气化设备和用于对其灰锁加压的方法技术

一种气化设备，该设备用于通过气化固态的含碳的给料例如煤或焦炭来生产合成气体，该气化设备包括固定床压力气化反应器，该固定床压力气化反应器与用于排灰的压力锁直接相连，其中，可以用蒸汽对该压力锁加压，并且其中，该设备包括用于向反应器供应气化蒸汽并且向压力锁供应加压蒸汽的蒸汽发生系统，其中，蒸汽系统被设计成使得它能够提供具有不同压力、温度和过热程度的蒸汽，每一种蒸汽用作气化蒸汽或加压蒸汽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气化设备，该气化设备通过利用大体由蒸汽和氧气组成的气化气体通过形成固态或部分固态且不可流动的灰来气化含碳的固态给料例如煤或焦炭，来生产包含一氧化碳和氢气的合成气体，该气化设备包含固定床压力气化反应器，该固定床压力气化反应器与用于排灰的压力锁直接相连，其中，可以用蒸汽对该压力锁加压，并且其中，气化设备包括蒸汽发生系统，该蒸汽发生系统用于提供蒸汽作为用于生产工艺气体的气化蒸汽并且作为对压力锁进行加压的加压蒸汽。
技术介绍
在现有技术中，已经对用于煤的固定床气化的设备进行了详细的描述。在许多情况中的中心元件是由一个或更多个鲁奇固定床压力气化反应器形成的，如在第六版Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，15卷，369页，图24和在未经审查的德国专利申请DE 10 2007048 673 A1中所描述的。在这样的反应器中，含碳燃料例如煤或焦炭在固定床中在高压和高温下通过添加氧气和蒸汽而被气化，以获得包含一氧化碳和氢气的产品气体。作为气化介质提供的蒸汽的温度通常是400℃。气化器的工作压力通常高达40bar。未处理的合成气体通常以400到600℃的温度在化器的上部区域中离开该气化器。在气化过程中，得到一种固态或主要为固态且不可流动的灰作为副产品，由于该反应器处于例如40bar的高工作压力下，所以该副产品经由回转炉并经由压力锁而被从气化反应器排出。下文中，用于排出灰的压力锁被称为灰锁。在将灰锁压力降低到环境压力后，实施灰锁的排空。为了再一次填充灰锁，灰锁最初必须再次被引导至固定床压力气化反应器的工作压力。为了再一次对灰锁加压，使用了蒸汽中的部分蒸汽，其被供给到气化反应器中作为用于气化加工的气化蒸汽。关于依据压力和温度的蒸汽品质，有必要在对气化加工和灰锁操作的需求之间找到平衡点。为了获得高的产品气体产量地操作气化加工，该蒸汽应以尽可能高的温度为目标。气化蒸汽的蒸汽温度越高，用于实现气化反应所需的加工温度的煤消耗量就越低。另一方面，对于灰锁，高的蒸汽温度是不利的，因为它将致使锁的制造在技术上更昂贵，且因此，比用于锁的实际任务即收集和排出灰所必要的成本更高。继而，必须使用耐高温且昂贵的材料。因此，提供用于对固定床压力气化反应器的灰锁加压的一种设备和方法已经成为目标，一方面其允许通过使用不昂贵的材料来构造灰锁。另一方面，应确保上游的气化反应器的高能效的操作。
技术实现思路
根据本专利技术，根据权利要求1所述目标已经被一种设备解决，该设备通过利用大体由作为气化蒸汽的蒸汽和氧气构成的工艺气体通过形成固态的或部分固态的不可流动的灰来气化固态的含碳的给料例如煤或焦炭，来生产主要包含一氧化碳和氢气的合成气体，该设备包括固定床压力气化反应器，该固定床压力气化反应器与用于排灰的压力锁直接相连，其中，能够用蒸汽对压力锁加压，并且其中，该设备包括用于向反应器供应气化蒸汽并且用于向压力锁供应加压蒸汽的蒸汽发生系统，所述设备的特征在于，蒸汽发生设备被设计成使得它可以提供具有至少两种不同的压力、温度和过热程度的蒸汽，每一种作为气化蒸汽或加压蒸汽使用。由于气化加工和灰锁加压的蒸汽供应的分离，可以选择更有利的也就是更高的蒸汽温度以用于气化加工。例如，通过将蒸汽温度从400℃增加到470℃，生煤的气化所需要的氧气被降低了5％。同时，用于达到气化反应所需的加工温度的煤消耗量也减小了。在本专利技术特别适合的方面，该蒸汽发生系统包括两个可独立操作的蒸汽发生器，其中，一个蒸汽发生器用于产生用于气化反应的气化蒸汽，另一个蒸汽发生器用于产生用于对灰锁进行加压的加压蒸汽。该方面具有的优点是，可以使用为了各自的任务而被优化的蒸汽发生器，而且可以相互独立地操作蒸汽发生器。产生用于灰锁的加压蒸汽的蒸汽发生器可以被设计成比用于生产加工蒸汽的蒸汽发生器小很多，这是因为此处所需的蒸汽体积流量较小。另外，在气化设备的大部分运行阶段中，可以不运行用于产生用于灰锁的加压蒸汽的蒸汽发生器，这是因为只在灰锁的加压过程中需要该蒸汽发生器。