[發明專利]用于高灰分含量的原料的氣化系統和方法

在審

• 申請號: 201410047847.5
• 申請日: 2014-02-11
• 公開（公告）號: CN103977871A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: V.沙;S.克里什納馬查里;A.V.B.薩斯特里
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B02C21/00
• 分類號: B02C21/00;B02C23/00;B02C23/20;C10J3/46;C10J3/48;C10J3/72
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本發明的領域總體涉及氣化系統，更具體地，涉及用于高灰分含量的燃料的氣化系統。

背景技術

諸如煤、石油焦、生物質、木基材料、農業廢物、焦油、焦爐煤氣和瀝青以及其他含碳物質的原料可被氣化，以用于電力、化學品、合成燃料的制備以及用于多種其他應用。氣化涉及在極高溫度下使碳質燃料和氧氣反應以產生合成氣，即含有一氧化碳和氫氣的燃料。相比于在氣化之前的初始狀態的燃料，合成氣通常更有效且更清潔地燃燒。合成氣可用于發電、化學生產和任何其他合適的應用。然而，一些含碳原料具有灰分含量，該灰分含量使得這些原料不適于與一些已知的氣化系統一起使用。

發明內容

在一方面，提供了一種用于具有研磨單元和氣化單元的氣化系統的煤分離單元。所述分離單元包括容器、第一入口和第二入口，所述容器具有頂部和底部；所述第一入口構造為接收來自所述研磨單元的包括至少煤和灰分的進料流；所述第二入口構造為接收洗滌（wash）流體流。所述分離單元還包括第一出口和第二出口，所述第一出口構造為傳送低灰分進料流；所述第二出口構造為傳送富含灰分的流。在操作中，在分離單元中用洗滌流體流洗滌進料流，以從煤分離灰分中的至少一部分。經分離的灰分沉淀至所述容器的底部，并作為富含灰分的流經由所述第二出口傳送。經分離的煤漂浮至所述容器的頂部，并作為低灰分進料流經由所述第一出口傳送至所述氣化單元。

在另一方面，提供了一種用于高灰分含量的煤的氣化系統。所述系統包括研磨單元、氣化單元和煤分離單元，所述研磨單元構造為降低包含至少煤和灰分的高灰分進料流的粒度（particle?size）；所述氣化單元構造為接收低灰分進料流，并由所述低灰分進料流產生合成氣；所述煤分離單元聯接于所述研磨單元與所述氣化單元之間。所述分離單元包括容器、第一入口和第二入口，所述容器具有頂部和底部；所述第一入口與所述研磨單元流動連通，并構造為接收具有降低的粒度的高灰分進料流；所述第二入口構造為接收洗滌流體流。所述分離單元還包括第一出口和第二出口，所述第一出口與所述氣化單元以流體連通方式而聯接，并構造為將低灰分進料流傳送至所述氣化單元；所述第二出口構造為傳送富含灰分的流。在操作中，在分離單元中用洗滌流體流洗滌高灰分進料流，以從煤分離灰分中的至少一部分。經分離的灰分沉淀至所述容器的底部，并作為富含灰分的流經由所述第二出口傳送，且經分離的煤漂浮至所述容器的頂部，并作為低灰分進料流經由所述第一出口傳送至所述氣化單元。

在又一方面，提供了一種在氣化系統中降低高灰分進料流的灰分含量的方法。所述方法包括提供煤分離單元，所述煤分離單元包括具有頂部、底部、第一和第二入口以及第一和第二出口的容器。所述方法還包括將高灰分進料流（所述高灰分進料流包括至少煤和灰分）提供至所述第一入口、將洗滌流體流提供至所述第二入口、在容器中使所述高灰分進料流與洗滌流體流接觸、以及從煤中分離灰分中的至少一部分。經分離的灰分沉淀至所述容器的底部，并且煤漂浮至所述容器的頂部。

附圖說明

圖1為一個示例性的氣化系統的示意圖；

圖2為圖1中所示的氣化系統的一個示例性詳細示意圖；且

圖3為圖1和2中所示的氣化系統中所用的一個示例性煤分離單元的橫截面圖。

具體實施方式

圖1為一個示例性的氣化系統10的簡化示意圖，氣化系統10包括研磨單元12、煤分離單元14、氣化單元16、黑水（black?water）處理單元18、灰水（grey?water）處理單元20和空氣分離單元（ASU）22。在示例性實施例中，煤描述為用于氣化系統10的原料。然而，任何其他合適類型的材料可用作用于氣化系統10的原料。

如本說明書所用，術語“高灰分”和“低灰分”以相對的意義使用，且高灰分意指大于約20%的灰分含量，低灰分意指小于約20%的灰分含量。

在示例性實施例中，研磨單元12接收高灰分含量煤的原料（即大于20%灰分含量）（未顯示），將煤減小至預定粒度，并將煤進料流24傳送至分離單元14。如本說明書進一步描述，煤和灰分在分離單元14中分離，以產生富含灰分的流26和低灰分進料流28。氣化單元16接收來自ASU22的流體流30和低灰分進料流28，并產生合成氣的流32。將合成氣的流32中的至少一部分傳送至黑水處理單元18和灰水處理單元20，以從合成氣的流中去除雜質。