一种四流化床气化炉反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种四流化床气化炉反应装置，包括气化炉、燃烧炉、还原炉、氧化炉，所述气化炉和燃烧炉内装有第一循环床料和反应料，所述还原炉和氧化炉内装有第二循环床料。本发明专利技术提供的四流化床气化炉反应装置，该装置能够实现煤/生物质等固体燃料经过水蒸气气化生成高热值水煤气的同时实现CO2的连续捕捉，从而实现气化过程CO2近零排放，并且通过采用流化床化学链制氧工艺，避免了常规空分制氧所造成的大量能耗，有助于提升气化炉运行的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种四流化床气化炉反应装置
本专利技术涉及CO2捕集领域。更具体地，涉及一种四流化床气化炉反应装置。
技术介绍
煤直接燃烧会向周围环境排放大量污染物及温室气体二氧化碳(CO2)。近年来，由于环境污染和全球气温变暖等影响，节能减排理念越来越深入人心，针对煤清洁利用的技术也得到飞速发展。气化技术是实现煤等固体燃料清洁高效利用的技术之一。其中，双流化床水蒸气气化工艺因为将气化过程和燃烧过程分开在两个流化床中进行，既能够利用燃烧热平衡气化反应所需热量，又避免了气化炉所产合成气受到助燃空气的稀释，从而最终将煤/生物质转化为高热值气体，因此倍受关注。但是，该工艺无法实现CO2的连续捕集，燃烧炉内产生的CO2难以富集捕捉，从而无法实现气化过程CO2近零排放。因此，需要提供一种四流化床气化炉反应装置。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于是提供一种四流化床气化炉反应装置，以解决现有技术中无法实现CO2的连续捕集，燃烧炉内产生的CO2难以富集捕捉，从而无法实现气化过程CO2近零排放的问题。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种四流化床气化炉反应装置，包括气化炉、燃烧炉、还原炉及氧化炉；所述气化炉和燃烧炉内装有第一循环床料和反应料，所述反应料在气化炉中反应产生料渣，所述还原炉和氧化炉内装有第二循环床料；所述气化炉通过第一管路将第一循环床料和料渣输送至燃烧炉，所述燃烧炉的出口连接有第一循环管路，所述第一循环管路经第一气固分离器分为第一循环固体支路和第一循环气体支路，所述第一循环固体支路将燃烧炉中的第一循环床料和料渣输送至所述气化炉，所述第一循环气体支路将第一反应气输送至还原炉；所述还原炉的出口连接有第二循环管路，所述第二循环管路经第二气固分离器分为第二循环固体支路和第二循环气体支路，所述第二循环固体支路将还原炉中的第二循环床料输送至所述氧化炉，所述第二循环气体支路将第二反应气输送至所述燃烧炉；所述氧化炉通过第二管路将第二循环床料输送至还原炉。优选地，所述第一气固分离器和/或第二气固分离器为旋风气固分离器。优选地，所述第一反应气为富二氧化碳气体。优选地，所述第二反应气为含氧气的助燃气。优选地，所述第一循环气体支路上设置烟气分流阀，所述烟气分流阀控制第一循环气体支路的气体流量。优选地，所述反应料为煤或生物质固体燃料。优选地，所述气化炉为鼓泡床和/或所述燃烧炉为提升管快速流化床。优选地，所述还原炉为提升管和/或所述氧化炉为鼓泡床。优选地，所述第一循环床料为SiO2，或者所述第一床料为含部分CaCO3的SiO2。优选地，所述第二循环床料为Mn2O3/Mn3O4。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的四流化床气化炉反应装置，该装置能够实现煤/生物质等固体燃料经过水蒸气气化生成高热值水煤气的同时实现CO2的连续捕捉，从而实现气化过程CO2近零排放，并且通过采用流化床化学链制氧工艺，避免了常规空分制氧所造成的大量能耗，有助于提升气化炉运行的经济性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术提供的一种四流化床气化炉反应装置流程示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术提供一种四流化床气化炉反应装置的具体实施方式，如图1示出本专利技术提供的一种四流化床气化炉1反应装置流程示意图，包括气化炉1、燃烧炉2、还原炉3及氧化炉4；所述气化炉1和燃烧炉2内装有第一循环床料和反应料，所述反应料在气化炉1中反应产生料渣，所述还原炉3和氧化炉4内装有第二循环床料；所述气化炉1通过第一管路12将第一循环床料和料渣输送至燃烧炉2，所述燃烧炉2的出口连接有第一循环管路，所述第一循环管路经第一气固分离器分为第一循环固体支路21和第一循环气体支路23，所述第一循环固体支路21将燃烧炉2中的第一循环床料和料渣输送至所述气化炉1，所述第一循环气体支路23将第一反应气输送至还原炉3；所述还原炉3的出口连接有第二循环管路，所述第二循环管路经第二气固分离器分为第二循环固体支路34和第二循环气体支路32，所述第二循环固体支路34将还原炉3中的第二循环床料输送至所述氧化炉4，所述第二循环气体支路32将第二反应气输送至所述燃烧炉2；所述氧化炉4通过第二管路43将第二循环床料输送至还原炉3。