[實用新型]兩段式水煤漿氣流床反應器及水煤漿氣化系統

有效

• 申請號: 201720770624.0
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN207108929U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 彭憶平;薛磊;李長安
• 申請（專利權）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權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 陳治位

技術領域

本實用新型涉及煤氣化技術應用領域，具體而言，涉及兩段式水煤漿氣流床反應器及水煤漿氣化系統。

背景技術

煤氣化是煤炭高效與清潔利用的重要途徑，也是實現社會經濟與環境協調發展的關鍵技術之一。煤氣化能夠將煤炭這種一次能源轉化為清潔的二次能源，隨著人們對于環境保護的日益重視，煤炭氣化這種清潔能源技術也得到了迅速的發展。

煤炭氣化的主要應用技術包括移動床、流化床以及氣流化床等，氣流化床技術由于具有氣化處理能力強，對環境壓力小等優點，因而應用更為廣泛。

氣流化床氣化的主要特點是高溫、加壓、入料細度細，根據進料形式、爐殼內襯、燒嘴數目以及結構布置的不同，氣流化床氣化技術還可以進一步細化分類。目前，主要的水煤漿氣流床氣化技術有德士古水煤漿氣化技術、四噴嘴水煤漿氣化技術和晉華爐水冷壁水煤漿氣化技術。而在現有的水煤漿氣流床氣化技術中，大多是通過將原料預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器內進行部分氧化反應。然而，由于原料在反應器內停留時間短，使得原料中的碳轉化率不夠高；同時，反應產生的大量的反應熱并沒有被充分利用，這也使得產出的氣體中甲烷含量非常低，煤氣熱值較低；進一步的，產生的高溫煤氣直接進行水浴激冷降溫，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有的水煤漿氣流床氣化技術的應用被限制在用于生產氨、甲醇等化工原料領域中，而不適合應用在生產IGCC、LNG等將制的氣體用作燃料的工業領域中。

有鑒于此，特提出本實用新型。

實用新型內容

本實用新型的第一目的在于提供一種兩段式水煤漿氣流床反應器，所述通過設置兩段式反應器結構，從而能夠有效利用原料氣化所產生的顯熱，提高綜合能效。

本實用新型的第二目的在于提供一種包含本實用新型所述兩段式水煤漿氣流床反應器的水煤漿氣化系統。

為了實現本實用新型的上述目的，特采用以下技術方案：

一種兩段式水煤漿氣流床反應器，所述兩段式水煤漿氣流床反應器包括下部一段反應區和上部二段反應區；

其中，原料漿料與氣化劑在下部一段反應區內進行反應；

其中，所述下部一段反應區為主反應區，所述下部反應區的兩端相對設置有兩個噴嘴；

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

可選的，本實用新型所述兩段式水煤漿氣流床反應器中，所述下部一段反應區的下部還設置有灰渣激冷處理裝置；

在下部一段反應區內反應產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，本實用新型所述兩段式水煤漿氣流床反應器中，所述上部二段反應區為輔助反應區，所述輔助反應區的下部設置有二次原料漿料加入口，并經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區中反應產生的混合體系進行二次反應。

可選的，本實用新型所述兩段式水煤漿氣流床反應器中，下部一段反應區和上部二段反應區的內部均設置有隔熱耐磨襯里。

可選的，本實用新型所述兩段式水煤漿氣流床反應器中，所述下部一段反應區、上部二段反應區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，本實用新型還提供了一種包含所述兩段式水煤漿氣流床反應器的水煤漿氣化系統。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：

(1)本實用新型兩段式水煤漿氣流床反應器在工作過程中，在裝置的下部一段反應區中，原料料漿和氣化劑發生劇烈的部分氧化反應，產生了大量的反應熱和以CO、CO2、H₂為主的氣體，同時原料料漿中的液態水瞬間被汽化形成水蒸汽，高溫氣體、水蒸氣和未反應的原料顆粒進入到反應器上部的二段立式反應器中；在高溫條件下，加入到二段立式反應器中的二次原料料漿中的水瞬間汽化變成蒸汽，在無氧條件下，利用所帶入的大量顯熱，高溫氣體中的CO與水蒸氣、氫氣發生大量吸熱反應，大量生成甲烷，從而提高了所制備的合成氣中CH₄組分的含量；

同時，由于CO與水蒸氣能發生反應生成氫氣，因而能夠調節氣體中H₂/CO比例，進而有效降低后續變換裝置的生產負荷；