用于高灰分含量的原料的气化系统和方法技术方案

本发明专利技术提供用于高灰分含量的原料的气化系统和方法，所述气化系统包括煤分离单元，煤分离单元包括容器、第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，所述容器具有顶部和底部；所述第一入口构造为从研磨单元接收包含至少煤和灰分的进料流；所述第二入口构造为接收洗涤流体流；所述第一出口构造为传送低灰分进料流；所述第二出口构造为传送富含灰分的流。在操作中，在分离单元中用洗涤流体流洗涤进料流，以从煤分离灰分中的至少一部分。经分离的灰分沉淀至所述容器的底部，并作为富含灰分的流经由所述第二出口传送。经分离的煤漂浮至所述容器的顶部，并作为低灰分进料流经由所述第一出口传送至所述气化单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域总体涉及气化系统，更具体地，涉及用于高灰分含量的燃料的气化系统。
技术介绍
诸如煤、石油焦、生物质、木基材料、农业废物、焦油、焦炉煤气和浙青以及其他含碳物质的原料可被气化，以用于电力、化学品、合成燃料的制备以及用于多种其他应用。气化涉及在极高温度下使碳质燃料和氧气反应以产生合成气，即含有一氧化碳和氢气的燃料。相比于在气化之前的初始状态的燃料，合成气通常更有效且更清洁地燃烧。合成气可用于发电、化学生产和任何其他合适的应用。然而，一些含碳原料具有灰分含量，该灰分含量使得这些原料不适于与一些已知的气化系统一起使用。
技术实现思路
在一方面，提供了一种用于具有研磨单元和气化单元的气化系统的煤分离单元。所述分离单元包括容器、第一入口和第二入口，所述容器具有顶部和底部；所述第一入口构造为接收来自所述研磨单元的包括至少煤和灰分的进料流；所述第二入口构造为接收洗涤(wash)流体流。所述分离单元还包括第一出口和第二出口，所述第一出口构造为传送低灰分进料流；所述第二出口构造为传送富含灰分的流。在操作中，在分离单元中用洗涤流体流洗涤进料流，以从煤分离灰分中的至少一部分。经分离的灰分沉淀至所述容器的底部，并作为富含灰分的流经由所述第二出口传送。经分离的煤漂浮至所述容器的顶部，并作为低灰分进料流经由所述第一出口传送至所述气化单元。在另一方面，提供了一种用于高灰分含量的煤的气化系统。所述系统包括研磨单元、气化单元和煤分离单元，所述研磨单元构造为降低包含至少煤和灰分的高灰分进料流的粒度(particle size);所述气化单元构造为接收低灰分进料流,并由所述低灰分进料流产生合成气；所述煤分离单元联接于所述研磨单元与所述气化单元之间。所述分离单元包括容器、第一入口和第二入口，所述容器具有顶部和底部；所述第一入口与所述研磨单元流动连通，并构造为接收具有降低的粒度的高灰分进料流；所述第二入口构造为接收洗涤流体流。所述分离单元还包括第一出口和第二出口，所述第一出口与所述气化单元以流体连通方式而联接，并构造为将低灰分进料流传送至所述气化单元；所述第二出口构造为传送富含灰分的流。在操作中，在分离单元中用洗涤流体流洗涤高灰分进料流，以从煤分离灰分中的至少一部分。经分离的灰分沉淀至所述容器的底部，并作为富含灰分的流经由所述第二出口传送，且经分离的煤漂浮至所述容器的顶部，并作为低灰分进料流经由所述第一出口传送至所述气化单元。在又一方面，提供了一种在气化系统中降低高灰分进料流的灰分含量的方法。所述方法包括提供煤分离单元，所述煤分离单元包括具有顶部、底部、第一和第二入口以及第一和第二出口的容器。所述方法还包括将高灰分进料流(所述高灰分进料流包括至少煤和灰分)提供至所述第一入口、将洗涤流体流提供至所述第二入口、在容器中使所述高灰分进料流与洗涤流体流接触、以及从煤中分离灰分中的至少一部分。经分离的灰分沉淀至所述容器的底部，并且煤漂浮至所述容器的顶部。