本发明专利技术公开了一种含碳物质的超细颗粒气化系统和气化工艺，气化系统包括原料输送单元、气化单元和合成气净化单元；原料输送单元、气化单元和合成气净化单元依次相连；原料输送单元包括载气控制系统和料仓，载气控制系统用于控制加入料仓的载气的加入方式和流量；料仓的下端设置有2～10层环管分支，每层环管分支均匀设置有4～20个进气口，进气口用作将载气载入料仓的入口；合成气净化单元依次包括旋风分离器、颗粒层过滤器、对流废锅和洗涤塔。本发明专利技术进一步提升了气流床气化的效率，提升了气化炉的处理能力，降低了反应温度、延长了气化炉衬里的使用寿命、节约了运行成本。节约了运行成本。节约了运行成本。
【技术实现步骤摘要】
含碳物质的超细颗粒气化系统和气化工艺
[0001]本专利技术涉及一种含碳物质的超细颗粒气化系统和气化工艺。
技术介绍
[0002]固体含碳物质转化成富含CO、H2(或含CH4)等气态物质的过程是以氧气(空气、富氧或工业纯氧)、水蒸气作为气化剂，通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为富含CO、H2(或含CH4)等气态物质的工艺过程。
[0003]现有含碳物质气化工艺根据进入反应器的固体颗粒尺度可以分为固定床常压(加压)气化工艺、流化床气化工艺和气流床气化工艺。固定床常压(加压)气化工艺中固态物质以厘米级尺度进入气化炉，转化时间为几十分钟到几小时；流化床气化工艺以毫米级固体颗粒为原料，转化时间约为分钟级；气流床气化技术以百微米级颗粒为原料，转化时间为10s级。颗粒尺度变化导致颗粒的反应时间发生巨大变化，进而使气化炉结构、处理能力、工艺流程发生很大的差别。从固定床气化炉、流化床气化炉、气流床气化炉的反应性能可以看出，气流床气化炉的单位容积处理能力最大。中国专利文献CN110257105A公开了一种超细粉低温气流床气化生产合成气的工艺，其以粒径小于75μm的固体含碳颗粒为气化原料，在低于1300℃的气化温度下，与气化剂反应生成合成气。其存在的主要问题在于，气化效率难以进一步提升，气化炉的单位容积处理能力不高，且气化温度仍然高达1300℃，气化炉内衬里受到较大侵蚀，降低衬里的使用寿命，企业运行成本高。
[0004]虽然本领域技术人员知道，进一步细化固体颗粒粒径能提升气流床气化速率，从而可以降低气化温度、提升气化炉的单位容积处理能力，但是目前为止，气流床气化的原料粒径仍然停留在百微米级别，这其中除了超细颗粒研磨的技术难点外，超细颗粒气化本身也主要存在两大技术难点：一是超细颗粒的气力输送稳定性问题，固体颗粒越细，其流动性越差，气力输送的流量越不稳定，现有气力输送系统无法输送含碳物质的超细颗粒；二是合成气和熔渣、飞灰的分离，固体颗粒粒径进一步降低，虽然带来气化效率的提升，但同时也使飞灰的颗粒尺度进一步减小，飞灰与合成气的分离难度进一步提升，现有技术中的载气输送系统和合成气净化系统不再适用于超细颗粒的气化。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服了现有气流床气化工艺的气化效率难以进一步提升，单位容积气化炉的处理能力不高，气化温度高、气化炉耐火衬里使用寿命短，企业运行成本高，以及现有技术的载气输送系统以及合成气净化系统不适用于超细颗粒气化的缺陷，提供了一种含碳物质的超细颗粒气化系统和气化工艺，通过进一步细化含碳物质的颗粒粒径，进一步提升气化效率，提高气化炉的处理能力，降低了气化温度，延长了耐火衬里的使用寿命，降低了企业的运行成本，同时提高了超细颗粒输送的稳定性和使合成气中灰含量将到较低水平。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0007]本专利技术提供一种含碳物质的超细颗粒气化系统，其包括原料输送单元、气化单元和合成气净化单元；所述原料输送单元的出口与所述气化单元的进口相连，所述气化单元的出口与所述合成气净化单元的进口相连；
[0008]所述原料输送单元包括载气控制系统和料仓，所述料仓的下端设置有2～10层环管分支，每层所述环管分支均匀设置有4～20个进气口；所述载气控制系统包括电磁阀、脉冲电源控制器和气体分配器，所述脉冲电源控制器与所述电磁阀电连接，所述电磁阀的出口与所述气体分配器的进口连接，所述气体分配器的出口与各所述进气口连接；
[0009]所述合成气净化单元依次包括旋风分离器、颗粒层过滤器、对流废锅和洗涤塔，所述旋风分离器的进口即为所述合成气净化单元的进口，所述旋风分离器的出口与所述颗粒层过滤器的进口相连，所述颗粒层过滤器的出口与所述对流废锅的进口相连，所述对流废锅的出口与所述洗涤塔的进口相连。
[0010]本专利技术中，所述环管分支的层数较佳地为4
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8，更佳地为6
‑
7。
[0011]本专利技术中，每层所述环管分支的进气口的数量优选为5
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15，更优选为12。
[0012]本专利技术中，所述料仓的结构设计，结合脉冲式载气加入方式，可以实现超细颗粒均匀且顺畅地下料。结合脉冲气体组合控制，可以实现超细颗粒顺畅且均匀下料，颗粒流量波动小于5％。采用传统的料仓结构以及现有的载气控制方式，超细颗粒在料仓内很容易发生堵塞，超细颗粒的进料流量波动也很大，影响气化炉的稳定运行。
