固体燃料热解气化的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种固体燃料热解气化的系统。该系统中，半焦、载氧体颗粒和水蒸气在气化反应器中进行气化反应，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，由此载氧体颗粒在气化反应器、热解反应器和氧化反应器之间循环，将热解和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。

The system of pyrolysis and gasification of solid fuel

The utility model relates to a system for pyrolysis and gasification of solid fuel. In this system, the gasification reaction is carried out in the gasification reactor char, oxygen carrier particles and water vapor, oxygen carrier particles as pyrolysis with solid heat carrier and catalyst in solid fuel in a pyrolysis reactor after loss of oxygen, then the oxygen carrier particles and oxygen release after oxidation reactor with a gas containing oxygen reaction and oxidation regeneration, the oxygen carrier particles circulating in the gasification reactor, pyrolysis reactor and oxidation reactor, the pyrolysis and gasification process coupled together, the pyrolysis gasification system is of low cost, low energy consumption. Moreover, because there is no nitrogen in syngas, the concentration of combustible gas in synthetic 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】
固体燃料热解气化的系统
本技术涉及一种固体燃料热解气化的系统。
技术介绍
热化学转化具有诸多优点，尤适用于工业化生产。在众多热化学转化技术中，固体燃料热解和气化因其产气高、自动化程度高、规模大最具有工业应用前景。固体燃料热解和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，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。具体地，固体燃料先热解为半焦、焦油和热解气，半焦再气化为合成气。其中，热解过程中需要不断供入热量，耗能大；气化过程中，气化剂包括纯氧、空气、水蒸气、二氧化碳等，纯氧气化产气中可燃气体浓度高、产气热值高，但是纯氧制备的高成本、高能耗，限制了纯氧气化的工业应用。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的系统，包括气化反应器、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；气化反应器具有载氧体入口、半焦入口、水蒸气入口和混合物出口；第一分离器具有混合物入口、粗合成气出口和载氧体出口，第一分离器的混合物入口与气化反应器的混合物出口连通；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，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。根据本技术，蒸汽储存器为蒸汽管网。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。根据本技术，还包括：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。(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的系统中，半焦、载氧体颗粒和水蒸气在气化反应器中进行气化反应，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，由此载氧体颗粒在气化反应器、热解反应器和氧化反应器之间循环，将热解和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：第一管线；5：换热器；6：合成气储存器；7：冷凝器；8：除尘器；9：灰斗；10：第一分离器；11：热解反应器；12：第二分离器；13：氧化反应器；14：气化反应器；15：第三分离器；16：粗合成气净化设备；17：热解气储存器。具体实施方式为了更好的解释本技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本技术作详细描述。其中，本文所涉及的“上”、“下”等方位术语，以图1中示出的定向为参考。实施例一参照图1，本实施例提供一种固体燃料热解气化的系统，该系统包括气化反应器14、粗合成气净化设备(参照图1中标号7和8)、热解反应器11、粗热解气净化设备16、氧化反应器13、第一分离器10、第二分离器12、第三分离器15、换热器5、蒸汽储存器1(优选为蒸汽管网)、合成气储存器6、热解气储存器17、灰斗9。气化反应器14能够供半焦、载氧体颗粒和水蒸气在高温下进行气化反应，生成以氢气和一氧化碳为主要组分的粗合成气和释氧后的载氧体颗粒，粗合成气中带有灰分和水蒸气，粗合成气夹杂释氧后的载氧体颗粒从气化反应器14中输出。在气化反应器14中的主要反应为：MexOy+C＝CO(g)+MexOy-1MexOy+0.5C＝0.5CO2(g)+MexOy-1MexOy+H2(g)＝H2O(g)+MexOy-1MexOy+CO(g)＝CO2(g)+MexOy-1MexOy+CH4(g)＝2H2(g)+CO(g)+MexOy-14MexOy+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体燃料热解气化的系统，其特征在于，包括气化反应器、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；所述气化反应器具有载氧体入口、半焦入口、水蒸气入口和混合物出口；所述第一分离器具有混合物入口、粗合成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气化反应器的混合物出口连通；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的系统，其特征在于，包括气化反应器、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；所述气化反应器具有载氧体入口、半焦入口、水蒸气入口和混合物出口；所述第一分离器具有混合物入口、粗合成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气化反应器的混合物出口连通；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的系统，其特征在于，所述粗合成气净化设备包括除尘器和冷凝器，所述除尘器和所述冷凝器的构造及连接方式为：所述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，所述冷凝器的粗合成气入口作为所述粗合成气净化设备的粗合成气入口，所述除尘器具有与所述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，所述除尘器的合成气出口作为所述粗合成气净化设备的合成气出口；或者所述除尘器具有粗合成气入口、粗合成气出口和灰分出口，所述除尘器的粗合成气入口作为所述粗合成气净化设备的粗合成气入口，所述冷凝器具有与所述除尘器的粗...

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