固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统。利用载氧体颗粒在释氧反应器中水蒸气的作用下发生释氧反应，生成氧气和水蒸气的混合气，该混合气在气化反应器中和半焦进行气化反应，而载氧体颗粒失氧后作为固体热载体和催化剂在热解反应器中参与固体燃料的热解反应，然后再使释氧后的载氧体颗粒在氧化反应器中与含氧气体反应而实现氧化再生，由此载氧体颗粒在释氧反应器、热解反应器和氧化反应器之间循环，实现连续的制氧过程，并将固体燃料热解和半焦气化工艺耦合在一起，成本和能耗低。合成气中可燃气体浓度高、合成气热值高；因载氧体颗粒起到了催化焦油裂解的作用，而减少粗热解气中焦油的含量，提高热解气的产量。

A system for preparing synthetic gas and thermal gas by pyrolysis and gasification of solid fuel

The utility model relates to a system for preparing synthetic gas and thermal gas release by pyrolysis and gasification of solid fuel. In the oxygen releasing reactor of water vapor under the action of the oxygen releasing reaction with oxygen carrier particles, generating oxygen and water vapor mixture, the mixture of the gasification reaction in the gasification reactor and semi coke, and oxygen carrier particles after loss of oxygen as the pyrolysis reaction of solid heat carrier and catalyst in the pyrolysis of solid fuel in the reactor, and then the oxygen carrier particles and oxygen release after oxidation reactor with oxygen containing gas reaction and oxidation regeneration, the oxygen carrier particles circulate between the oxygen release reactor, pyrolysis reactor and oxidation reactor, realize continuous oxygen process, and the coupling of solid fuel pyrolysis and semi coke gasification process with low cost and energy consumption. In synthetic gas, the concentration of flammable gas is high and the calorific value of synthetic gas is high. Because oxygen carrying particles play a catalytic role in tar cracking, the tar content in crude pyrolysis gas is reduced, and the yield of pyrolysis gas is increased.

【技术实现步骤摘要】
固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统
本技术涉及一种固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统。
技术介绍
固体燃料气化是通过热化学反应将固体燃料转化为气体燃料的过程，气化所得的气体产物主要是氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和其他的烃类。目前，固体燃料气化所用的气化剂主要包括空气、氧气、水蒸气、二氧化碳以及水蒸气-氧气或水蒸气-空气的混合气。采用空气作为气化剂时，因产气中N2的存在，大大降低了合成气的热值；采用水蒸气或二氧化碳作为气化剂，固体燃料焦以及甲烷与气化剂的气化为强吸热反应，且气化剂的用量大，经济性较差。相比于空气和水蒸气，纯氧作为气化剂，气化效率产气中可燃气体浓度高、产气热值高，为固体燃料气化最适宜的气化剂类型，但现有制氧技术(低温精馏、变压吸附、膜分离)存在制氧能耗高、制备氧气成本高的缺点，将增大固体燃料纯氧气化的成本，降低其经济性。由此，亟需一种既能获得可燃气体浓度高、热值高的产气，又能降低成本和能耗的固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术的目的在于提供一种既能获得可燃气体浓度高、热值高的产气，又能降低成本和能耗的固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统。