷却。如此，可再对高温炉渣物理冷却的基础上，进一步强化对高温炉渣的冷却。

[0053] 根据本公开的实施例，冷渣单元5可以包括进料区551、冷却区552和返粉区553。在冷渣单元5的进料区551还可以设置有渣入口54，在冷却区552可以设置有排料口52，在返粉区553可以设置有返粉口53。

[0054] 其中，排料口52可以将第二温度范围内的第一粒径炉渣排出；返粉口53可以将第二温度范围内的第二粒径炉渣返回气化单元1，以便第二温度范围内的第二粒径炉渣在气化单元1中进行气化反应。冷渣单元5可以为差速流化床，在冷渣单元5的渣入口54所处截面处的表观风速可以为4m/s～8m/s，该风速高于气化单元1内的表观风速。由于随着流化冷却介质从流化冷却介质入口51进入后，与从渣入口54进入的第一温度范围内的炉渣向上流化，冷渣单元5的表观风速会下降，到排料口52所处截面处的表观风速可以下降到2m/s～4m/s，从排料口52向上到冷渣单元5的返粉区的截面表观风速可以下降到0.5m/s～1m/s。流化冷却介质在进入冷渣单元5后，在冷渣单元5向上流化输运，受通过不同高度处截面处的表观风速的差异的影响，以及冲击物理冷却作用下，实现了冷渣单元5对来自气化单元1的热渣冷却的同时，还完成了第二温度范围内的第一粒径炉渣(粒径大)和第二温度范围内的第二粒径炉渣(碳含量高，粒径小)的分选。冷渣单元5内炉渣平均停留时间例如可以为
0.15s～8s，可以使炉渣离开冷渣装置时的温度为＜450℃。

[0055] 气化单元1还可以设置有二次风口11、一次风口12。

[0056] 其中，二次风口11与返粉口53连通，设置于气化单元1的稀相区和密相区的过渡区，可以用于向气化单元1的过渡区通入第二温度范围内的第二粒径炉渣，二次风口11还可以用于通入二次风气化剂。具体地，二次风口11均布多个喷口，其中一个喷口与返粉口53连通形成组合式喷口，通过该喷口向气化单元的过渡区通入上述第二粒径炉渣和二次风气化剂。例如，二次风口11可以设置为多通道喷嘴，其中，中心通道为小粒径炉渣通道，小粒径炉渣通道的气固流速可以为10m/s～30m/s。二次风气化剂可以为空气、氧气和水蒸气、二氧化碳三组之间的任意混合气，其中，富氧浓度可以为21％～80％，二次风气化剂进入喷嘴的流速可以为60m/s～150m/s。

[0057] 需要说明的是，气化单元1的稀相区，炉渣浓度低，位于气化单元1的上部分；气化单元1的密相区，炉渣浓度高，位于气化单元1的下部分。

[0058] 将二次风口11与返粉口53连通，设置于气化单元1的稀相区和密相区的过渡区，是为了使冷渣单元5从返粉口53排出的第二温度范围内的第二粒径炉渣和二次风气化剂顺利进入气化单元1，发生气化反应。由于从返粉口53流出的第二温度范围内的第二粒径炉渣碳含量高，粒径小，若进入气化单元1的密相区时，会受密相区内炉渣阻力的影响，导致第二温度范围内的第二粒径炉渣进入气化单元1受阻，而出现返回冷渣单元5的情况，也会导致喷嘴的运行不稳定，出现结渣等情况；若进入气化单元1的稀相区，受气化反应所需温度的影响，也会对气化反应造成影响，因此，需要将二次风口11与返粉口53连通，设置于气化单元1的稀相区和密相区的过渡区。

[0059] 一次风口12可以设置于气化单元1底部布风段的底端，用于通入一次风气化剂。例如，一次风气化剂可以为空气、富氧空气、纯氧三者之一与水蒸气的混合气。气化反应可以为空气气化反应、富氧气化反应或纯氧气化反应。通过设置一次风口可以用于通入一次风气化剂，以便与燃料发生气化反应，并产生第一温度范围内的炉渣。

