[發(fā)明專利]循環(huán)流化床粉煤熱解-氣化裝置及粉煤熱解-氣化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910905164.1
• 申請(qǐng)日: 2019-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112625755A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘思青;徐俊;霍威;金渭龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號(hào): C10J3/64
• 分類號(hào): C10J3/64;C10J3/72;C10J3/84
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種循環(huán)流化床粉煤熱解?氣化裝置，包括：給料機(jī)；流化床熱解爐，其通過(guò)進(jìn)料斜管與給料機(jī)相連；流化床氣化爐，其通過(guò)熱解斜管與流化床熱解爐相連；快速床氣化爐，其下部入口與流化床氣化爐的上部出口相連；流化床燃燒室，其上部入口與流化床氣化爐的下部出口相連；細(xì)粉沉降/汽提器，其設(shè)置于快速床氣化爐的外部，并通過(guò)氣化斜管與流化床熱解爐相連。本發(fā)明還公開(kāi)了一種采用該裝置進(jìn)行粉煤熱解?氣化的方法。本發(fā)明具有碳轉(zhuǎn)化率高、氣化強(qiáng)度高、粉煤利用率高、氣化煤種適應(yīng)性廣、能量利用合理以及裝置運(yùn)行穩(wěn)定、高效的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤炭氣化領(lǐng)域，涉及一種循環(huán)流化床粉煤熱解-氣化裝置，及采用其進(jìn)行粉煤熱解-氣化的方法。

背景技術(shù)

煤、石油、天然氣是世界三大一次能源，其中煤炭在世界能源儲(chǔ)量中約占79％，煤是產(chǎn)生動(dòng)力、熱、煤焦加工和副產(chǎn)柏油的主要燃料資源之一。我國(guó)是一個(gè)以煤炭為主要能源結(jié)構(gòu)的國(guó)家，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭達(dá)到了63.7％。隨著石油資源的日益緊缺，有效利用煤炭資源已成為我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)策略。我國(guó)低階煤儲(chǔ)量占煤炭資源總量的55％以上，但其含水分高、煤化程度低，直接燃燒的效率低，不僅浪費(fèi)資源而且污染環(huán)境，造成了酸雨、PM2.5，以及SOx和NOx等溫室氣體的排放。煤氣化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)煤潔凈、高效、綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)，是煤炭轉(zhuǎn)化的重要途徑，也是合成化學(xué)品、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電以及煤制代用天然氣的關(guān)鍵技術(shù)之一。是實(shí)現(xiàn)煤炭高效潔凈利用是我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，也是解決全球面臨的能源和環(huán)境問(wèn)題的有效途徑。

我國(guó)是世界上最大的煤氣化技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)，目前，多種煤氣化技術(shù)已成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。當(dāng)前較為廣泛的屬于氣流床氣化技術(shù)，以高溫高壓為代價(jià)提高碳轉(zhuǎn)化率，這就帶來(lái)了能耗高、氣體凈化困難、對(duì)設(shè)備要求苛刻等問(wèn)題。同時(shí)，氣流床熔渣氣化技術(shù)過(guò)高的操作溫度使氣流床的投資、維修和操作成本提高。美國(guó)電力研究院(EPRI)的研究報(bào)告指出，現(xiàn)有工業(yè)氣流床氣化爐不適合高灰、高灰熔點(diǎn)煤的氣化，世界需要工業(yè)化的流化床氣化技術(shù)。流化床技術(shù)無(wú)論燃燒或氣化均具有適應(yīng)高灰熔點(diǎn)、高灰煤種的本性，循環(huán)流化床鍋爐已成功燃燒煤矸石即為明證。

專利CN102212399B公布了一種熱解氣化聯(lián)合方法及裝置，提出燃料在低速床熱解爐中熱解，半焦經(jīng)返料裝置送入循環(huán)流化床氣化爐中氣化，氣化爐產(chǎn)生的煤氣夾帶著固體顆粒進(jìn)入旋風(fēng)分離器；旋風(fēng)分離器捕集的固體顆粒，送入熱解爐密相區(qū)上方，為燃料熱解提供熱量。該裝置采用循環(huán)流化床為氣化爐，或氣化爐體積很大，能耗高；或無(wú)法保證高的碳轉(zhuǎn)化率，氣化強(qiáng)度低。

專利CN102504842A公布了一種三流化床固體熱載體煤熱解氣化燃燒梯級(jí)利用方法。該方法以高溫循環(huán)灰為固體熱載體，煤在流化床熱解爐中與高溫循環(huán)灰混合，發(fā)生熱解析出揮發(fā)分，揮發(fā)分經(jīng)冷卻分離得到焦油和熱解煤氣，而煤熱解所產(chǎn)生的熱解半焦則被送到流化床氣化爐，以水蒸氣和O2為氣化劑，發(fā)生氣化反應(yīng)，制取合成氣，氣化爐中未被完全氣化的半焦再被送到循環(huán)流化床燃燒爐，鼓入空氣進(jìn)行常規(guī)燃燒，或者鼓入O2/CO2進(jìn)行富氧燃燒，加熱固體熱載體循環(huán)灰，同時(shí)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜谏a(chǎn)氣化爐所需的氣化劑蒸汽。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)煤的熱解氣化燃燒梯級(jí)利用實(shí)現(xiàn)了焦油、熱解煤氣和合成氣的聯(lián)產(chǎn)，但其燃燒、熱解、氣化的熱量梯級(jí)利用順序不合理，對(duì)能量的合理利用存在進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化的空間。

綜上所述，現(xiàn)有的熱解-氣化耦合分級(jí)利用技術(shù)雖然從一定程度上解決了傳統(tǒng)氣化制合成氣以及熱解制油的缺點(diǎn)，但是由于采用流化床技術(shù)和工藝條件限制，致使碳轉(zhuǎn)化率和氣化強(qiáng)度低。因此，如何進(jìn)一步提高碳轉(zhuǎn)化率和氣化強(qiáng)度、合理運(yùn)用燃燒、氣化、熱解的熱量梯級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)真正意義上的熱解-氣化一體化粉煤分質(zhì)分級(jí)高效、清潔利用是煤氣化技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的碳轉(zhuǎn)化率和氣化強(qiáng)度低、粉煤利用率較低、以及低階煤難以利用的問(wèn)題，提供一種新的循環(huán)流化床粉煤熱解-氣化裝置，及采用其進(jìn)行粉煤熱解-氣化的方法。本發(fā)明具有碳轉(zhuǎn)化率高、氣化強(qiáng)度高、粉煤利用率高、氣化煤種適應(yīng)性廣、能量利用合理以及裝置運(yùn)行穩(wěn)定、高效的特點(diǎn)。