[發明專利]一種多級配氣高溫煤氣化裝置及方法

有效

• 申請號: 201410030040.0
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103740409A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 金保昇;陳岱琳;鐘文琪;耿察民
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C10J3/48;C10J3/72;C10J3/84
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種多級配氣高溫煤氣化裝置及方法，屬于煤氣化技術。

背景技術

煤氣化是煤炭高效與潔凈利用的重要途徑，它是將一次能源轉化為潔凈的二次能源，其產品氣可作為燃氣（煤氣）、合成氣、氫氣、一氧化碳等多種氣體來源。煤氣化技術廣泛應用于合成氨、合成甲醇、海綿鐵生產等領域，其潛在的最大市場是整體煤氣化聯合循環（1GCC）發電領域。

已工業化的煤氣化技術可分為3類，即以Lurgi技術為代表的固定床氣化技術、以HTW技術為代表的流化床氣化技術和以Texaco、Shell、多噴嘴對置氣化技術為代表的氣流床氣化技術。國外已工業化的煤氣化氣流床煤氣化技術主要有以水煤漿為原料的GE（Texaco）氣化技術、Global?E—Gas氣化技術，以干粉煤為原料的Shell氣化技術、Prenflo氣化技術、GSP氣化技術等。這些氣化工藝都存在著一定問題，固定床的煤種適應性差，對原料要求高，煤灰中含碳率高，流化床的煤種適應性較好，氣化效率高，但在氣化溫度較低，飛灰中殘碳量較高，排渣中的含碳量較高，氣流床的煤種適應性好，氣化效率高，環境污染小，但對煤粉細度要求高，粉碎能耗高，煤粉不能預熱，氧氣消耗量大。

針對傳統氣化工藝存在的問題，各國科研機構研發出了一些新的氣化工藝。其中，美國KBR提出的密相輸運床氣化工藝，相對于傳統的循環流化床，該工藝的固體循環速率和氣體速度快，提升管密度要高，因此具有較高的生產能力和碳轉化率，傳熱和傳質速率較高。美國KBR的輸運床反應器已取得顯著進展，在國內某IGCC改造項目的煤氣化裝置采用TRIG煤氣化技術，成為全球的首個工業應采用TRIG煤氣化技術的項目。澳大利亞HRL公司和印度BHEL公司也都建有類似的循環流化床中試裝置。國內對于密相輸運床氣化工藝的研究大部分尚處于試驗階段，東南大學提出的“密相輸運床煤加壓氣化裝置及方法（CN101024782A）”，陜西延長石油（集團）提出的“一種輸運床氣化與熱電一體化裝置（CN202912920U）”，中國科學院工程熱物理研究所提供的“粉煤加壓密相輸運床氣化方法及裝置（CN101240196A）”。此外，中國石油大學提出的“粉煤組合式循環流化床分級熱解氣化工藝（CN102965157A）”，中國科學院力學研究所提出的“一種分段高溫燃燒循環流化床系統及燃燒方法（CN101806451A）”。

新型煤氣化研究取得了較大進展，但仍存在著以下問題：（1）反應器內溫度較低，氣化反應效率不高，碳轉化率不高，且容易生成有害物質；（2）反應器內流速過快，氣化反應未完全進行，殘炭較多，飛灰中殘炭較多；（3）反應器內受熱不均，局部區域溫度較高，導致避免襯里壽命偏短；（4）消耗大量的氧氣，氣化成本高。密相輸運煤氣化工藝在我國具有廣泛的運用前景，目前國內工業煤氣化技術多為吸收引進，對其工藝的自主研發具有重要意義。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種多級配氣高溫煤氣化裝置及方法，解決現有大型煤氣化工藝及現有密相輸運煤氣化工藝存在的問題，具有煤種適應性好、溫度分布合理、氣化效率高、碳轉化率高、污染低等優勢。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種多級配氣高溫煤氣化裝置，包括氣化反應器和風室，所述風室設置在氣化反應器的底部，所述氣化反應器由下至上分為富氧燃燒段、混合氣化段、氣化升溫段和氣化提升段；所述富氧燃燒段向上收縮過渡至混合氣化段，混合氣化段向上收縮過渡至氣化升溫段，氣化升溫段向上收縮過渡至氣化提升段；

所述風室上設置有風室氣化劑入口和風室排渣管；

所述富氧燃燒段下部側面設置有一級進料口、一級返料口和兩個一級氣化劑入口；

所述混合氣化段下部側面設置有二級進料口、二級返料口和兩個二級氣化劑入口；

所述氣化升溫段中部側面設置有四個三級氣化劑入口；

所述氣化提升段中部側面設置有四個四級氣化劑入口；

所述氣化提升段頂部出口依次連接一級旋風分離器和二級旋風分離器；所述一級旋風分離器下部依次連接有一級下降管、一級返料閥和向下傾斜的一級返料斜管，所述一級返料斜管接入一級返料口；所述二級旋風分離器下部依次連接有二級下降管、二級返料閥和向下傾斜的二級返料斜管，所述二級返料斜管接入二級返料口。