[0060] 根据本公开的另一实施例，气化单元1还可以设置有通风口13、给料口14、返渣口15以及排渣口16。其中，通风口13例如可以设置于与二次风口11截面处相同的另一侧，与二次风口11用于通入二次风气化剂的作用一样。给料口14可以设置于气化单元1的稀相区，可以用于接收来自反应炉膛的燃料。返渣口15可以设置于通风口13的下侧，可以用于将气化单元1发生气化反应后经气固分离之后产生的第一温度范围内的炉渣返回气化单元1。排渣口16可以设置于气化单元1布风段的下侧且低于返渣口15的截面处，可以用于将返渣口15返回的第一温度范围内的炉渣排出气化单元1。

[0061] 根据本公开的实施例，通过设置通风口通入二次风气化剂，又通过设置二次风口辅助通风口通入二次风气化剂，是由于从返粉口流出的第二温度范围内的第二粒径炉渣碳含量高，粒径小，流动速度高，补充足够多的二次风气化剂，使气化反应充分反应，避免未反应完全甚至未反应再次被排出气化单元。

[0062] 根据本公开的再一实施例，气化冷渣装置还可以包括渣输运装置4，设置于气化单元1和冷渣单元5之间，可以用于将第一温度范围内的炉渣送入冷渣单元5，渣输运装置为运量可调的装置。其中，渣输运装置4可以为机械式输运装置或非机械式射流输运装置，例如，机械式输送装置可以通过调节转动频率实现炉渣输运量调控；非机械式射流输运装置可以通过改变射流风的风速实现炉渣输运量调控，射流风风速范围为15m/s～60m/s。

[0063] 根据本公开的实施例，通过设置运量可调的渣输运装置，可以通过控制进入冷渣单元的炉渣的量，使冷渣单元稳定运行。

[0064] 根据本公开的实施例，渣输运装置4和气化单元1之间还可以设有下降管41，下降管41一端可以与渣输运装置4连通，另一端可以与气化单元1的排渣口16连通，用于将第一温度范围内的炉渣送入渣输运装置4。下降管41中还可以设有松动风口42，用于向下降管中通入松动风，松动风起到对下移炉渣松动和防止炉渣夹带空气或氧气等气化剂进入下降管内反应结渣的作用。例如，可以沿下降管41设置1层或多层松动风口42，松动气通过松动风口42均匀进入下降管41。松动风可以为氮气、水蒸气、二氧化碳或三组任意混合的混合气。为了避免第一温度范围内的炉渣在下降管41内流化引起下降管41内炉渣与气化单元1内炉渣返混，松动风充当引流风的作用，下降管41内气体的表观流化速度可以为0.01m/s～
0.25m/s。其中，为了避免第一温度范围内的炉渣夹带空气或氧气进入下降管41，下降管41料封高度可以为0.5m～3m，该炉渣下移速度可以＜0.5m/s，或该炉渣下移速度可以＜0.1m/s。

[0065] 图2示意性示出了本公开另一实施例的气化冷渣装置结构示意图。

[0066] 如图2所示，本公开该实施例与上述图1所示实施例的气化冷渣装置结构大体相同，不同之处在于：本公开实施例提供的气化冷渣装置还包括气固分离单元2和返料单元3。气固分离单元2的一端与气化单元1顶部的气体和循环物料出口相连，用于气化反应产生的气体和循环物料分离。返料单元3的进口与气固分离单元2的固体物料出口连通，返料单元3的出口与气化单元1中的返料口15连通，用于将气固分离单元2捕集的固体物料返回气化单元，继续进行气化反应。

[0067] 图3示意性示出了本公开一实施例的冷渣单元结构示意图。

[0068] 如图3所示，本公开该实施例与上述图1所示实施例的冷渣单元结构大体相同，不同之处在于：本公开实施例提供的冷渣单元5还包括补充流化冷却介质入口55，用于向冷渣单元5中通入补充流化冷却介质，其中补充流化冷却介质入口55设置在冷渣单元5的侧壁。例如，可以沿冷渣单元5轴向方向增加布置1到3层补充流化冷却介质入口55，补充流化冷却介质入口55可设置为与冷渣单元5的炉壁呈一夹角，补充流化冷却介质以斜向上给入的方式通入冷渣单元5内。

