使固体燃料渣池气化的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种在熔融渣池气化器中使固体燃料熔融渣池气化的过程和装置，其能够增大输出、增大能够使用的固体燃料的范围并改进气体质量。该过程借助熔融渣池气化器进行，渣池气化器包括在熔融渣池气化器的顶部的粗粒固体燃料的供给部和排气部，包括渣池，包括在熔融渣池气化器的底部的渣池排放部，包括借助渣池之上的气化剂喷嘴供给第一气化剂的供给部，包括渣池之上的固定床的填料，除第一气化剂外通过到达固定床的填料的上部区域并位于第一气化剂的供给部之上竖直距离至少2m处的至少一个气化剂喷嘴将第二气化剂注入，其中第二含氧气化剂以蒸汽/氧气比值介于0.6至5kg/m3(在标准温度和压力下)的范围注入，其中注入的第二气化剂的氧气量达到总供给的氧气量的50％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使固体燃料渣池气化的方法和装置
本专利技术涉及一种用于在渣池气化器中使固体燃料渣池气化的方法和装置，该方法和装置能够提高的性能、扩大固体燃料的使用范围并改进气体质量。根据本专利技术的方法和装置能使具有更高细粒比例的煤气化，和/或能额外使细粒和粉末型燃料气化。
技术介绍
粗粒固体燃料的气化，即颗粒尺寸大于大约6mm且小于大约100mm的粗粒煤和/或含碳固体的气化优选地发生在根据固定床高压气化方法FDV或根据渣池气化SBV的固定床中。后者也已知被命名为英国燃气-鲁齐(BritishGasLurgi)BGL气化。燃料与助熔剂一起借助压力闸在高处被供应到渣池气化器。在渣池气化器的高度上延伸的固定床中(实际上是移动床)从上到下理想地包括如下区：干燥区、热解区、气化区、氧化区(吹气模(blowmould))和渣池。在气化器的底部移除作为液态渣的渣。通过延伸到气化器中并被指引到渣池上的气化剂喷嘴将气化剂吹进。用于已形成的原料气体的原料气体排出部位于固定床气化器的顶部。气化剂实际上包括氧气和蒸汽。优选地，蒸汽与氧气之比(蒸汽/氧气比)DSV优选用单位kg蒸汽/m3(I.N.)、氧气(100％vol.)表示，根据灰熔融温度，在0.8kg/m3与1.6kg/m3(I.N.)之间的范围。在大约0.8kg/m3(I.N.)之下，气化剂喷嘴的热负荷太高，在大约1.6kg/m3(I.N.)之上，灰不再正确地熔融。该渣池气化器具有两个总的缺陷。第一个缺陷是<6mm的细粒的百分比非常受限于从<大约5％到<大约20％的质量百分比的值上；对于非烧结的煤为<大约5％的质量百分比的值，对于烧结的煤受限于<大约20％的质量百分比的值。否则，损害填料的良好流动性，产生不期望的清除，流出粉尘或甚至粗粒固体与原料气体一起离开气化器。第二个缺陷是指从气化器流出的包含原料气体的粉尘的温度低，根据所用燃料的类型，温度在大约400℃与大约900℃之间的范围。原料气体的温度太低而不能在热解区形成焦油并使重烃分解。这一方面造成了昂贵的气体清洁，另一方面造成与所用燃料有关的CO和H2的合成气体产量的减少。为了弥补缺陷，在DE102007006979B4中已经提出了将后气化的气化剂注入固定床的填料之上的自由空间。因此，原料气体的温度应升高到至少800℃，以便裂解重烃并使它们转化成合成气体。这个解决方案直到现在才成功实现，因为火焰向上散布的太大，并且担心没有反应的氧气与原料气体一起流出气化器。到现在为止，技术上还未能找到回收利用细燃料和提高气体产量的更有利的解决方案。细煤不得不另外使用(一般是燃烧)，而不是供给气化。然而，更大部分的细煤不能被经济地使用，不得不作为炼焦堆处理。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是开发一种用于渣池气化的具有相应的装置的方法，与之前已知的渣池气化器相比，借助微小的有关过程和设备的改变，该装置和方法能提高性能、与煤相比扩大燃料的应用范围具有更高细粒百分比和/或额外气化细粒燃料和粉尘型燃料，以及提高合成气体的产量。根据本专利技术，提高借助渣池气化器利用含有氧气和水蒸汽的气化剂使粗粒固体燃料渣池气化的方法来实现该目的，该渣池气化器具有在渣池气化器的顶部的粗粒固体燃料的供给部和排气部，具有渣池，具有在该渣池气化器的底部的渣池排放部，具有借助渣池之上的气化剂喷嘴供给用于非结渣气化的第一气化剂的供给部，具有在该渣池之上的固定床的填料，其中，通过至少一个气化剂喷嘴，另外注入独立于第一气化剂的用于结渣气化的第二气化剂，至少一个气化剂喷嘴延伸到固定床的填料的上部区域并位于第一气化剂的供给部之上竖直距离至少2m处，其中，第二含氧气化剂以蒸汽/氧气比值介于0.6kg/m3(I.N.)与5kg/m3(I.N.)之间的范围注入，其中，注入的第二气化剂的氧气量达到总供给的氧气量的50％。根据本专利技术，另外注入独立于用于非结渣气化所供给的第一气化剂的用于结渣气化的第二气化剂，其中，借助气化剂喷嘴供给第一气化剂，借助延伸到固定床的填料的上部区域的多个气化剂喷嘴将第二气化剂注入固定床的填料的上部区域。利用第一气化剂来进行第一非结渣气化，在整个固定床上形成理想区(第一干燥区、第一热解区、第一气化区、第一氧化区或第一吹气模、除灰)，利用第二气化剂进行形成局部漩涡(吹气模)的第二结渣气化。