(二)技术方案为了达到上述目的，本技术采用的主要技术方案包括：本技术提供一种固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统，包括释氧反应器、气化反应器、粗合成气净化设备、热解反应器、热解气净化设备、氧化反应器、第一分离器和第二分离器；释氧反应器具有水蒸气入口、载氧体入口和混合物出口；第一分离器具有混合物入口、混合气出口和载氧体出口，第一分离器的混合物入口与释氧反应器的混合物出口连通；气化反应器具有混合气入口、半焦入口和粗合成气出口，气化反应器的混合气入口与第一分离器的混合气出口连通；粗合成气净化设备具有粗合成气入口和合成气出口，粗合成气净化设备的粗合成气入口与第一分离器的粗合成气出口连通；热解反应器具有载氧体入口、固体燃料入口、粗热解气出口和固体混合物出口，热解反应器的载氧体入口与第一分离器的载氧体出口连通；热解气净化设备具有粗热解气入口和热解气出口，热解气净化设备的粗热解气入口与热解反应器的粗热解气出口连通；第二分离器具有固体混合物入口、载氧体出口和半焦出口，第二分离器的固体混合物入口与热解反应器的固体混合物出口连通，第二分离器的半焦出口与气化反应器的半焦入口连通；氧化反应器具有如下构造：氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、载氧体出口和贫氧气体出口，氧化反应器的载氧体入口与第二分离器的载氧体出口连通，氧化反应器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通；或者氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、气固混合物出口，氧化反应器的载氧体入口与第二分离器的载氧体出口连通，氧化反应器的气固混合物出口与一第三分离器的气固混合物入口连通，第三分离器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通，第三分离器还具有贫氧气体出口。根据本技术，在氧化反应器的载氧体入口与第二分离器的载氧体出口之间还连通有混合设备、干燥器和分离设备；混合设备具有载氧体入口、固体燃料入口和混合物出口，混合设备的载氧体入口与第二分离器的载氧体出口之间连通；干燥器具有混合物入口、水蒸气出口和干燥混合物出口，干燥器的混合物入口与混合设备的混合物出口连通；分离设备具有干燥混合物入口、载氧体出口和固体燃料出口，分离设备的干燥混合物入口与干燥器的干燥混合物出口连通，分离设备的固体燃料出口与热解反应器的固体燃料入口连通，分离设备的载氧体出口与氧化反应器的载氧体入口连通。根据本技术，干燥器的水蒸气出口与释氧反应器的水蒸气入口连通。根据本技术，还包括：合成气储存器，合成气储存器与粗合成气净化设备的合成气出口连通；粗热解气储存器，粗热解气储存器与热解气净化设备的热解气出口连通；螺旋给料机，螺旋给料机的出料口与混合设备的固体燃料入口连通。根据本技术，粗合成气净化设备包括除尘器和冷凝器，除尘器和冷凝器的构造及连接方式为：冷凝器具有粗合成气入口、冷凝介质入口、液态水出口、冷凝介质出口和粗合成气出口，冷凝器的粗合成气入口作为粗合成气净化设备的粗合成气入口，除尘器具有与冷凝器的粗合成气出口连通的粗合成气入口，还具有合成气出口，除尘器的合成气出口作为粗合成气净化设备的合成气出口；或者除尘器具有粗合成气入口、粗合成气出口和灰分出口，除尘器的粗合成气入口作为粗合成气净化设备的粗合成气入口，冷凝器具有与除尘器的粗合成气出口连通的粗合成气入口，还具有冷凝介质入口、冷凝介质出口、液态水出口和合成气出口，冷凝器的合成气出口作为粗合成气净化设备的合成气出口。根据本技术，粗合成气净化设备中的冷凝器的冷凝介质出口与氧化反应器的含氧气体入口连通。根据本技术，还包括：换热器，换热器具有供热气体入口、废气出口、连通在供热气体入口和废气出口之间的第一流体通道、液态水入口、水蒸气出口、连通在液态水入口和水蒸气出口之间的第二流体通道，第一流体通道和第二流体通道之间能够进行热交换，液态水入口与粗合成气净化设备中的冷凝器的液态水出口连通，水蒸气出口与气化反应器的水蒸气入口连通；其中，在设置第三分离器的情况下，供热气体入口与第三分离器的贫氧气体出口连通，在氧化反应器的载氧体出口与气化反应器的载氧体入口连通而不经过第三分离器的情况下，供热气体入口与氧化反应器的贫氧气体出口连通。根据本技术，粗热解气净化设备具有液态水出口，液态水出口与换热器的液态水入口连通。根据本技术，还包括：蒸汽储存器，蒸汽储存器可选择地与换热器连通，并且蒸汽储存器可选择地与气化反应器连通。根据本技术，气化反应器的水蒸气入口与换热器的水蒸气出口通过第一管线连通，蒸汽储存器通过第二管线与第一管线连通，在第二管线上设有控制阀，控制阀至少能够在使第二管线沿从第一管线朝向蒸汽储存器的方向单向导通的储存状态和使第二管线沿从蒸汽储存器朝向第一管线的方向单向导通的释放状态之间切换；蒸汽储存器为蒸汽管网。(三)有益效果本技术的有益效果是：在本技术提供的固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统中，利用载氧体颗粒在释氧反应器中水蒸气的作用下发生释氧反应，生成氧气和水蒸气的混合气，该混合气在气化反应器中和半焦进行气化反应，而载氧体颗粒失氧后作为固体热载体和催化剂在热解反应器中参与固体燃料的热解反应，然后再使释氧后的载氧体颗粒在氧化反应器中与含氧气体反应而实现氧化再生，由此载氧体颗粒在释氧反应器、热解反应器和氧化反应器之间循环，实现连续的制氧过程，并将固体燃料热解和半焦气化工艺耦合在一起，这种热解气化系统成本低、能耗低。并且，因合成气中无氮气，所以生成的合成气中可燃气体浓度高、合成气热值高；因载氧体颗粒起到了催化焦油裂解的作用，而减少粗热解气中焦油的含量，提高热解气的产量。附图说明图1为具体实施方式提供的固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统的结构示意图。