[發(fā)明專利]用于煤氣化器的預(yù)燃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310139151.0
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104046392A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳龍;張辰東;鄧云輝
• 申請（專利權(quán)）人: 琳德股份公司
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于煤氣化器的預(yù)燃方法。

背景技術(shù)

可以氣化無煙煤的間歇式煤氣化器在小型化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用的相當(dāng)廣泛。尤其在中國，數(shù)千的間歇式煤氣化器被用于將煤炭轉(zhuǎn)化成氨的行業(yè)。然而，由于其效率低，產(chǎn)出低以及釋放大量的污染物，傳統(tǒng)間歇式氣化器已經(jīng)開始失去其在化學(xué)工業(yè)中作為原料發(fā)生器的優(yōu)勢。而且，這些型式的煤氣化器熱效率低，這就使得其運(yùn)行費用更加昂貴。

間歇煤氣化器也可以被用于生產(chǎn)應(yīng)用于液體燃料、氫氣、氣體燃料以及冶金操作中的合成氣或混合氣。

這些較低的效率導(dǎo)致了較高的運(yùn)行成本以及較低的碳轉(zhuǎn)化率。這就致使通過轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生的原料混合氣中所需氫氣和一氧化碳的燃?xì)鉂舛鹊?。這些較低的效率意味著具有較高碳排放的大量污染物被排向大氣。

在氣化過程中，氣化器中煤床與空氣以及水蒸汽相繼接觸。在氧化階段，煤床溫度升高并產(chǎn)生包括二氧化碳、一氧化碳、水蒸汽、氫氣、甲烷以及其他碳?xì)浠衔镌趦?nèi)的氣態(tài)混合物，該氣態(tài)混合物被稱為吹掃氣體。此后，向氣化器內(nèi)噴射水蒸汽并生成主要包括一氧化碳以及氫氣的原料合成氣。

所需的最終產(chǎn)物以混合氣為代表但是所產(chǎn)生的氣體也可以進(jìn)一步反應(yīng)以生成額外量的氫氣。通過使合成氣進(jìn)行費托反應(yīng)以進(jìn)行又一些鏈烷的生產(chǎn)。或者，對煤氣進(jìn)行水-氣變換反應(yīng)以生產(chǎn)更多的氫氣。

本發(fā)明對這些低效之處提供了一些改進(jìn)，該改進(jìn)是通過使吹掃氣體以及附加有粉末狀底部焦炭的煤粉由氣化器向氧化燃料燃燒器/燃燒室再循環(huán)以產(chǎn)生蒸汽并在氧化階段前向氣化器中噴射高溫的燃料氣體來實現(xiàn)的。燃燒室的燃料氣體用于煤床的除濕和除去揮發(fā)。由此通過使煤粉再循環(huán)和再燃燒來提高碳轉(zhuǎn)化率以及減少排向大氣的粉末顆粒。進(jìn)一步會使原料混合氣中所需的且有用的氣體成份一氧化碳和氫氣增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個實施例中，揭露了一種包括以下步驟的氣化方法：

a)向燃燒器供入含有煤粉(和/或來自氣化器的粉碎的底部焦炭)的熱解氣；

b)向燃燒器中供入含氧氣體以及低熱值燃料氣體；

c)從燃燒室向氣化器中供入熱的燃料氣體以生產(chǎn)熱解氣；以及

d)回收熱解氣。

該氣化方法為煤炭的氣化但也可應(yīng)用于使用其他反應(yīng)材料的其他氣化過程。該氣化方法優(yōu)選分批式操作，其中熱解氣被燃燒并被供入氣化器，氣化器于是將進(jìn)行合成氣的生產(chǎn)。然而，這整個過程應(yīng)當(dāng)連續(xù)進(jìn)行，藉此當(dāng)氣化器產(chǎn)生合成氣的同時從氣化器中回收的熱解氣被供入燃燒器和燃燒室組件。

從氣化器中回收并被供入燃燒器和燃燒室組件的熱解氣典型地由氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氮氣、甲烷以及其他碳?xì)浠衔锝M成。

燃燒室與燃燒器以及氣化單元流體連通。

含氧氣體從包含氧氣或富氧空氣的組合中選出。

術(shù)語“低熱值燃料”指的是可燃含量相對較低的燃料，例如氫氣、一氧化碳、甲烷或其他碳?xì)浠衔铩?/p>

通過在燃燒室周圍安裝水膜壁可以產(chǎn)生水蒸汽。

流出燃燒室的熱燃料氣體溫度在800-900℃之間并典型地含有飛灰，該飛灰在進(jìn)入氣化裝置前通過傳統(tǒng)裝置從其中去除。該熱燃料氣體流出燃燒室并以10000-20000Nm³/h的速度被供入氣化器。典型性的，該熱燃料氣體被供入氣化器的頂部。

氣化器生產(chǎn)主要包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氮氣以及甲烷的熱解氣和作為其計劃產(chǎn)物的合成氣。合成氣被回收并被供入存儲或其他單元操作借以應(yīng)用氫氣以及一氧化碳。熱解氣基本上是廢氣流，該廢氣流在本發(fā)明方法中回收的并供入燃燒器借以燃燒并將燃燒的燃料氣體供入氣化單元。熱解氣是在氣化器的高溫?zé)峤怆A段當(dāng)從燃燒室中產(chǎn)生的高溫燃料氣體與煤床進(jìn)行反應(yīng)時產(chǎn)生的氣體。熱燃料氣體典型性地由二氧化碳、氮氣以及飛灰組成。

除了作為希望得到的氣化最終產(chǎn)品以及熱解氣的合成氣外，還會產(chǎn)生吹掃氣體。該吹掃氣體從氣化器吹掃階段產(chǎn)生，在吹掃階段煤床與氣化器內(nèi)部的空氣燃燒以提高煤床溫度。本發(fā)明意于，該吹掃氣體能夠形成供入燃燒器的熱解氣的一部分并由此也能夠從氣化器中被回收。

這樣，整個氣化過程可被視為三步。第一步是熱解，其中來自于燃燒室的燃料氣體同煤床發(fā)生反應(yīng)而生成熱解氣。第二步是吹掃，其中空氣同煤床發(fā)生反應(yīng)而生成吹掃氣體。第三步是氣化，其中蒸汽同煤床發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生合成氣。

本發(fā)明的方法能夠應(yīng)用于處理無煙煤或煤球的多種固定床的間歇式氣化器。這些煤炭典型性地以大的集合體或塊的形式(尺寸：25-75mm)存在于氣化器中。