在该实施方式中，反应料以煤或生物质固体燃料为例，其料渣为含碳的未完全反应料，同时，产生水煤气排出，该步骤为常规的产生水煤气反应，基本不会产生二氧化碳，但料渣无法清除，如若将料渣完全反应，则产生大量二氧化碳，因此，通过设置燃烧炉2将未完成的料渣反应完全产生二氧化碳，二氧化碳经过收集或者输送至还原炉3进一步利用，燃烧炉2产生的热量供气化炉1反应所用，节约了能源。在该实施方式中，所述第一反应气为富二氧化碳气体，所述第二反应气为含氧气的助燃气，即还原炉3将二氧化碳转化为含氧气的助燃气，反向供给给燃烧炉2反应，提高料渣的转化率，使料渣燃烧充分，氧化炉4则是提供还原炉3还原反应的反应物，如所述第二循环床料为Mn2O3/Mn3O4，在空气氛围中，Mn3O4会在空气气氛下发生吸氧反应而转化为Mn2O3，并部分循环进入到还原炉3内，在高温CO2气氛下发生释氧反应，生成含O2助燃气。从而实现二氧化碳的近零排放。相较于现有技术，本专利技术提供一种四流化床气化炉1反应装置，该装置能够实现煤/生物质等固体燃料经过水蒸气气化生成高热值水煤气的同时实现CO2的连续捕捉，从而实现气化过程CO2近零排放，并且通过采用流化床化学链制氧工艺，避免了常规空分制氧所造成的大量能耗，有助于提升气化炉1运行的经济性。作为上述实施方式的一种优选技术方案，所述第一气固分离器和/或第二气固分离器为旋风气固分离器6。旋风气固分离器6能够有效分离气体和固体残渣从而不会影响还原炉3内因有含碳固体而发生副反应，影响还原炉3的效率。作为一种优选的技术方案，所述第一循环气体支路上设置烟气分流阀5，所述烟气分流阀5控制第一循环气体支路的气体流量。通过烟气分流阀5的控制，一来可以合理控制气体支路中的二氧化碳的流量，而来可以收集富二氧化碳的气体，从而避免了多余的二氧化碳对还原炉3产生的负担，收集的富二氧化碳气体二氧化碳浓度含量很高，可以作为本装置的补充气体使用，或者作为其他反应器隔绝气使用。可选的，所述第一循环床料为SiO2。石英砂耐热性好，稳定，吸热迅速能够作为理想的床料。优选地，所述第一床料为含部分CaCO3的SiO2。实验证明，加入部分CaCO3的SiO2，对于二氧化碳的收集效果会进一步提高。此外，在上述实施方式中，反应炉应当为能够实现上述功能作用，满足反应压力温度需求的反应炉，而作为一种优选，本实施方式中所述气化炉1为鼓泡床，所述燃烧炉2为提升管快速流化床，所述还原炉3为提升管快速流化床，所述氧化炉4为鼓泡床，当然，也可以满足上述条件之一，本专利技术不再赘述。此外，本专利技术还提供一个具体的实验作为实施方式之一，如下所述。在一次具体的实验中，鼓泡床气化炉1和提升管燃烧炉2均采用惰性SiO2作为床料。鼓泡床氧化炉4和提升管还原炉3采用Mn2O3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四流化床气化炉反应装置，其特征在于，所述装置包括气化炉、燃烧炉、还原炉及氧化炉；所述气化炉和燃烧炉内装有第一循环床料和反应料，所述反应料在气化炉中反应产生料渣，所述还原炉和氧化炉内装有第二循环床料；所述装置还包括第一管路和第二管路，所述气化炉通过第一管路将第一循环床料和料渣输送至燃烧炉，所述燃烧炉的出口连接有第一循环管路，所述第一循环管路经第一气固分离器分为第一循环固体支路和第一循环气体支路，所述第一循环固体支路将燃烧炉中的第一循环床料和料渣输送至所述气化炉，所述第一循环气体支路将第一反应气输送至还原炉；所述还原炉的出口连接有第二循环管路，所述第二循环管路经第二气固分离器分为第二循环固体支路和第二循环气体支路，所述第二循环固体支路将还原炉中的第二循环床料输送至所述氧化炉，所述第二循环气体支路将第二反应气输送至所述燃烧炉；所述氧化炉通过第二管路将第二循环床料输送至还原炉。

【技术特征摘要】
1.一种四流化床气化炉反应装置，其特征在于，所述装置包括气化炉、燃烧炉、还原炉及氧化炉；所述气化炉和燃烧炉内装有第一循环床料和反应料，所述反应料在气化炉中反应产生料渣，所述还原炉和氧化炉内装有第二循环床料；所述装置还包括第一管路和第二管路，所述气化炉通过第一管路将第一循环床料和料渣输送至燃烧炉，所述燃烧炉的出口连接有第一循环管路，所述第一循环管路经第一气固分离器分为第一循环固体支路和第一循环气体支路，所述第一循环固体支路将燃烧炉中的第一循环床料和料渣输送至所述气化炉，所述第一循环气体支路将第一反应气输送至还原炉；所述还原炉的出口连接有第二循环管路，所述第二循环管路经第二气固分离器分为第二循环固体支路和第二循环气体支路，所述第二循环固体支路将还原炉中的第二循环床料输送至所述氧化炉，所述第二循环气体支路将第二反应气输送至所述燃烧炉；所述氧化炉通过第二管路将第二循环床料输送至还原炉。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：严林博，曹旸，何伯述，李学政，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11