[發明專利]一種富氧高溫脫除可燃固廢氣化焦油的裝置和方法

在審

• 申請號: 202010595043.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111778072A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 金保昇;丁琪楓;黃亞繼
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10J3/84
• 分類號: C10J3/84
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳飛

本發明公開了一種富氧高溫脫除可燃固廢氣化焦油的裝置和方法，其中，該裝置包括依次連接的流化床氣化反應器、旋風分離器和高溫富氧氣化爐，流化床氣化反應器用于將可燃固廢氣化轉化為粗制可燃氣，包括氣化區域及其底部的風室，其中，氣化區域設置可燃固廢進料口，風室側面設置氣化劑進氣口，氣化劑為空氣和富氧氣體的混合氣體；高溫富氧氣化爐爐壁上開設有富氧氣體進氣口，用于通過焦油與富氧氣體的氧化反應及氧化反應放熱后的焦油裂解、縮聚過程脫除粗制可燃氣中的焦油；該裝置還包括用于提供氣化劑和富氧氣體的供氣設備。該裝置可大大降低可燃固廢氣化后的焦油含量，焦油脫除效率高，同時大大節約了加熱成本，最終可得到比較純凈的可燃氣。

技術領域

本發明涉及一種可燃固廢氣化裝置和方法，具體涉及一種富氧高溫脫除可燃固廢氣化焦油的裝置和方法。

背景技術

近年來全球經濟迅速發展，隨著工業化和能源消費水平的提高，傳統化石燃料如石油、煤、天然氣等儲量日益減少。為了實現能源的可持續發展，廣大學者正積極開發代替化石燃料的可再生能源，這眾多的替代能源中，生物質類可燃固廢是最豐富的可再生資源，全球年產量約為1.1×10¹¹噸。經過多年的發展，可燃固廢燃料如今已經成為重要的化石燃料替代能源。

可燃固廢氣化技術是可燃固廢化學能轉化的主要方式之一，通過對可燃固廢進行特定技術加工，將其中的碳水化合物轉化成高品位、易輸送、利用效率高的氣體燃料，如果氣化產氣足夠干凈則可進一步升級為可再生燃料和化學品。具體而言，可燃固廢氣化是以可燃固廢為原料，以氧氣(空氣)、水蒸氣等作為氣化劑，在高溫條件下通過熱化學反應將可燃固廢部分轉化為可燃氣的過程；可燃固廢氣化時主要產物為氫氣、一氧化碳、甲烷和乙炔等可燃性氣體。

可燃固廢氣化擁有眾多的優點：(1)對于原料的尺寸及種類沒有嚴格要求；(2)相較于其他可燃固廢處理技術，可燃固廢氣化帶來的環境污染更少；(3)經過進一步加工的氣化產氣可在多個領域進行利用。但是，可燃固廢氣化技術發展也面臨了一系列的挑戰，氣化效率、氣體熱值和焦油一直是阻礙其發展的三大障礙，其中尤以焦油問題最為嚴重。過多的焦油會引起管道堵塞、用氣設備結垢和腐蝕、燃燒不完全造成能量浪費等一系列問題，并且由于發動機磨損和高維護成本，焦油的存在將嚴重限制生產氣體的使用。

機械方法能起到脫除焦油的作用，通過不同機械方法如水洗刷器、旋風除塵器、文丘里洗刷器可脫除約40～99％焦油，然而，機械方法只能脫除或捕捉產氣中的焦油，卻不能將焦油的進行資源化利用，焦油的能量被浪費，同時也可能帶來水污染等二次污染。熱裂解和催化裂解雖然轉化率較高但是它們都有一些各自的缺點：為了提高焦油轉化率，熱裂解需要很高的溫度，通常超過1300℃，且需要持續不斷地為熱裂解反應供熱，操作成本較高；催化裂解改善了熱裂解的問題，可以在低溫下改進產氣組分，但是由于鎳基和堿金屬催化劑存在易積炭、H₂S中毒等種種原因導致催化劑易失活，而白云石催化劑雖然價格低廉但是易破碎，催化劑使用壽命較短。

發明內容

發明目的：針對現有可燃固廢氣化技術中存在的焦油問題，本發明提供一種富氧高溫脫除可燃固廢氣化焦油的裝置，還提供了一種基于該裝置富氧高溫脫除可燃固廢氣化焦油的方法。

技術方案：本發明所述的一種富氧高溫脫除可燃固廢氣化焦油的裝置，包括依次連接的流化床氣化反應器、旋風分離器和高溫富氧氣化爐，流化床氣化反應器用于將可燃固廢氣化轉化為粗制可燃氣，包括氣化區域及其底部的風室，其中，氣化區域設置可燃固廢進料口，風室側面設置氣化劑進氣口，氣化劑為空氣和富氧氣體的混合氣體；旋風分離器用于離心分離粗制可燃氣中的飛灰顆粒；高溫富氧氣化爐爐壁上開設有富氧氣體進氣口，用于通過焦油與富氧氣體的氧化反應及氧化反應放熱后的焦油裂解、縮聚過程脫除粗制可燃氣中的焦油；該裝置還包括用于提供氣化劑和富氧氣體的供氣設備。