[發(fā)明專利]帶有碳捕集的全蒸汽氣化

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680046075.0
• 申請日: 2016-08-03
• 公開（公告）號: CN108026459B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設計）人: A·沃爾姆塞爾;J·帕克斯;D·M·托德
• 申請（專利權）人: 沃姆澤能源解決方案股份有限公司
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 王長青

用于帶有碳捕集的全蒸汽氣化的含碳燃料氣化系統(tǒng)包括微粉化焦炭制備系統(tǒng)，其包括接收固體含碳燃料、氫氣、氧氣和流化蒸汽并在出口處產生微粉化焦炭、蒸汽、揮發(fā)物、氫氣和揮發(fā)物的脫揮發(fā)分裝置。間接氣化器包括容器，該容器包括接收微粉化焦炭、輸送流體和蒸汽的氣化室。氣化室在一個或多個出口處產生合成氣、灰分和蒸汽。燃燒室接收氫氣和氧化劑的混合物并且燃燒氫氣和氧化劑的混合物以提供用于氣化和加熱流入物流的熱量，從而產生蒸汽和氮氣。通過使難熔沙子循環(huán)將用于氣化的熱量從燃燒室轉移到氣化室。本發(fā)明的系統(tǒng)生產用于諸如具有CCS、CTL和多聯產裝置的IGCC的應用的無氮高氫合成氣。

本文所使用的章節(jié)標題僅用于組織目的，不應被解釋為以任何方式限制本申請中描述的主題。

相關申請的交叉引用

本申請是2015年8月6日提交的題為“Carbon Capture with All-SteamGasification”的美國臨時專利申請?zhí)?2/201,625和2016年4月29日提交的題為“All-Steam Gasification with Carbon Capture”的美國臨時專利申請?zhí)?2/329,632的正常申請。美國臨時專利申請No.62/201,625和62/329,632的全部內容通過引用并入本文。

簡介

對二氧化碳溫室氣體在大氣中積累的全球變暖擔憂持續(xù)增長。現在大氣中的二氧化碳濃度比過去幾十萬年的任何時候都要高。化石燃料發(fā)電系統(tǒng)的二氧化碳排放是近幾十年來大氣中二氧化碳增加的主要原兇。與此同時，全球化石燃料的需求和使用量也在持續(xù)增長。即使可再生能源和核能方面大幅增加，化石燃料消耗仍不斷上升。因此，特別需要高效和有效的低碳技術，尤其是發(fā)電和化學品生產。

整體煤氣化聯合循環(huán)(IGCC)技術是利用煤炭發(fā)電的最清潔的方法。氣化產生的雜質比傳統(tǒng)燃煤電廠要少得多。IGCC發(fā)電廠在渦輪機中燃燒合成氣來發(fā)電。捕集多余的熱量為第二臺渦輪提供動力，從而發(fā)電更多，以實現高效發(fā)電。目前，常見各種固體燃料氣化生產化學品，包括化肥、甲醇、柴油和許多其它化學品。氣化對環(huán)境有利，產生較少污染，減少二氧化碳排放，減少固體廢物，和降低用水量。

發(fā)明內容

含碳燃料氣化系統(tǒng)包括微粉化焦炭制備系統(tǒng)，其包括接收固體含碳燃料、氫氣、氧氣和流化蒸汽的脫揮發(fā)分裝置。微粉化焦炭制備系統(tǒng)在出口處產生微粉化的焦炭、蒸汽、揮發(fā)物和氫氣。在一些實施方案中，焦炭制備系統(tǒng)包括在冷卻焦炭時預熱蒸汽的逆流焦炭冷卻器、減壓閥、將微粉化焦炭的平均尺寸降低到10μ以下的粉碎機以及將微粉化焦炭重新加壓至入口要求的氣鎖。在一個具體實施方案中，含碳燃料是煤。在一些實施方案中，脫揮發(fā)分裝置包括加熱的壓力容器，其包括用于注入流化蒸汽的入口和用于除去揮發(fā)物和粗焦炭的至少一個出口。

間接氣化器包括容器，該容器包括接收來自微粉化焦炭制備系統(tǒng)的微粉化焦炭并且接收輸送流體和蒸汽的氣化室。氣化室也可以被稱為氣化器。在一些實施方案中，間接氣化器從微粉化焦炭制備系統(tǒng)的出口接收揮發(fā)物。在一些實施方案中，氣化室從微粉化焦炭制備系統(tǒng)的出口接收蒸汽。還有，在一些實施方案中，氣化室具有與熱回收系統(tǒng)入口連接的出口，使得熱回收系統(tǒng)接收來自氣化室的蒸汽。氣化室在一個或多個出口處產生合成氣、灰分和蒸汽。

間接氣化器還包括燃燒室。燃燒室也可以被稱為燃燒器。燃燒室接收氫氣和氧化劑的混合物，并且燃燒氫氣和氧化劑的混合物以提供熱量用于氣化和加熱流入的物流，從而產生蒸汽和氮氣。例如，氧化劑可以是空氣。通過使難熔沙子循環(huán)將用于氣化的熱量從燃燒室轉移到氣化室。在一些實施方案中，由間接氣化器的燃燒器產生的蒸汽和氮氣被引導至燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)。在一些實施方案中，由間接氣化器的燃燒室產生的蒸汽和氮氣被引導至連接到發(fā)電機的膨脹器和發(fā)電模塊中的煙囪式冷凝器，然后在系統(tǒng)煙囪排出。

含碳燃料氣化系統(tǒng)還可以還包括將過程焦炭與揮發(fā)物分離的旋風分離器，其中旋風分離器具有位于脫揮發(fā)分裝置下游的提供粗焦炭的第一出口和與間接氣化器的入口連接的第二出口。