一种高温空气水蒸气气化系统及制取高品质合成气的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高温空气水蒸气气化系统，包括废弃物高温空气水蒸气气化装置、高温除尘装置、合成气催化重整装置、合成气净化和存储装置。高温空气/水蒸气气化炉出来的合成气经过高温旋风除尘室脱尘后进入合成气除尘室，脱除合成气中的粉尘；通过合成气精炼室以及蓄热式合成气催化重整装置深度净化合成气，脱除合成气中的焦油，并通过装置内置的蓄热装置余热回收用于预热水蒸气和空气气化剂，将合成气精炼技术、合成气催化重整技术以及蓄热式热回用技术以及高温空气/水蒸气气化有机地结合起来，实现气化炉高温水蒸气/空气气化，提升合成气品质，提高了系统能源效率，实现废弃物资源化高效利用。

High temperature air steam gasification system and method for preparing high quality syngas

The invention discloses a high temperature air steam gasification system, which comprises a waste high temperature air steam gasification device, a high temperature dust removal device, a syngas catalytic reforming device, a syngas purification and storage device. The syngas from the high temperature air/steam gasifier passes through the high temperature cyclone dedusting chamber and enters the syngas dedusting chamber to remove the dust in the syngas; the syngas is further purified through the syngas refining chamber and the regenerative syngas catalytic reforming unit, and the tar in the syngas is removed through the built-in regenerator of the unit. Waste heat recovery is used for preheated steam and air gasifier. It combines syngas refining technology, catalytic reforming technology of syngas, regenerative heat reuse technology and high temperature air/steam gasification, realizes high temperature steam/air gasification of gasifier, improves syngas quality and system energy efficiency. Now waste is resourceful and efficient.

【技术实现步骤摘要】
一种高温空气水蒸气气化系统及制取高品质合成气的方法
本专利技术主要应用于环保技术和资源化利用领域，具体涉及一种高温空气水蒸气气化系统及制取高品质合成气的方法。
技术介绍
气化技术较传统的燃烧技术具有能源系统效率高、污染小及能源产物可多元化利用等优势。气化产生的合成气经过处理之后，可广泛用于燃气透平发电和合成化工行业需要的各种材料和燃料。然而，合成气的品质是否满足相应要求从根本上决定了其在下游不同工业领域的应用。燃气透平需要合成气中的焦油含量降低到5mg/Nm3以下，而费托合成等化工工艺因为催化剂的适用条件，往往对合成气的品质要求更高，需要将合成气中的焦油、硫化物、粉尘等物质降到非常低的水平。合成气的品质取决于气化工艺和合成气重整工艺，开发生产先进的高品质合成气的气化工艺非常关键。焦油脱除和系统经济成本依然是制约气化工艺大规模推广的难点。通过提高气化炉炉内温度，能降低合成气中焦油含量，提高合成气品质，但是往往是以加入过多空气牺牲合成气品质和热值为代价，且就算如此，并不能完全脱除焦油中的萘基等焦油成分。其他方法包括在气化炉出口下游采用辅助技术对焦油进行二次脱除。