【附图说明】图1为一个不例性的气化系统的不意图；图2为图1中所示的气化系统的一个示例性详细示意图；且图3为图1和2中所示的气化系统中所用的一个示例性煤分离单元的横截面图。【具体实施方式】图1为一个示例性的气化系统10的简化示意图，气化系统10包括研磨单元12、煤分离单元14、气化单元16、黑水(black water)处理单元18、灰水(grey water)处理单元20和空气分离单元(ASU)22。在示例性实施例中，煤描述为用于气化系统10的原料。然而，任何其他合适类型的材料可用作用于气化系统10的原料。如本说明书所用，术语“高灰分”和“低灰分”以相对的意义使用，且高灰分意指大于约20%的灰分含量,低灰分意指小于约20%的灰分含量。在不例性实施例中，研磨单兀12接收闻灰分含量煤的原料(即大于20%灰分含量)(未显示),将煤减小至预定粒度,并将煤进料流24传送至分离单元14。如本说明书进一步描述，煤和灰分在分离单元14中分离，以产生富含灰分的流26和低灰分进料流28。气化单元16接收来自ASU22的流体流30和低灰分进料流28，并产生合成气的流32。将合成气的流32中的至少一部分传送至黑水处理单元18和灰水处理单元20，以从合成气的流中去除杂质。图2为示例性气化系统10的详细示意图。在示例性实施例中，气化系统10包括发电设备100，发电设备100可产生和/或燃烧合成气体(即合成气)以转化成电力和/或制备化学品。例如，应了解尽管示例性实施例示出了使用动力岛166发电，但其他实施例可任选地不包括动力岛166。例如,其他设备100实施例可包括化工设备、合成气生产设备,和适用于基于合成气来制备化学品和化学组合物的任何其他工业设备。在示例性实施例中，将原料102 (例如高灰分含量煤)和冲洗剂(fluxant) 104传送至原料处理和储存单元106。可将冲洗剂104添加至原料处理和储存单元106中的原料102，以调节原料102的熔化特性。冲洗剂104可包括例如砂子、岩石、石灰岩、矾土和铁矿石。原料处理和储存单元106将原料102和冲洗剂104的混合物引导至原料研磨和浆料制备单元108，原料研磨和浆料制备单元108通过将原料102和冲洗剂104砍碎、碾磨、切碎、磨碎、压块或造粒(palletize)而将原料102和冲洗剂104的混合物调整尺寸或再成形，以产生气化燃料。另外，可将水110和/或试剂进料244或其他合适的流体添加至原料研磨和浆料制备单元108中的原料102和冲洗剂104的混合物，以产生浆料燃料112。在示例性实施例中，将浆料燃料112传送至分离单元14。分离单元14的进料可包括固体进料、液体进料和/或气体进料。分离单元14包括浮选(flotation)分离型柱200(示于图3中)，浮选分离型柱200将浆料燃料112分离成富含灰分的流114和低灰分进料流116，如本说明书进一步描述。富含灰分的流114作为废物流、产物流传送，或者用于其他合适的过程，并且低灰分进料流116传送至气化器118。在示例性实施例中，气化器118为构造为接收作为浆料的进料流116的气流床气化炉。在示例性实施例中，气化器118将进料流116转化为合成气，例如一氧化碳和氢气的组合。该转化可通过如下方式实现:取决于所用的燃料类型，使燃料在高压(例如大约40巴至90巴之间)和高温(例如大约1200°C至1500°C之间)下经受受控量的任何调节剂(moderator)和有限的氧气。在热解过程中燃料的加热可产生炉洛120和残余气体(例如一氧化碳、氢气和氮气)。在示例性实施例中，随后可在气化器118中发生部分氧化过程(即气化)。为了协助气化过程，将氧气流122从ASU22供应至气化器118，所述ASU22操作用以将空气124分离成组分气体(component gas)。