第二气化剂中的蒸汽/氧气比(用单位kg蒸汽/m3(I.N.)、氧气(100％vol.)表示)被调整为或在0.6kg/m3(I.N.)与3kg/m3(I.N.)之间的值(第二气化的结渣运行)，或在3kg/m3(I.N.)与5kg/m3(I.N.)之间的值(第二气化的非结渣、烧结运行)，或根据需要在两个值范围中的一个上变化。在第二气化的结渣运行中，在吹气模中形成液态渣。在非结渣运行中，灰未熔融，而是烧结。如果应提高合成气体产量(用于烃的裂解的更高的水蒸汽水平，特别是甲烷裂解为一氧化碳和氢)，后者是有利的，当应气化具有非常高的细粒水平的燃料时，前者是有利的。形成的液态渣还有烧结的灰避免流动通道形成在第二气化之上的固定床中，粉尘或甚至粗粒固体可从所述流动通道清除并与原料气体一起排出。固定床的填料的良好流动性完全提高了。根据本专利技术的方法的有利构造，蒸汽通过至少一个蒸汽喷嘴另外注入第二含氧气化剂。除用于第二气化的气化剂喷嘴外，设有只供应蒸汽的喷嘴，以便仍提高合成气体的质量。利用这些蒸汽喷嘴，蒸汽可另外注入固定床。蒸汽喷嘴位于第一气化区。蒸汽流入热的含碳填料，并起反应主要形成一氧化碳和氢。在蒸汽喷嘴之前不形成吹气模，而形成向上指向的湍流区。当形成吹气模时和/或当流动区形成为靠近壁时和当它们优选位于大约均匀地分布在固定床的填料的周向上时，在这些壁区域的填料流通的压力损失减少。从下面上升的气体沿靠近壁的流动区域的方向分布。以该方式，固定床的流通整体变得更均匀，即，主要集中的流动被第二气化变成均匀分布的流动。第二气化剂有利地注入形成的第一气化区，或在含氧气化剂的情况下注入第一热解区。在第一热解区中的温度是大约400℃至1000℃，在第一气化区中的温度是大约1100℃至1300℃。这些区位于大规模渣池气化器中第一气化剂的供给部之上1m至4m的高度处。因此，第二气化剂的注入发生在从第一气化剂的供给部之上1m至固定床的填料的表面之下1m的高度处，优选地，从第一气化剂的供给部之上2m至固定床的填料的表面之下1m的高度处。距第一气化剂的供给部的1m的最小竖直距离也是由如下事实产生，必须确保第一气化剂的氧气必须已完全地化学转化达到第二气化剂的供给部的高度。否则，氧气会从底部烧到顶部。废塑料和煤的混合物的渣池气化的操作经验显示，氧气完全地化学转化达到第一气化剂的供给部之上最大1m的高度处。第二气化在渣池气化器的固定床的填料的上部区域中的受限高度区执行。多个气化剂喷嘴可分布在该高度上并在固定床气化器的横截面上。优选地，多个气化剂喷嘴分布在周向上的一定高度上。具有20m/s至120m/s的气体出口速度的第二含氧气化剂的注入导致在气化剂喷嘴的排出口之前，在固定床的填料中形成如中空空间的湍流旋涡区(吹气区)，其中碳与氧气一起燃烧(第二燃烧区)。喷嘴之前的漩涡区由焦炭填料包围，其中温度下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用含有氧气和水蒸汽的气化剂来渣池气化固体燃料的方法，所述方法借助渣池气化器，所述渣池气化器具有在所述渣池气化器的顶部的粗粒固体燃料的供给部和排气部，具有渣池，并且具有在所述渣池气化器的底部的渣池排放部，具有借助所述渣池之上的气化剂喷嘴供给第一气化剂的供给部，具有在所述渣池之上的固定床的填料，其特征在于，除所述第一气化剂外，通过至少一个气化剂喷嘴将第二气化剂注入，所述至少一个气化剂喷嘴伸入固定床的填料的上部区域并位于所述第一气化剂的供给部之上竖直距离至少2m处，其中，第二含氧气化剂以蒸汽/氧气的比值介于0.6kg/m3至5kg/m3(I.N.)的范围注入，其中，所述第二含氧气化剂以至少20m/s至最高120m/s的流速注入所述固定床的填料，使得在所述气化剂喷嘴的排出口之前，在所述固定床的填料中形成如中空空间的湍流旋涡区，其中碳与氧气燃烧且释放的灰熔融或烧结，以及其中，注入的所述第二气化剂的氧气量达到总供给的氧气量的50％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.13 DE 102012202143.41.一种利用含有氧气和水蒸汽的气化剂来渣池气化固体燃料的方法，所述方法借助渣池气化器，所述渣池气化器具有在所述渣池气化器的顶部的粗粒固体燃料的供给部和排气部，具有渣池，并且具有在所述渣池气化器的底部的渣池排放部，具有借助所述渣池之上的气化剂喷嘴供给第一气化剂的供给部，具有在所述渣池之上的固定床的填料，其特征在于，除所述第一气化剂外，通过至少一个气化剂喷嘴将第二气化剂注入，所述至少一个气化剂喷嘴伸入固定床的填料的上部区域并位于所述第一气化剂的供给部之上竖直距离至少2m处，其中，第二含氧气化剂以蒸汽/氧气在标准温度和压力下的比值介于0.6kg/m3至5kg/m3的范围注入，其中，所述第二含氧气化剂以至少20m/s至最高120m/s的流速注入所述固定床的填料，使得在所述气化剂喷嘴的排出口之前，在所述固定床的填料中形成如...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·迈耶，马丁·格雷布纳，
申请(专利权)人：环保热力有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE