用于分步冷却含碳材料气化的气化炉所排高压高温灰分的系统和方法，其中高压冷却器冷却气化炉工作压力下的灰分，其可以后接将冷却后的灰分降为安全处理温度的减压器。也可以任选使用低温灰分冷却器。同时提供一系统，采用湿式洗涤器清洗气化炉的合成气，从洗涤器流出的废水用于在高温灰分冷却器或者低温灰分冷却器中冷却热灰分。灰分冷却器里产生的蒸汽返回到气化炉以降低蒸汽消耗。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 灰分冷却方法和装置相关申请的交叉引用本申请要求2013年3月15日提交的美国临时申请61/786，614的全部权利，其在此被全文引用参考。
本专利技术涉及使用流化床反应器的煤气化技术。更具体地，本专利技术涉及冷却和处理流化床气化反应器排出的高温高压灰分的方法和装置。本专利技术还涉及在冷却气化炉所排热灰分中使用来自合成气洗涤塔的废水的方法和装置。
技术介绍
含碳物或碳质材料的气化用于生产合成气，一种一氧化碳、氢气、二氧化碳、及其他成分的混合物。已知和使用了多种类型的气化炉，包括移动床气化炉，气流床气化炉，以及流化床气化炉。碳质供给材料常常含有可观的灰分含量，例如高于5wt % ο用于转化这些供给材料的非熔渣气化炉一般工作温度稍低于灰分熔点，气化炉所排灰分的温度在500°C到1200°C范围，并有较高压力(最高达6bar)。这些灰分必须冷却到常温，或者至少不高于300°C，以便储存和后续处理及处置。此类高压热灰分的冷却在技术上一直存在挑战，因为能够处理高压热固体的现有装置非常昂贵，并难于建造和使用，可靠度低，且需要经常维护。例如，传统的阀门在高温、高压流动固体处理中不可靠。此外，热灰分的热能没有被有效利用或者根本未曾利用，造成系统的净能量损耗。经常地，灰分直接排进低压或者常压水中产生蒸汽，蒸汽不被收集或者因其低压和杂质而仅具有十分有限的用途和价值；或者热灰分的热能一定程度转移到冷却水中，或者采用相对昂贵的热交换装置来生成同样低价值的低温/低压蒸汽。因此对改进的热灰分冷却方法和装置仍然有需要。美国专利申请13/532，769提出了一种以可靠和简单的方式捕获和再循环高温高压流化床反应器或气化炉的微小颗粒的装置和方法。然而，即使经过这样专门的(deliberate)固体去除步骤，粗合成气仍然包含大量的固体并且必须经过进一步的清洗程序，以去除残留固体和不需要的气相杂质，例如含硫化合物，才能用于发电或化学品生产。湿式洗涤器或者水洗涤器通常用于该目的，生成包含盐分、溶解的气体和水蒸气、以及悬浮固体的废水蒸汽。在美国专利申请13/532，769中描述的SES工序(“SES工序”)中，固体先由旋风分离器从气化炉移除和循环，然后由过滤器进一步去除固体，最后用湿洗涤器去除一些气相杂质，例如卤化物以及任何由于粒径小或过滤器元件问题而漏过的固体。为了防止洗涤器水中盐分和酸或者碱的堆积并为了限制洗涤器中的固体浓度，洗涤液体，一般为水，会持续加到和排出洗涤器，下文称为“加注(makeup) ”和“排放(blowdown) ”。目前，洗涤器排放产生的废水蒸汽经过处理再排放。废水处理费用较高，并且排放的废水成为气化工序的总体耗水量的一个显著部分。因此需要更加充分地利用来自洗涤器的废水蒸汽中的碳含量，并降低耗水量。
技术实现思路
如上讨论的，处理高温、高压流动固体不但昂贵而且不可靠。已有一些尝试改进，但是结果并不令人满意。另外，这些改进的冷却方案还会引起热能和水资源的浪费。本专利技术的方法和装置可以解决上述技术问题并且可以提升气化工序的总效率。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种气化系统，其包含流化床气化炉，其接收碳质供给材料，并排出产物气流和可流动灰分，其中气化炉工作的温度稍低于灰分熔点，并且压力不小于6bar表压力(gauge);以及高温灰分冷却器，其连接于气化炉并接收排出压力下的热灰分，其中该高温灰分冷却器包含供水装置，其提供水以冷却可流动灰分，其中可流动灰分冷却至适于灰分由传统碳钢设备处理的温度。在该气化系统的一实施方式中，供水装置提供冷却水至高温灰分冷却器以直接接触可流动灰分，其中该系统进一步包含控制器以控制供水装置从而水在直接接触灰分后汽化产生蒸汽，并且灰分的流动性得以保持，可流动灰分冷却至不低于预设阈值温度的温度。