如在很多例子中，空气和/或氧气被供给到气化蒸汽管道中作为附加的氧化剂和气化介质，依据本专利技术的另一方面，用于气化蒸汽的蒸汽发生器配备有用于使蒸汽过热的蒸汽加热器。这样，可以避免蒸汽在通往气化反应器的管道路径上凝结。此外，这还提供了一种可能性即将气化蒸汽的温度调整到特别有利于完成气化反应的温度值。在本专利技术的低成本的且在构造方面特别简单的方面，蒸汽发生系统仅配备有一个蒸汽发生器，从该发生器延伸出的蒸汽管路分支成气化蒸汽管路和加压蒸汽管路，并且其中，沿着加压蒸汽管路布置蒸汽冷却器。由于对于蒸汽发生器的投资和操作成本通常要比蒸汽冷却器高得多，因此这样可以实现显著地节约成本。在特别有利的方面，该蒸汽冷却器包括供水系统和空间，例如喷洒室或骤冷室，在其中例如通过喷洒使得水和蒸汽彼此接触，而且蒸汽因此被冷却到适于用作加压蒸汽的温度。在另一方面，本专利技术涉及一种方法，该方法用于操作气化设备中的灰锁，该气化设备利用大体由作为气化蒸汽的蒸汽和氧气组成的工艺气体通过形成固态的或部分固态的不可流动的灰来气化固态的含碳的给料，其中，该气化设备包括固定床压力气化反应器和灰锁，该方法包含如下方法步骤：(a)在打开灰入口并关闭灰出口的情况下，借助于回转炉将灰从固定床压力气化反应器排出到灰锁中，(b)关闭灰入口，将灰锁压力降低到环境压力，(c)打开灰出口，将灰从灰锁排出，(d)关闭灰出口，用加压蒸汽对灰锁加压，(e)打开灰入口，其中，该方法的特征在于，加压蒸汽的温度比气化蒸汽的温度低。优选地，执行依据本专利技术的方法使得加压蒸汽的温度比气化蒸汽的温度低至少50℃，优选低至少70℃。当加压蒸汽的温度不大于400℃且气化蒸汽的温度大于400℃时，执行该方法是特别有利的。这允许在兼具高的气化能力的同时对便宜的灰锁材料的选择和固定床压力气化反应器的高效能运转。例如，通过将蒸汽温度从400℃增加到470℃，生煤气化需要的氧气被减少了5％。同时，为了达到气化反应所需的加工温度而消耗的煤也减少了。附图说明从下列非限制性的示例性实施例和附图标记实例的描述中，可以获得本专利技术的进一步的改进、优点以及可能的应用。所有描述的特征本身或其任意组合形成了本专利技术，而不依赖于在权利要求或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气化设备，所述气化设备通过利用大体上由作为气化蒸汽的蒸汽和氧气组成的工艺气体通过形成固态的或部分固态的不能流动的灰来气化固态的含碳给料例如煤或焦炭，来生产主要由一氧化碳和氢气组成的合成气体，所述气化设备包括固定床压力气化反应器，所述固定床压力气化反应器与用于排出所述灰的压力锁直接相连，其中，能够用蒸汽对所述压力锁加压，并且其中，所述设备包括用于向所述反应器供应气化蒸汽并且向所述压力锁供应加压蒸汽的蒸汽发生系统，其特征在于，所述蒸汽发生设备被设计成使得它能提供具有至少两种不同的压力、温度和过热程度的蒸汽，每一种蒸汽用作气化蒸汽或加压蒸汽。

【技术特征摘要】
2013.09.20 DE 102013110447.91.一种气化设备，所述气化设备通过利用大体上由作为气化蒸汽
的蒸汽和氧气组成的工艺气体通过形成固态的或部分固态的不能流动
的灰来气化固态的含碳给料例如煤或焦炭，来生产主要由一氧化碳和
氢气组成的合成气体，所述气化设备包括固定床压力气化反应器，所
述固定床压力气化反应器与用于排出所述灰的压力锁直接相连，其中，
能够用蒸汽对所述压力锁加压，并且其中，所述设备包括用于向所述
反应器供应气化蒸汽并且向所述压力锁供应加压蒸汽的蒸汽发生系
统，其特征在于，所述蒸汽发生设备被设计成使得它能提供具有至少
两种不同的压力、温度和过热程度的蒸汽，每一种蒸汽用作气化蒸汽
或加压蒸汽。
2.根据权利要求1所述的气化设备，其特征在于，所述蒸汽发生
系统包括两个能独立操作的蒸汽发生器。
3.根据权利要求2所述的气化设备，其特征在于，所述蒸汽发生
器中的至少一个蒸汽发生器配备有用于使所产生的蒸汽过热的蒸汽加
热器。
4.根据权利要求1所述的气化设备，其特征在于，所述蒸汽发生
系统包括蒸汽发生器，蒸汽管道从所述蒸汽发生器延伸，所述蒸汽管
道分支成气化...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨里克·蒂默曼，弗雷德里克·朱达斯，
申请(专利权)人：乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR