粉煤分级气化系统及方法技术方案

本公开涉及一种粉煤分级气化系统及方法，该系统包括加氢热转化炉、贫氧气化反应炉以及残碳燃烧氢气加热炉；加氢热转化炉具有加氢气化反应腔、粉煤入口、氢气入口、第一氧气入口以及供加氢气化反应腔内反应产生的反应物排出的反应物出口；贫氧气化反应炉具有贫氧气化反应腔、第二氧气入口、水蒸气入口、进料口、出气口以及排渣口；进料口与反应物出口连通，以至少供反应物中的固体半焦进入至贫氧气化反应腔内；残碳燃烧氢气加热炉具有残渣燃烧反应腔和与排渣口连通的残渣入口，以使贫氧气化反应腔内反应产生的残渣依次经排渣口和残渣入口进入至残渣燃烧反应腔内进行富氧燃烧，从而提高了粉煤的转化率。

【技术实现步骤摘要】
粉煤分级气化系统及方法
本公开涉及煤分质利用
，尤其涉及一种粉煤分级气化系统及方法。
技术介绍
煤炭在我国能源结构中占据比较重要的位置，煤炭的清洁化利用越来越受到人们的重视。现有技术通过对粉煤进行加氢气化，以获得原煤中的油、气等资源，但由于加氢气化所得半焦，相对于原煤的反应活性大大降低，导致煤的转化率较低。因此，如何提高粉煤的转化率成为亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种粉煤分级气化系统及方法。第一方面，本公开提供了一种粉煤分级气化系统，包括加氢热转化炉、贫氧气化反应炉以及残碳燃烧氢气加热炉；所述加氢热转化炉具有加氢气化反应腔、供粉煤进入至所述加氢气化反应腔内的粉煤入口、供氢气进入至所述加氢气化反应腔内的氢气入口、供氧气进入至所述加氢气化反应腔内的第一氧气入口以及供所述加氢气化反应腔内反应产生的反应物排出的反应物出口；所述贫氧气化反应炉具有贫氧气化反应腔、供氧气进入至所述贫氧气化反应腔内的第二氧气入口、供水蒸气进入至所述贫氧气化反应腔内的水蒸气入口、进料口以及排渣口；所述进料口与所述反应物出口连通，以至少供所述反应物中的固体半焦进入至所述贫氧气化反应腔内；所述残碳燃烧氢气加热炉具有残渣燃烧反应腔和残渣入口，所述残渣入口与所述排渣口连通，以使所述贫氧气化反应腔内反应产生的残渣依次经所述排渣口和所述残渣入口进入至所述残渣燃烧反应腔内进行富氧燃烧。可选的，还包括一级旋风分离器；所述一级旋风分离器具有第一入口、第一固体颗粒出口和第一气体出口；所述第一入口与所述反应物出口连通，所述第一固体颗粒出口与所述进料口连通；所述一级旋风分离器用于至少对所述反应物进行分离，分离后的气体由所述第一气体出口排出，捕集到的固体颗粒依次通过所述第一固体颗粒出口和所述进料口进入所述贫氧气化反应腔内，其中，所述固体颗粒包括所述固体半焦。可选的，还包括与所述第一入口连通的用于投放颗粒物料的投放口，所述颗粒物料的粒径、密度均大于所述固体半焦的粒径、密度；所述颗粒物料用于对所述固体半焦进行夹带，以和所述固体半焦共同进入至所述一级旋风分离器，并被所述一级旋风分离器捕集后依次通过所述第一固体颗粒出口和所述进料口进入至所述贫氧气化反应腔内。可选的，所述投放口设置在所述加氢热转化炉的出口段，且与所述反应物出口连通，以使由所述投放口投入的所述颗粒物料与所述反应物共同由所述第一入口进入至所述一级旋风分离器。可选的，所述加氢热转化炉的出口段形成为缩颈状，所述出口段开设有激冷气入口。可选的，还包括气体净化分离装置；所述气体净化分离装置具有气体入口和氢气出口，所述气体入口分别与所述第一气体出口和所述贫氧气化反应腔的出气口连通，所述氢气出口与所述氢气入口连通；所述气体净化分离装置用于对由所述气体入口进入的气体进行净化分离，分离出的氢气由所述氢气出口排出，并经所述氢气入口进入至所述加氢气化反应腔内。可选的，所述氢气出口与所述残渣燃烧反应腔连通，所述残渣燃烧反应腔与所述氢气入口连通，以使经所述氢气出口排出的氢气进入至所述残渣燃烧反应腔内，被所述残渣燃烧反应腔内的热量加热后，经所述氢气入口进入至所述加氢气化反应腔内。可选的，所述一级旋风分离器与所述气体净化分离装置之间还设置有二级旋风分离器；所述二级旋风分离器具有第二入口、第二固体颗粒出口和第二气体出口；所述第二入口分别与所述第一气体出口和所述贫氧气化反应腔的出气口连通，所述第二气体出口与所述气体入口连通，所述第二固体颗粒出口与所述贫氧气化反应腔连通；所述二级旋风分离器用于对由所述第二入口进入的气体进行分离，分离后的气体依次经所述第二气体出口和所述气体入口进入至所述气体净化分离装置，捕集到的固体颗粒经所述第二固体颗粒出口进入至所述贫氧气化反应腔。可选的，所述气体净化分离装置包括高温气体过滤器、氢气换热器以及气体分离器；所述高温气体过滤器具有所述气体入口、第三气体出口以及第三固体颗粒出口；所述第三固体颗粒出口与所述残渣燃烧反应腔连通；所述氢气换热器分别与所述第三气体出口和所述气体分离器连通；所述高温气体过滤器用于对由所述气体入口进入的气体进行过滤，过滤后的固体颗粒经所述第三固体颗粒出口进入至所述残渣燃烧反应腔，过滤后的气体由所述第三气体出口进入至所述氢气换热器；所述氢气换热器用于对所述第三气体出口排出的气体进行降温，以分离出油品，且使分离出油品的气体进入至所述气体分离器；所述气体分离器用于对所述分离出油品的气体进行分离，以获得甲烷和氢气，所述气体分离器具有可供所述氢气排出的所述氢气出口。