在该气化系统的一实施方式中，冷却水被提供至高温灰分冷却器并且通过间接热传递来冷却灰分。在该气化系统的一实施方式中，高温灰分冷却器包含冷却套管(jacket)，或者冷却线圈(coil)，或者冷却板(panel)，冷却水流经其中并间接吸收热灰分的热量。在该气化系统的一实施方式中，一部分冷却水提供至高温灰分冷却器直接接触可流动的灰分，其中该系统进一步包含控制供水装置的控制器，从而水与灰分直接接触后汽化产生蒸汽，灰分的流动性得以保持；而一部分冷却水提供至高温灰分冷却器，其中这些冷却水经由间接热传递来冷却灰分；并且其中可流动灰分被冷却至不低于预设阈值温度的温度。在该气化系统的一实施方式中，该系统进一步包含高温灰分冷却器和气化炉之间的连接机构(connect1n)，其中由供给高温灰分冷却器的水产生的蒸汽被供给至气化炉。在该气化系统的一实施方式中，该系统进一步包含减压设备，其连接于高温灰分冷却器以从高温灰分冷却器接收冷却了的高压灰分，并且该减压设备能够将灰分压力降低到环境压力。在该气化系统的一实施方式中，减压设备包含双密封的闭锁料斗(double sealedlock hopper)。在该气化系统的一实施方式中，该系统进一步包含第二灰分冷却器设备，其连接于高温灰分冷却器以从高温灰分冷却器接收冷却了的高压灰分，并且其能够进一步将灰分温度降低到环境温度。在该气化系统的一实施方式中，该系统进一步包含第二灰分冷却器设备，其连接于减压设备以接收高温灰分冷却器冷却了的灰分，并且其可以进一步将灰分温度降低到环境温度。在该气化系统的一实施方式中，该系统进一步包含减压设备，其连接于第二灰分冷却器以从第二灰分冷却器接收灰分，并且能够将灰分压力降低到环境压力。在该气化系统的一实施方式中，高温灰分冷却器包含流化床或者移动床，其中高压灰分与来自供水装置的水直接接触。在该气化系统的一实施方式中，供水装置包含用以将液体散布到灰分的部件，例如喷头，雾化喷头，多微孔管。根据本专利技术的另一方面，本专利技术进一步提供了一种气化系统，其包含流化床气化炉，该气化炉接收碳质供给材料并排出产物气流和可流动灰分，其中气化炉工作的温度稍低于灰分熔点，工作压力不少于6bar表压力，并且其中产物气流包含气态和颗粒的杂质，用于去除产物气流的杂质并产生废水流的湿式洗涤器，连接于气化炉以接收气化炉的热灰分的灰分冷却器；以及连接机构，其将至少一部分废水流递送至灰分冷却器，其中该废水流将转变为蒸汽。在该气化系统的一实施方式中，灰分冷却器包含与气化炉直接连接的高温灰分冷却器。在该气化系统的一实施方式中，灰分冷却器进一步包含低温灰分冷却器，其中废水递送至该低温灰分冷却器。在该气化系统的一实施方式中，废水与灰分直接接触，通过该接触而产生的蒸汽被递送到气化炉。根据本专利技术的另一方面，一实施方式提供一种用于冷却流化床气化炉所排灰分的方法，其中流化床气化炉接收碳质供给材料，并排出产物气流和可流动灰分，其中该气化炉工作的温度稍低于灰分熔点，工作压力不少于6bar表压力，该方法包括，在高温灰分冷却器中冷却可流动灰分至适于灰分被传统的碳钢设备处理的温度，所述高温灰分冷却器连接于该气化炉并接收压力下的热灰分，其中该高温灰分冷却器包含供水装置，所述供水装置提供水以冷却可流动灰分。在该方法的一实施方式中，其中供水装置将冷却水供给至高温灰分冷却器以与可流动灰分直接接触，该方法进一步包含控制所述供水装置从而水在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气化系统，包含：流化床气化炉，其接收含碳供给材料，并排出产物气流和可流动灰分，其中气化炉的工作温度稍低于灰分熔点，压力不低于6bar表压力，高温灰分冷却器，其连接于气化炉，并且压力下的热灰分向该高温灰分冷却器中排放，其中高温灰分冷却器包含供水装置，该供水装置提供水以冷却可流动灰分，其中可流动灰分冷却至适于灰分采用传统的碳钢设备处理的温度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·D·温特，
申请(专利权)人：综合能源有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。