[0013]本专利技术中，所述气化单元一般包括气化室和辐射废锅，所述气化室的出口即为所述辐射废锅的进口。所述气化室用于所述含碳物质的超细颗粒的气化，所述辐射废锅可用于回收出所述气化室的合成气的热量，同时在所述合成气降温后，其中的固体飞灰或液态熔渣由于重力作用发生部分沉降。
[0014]本专利技术中，所述气化单元的气化室可采用本领域常规的耐火衬里，例如耐火砖衬里或水冷壁衬里。
[0015]本专利技术中，较佳地，所述气化系统为固态排渣时，所述气化室采用耐火砖衬里；所述气化系统为液态排渣时，所述气化室采用水冷壁衬里。
[0016]本专利技术中，来自气化炉的高温合成气首先通过旋风除尘器进行粗颗粒的分离，然后进入颗粒床分离较细颗粒，得到含固量少的合成气再经过对流废锅冷却降温，最后通过水洗塔进行除尘。
[0017]虽然本专利技术中的旋风分离器、颗粒床、对流废锅以及水洗塔等均为常规的除尘装置，但是对于超细颗粒气化后所得合成气，其中的飞灰因为尺度太小很容易被合成气夹带，导致分离更加困难，所以并非是所有除尘装置的简单组合就能实现本专利技术所得合成气中飞灰的分离效果。
[0018]本专利技术提供一种含碳物质的超细颗粒的气化工艺，其利用上述的含碳物质的超细颗粒的气化系统，其包括如下步骤：
[0019]含碳物质的超细颗粒由所述原料输送单元的载气输送至所述气化单元，与气化单元的气化剂进行气化反应，得粗合成气；
[0020]所述粗合成气通过所述合成气净化单元，即得合成气；
[0021]所述超细颗粒是指平均粒径小于10μm、最大粒径不超过50μm的颗粒。
[0022]所述脉冲电源控制器的脉冲频率可为1～60Hz，较佳地为10
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50Hz，更佳地为25Hz。
[0023]本专利技术中，所述含碳物质可为本领域常规，一般地包括煤、石油焦、兰炭、生物质，较佳地为煤。其中，所述煤的种类为本领域常规，较佳地为烟煤。
[0024]本专利技术中，所述超细颗粒一般是指颗粒平均粒径小于10μm、颗粒最大粒径不超过50μm的颗粒。
[0025]本专利技术中，所述超细颗粒可采用本领域常规的方法研磨而成，例如机械研磨或气流粉碎，较佳地为气流粉碎。
[0026]本专利技术中，所述载气可为本领域常规，一般地为N2、CO2或空气中的一种或多种，较佳地为N2。
[0027]本专利技术中，每千克所述含碳物质的超细颗粒对应的所述载气的流量可为0.0025～0.005Nm3，较佳地为0.0033Nm3。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含碳物质的超细颗粒气化系统，其特征在于，其包括原料输送单元、气化单元和合成气净化单元；所述原料输送单元的出口与所述气化单元的进口相连，所述气化单元的出口与所述合成气净化单元的进口相连；所述原料输送单元包括载气控制系统和料仓，所述料仓的下端设置有2～10层环管分支，每层所述环管分支均匀设置有4～20个进气口；所述载气控制系统包括电磁阀、脉冲电源控制器和气体分配器，所述脉冲电源控制器与所述电磁阀电连接，所述电磁阀的出口与所述气体分配器的进口连接，所述气体分配器的出口与各所述进气口连接；所述合成气净化单元依次包括旋风分离器、颗粒层过滤器、对流废锅和洗涤塔，所述旋风分离器的进口即为所述合成气净化单元的进口，所述旋风分离器的出口与所述颗粒层过滤器的进口相连，所述颗粒层过滤器的出口与所述对流废锅的进口相连，所述对流废锅的出口与所述洗涤塔的进口相连。2.如权利要求1所述的含碳物质的超细颗粒气化系统，其特征在于，所述环管分支的层数为4
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8，优选为6
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7；和/或，每层所述环管分支的进气口的数量为5
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15，优选为12。3.如权利要求1所述的含碳物质的超细颗粒气化系统，其特征在于，所述旋风分离器的数量为一个或多个，所述旋风分离器的数量为多个时，各所述旋风分离器之间串联或并联；和/或，所述颗粒层过滤器的数量为一个或多个；所述颗粒层过滤器的数量为多个时，各所述颗粒层过滤器之间串联或并联；和/或，所述对流废锅的数量为一个或多个；所述对流废锅的数量为多个时，各所述对流废锅之间串联或并联；和/或，所述洗涤塔的数量为一个或多个；所述洗涤塔的数量为多个时，各所述洗涤塔之间串联或并联。4.如权利要求1所述的含碳物质的超细颗粒气化系统，其特征在于，所述合成气净化单元还包括回流管线和压缩机，所述回流管线一端与所述对流废锅的出口相连，另一端与所述旋风分离器的进口相连，所述压缩机设置在所述回流管线上，用于将部分出所述对流废锅的合成气重新引入所述合成气净化单元进行二次净化。5.一种含碳物质的超细颗粒气化工艺，其特征在于，其利用权利要求1～4任一项所述的含碳物质的超细颗粒气化系统进行，其包括如下步骤：含碳物质的超细颗粒由...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，许建良，梁钦锋，代正华，陆海峰，于广锁，郭庆华，王兴军，王亦飞，王辅臣，赵辉，郭晓镭，李伟锋，陈雪莉，刘霞，龚岩，赵丽丽，沈中杰，丁路，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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