可选的，所述氢气换热器内具有氢气通道；所述氢气出口与所述氢气通道的入口连通，所述氢气通道的出口与所述残渣燃烧反应腔连通，所述残渣燃烧反应腔与所述氢气入口连通，以使所述氢气出口排放的氢气经所述氢气换热器换热后进入至所述残渣燃烧反应腔，被所述残渣燃烧反应腔内的热量加热后，经所述氢气入口进入至所述加氢气化反应腔内。可选的，所述气体分离器与所述氢气换热器之间还设置有氢气压缩机；所述氢气压缩机分别与所述氢气出口和所述氢气通道的入口连通；所述氢气压缩机用于对从所述氢气出口排出的氢气进行压缩，并将压缩后的氢气输送至所述氢气通道。第二方面，本公开提供一种利用如上所述的粉煤分级气化系统进行粉煤分级气化的方法，所述方法包括：向加氢热转化炉的加氢气化反应腔内通入粉煤、氢气以及氧气，以使所述粉煤、所述氢气以及所述氧气在所述加氢气化反应腔内发生气化反应；至少将所述加氢气化反应腔内反应产生的反应物中的固体半焦通入贫氧气化反应炉的贫氧气化反应腔内，并向所述贫氧气化反应腔内通入氧气和水蒸气，以使所述氧气、所述水蒸气以及所述固体半焦在所述贫氧气化反应腔内进行贫氧气化反应；将所述贫氧气化反应腔内反应得到的残渣通入残碳燃烧氢气加热炉的残渣燃烧反应腔，以使所述残渣在所述残渣燃烧反应腔内进行富氧燃烧。可选的，所述至少将所述加氢气化反应腔内反应产生的反应物中的固体半焦通入贫氧气化反应炉的贫氧气化反应腔内的步骤包括：至少将所述反应物通入一级旋风分离器，以使所述一级旋风分离器至少对所述反应物进行分离；将一级旋风分离器捕集到的固体颗粒通入所述贫氧气化反应腔内，所述固体颗粒包括所述固体半焦。可选的，所述至少将所述反应物通入一级旋风分离器，以使所述一级旋风分离器对所述反应物进行分离的步骤包括：向与所述一级旋风分离器的第一入口连通的投放口中投入颗粒物料，所述颗粒物料的粒径、密度均大于所述固体半焦的粒径、密度，以使所述颗粒物料对所述反应物中的固体半焦进行夹带，并与所述反应物共同进入至所述一级旋风分离器。本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开提供的粉煤分级气化系统及方法，通过设置加氢热转化炉、贫氧气化反应炉以及残碳燃烧氢气加热炉，首先分别将粉煤、氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤分级气化系统，其特征在于，包括加氢热转化炉(1)、贫氧气化反应炉(2)以及残碳燃烧氢气加热炉(3)；/n所述加氢热转化炉(1)具有加氢气化反应腔、供粉煤进入至所述加氢气化反应腔内的粉煤入口(12)、供氢气进入至所述加氢气化反应腔内的氢气入口(11)、供氧气进入至所述加氢气化反应腔内的第一氧气入口(16)以及供所述加氢气化反应腔内反应产生的反应物排出的反应物出口(13)；/n所述贫氧气化反应炉(2)具有贫氧气化反应腔、供氧气进入至所述贫氧气化反应腔内的第二氧气入口(21)、供水蒸气进入至所述贫氧气化反应腔内的水蒸气入口(22)、进料口(23)以及排渣口(24)；所述进料口(23)与所述反应物出口(13)连通，以至少供所述反应物中的固体半焦进入至所述贫氧气化反应腔内；/n所述残碳燃烧氢气加热炉(3)具有残渣燃烧反应腔和残渣入口(31)，所述残渣入口(31)与所述排渣口(24)连通，以使所述贫氧气化反应腔内反应产生的残渣依次经所述排渣口(24)和所述残渣入口(31)进入至所述残渣燃烧反应腔内进行富氧燃烧。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉煤分级气化系统，其特征在于，包括加氢热转化炉(1)、贫氧气化反应炉(2)以及残碳燃烧氢气加热炉(3)；
所述加氢热转化炉(1)具有加氢气化反应腔、供粉煤进入至所述加氢气化反应腔内的粉煤入口(12)、供氢气进入至所述加氢气化反应腔内的氢气入口(11)、供氧气进入至所述加氢气化反应腔内的第一氧气入口(16)以及供所述加氢气化反应腔内反应产生的反应物排出的反应物出口(13)；
所述贫氧气化反应炉(2)具有贫氧气化反应腔、供氧气进入至所述贫氧气化反应腔内的第二氧气入口(21)、供水蒸气进入至所述贫氧气化反应腔内的水蒸气入口(22)、进料口(23)以及排渣口(24)；所述进料口(23)与所述反应物出口(13)连通，以至少供所述反应物中的固体半焦进入至所述贫氧气化反应腔内；
所述残碳燃烧氢气加热炉(3)具有残渣燃烧反应腔和残渣入口(31)，所述残渣入口(31)与所述排渣口(24)连通，以使所述贫氧气化反应腔内反应产生的残渣依次经所述排渣口(24)和所述残渣入口(31)进入至所述残渣燃烧反应腔内进行富氧燃烧。