ASU22将空气124分离成氧气122和氮气126，氧气122被引导至气化器118，氮气126可传送至系统10中的其他部件或过程。在示例性实施例中，炭和残余气体可与氧气122反应以形成二氧化碳和一氧化碳，这提供了用于随后的气化反应的热量。在气化过程中的温度可为大约1200°C至大约1500°C。另外，可将蒸汽(未显示)引入气化器118中，以使得原料中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有研磨单元和气化单元的气化系统的煤分离单元，所述煤分离单元包括：容器，所述容器具有顶部和底部；第一入口，所述第一入口构造为从所述研磨单元接收包含至少煤和灰分的进料流；第二入口，所述第二入口构造为接收洗涤流体流；第一出口，所述第一出口构造为传送低灰分进料流；和第二出口，所述第二出口构造为传送富含灰分的流，其中在操作中，所述进料流在所述煤分离单元中用所述洗涤流体流洗涤，以从煤中分离灰分中的至少一部分，经分离的灰分沉淀至所述容器的所述底部，并作为富含灰分的流经由所述第二出口传送，并且经分离的煤漂浮至所述容器的所述顶部，并且作为低灰分进料流经由所述第一出口传送至所述气化单元。

【技术特征摘要】
2013.02.11 US 13/764,7631.一种用于具有研磨单元和气化单元的气化系统的煤分离单元，所述煤分离单元包括: 容器，所述容器具有顶部和底部； 第一入口，所述第一入口构造为从所述研磨单元接收包含至少煤和灰分的进料流； 第二入口，所述第二入口构造为接收洗涤流体流； 第一出口，所述第一出口构造为传送低灰分进料流；和 第二出口，所述第二出口构造为传送富含灰分的流， 其中在操作中，所述进料流在所述煤分离单元中用所述洗涤流体流洗涤，以从煤中分离灰分中的至少一部分，经分离的灰分沉淀至所述容器的所述底部，并作为富含灰分的流经由所述第二出口传送，并且经分离的煤漂浮至所述容器的所述顶部，并且作为低灰分进料流经由所述第一出口传送至所述气化单元。2.根据权利要求1所述的煤分离单元，其还包括第三入口，所述第三入口构造为接收空气流，以促进所述进料流的煤和灰分的分离和/或煤流动至所述容器顶部。3.根据权利要求1所述的煤分离单元，其特征在于，所述煤分离单元构造为接收试剂流以提高煤的疏水性，并且，所述试剂流在所述第一入口之前与所述高灰分进料流混合。4.根据权利要求3所述的煤分离单元，其特征在于，所述试剂流包含柴油和二醇基组合物中的至少一者。5.根据权利要求2所述的煤分离单元，其特征在于，所述第三入口位于所述容器的所述底部。6.根据权利要求1所述的煤分离单元，其特征在于，所述第二入口位于所述容器的所述顶部。7.根据权利要求1所述的煤分离单元，其特征在于，所述第一出口位于所述容器的所述顶部，且所述第二出口位于所述容器的所述底部。8.一种用于高灰分含量煤的气化系统，所述系统包括: 研磨单元，所述研磨单元构造为降低包含至少煤和灰分的高灰分进料流的粒度； 气化单元，所述气化单元构造为接收低灰分进料流，并由所述低灰分进料流产生合成气；和 煤分离单元，所述煤分离单元联接于所述研磨单元与所述气化单元之间，所述煤分离单元包括: 容器，所述容器具有顶部和底部； 第一入口，所述第一入口与所述研磨单元流体连通，并构造为接收具有降低的粒度的高灰分进料流； 第二入口，所述第二入口构造为接收洗涤流体流； 第一出口，所述第一出口与所述气化单元以流体连通方式联接，并构造为将低灰分进料流传送至所述气化单元；和 第二出口，所述第二出口构造为传送富含灰分的流， 其中在操作中，所述高灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：V沙，S克里什纳马查里，AVB萨斯特里，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US