[0069] 根据本公开的实施例，通过设置补充流化冷却介质入口，并以斜向上给入的方式将流化冷却介质通入，可携带第一温度范围内的炉渣的向上流化，强化了冷渣单元中流化冷却介质与第一温度范围内的炉渣的换热，增强了冷渣单元对来自气化单元的第一温度范围内的炉渣的冷却效果。

[0070] 图4示意性示出了本公开另一实施例的冷渣单元结构示意图。

[0071] 如图4所示，该实施例与上述图1所示实施例的冷渣单元结构大体相同，不同之处在于：冷渣单元5采用喷动流化装置，冷却介质的流化方式为喷动流化方式，其中，喷动流化装置设有喷口56和流化口57，喷口56可以设置多个，分别设置在冷渣单元5的底部壁面上，其中，底部壁面可以设置为下小上大的锥体结构。喷口56通入流化冷却介质的速度例如可以为20～50m/s。流化口57可以设置于锥体结构的下小处，用于通入流化冷却介质。流化口57的布风板小孔风速例如可以为0.1m/s～0.5m/s。

[0072] 根据本公开的实施例，因冷渣单元5中间流化口处风速较高，流化口处的渣料可以被很好地流化，但是冷渣单元下部入口处两侧容易堆积渣料，通过设置喷动流化装置，喷口通入的流化冷却介质可携带冷渣单元5入口处两侧堆积的渣料向中间流化口处汇集，以便中心射流将渣料充分流化，加大第一温度范围内的炉渣的内循环，加强换热，冷却效果更佳。

[0073] 图5示意性示出了本公开再一实施例的冷渣单元结构示意图。

[0074] 如图5所示，本公开该实施例与上述图4所示实施例的冷渣单元结构大体相同，不同之处在于：本公开实施例提供的冷渣单元5中，喷动流化装置中还设有中心导流筒58，中心导流筒58和喷动流化装置的内壁之间的区域布置有换热管。中心导流筒58的下沿低于冷渣单元5的渣入口54，其上沿与排料口52的下沿平齐，可以防止不能将第二温度范围内的第一粒径炉渣与第二温度范围内的第二粒径炉渣分开，并通过排料口52排出。中心导流筒58内表观风速例如可以为4m/s～8m/s。

[0075] 根据本公开的实施例，通过设置中心导流筒可以强化中心流，组织气流与第一粒径炉渣在冷渣单元的有序循环，强化了换热，增强了冷却效果。通过在中心导流筒和喷动流化装置的内壁之间的区域布置换热管，不仅可以为中心导流筒起到支撑作用，还可以辅助换热，更加提高了冷渣效果。

[0076] 本公开还提供一种利用上述图1～5所示的装置进行气化冷渣的方法。

[0077] 图6示意性示出了本公开实施例利用上述气化冷渣装置进行气化冷渣的方法流程图。

[0078] 以下结合图1、图2、图6，对本公开实施例的气化冷渣的方法进行说明，如图4、5、6所示，该方法包括操作S601～S603。

[0079] 在操作S601，将来自气化单元1的第一温度范围内的炉渣送入冷渣单元5。

[0080] 在上述操作S601中，燃料和气化剂在气化单元1中进行气化反应后，可以通过返渣口15经气固分离之后产生的第一温度范围内的炉渣返回气化单元1，并通过排渣口16送入冷渣单元5。还可以将排渣口16排出的第一温度范围内的炉渣通过渣输运装置4，送入冷渣单元5；其中，渣输运装置4为运量可调的装置。渣输运装置4可以为机械式输运装置或非机械式射流输运装置，例如，机械式输送装置可以通过调节转动频率实现炉渣输运量调控；非机械式射流输运装置可以通过改变射流风的风速实现炉渣输运量调控，射流风风速范围例如可以为15m/s～60m/s。

[0081] 根据本公开的实施例，通过设置运量可调的渣输运装置，可以通过控制进入冷渣单元的炉渣的量，使冷渣单元稳定运行。

[0082] 在操作S602，向冷渣单元5通入预定温度和预定风速的流化冷却介质，以便第一温度范围内的炉渣，在流化冷却介质的流化输运和冲击物理冷却作用下，形成第二温度范围内的第一粒径炉渣和第二温度范围内的第二粒径炉渣。