2.根据权利要求1所述的粉煤分级气化系统，其特征在于，还包括一级旋风分离器(4)；
所述一级旋风分离器(4)具有第一入口(41)、第一固体颗粒出口(43)和第一气体出口(42)；所述第一入口(41)与所述反应物出口(13)连通，所述第一固体颗粒出口(43)与所述进料口(23)连通；所述一级旋风分离器(4)用于至少对所述反应物进行分离，分离后的气体由所述第一气体出口(42)排出，捕集到的固体颗粒依次通过所述第一固体颗粒出口(43)和所述进料口(23)进入所述贫氧气化反应腔内，其中，所述固体颗粒包括所述固体半焦。


3.根据权利要求2所述的粉煤分级气化系统，其特征在于，还包括与所述第一入口(41)连通的用于投放颗粒物料的投放口(14)，所述颗粒物料的粒径、密度均大于所述固体半焦的粒径、密度；
所述颗粒物料用于对所述固体半焦进行夹带，以和所述固体半焦共同进入至所述一级旋风分离器(4)，并被所述一级旋风分离器(4)捕集后依次通过所述第一固体颗粒出口(43)和所述进料口(23)进入至所述贫氧气化反应腔内。


4.根据权利要求3所述的粉煤分级气化系统，其特征在于，所述投放口(14)设置在所述加氢热转化炉(1)的出口段(10)，且与所述反应物出口(13)连通，以使由所述投放口(14)投入的所述颗粒物料与所述反应物共同由所述第一入口(41)进入至所述一级旋风分离器(4)。


5.根据权利要求1至4任一项所述的粉煤分级气化系统，其特征在于，所述加氢热转化炉(1)的出口段(10)形成为缩颈状，所述出口段(10)开设有激冷气入口(15)。


6.根据权利要求2至4任一项所述的粉煤分级气化系统，其特征在于，还包括气体净化分离装置(6)；
所述气体净化分离装置(6)具有气体入口(611)和氢气出口(631)，所述气体入口(611)分别与所述第一气体出口(42)和所述贫氧气化反应腔的出气口(25)连通，所述氢气出口(631)与所述氢气入口(11)连通；所述气体净化分离装置(6)用于对由所述气体入口(611)进入的气体进行净化分离，分离出的氢气由所述氢气出口(631)排出，并经所述氢气入口(11)进入至所述加氢气化反应腔内。


7.根据权利要求6所述的粉煤分级气化系统，其特征在于，所述氢气出口(631)与所述残渣燃烧反应腔连通，所述残渣燃烧反应腔与所述氢气入口(11)连通，以使经所述氢气出口(631)排出的氢气进入至所述残渣燃烧反应腔内，被所述残渣燃烧反应腔内的热量加热后，经所述氢气入口(11)进入至所述加氢气化反应腔内。


8.根据权利要求6所述的粉煤分级气化系统，其特征在于，所述一级旋风分离器(4)与所述气体净化分离装置(6)之间还设置有二级旋风分离器(5)；
所述二级旋风分离器(5)具有第二入口(51)、第二固体颗粒出口(53)和第二气体出口(52)；所述第二入口(51)分别与所述第一气体出口(42)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志超，周三，方科学，刘明，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13