[發明專利]固體燃料的間接氣化裝置及方法

無效

• 申請號: 200810018827.X
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101235321A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 沈來宏;肖軍;吳家樺;張輝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明為固體燃料氣化的一種裝置及方法，尤其是固體燃料的間接氣化裝置及方法。

背景技術

固體燃料氣化是實現固體燃料的高效清潔利用的主要途徑之一?，F有的固體燃料氣化方法，主要通過在單一反應器內和空氣或氧氣進行部分燃燒的方法實現固體燃料的氣化過程，以空氣為氣化劑，固體燃料在氣化反應器內進行部分燃燒和氣化，固體燃料氣化所需熱量由燃燒過程提供，結果使得燃燒產生的煙氣摻混到氣化產物中，顯著降低固體燃料氣化產物的品質；使用純氧作為氣化介質，可以顯著地提高固體燃料氣化產物的熱值，但需要制取純氧，消耗大量的能量。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種固體燃料的間接氣化裝置及方法，將固體燃料的氣化和燃燒過程分隔開來，用該方法氣化固體燃料能得到高品質的氣化產物，且設備結構簡單，運行可靠。

技術方案：本發明采用兩個不同的反應器-氣化反應器和燃燒反應器，將固體燃料氣化和燃燒過程分隔開來，固體燃料氣化過程在噴動流化床氣化反應器內進行，燃燒過程發生在循環流化床燃燒反應器內，兩個反應器之間依靠惰性熱載體顆粒進行熱量傳遞，氣化過程產生的燃料氣體和燃燒產生的煙氣分隔開來，得到高品質的燃料氣體。

本發明的固體燃料的間接氣化裝置包括循環流化床、旋風分離器、噴動流化床、外置隔離器和返料管；循環流化床上部與旋風分離器的上部相連通，旋風分離器下部的料腿插入噴動流化床中，噴動流化床下部和外置隔離器下部相連通，外置隔離器通過返料管和循環流化床的下部相連通，循環流化床的底部設有空氣/氧氣進氣口，旋風分離器的頂部為燃燒煙氣出氣口，噴動流化床的上部為燃料氣體出氣口，噴動流化床的底部設有氣化介質進口，噴動流化床底部中心區域設有固體燃料和氣力輸送氣體進口，外置隔離器的底部設有隔離氣體進口，循環流化床、噴動流化床和外置隔離器內的床料為惰性熱載體顆粒。

固體燃料的間接氣化裝置的氣化方法為：

a熱解氣化反應：采用氣力輸送的方法將固體燃料從噴動流化床底部中心區域的固體燃料和氣力輸送氣體進口輸送進入噴動流化床內，氣化介質從噴動流化床底部的氣化介質進口進入噴動流化床中，循環流化床內的高溫惰性熱載體顆粒經旋風分離器分離后進入噴動流化床，噴動流化床內的高溫惰性熱載體顆粒對固體燃料和氣化介質進行加熱，固體燃料發生熱解氣化反應，產生氫氣、一氧化碳和甲烷等燃料氣體，固體燃料中焦炭顆粒進一步與氣化介質發生氣化反應，氣化反應剩余的焦炭顆粒和惰性熱載體顆粒從噴動流化床下部經過外置隔離器和返料管流入循環流化床，固體燃料氣化的氣體產物從噴動流化床上部的燃料氣體出氣口排出，隔離氣體從外置隔離器底部的隔離氣體進口進入外置隔離器，對外置隔離器內惰性熱載體顆粒進行流化，調節隔離氣體的流量大小，控制循環流化床和噴動流化床之間的惰性熱載體顆粒循環速率，維持噴動流化床內氣化溫度，所述的氣化介質為水蒸汽或二氧化碳，所述的隔離氣體為水蒸汽、二氧化碳、氮氣等不含氧氣的氣體，所述的惰性熱載體顆粒為砂子、灰渣等惰性固體顆粒；

b燃燒反應：循環流化床采用空氣/氧氣流化，從噴動流化床經過外置隔離器和返料管進入到循環流化床內的焦炭顆粒和空氣/氧氣進行燃燒反應，放出的熱量對惰性熱載體顆粒進行加熱，加熱后的高溫惰性熱載體顆粒經旋風分離器分離后返回到噴動流化床內，為固體燃料熱解氣化提供熱源；

c采用雙重顆粒密封的方法，即利用外置隔離器和料腿的顆粒物料進行密封，阻止循環流化床內燃燒的煙氣產物和噴動流化床內氣化的氣體產物的雙向竄混，避免噴動流化床氣化反應器爆炸燃燒，保證整個裝置的安全運行，同時從噴動流化床上部的燃料氣體出氣口獲得不含燃燒煙氣產物的高品質燃料氣體。

所述的氣化介質為水蒸汽或二氧化碳。所述的隔離氣體為水蒸汽、二氧化碳、氮氣等不含氧氣的氣體。所述的惰性熱載體顆粒為砂子、灰渣等惰性固體顆粒。

所述的，循環流化床處于900～1200℃的狀態，噴動流化床處于600～1000℃的狀態。

將噴動流化床底部的氣化介質進口并入噴動流化床底部中心區域的固體燃料和氣力輸送氣體進口，氣化介質全部從固體燃料和氣力輸送氣體進口輸送進入噴動流化床。

有益效果：常規的流化床固體燃料氣化，以砂子、灰渣為床料，空氣(氧氣)、水蒸汽或氧氣和水蒸汽的混合氣體為流化氣體，固體燃料在流化床內進行部分燃燒和氣化，固體燃料氣化所需熱量由燃燒過程提供，結果使得燃燒產生的煙氣產物摻混到氣化產物中，使得固體燃料氣化產物品質低下。