【附图标记】1：蒸汽储存器；2：第二管线；3：控制阀；4：换热器；5：冷凝器；6：除尘器；7：灰斗；8：气化反应器；9：第一分离器；10：粗热解气净化设备；11：第一管线；12：第二分离器；13：热解反应器；14：释氧反应器；15：氧化反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统，其特征在于，包括释氧反应器、气化反应器、粗合成气净化设备、热解反应器、热解气净化设备、氧化反应器、第一分离器和第二分离器；所述释氧反应器具有水蒸气入口、载氧体入口和混合物出口；所述第一分离器具有混合物入口、混合气出口和载氧体出口，所述第一分离器的混合物入口与所述释氧反应器的混合物出口连通；所述气化反应器具有混合气入口、半焦入口和粗合成气出口，所述气化反应器的混合气入口与所述第一分离器的混合气出口连通；所述粗合成气净化设备具有粗合成气入口和合成气出口，所述粗合成气净化设备的粗合成气入口与所述第一分离器的粗合成气出口连通；所述热解反应器具有载氧体入口、固体燃料入口、粗热解气出口和固体混合物出口，所述热解反应器的载氧体入口与所述第一分离器的载氧体出口连通；所述热解气净化设备具有粗热解气入口和热解气出口，所述热解气净化设备的粗热解气入口与所述热解反应器的粗热解气出口连通；所述第二分离器具有固体混合物入口、载氧体出口和半焦出口，所述第二分离器的固体混合物入口与所述热解反应器的固体混合物出口连通，所述第二分离器的半焦出口与所述气化反应器的半焦入口连通；所述氧化反应器具有如下构造：所述氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、载氧体出口和贫氧气体出口，所述氧化反应器的载氧体入口与所述第二分离器的载氧体出口连通，所述氧化反应器的载氧体出口与所述气化反应器的载氧体入口连通；或者所述氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、气固混合物出口，所述氧化反应器的载氧体入口与所述第二分离器的载氧体出口连通，所述氧化反应器的气固混合物出口与一第三分离器的气固混合物入口连通，所述第三分离器的载氧体出口与所述气化反应器的载氧体入口连通，所述第三分离器还具有贫氧气体出口。...

【技术特征摘要】
1.一种固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统，其特征在于，包括释氧反应器、气化反应器、粗合成气净化设备、热解反应器、热解气净化设备、氧化反应器、第一分离器和第二分离器；所述释氧反应器具有水蒸气入口、载氧体入口和混合物出口；所述第一分离器具有混合物入口、混合气出口和载氧体出口，所述第一分离器的混合物入口与所述释氧反应器的混合物出口连通；所述气化反应器具有混合气入口、半焦入口和粗合成气出口，所述气化反应器的混合气入口与所述第一分离器的混合气出口连通；所述粗合成气净化设备具有粗合成气入口和合成气出口，所述粗合成气净化设备的粗合成气入口与所述第一分离器的粗合成气出口连通；所述热解反应器具有载氧体入口、固体燃料入口、粗热解气出口和固体混合物出口，所述热解反应器的载氧体入口与所述第一分离器的载氧体出口连通；所述热解气净化设备具有粗热解气入口和热解气出口，所述热解气净化设备的粗热解气入口与所述热解反应器的粗热解气出口连通；所述第二分离器具有固体混合物入口、载氧体出口和半焦出口，所述第二分离器的固体混合物入口与所述热解反应器的固体混合物出口连通，所述第二分离器的半焦出口与所述气化反应器的半焦入口连通；所述氧化反应器具有如下构造：所述氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、载氧体出口和贫氧气体出口，所述氧化反应器的载氧体入口与所述第二分离器的载氧体出口连通，所述氧化反应器的载氧体出口与所述气化反应器的载氧体入口连通；或者所述氧化反应器具有载氧体入口、含氧气体入口、气固混合物出口，所述氧化反应器的载氧体入口与所述第二分离器的载氧体出口连通，所述氧化反应器的气固混合物出口与一第三分离器的气固混合物入口连通，所述第三分离器的载氧体出口与所述气化反应器的载氧体入口连通，所述第三分离器还具有贫氧气体出口。2.根据权利要求1所述的固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统，其特征在于，在所述氧化反应器的载氧体入口与所述第二分离器的载氧体出口之间还连通有混合设备、干燥器和分离设备；所述混合设备具有载氧体入口、固体燃料入口和混合物出口，所述混合设备的载氧体入口与所述第二分离器的载氧体出口之间连通；所述干燥器具有混合物入口、水蒸气出口和干燥混合物出口，所述干燥器的混合物入口与所述混合设备的混合物出口连通；所述分离设备具有干燥混合物入口、载氧体出口和固体燃料出口，所述分离设备的干燥混合物入口与所述干燥器的干燥混合物出口连通，所述分离设备的固体燃料出口与所述热解反应器的固体燃料入口连通，所述分离设备的载氧体出口与所述氧化反应器的载氧体入口连通。3.根据权利要求2所述的固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统，其特征在于，所述干燥器的水蒸气出口与所述释氧反应器的水蒸气入口连通。4.根据权利要求2所述的固体燃料热解气化制备合成气和热解气的系统，其特征在于，还包括：合成气储存器，所述合成气储存器与所述粗合成气净化设备的合成气出口连通；粗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤，王鸿洁，魏佳，苏允泓，张可牧，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21