[發(fā)明專利]兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器及兩段式水煤漿氣化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710508427.6
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107118806A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭憶平;薛磊;李長安
• 申請（專利權(quán)）人: 北京金泰瑞和工程科技有限公司
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C10J3/48;C10J3/54;C10J3/72;C10J3/74
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 陳治位

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤氣化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體而言，涉及兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器及兩段式水煤漿氣化方法。

背景技術(shù)

煤氣化是煤炭高效與清潔利用的重要途徑，也是實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。煤氣化能夠?qū)⒚禾窟@種一次能源轉(zhuǎn)化為清潔的二次能源，隨著人們對于環(huán)境保護(hù)的日益重視，煤炭氣化這種清潔能源技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。

煤炭氣化的主要應(yīng)用技術(shù)包括移動床、流化床以及氣流化床等，氣流化床技術(shù)由于具有氣化處理能力強(qiáng)，對環(huán)境壓力小等優(yōu)點，因而應(yīng)用更為廣泛。

氣流化床氣化的主要特點是高溫、加壓、入料細(xì)度細(xì)，根據(jù)進(jìn)料形式、爐殼內(nèi)襯、燒嘴數(shù)目以及結(jié)構(gòu)布置的不同，氣流化床氣化技術(shù)還可以進(jìn)一步細(xì)化分類。目前，主要的水煤漿氣流床氣化技術(shù)有德士古水煤漿氣化技術(shù)、四噴嘴水煤漿氣化技術(shù)和晉華爐水冷壁水煤漿氣化技術(shù)。而在現(xiàn)有的水煤漿氣流床氣化技術(shù)中，大多是通過將原料預(yù)制成一定濃度的煤漿，加壓后的煤漿同純氧一同通過燒嘴噴入到反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行部分氧化反應(yīng)。然而，由于原料在反應(yīng)器內(nèi)停留時間短，使得原料中的碳轉(zhuǎn)化率不夠高；同時，反應(yīng)產(chǎn)生的大量的反應(yīng)熱并沒有被充分利用，這也使得產(chǎn)出的氣體中甲烷含量非常低，煤氣熱值較低；進(jìn)一步的，產(chǎn)生的高溫煤氣直接進(jìn)行水浴激冷降溫，使得大量的顯熱被浪費，綜合能效較低。

以上總總因素使得現(xiàn)有的水煤漿氣流床氣化技術(shù)的應(yīng)用被限制在用于生產(chǎn)氨、甲醇等化工原料領(lǐng)域中，而不適合應(yīng)用在生產(chǎn)I GCC、LNG等將制的氣體用作燃料的工業(yè)領(lǐng)域中。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器，所述通過設(shè)置兩段式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，從而能夠有效利用原料氣化所產(chǎn)生的顯熱，提高綜合能效。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種兩段式水煤漿氣化方法，該方法中使用本發(fā)明所述兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器進(jìn)行水煤漿氣化，不僅能夠有效提高氣化反應(yīng)中熱能的利用率，同時還能夠有效調(diào)節(jié)控制煤氣中甲烷的含量，擴(kuò)大合成氣的應(yīng)用范圍。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

一種兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器，所述兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器包括下部一段反應(yīng)區(qū)和上部二段反應(yīng)區(qū)；

其中，原料漿料與氣化劑在下部一段反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。

可選的，本發(fā)明所述兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器中，所述下部一段反應(yīng)區(qū)為主反應(yīng)區(qū)，所述下部反應(yīng)區(qū)的兩端相對設(shè)置有兩個噴嘴；

原料漿料和氣化劑分別通過兩個噴嘴加入下部反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行反應(yīng)，原料煤漿在氣化劑高流速作用下，以霧化形式進(jìn)入，從而使得原料料漿與氣化劑之間能夠充分接觸。

可選的，本發(fā)明所述兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器中，所述下部一段反應(yīng)區(qū)的下部還設(shè)置有灰渣激冷處理裝置；

在下部一段反應(yīng)區(qū)內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)生的熔融灰渣在灰渣激冷處理裝置中激冷后固化，并通過排渣口排出爐外。

可選的，本發(fā)明所述兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器中，所述上部二段反應(yīng)區(qū)為輔助反應(yīng)區(qū)，所述輔助反應(yīng)區(qū)的下部設(shè)置有二次原料漿料加入口，并經(jīng)由所述二次原料漿料加入口加入二次原料漿料和蒸汽，通過與蒸汽一同噴入使原料料漿霧化，所加入的二次原料漿料與下部一段反應(yīng)區(qū)中反應(yīng)產(chǎn)生的混合體系進(jìn)行二次反應(yīng)。

可選的，本發(fā)明所述兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器中，下部一段反應(yīng)區(qū)和上部二段反應(yīng)區(qū)的內(nèi)部均設(shè)置有隔熱耐磨襯里。

可選的，本發(fā)明所述兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器中，所述下部一段反應(yīng)區(qū)、上部二段反應(yīng)區(qū)以及底部的灰渣激冷處理裝置均為工作壓力為0.5～10MPa的壓力容器。

同時，本發(fā)明還提供了一種兩段式水煤漿氣化方法，所述兩段式水煤漿氣化方法應(yīng)用本發(fā)明所述的兩段式水煤漿氣流床反應(yīng)器；

所述兩段式水煤漿氣化方法包括如下步驟：將原料漿料和氣化劑分別加入下部第一反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，反應(yīng)所產(chǎn)生的熔融灰渣激冷后固化排出；

同時，反應(yīng)所生成的由高溫氣體、水蒸氣以及未反應(yīng)原料顆粒所形成的混合體系進(jìn)入到上部二段反應(yīng)區(qū)中，并在上部二段反應(yīng)區(qū)與二次原料漿料混合進(jìn)行二次氣化反應(yīng)。

可選的，本發(fā)明所述兩段式水煤漿氣化方法中，所述下部一段主反應(yīng)區(qū)加入氣化劑為純氧，上部二段輔助反應(yīng)區(qū)加入氣化劑為蒸汽；

和/或，所述原料漿料和二次原料漿料為煙煤、次煙煤、褐煤、石油焦或者重油中的一種或幾種通過與水研磨所形成的漿體，都來自于同一料漿輸送設(shè)備。

可選的，本發(fā)明所述兩段式水煤漿氣化方法中，所述漿體的質(zhì)量濃度為55～65％。