[0083] 在上述操作S602中，冷渣单元5可以通过设有排料口52将第二温度范围内的第一粒径炉渣排出。冷渣单元5还可以通过设有渣入口54将第一温度范围内的炉渣进入冷渣单元5。例如，冷渣单元5为差速流化床，在冷渣单元5的渣入口54所处截面处的表观风速可以为4m/s～8m/s，该风速高于气化单元1内的表观风速。由于随着流化冷却介质从流化冷却介质入口51进入后，与从渣入口54进入的第一温度范围内的炉渣向上流化，冷渣单元5的表观风速会下降，到排料口52所处截面处的表观风速可以下降到2m/s～4m/s，从排料口52向上冷渣单元5的上部稀相区的截面表观风速可以下降到0.5m/s～1m/s。流化冷却介质在进入冷渣单元5后，在冷渣单元5的向上流化输运，受通过不同高度处截面处的表观风速的差异的影响，以及冲击物理冷却作用下，实现了冷渣单元5对来自气化单元1的热渣冷却的同时，还完成了第二温度范围内的第一粒径炉渣(粒径大)和第二温度范围内的第二粒径炉渣(碳含量高，粒径小)的分选。冷渣单元5内炉渣平均停留时间可以为0.15s～8s，可以使炉渣离开冷渣装置时的温度为＜450℃。

[0084] 在操作S603，将第二温度范围内的第二粒径炉渣返回气化单元1，以便第二温度范围内的第二粒径炉渣在气化单元1中进行气化反应。

[0085] 在上述操作S603中，冷渣单元5还可以通过设有返粉口53将第二温度范围内的第二粒径炉渣返回气化单元1，以便第二温度范围内的第二粒径炉渣在气化单元1中进行气化反应。流化冷却介质可以包括以下至少之一：饱和水蒸气、二氧化碳。二氧化碳的温度范围可以是0～50℃。流化冷却介质还可以和第一温度范围内的炉渣，在冷渣单元5中发生气化反应，通过气化反应吸热的方式对第一温度范围内的炉渣进行化学冷却。

[0086] 在上述操作S603中，冷渣单元5还可以沿冷渣单元5轴向方向增加布置1到3层补充流化冷却介质入口55，补充流化冷却介质入口55以切向上倾方式将流化冷却介质通入冷渣单元5内。通过设置补充流化冷却介质入口，以切向上倾方式将流化冷却介质通入，通过带动第一温度范围内的炉渣的移动强化了冷渣单元中流化冷却介质与第一温度范围内的炉渣的换热，增强了冷渣单元对来自气化单元的第一温度范围内的炉渣的冷却效果。

[0087] 在上述操作S603中，还可以在冷渣单元5采用喷动流化装置，其中，喷动流化装置设有喷口56和流化口57，喷口56和流化口57用于通入流化冷却介质。喷口56通入流化冷却介质的速度可以为20～50m/s，流化口57的布风板小孔风速可以为0.1m/s～0.5m/s。通过设置喷动流化装置，可以通过向喷口内通入流化冷却介质，带动两边的第一温度范围内的炉渣向中间流化口处汇集，有助于流化口通入流化冷却介质时，中心射流量大，加大第一温度范围内的炉渣的内循环，加强换热，冷却效果更佳。除此之外，冷渣单元5中的喷动流化装置中还可以设有中心导流筒58，中心导流筒58和喷动流化装置的内壁之间的区域布置有换热管。中心导流筒58的下沿低于冷渣单元5的渣入口54，其上沿与排料口52的下沿平齐，可以有效防止不能将第二温度范围内的第一粒径炉渣与第二温度范围内的第二粒径炉渣分开，并通过排料口52排出。中心导流筒58内表观风速可以为4m/s～8m/s。通过设置中心导流筒可以强化中心流，组织气流与第一粒径炉渣在冷渣单元的有序循环，强化了换热，增强了冷却效果。通过在中心导流筒和喷动流化装置的内壁之间的区域布置换热管，不仅可以为中心导流筒起到支撑作用，还可以辅助换热，更加提高了冷渣效果。

[0088] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。