合成气焦油脱除需要在高温高催化活性条件下进行，往往通过加入辅助能源实现，比如，等离子体精炼技术。等离子炬精炼虽然会促使焦油成分在高温下裂解，在活性因子的作用下进行解聚，但是，对于工业系统，等离子炬精炼需要消耗大量能源，且不能实现焦油组分的完全脱除，需要结合其他技术进一步对焦油进行完全脱除。此外，合成气的未脱尽焦油也限制了在下游设备中对其进行热回用，工业上通常采用水洗冷却高温合成气，合成气显热未充分利用，由此而造成系统整体经济性不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对制取高品质合成气的气化工艺的技术经济问题，提出一种基于蓄热式合成气等离子体催化重整的高温空气/水蒸气气化系统，高效制取高品质合成气。为解决上述技术问题，本专利技术采取如下技术方案：一种高温空气水蒸气气化系统，包括废弃物高温空气水蒸气气化装置、高温除尘装置、合成气催化重整装置、合成气净化和存储装置；废弃物高温空气水蒸气气化装置与高温除尘装置连接；所述的高温除尘装置与所述的合成气催化重整装置连接；所述的合成气催化重整装置与所述的合成气净化和存储装置。进一步地，所述的废弃物高温空气水蒸气气化装置包括废弃物进料系统和高温空气/水蒸气气化炉；所述的废弃物进料系统将废弃物投入高温空气/水蒸气气化炉内。进一步地，所述的废弃物高温空气水蒸气气化装置还可以包括等离子体灰熔融炉；所述高温空气/水蒸气气化炉底部排灰出口与等离子体灰熔融炉连通。进一步地，所述的高温除尘装置包括高温旋风除尘装置和合成气除尘室；所述的高温空气水蒸气气化炉与所述的高温旋风除尘装置连接，所述高温旋风除尘装置和所述的合成气除尘室连接；所述的高温旋风除尘装置和所述合成气除尘室的排尘口均与等离子体熔融炉连接。进一步地，所述的合成气除尘室设置有有两个除尘室；每个除尘室安装有耐高温除尘装置和反吹净化装置；工作时，其中一个除尘室用于脱除合成气粉尘颗粒，同时地，另外一个除尘室处于待用状态；当合成气切换到另外一个除尘室后，用水蒸气对第一个除尘室进行反吹清理；两个除尘室交替工作。进一步地，所述的合成气催化重整装置包括合成气精炼装置、蓄热式合成气催化重整装置和余热锅炉；合成气精炼装置与蓄热式合成气催化重整装置连接；蓄热式合成气催化重整装置的合成气出口与余热锅炉的烟气入口连接，余热锅炉的低温低压蒸汽出口与蓄热式合成气催化重整装置的低温低压蒸汽入口连接。进一步地，所述的蓄热式合成气催化重整装置包括合成气等离子体精炼室、反应室一和反应室二；所述的反应室一和反应室二结构相同，内部均设置有合成气部分氧化燃烧室、合成气催化重整室、合成气重整室和合成气热回用室；合成气等离子体精炼室内还安装大功率等离子炬和空气/水蒸气供气口；反应室一和反应室二内的合成气部分氧化燃烧室、合成气催化重整室、合成气重整室和合成气热回用室依次连接；合成气部分氧化燃烧室通过换向阀与合成气等离子体精炼室以及水蒸气排出通道连接；合成气热回用室通过换向阀与气体出口以及空气/水蒸气供气口连接；所述的合成气部分氧化室和所述的合成气重整室安装有空气/水蒸气供气口。进一步地，所述的合成气净化和存储装置，包括合成气急冷装置、电捕焦油装置、压缩机、合成气储罐；所述的合成气急冷装置与所述的余热锅炉以及电捕焦油装置连接；所述的电捕焦油装置通过压缩机与所述的合成气储罐连接。进一步地，所述高温空气/水蒸气气化炉高温水蒸气气化介质来自于经过所述蓄热式合成气催化重整装置预热后的锅炉蒸汽；余热锅炉产生的低温低压蒸汽部分通入到蓄热式催化重整装置后，经高温预热后部分通入等离子体熔融炉，剩余部分通入到高温空气/水蒸气气化炉。本专利技术的一种高温空气水蒸气气化系统制取高品质合成气的方法，包括如下步骤：1）废弃物通过废弃物进料系统从高温空气/水蒸气气化炉顶部进料，在高温空气/水蒸气气化炉内与高温空气/水蒸气气化剂充分接触反应，料层气化温度1000°C以上，气化炉出口温度800°C以上，合成气从气化炉上部出口排出，不可燃物从气化炉底部排出；2）经过步骤1）产生的粗合成气在高温旋风除尘器内脱尘后，进入合成气除尘室，进行深度脱尘；3）经过步骤2）除尘的合成气，进入合成气精炼室，通过合成气精炼装置精炼，并通入适量空气和水蒸气，实现合成气中焦油的充分裂解；4）经过步骤3）产生的低焦油含量的合成气，进入到蓄热式合成气催化重整装置，在催化剂的协同作用下部分催化燃烧，充分脱除焦油，并通过水蒸气进行重整，根据需要，改变合成气CO和H2的成分；5）经过步骤4）净化后的合成气通过余热锅炉降温，产生低温低压蒸汽；6）经过步骤5）中所产生的低温低压蒸汽通入到蓄热式合成气催化重整装置，预热到高温，并吹扫和清理部分沉积的炭黑颗粒，预热后的高温水蒸气进入高温空气/水蒸气气化炉和等离子灰熔融炉；空气在水蒸气通入后几秒钟通入蓄热式合成气催化重整装置，并在水蒸气停止前提前停止供入；7）经过步骤6）中的高温空气/水蒸气在等离子体熔融炉中进一步加热，从气化炉底部进入气化炉参与气化反应。本专利技术采用两级脱尘系统，旋风除尘脱除大部分较大颗粒，合成气除尘进一步脱除合成气中的小颗粒。合成气除尘装置有两个除尘室，在除尘室装置颗粒沉积和压降明显增加时，可以切换进行反吹清理。本专利技术采用蓄热式合成气等离子体催化重整系统，实现粗合成气焦油的深度脱除和合成气成分的重整。等离子体精炼装置对合成气中的大部分焦油进行脱除，剩余的萘等较难脱除的焦油可以在蓄热式合成气催化重整装置中进行催化裂解。通过加入水蒸气和空气，合成气CO和H2的成分也可以调整。本专利技术采用余热锅炉生产高温空气/水蒸气气化所需的水蒸气；采用蓄热式热回用技术，通过回收高温合成气中的显热加热空气和水蒸气，为气化炉提供高温空气/水蒸气气化剂。本专利技术采用高温空气/水蒸气气化技术，在高温空气/水蒸气的作用下，气化所需的空气当量比和水蒸气量明显小于常规气化过程，从而降低了合成气中的氮气含量，提升了合成气热值。此外，气化炉内温度均匀，床层整体温度和合成气品质也高于常规气化过程，合成气中焦油含量较常规气化过程低。本专利技术应用于煤炭、生物质、生活垃圾等固体资源气化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温空气水蒸气气化系统，其特征在于：包括废弃物高温空气水蒸气气化装置、高温除尘装置、合成气催化重整装置、合成气净化和存储装置；废弃物高温空气水蒸气气化装置与高温除尘装置连接；所述的高温除尘装置与所述的合成气催化重整装置连接；所述的合成气催化重整装置与所述的合成气净化和存储装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种高温空气水蒸气气化系统，其特征在于：包括废弃物高温空气水蒸气气化装置、高温除尘装置、合成气催化重整装置、合成气净化和存储装置；废弃物高温空气水蒸气气化装置与高温除尘装置连接；所述的高温除尘装置与所述的合成气催化重整装置连接；所述的合成气催化重整装置与所述的合成气净化和存储装置连接。2.根据权利要求1所述的一种高温空气水蒸气气化系统，其特征在于：所述的废弃物高温空气水蒸气气化装置包括废弃物进料系统和高温空气/水蒸气气化炉；所述的废弃物进料系统将废弃物投入高温空气/水蒸气气化炉内。3.根据权利要求2所述的一种高温空气水蒸气气化系统，其特征在于：所述的废弃物高温空气水蒸气气化装置还包括等离子体灰熔融炉；所述高温空气/水蒸气气化炉底部排灰出口与等离子体灰熔融炉连通。4.根据权利要求1所述的一种高温空气水蒸气气化系统，其特征在于：所述的高温除尘装置包括高温旋风除尘装置和合成气除尘室；所述的高温空气水蒸气气化炉与所述的高温旋风除尘装置连接，所述高温旋风除尘装置和所述的合成气除尘室连接；所述的高温旋风除尘装置和所述合成气除尘室的排尘口均与等离子体熔融炉连接。5.根据权利要求4所述的一种高温空气水蒸气气化系统，其特征在于：所述的合成气除尘室设置有有两个除尘室；每个除尘室安装有耐高温除尘装置和反吹净化装置；工作时，其中一个除尘室用于脱除合成气粉尘颗粒，同时地，另外一个除尘室处于待用状态；当合成气切换到另外一个除尘室后，用水蒸气对第一个除尘室进行反吹清理；两个除尘室交替工作。6.根据权利要求1所述的一种高温空气水蒸气气化系统，其特征在于：所述的合成气催化重整装置包括合成气精炼装置、蓄热式合成气催化重整装置和余热锅炉；合成气精炼装置与蓄热式合成气催化重整装置连接；蓄热式合成气催化重整装置的合成气出口与余热锅炉的烟气入口连接，余热锅炉的低温低压蒸汽出口与蓄热式合成气催化重整装置的低温低压蒸汽入口连接。7.根据权利要求6所述的一种高温空气水蒸气气化系统，其特征在于：所述的蓄热式合成气催化重整装置包括合成气等离子体精炼室、反应室一和反应室二；所述的反应室一和反应室二结构相同，内部均设置有合成气部分氧化燃烧室、合成气催化重整室、合成气重整室和合成气热回用室；合成气等离子体精炼室内还安装大功率等离子炬和空气/水蒸气供气口；反应室一和反应室二内的合成气部分氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春光，张庆麟，严圣军，陈竹，李军，
申请(专利权)人：加拿大艾浦莱斯有限公司，江苏天楹环保能源成套设备有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA