一种气流床气化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种气流床气化系统及方法，涉及煤气化技术领域，以减小煤粉输送温度的控制难度的同时，降低煤粉输送管道的堵塞机率。所述气流床气化方法包括：利用过热水蒸汽对原料煤进行预热和干燥，获得含水蒸汽的煤粉，使得含水蒸汽的煤粉的温度大于水蒸汽在预设压力范围的露点温度且小于原料煤的热解温度，原料煤的热解温度与水蒸汽在预设压力范围的露点温度的差值大于等于预设差值；将含水蒸汽的煤粉在预设压力范围输送至气化单元，将氧源气体输送至气化单元；含水蒸汽的煤粉和氧源气体在气化单元内发生气化反应，获得煤气。所述气流床气化系统应用上述气流床气化方法。本发明专利技术提供的气流床气化系统及方法用于煤气化。供的气流床气化系统及方法用于煤气化。供的气流床气化系统及方法用于煤气化。

【技术实现步骤摘要】
一种气流床气化系统及方法


[0001]本专利技术涉及煤气化
，尤其涉及一种气流床气化系统及方法。

技术介绍

[0002]气流床汽化法又称同向汽化法或并流汽化法，是一种煤气化方法，其属于高温汽化范畴。气流床汽化法的汽化强度大，煤种适应性广，有的气流床气化炉(如德士古煤气化炉)碳转化率可达99％。
[0003]常规气流床汽化法主要是利用水蒸汽将煤粉输送至气化炉内，且在利用水蒸汽输送煤粉的过程中，需要保证输送系统的温度高于水蒸汽的露点温度，以保证利用水蒸汽输送煤粉时水蒸汽发生冷凝；同时还需要控制煤粉输送温度低于煤粉的人接水蒸汽的露点温度，以保证利用水蒸汽输送煤粉时煤粉不会发生热解。但是，由于水蒸汽的露点温度在利用水蒸汽输送煤粉的过程比较高，使得煤粉输送温度与煤粉热解温度之间的差值比较小，导致煤粉输送温度的可调节范围非常窄；当煤粉输送温度的可调节范围非常窄时，就需要准确控制煤粉输送温度，否则很容易出现水蒸汽冷凝或者煤粉热解问题，导致输送管道堵塞。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种气流床气化系统及方法，以减小煤粉输送温度的控制难度的同时，降低煤粉输送管道的堵塞机率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种气流床气化方法，该气流床气化方法包括：
[0006]利用过热水蒸汽对原料煤进行预热和干燥，获得含水蒸汽的煤粉，使得所述含水蒸汽的煤粉的温度大于水蒸汽在预设压力范围的露点温度且小于原料煤的热解温度，所述原料煤的热解温度与水蒸汽在预设压力范围的露点温度的差值大于等于预设差值；
[0007]将所述含水蒸汽的煤粉在预设压力范围输送至气化单元，将氧源气体输送至气化单元；
[0008]所述含水蒸汽的煤粉和氧源气体在气化单元内发生气化反应，获得煤气。
[0009]与现有技术相比，本专利技术提供的气流床气化方法中，利用过热水蒸汽对原料煤进行预热和干燥，避免了直接利用水蒸汽输送煤粉时，因为水蒸汽与煤粉温差过大所导致的水蒸汽瞬间冷凝的问题，同时利用过热水蒸汽对原料煤进行预热和干燥后，将所获得的含水蒸汽的煤粉在预设压力范围输送至气化单元；而由于原料煤的热解温度与水蒸汽在预设压力范围的露点温度的差值大于等于预设差值，使得煤粉输送煤粉温度的调节范围较宽，这样在利用水蒸汽输送煤粉时就无需准确控制煤粉输送温度，从而减小煤粉输送温度的控制难度；同时，由于含水蒸汽的煤粉的温度大于水蒸汽在预设压力范围的露点温度且小于原料煤的热解温度，且煤粉输送煤粉温度的调节范围较宽，使得利用水蒸汽输送煤粉时，煤粉不容易发生热解，水蒸汽也不会轻易发生冷凝，因此，本专利技术提供的气流床气化方法中，利用水蒸汽输送煤粉不容易出现管道堵塞问题，从而降低煤粉输送管道的堵塞机率。
[0010]本专利技术还提供了一种气流床气化系统，该汽化床气化系统包括：煤预热单元、气化
单元以及用于供应氧源气体的供气单元，所述煤预热单元分别与过热水蒸汽管路和煤供应管路连通，所述煤预热单元与所述气化单元通过煤输送管路连接，所述供气单元与所述气化单元通过气体输送管路连接；所述过热水蒸汽管路和所述煤输送管路的工作压力等于预设压力范围，所述原料煤的热解温度与水蒸汽在预设压力范围的露点温度的差值大于等于预设差值，所述煤预热单元用于对原料煤进行干燥和预热，获得含水蒸汽的煤粉，使得所述含水蒸汽的煤粉的温度大于水蒸汽在预设压力范围的露点温度且小于原料煤的热解温度，所述原料煤的热解温度与水蒸汽在预设压力范围的露点温度的差值大于等于预设差值。
[0011]与现有技术相比，本专利技术实施例提供的气流床气化系统的有益效果与上述气流床气化方法的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
[0012]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0013]图1为本专利技术实施例提供的气流床气化方法的流程图一；
[0014]图2为本专利技术实施例提供的气流床气化方法的流程图二；
[0015]图3为本专利技术实施例提供的气流床气化方法的流程图三；
[0016]图4为本专利技术实施例提供的气流床气化方法的流程图四；
[0017]图5为本专利技术实施例提供的气流床气化系统的结构框图；
[0018]图6为本专利技术实施例提供的气流床气化系统的结构简图；
[0019]图7为本专利技术实施例提供的气流床气化系统的热量耦合图；
[0020]图8为本专利技术实施例提供的气流床气化系统的运行过程图一；
[0021]图9为本专利技术实施例提供的气流床气化系统的运行过程图二。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]常规气流床气化法主要是在高压系统中利用水蒸汽将煤粉输送至气化炉内，且在利用水蒸汽输送煤粉的过程中，需要保证输送系统的温度高于水蒸汽的露点温度，以保证利用水蒸汽输送煤粉时水蒸汽发生冷凝；同时还需要控制煤粉输送温度低于煤粉的人接水蒸汽的露点温度，以保证利用水蒸汽输送煤粉时煤粉不会发生热解。但是，由于水蒸汽的露点温度在利用水蒸汽输送煤粉的过程比较高，使得煤粉输送温度与煤粉热解温度之间的差值比较小，导致煤粉输送温度的可调节范围非常窄；当煤粉输送温度的可调节范围非常窄时，就需要准确控制煤粉输送温度，否则很容易出现水蒸汽冷凝或者煤粉热解问题，导致输送管道堵塞。
[0024]例如：现有气流床气化方法中，以300℃～500℃的过热水蒸汽作为输送介质，将300℃～500℃的过热水蒸汽与煤粉混合输送时，过热水蒸汽将煤粉加热至265℃～270℃，而煤粉的热解温度大于300℃会发生明显热解，因此，可设定煤粉的热解温度大于300℃，因
此，300℃～500℃的过热水蒸汽与煤粉混合过程中，极易使得煤粉出现局部过热的问题，导致煤粉热解而析出焦油，从而输送堵塞管道，破坏煤粉输送平衡。同时，水蒸汽在高压系统中的露点温度约为250℃，而煤粉的热解温度大于300℃，使得煤粉输送温度的调节范围比较窄，因此，必须准确控制煤粉输送温度(即煤粉输送温度的波动幅度特别小)，才能保证利用水蒸汽输送煤粉时，不容易出现水蒸汽冷凝或者焦油析出问题，这极大的增加了煤粉输送温度的控制难度。
[0025]实施例一
[0026]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种气流床气化方法，该气流床气化方法包括：
[0027]步骤S110：利用过热水蒸汽对原料煤进行预热和干燥，获得含水蒸汽的煤粉，使得含水蒸汽的煤粉的温度大于水蒸汽在预设压力范围的露点温度且小于原料煤的热解温度，原料煤的热解温度与水蒸汽在预设压力范围的露点温度的差值大于等于预设差值；应理解，水蒸汽的露点温度与预设压力范围有关，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气流床气化方法，其特征在于，包括：利用过热水蒸汽对原料煤进行预热和干燥，获得含水蒸汽的煤粉，使得所述含水蒸汽的煤粉的温度大于水蒸汽在预设压力范围的露点温度且小于原料煤的热解温度，所述原料煤的热解温度与水蒸汽在预设压力范围的露点温度的差值大于等于预设差值；将所述含水蒸汽的煤粉在预设压力范围输送至气化单元，将氧源气体输送至气化单元；所述含水蒸汽的煤粉和氧源气体在气化单元内发生气化反应，获得煤气。2.根据权利要求1所述的气流床气化方法，其特征在于，所述获得煤气后，所述气流床气化方法还包括：利用耐热惰性材料以接触式换热的方式冷却所述煤气，获得初步冷却煤气和携带飞灰的耐热惰性材料；回收所述初步冷却煤气所含有的热量，获得处理后煤气和第一水蒸汽；所述第一水蒸汽包括过热水蒸汽和/或饱和水蒸汽；回收携带飞灰的耐热惰性材料所含有的热量，获得冷却后耐热惰性材料和第二水蒸汽，所述第二水蒸汽为过热水蒸汽；去除冷却后耐热惰性材料所携带的飞灰，获得用于冷却所述煤气的耐热惰性材料。3.根据权利要求2所述的气流床气化方法，其特征在于，所述回收所述初步冷却煤气所含有的热量，获得处理后煤气和第一水蒸汽包括：利用锅炉给水以间接换热的方式多次回收初步冷却煤气所含有的热量，获得处理后煤气和第一水蒸汽；和/或，所述回收携带飞灰的耐热惰性材料所含有的热量包括：利用锅炉给水以间接换热的方式对携带飞灰的耐热惰性材料进行冷却，使得所锅炉给水汽化成构成第二水蒸汽的第一过热水蒸汽；所述利用过热水蒸汽对原料煤进行预热和干燥，获得含水蒸汽的煤粉包括：将原料煤进行研磨，并在研磨的过程中利用第二过热水蒸汽对原料煤进行干燥和预热，获得含水蒸汽的煤粉。4.根据权利要求3所述的气流床气化方法，其特征在于，所述将所述含水蒸汽的煤粉在预设压力范围输送至气化单元包括：将所述含水蒸汽的煤粉进行气固分离，获得预热煤粉和循环水蒸汽；将所述水蒸汽分为第一份循环水蒸汽和第二份循环水蒸汽；将第一份循环水蒸汽与所述预热煤粉混合，形成水蒸汽-煤粉混合料；将所述水蒸汽-煤粉混合料采用稀相输送的方式输送至气化单元；所述回收携带飞灰的耐热惰性材料所含有的热量包括：利用第二份循环水蒸汽以接触式换热的方式对携带飞灰的耐热惰性材料进行降温，使得第二份循环水蒸汽转化成构成第二水蒸汽的第二过热水蒸汽，所述第二过热水蒸汽的压力位于预设压力范围；和/或，向携带飞灰的耐热惰性材料上喷淋工艺废水，使得喷淋在携带飞灰的耐热惰性材料表面的工艺废水汽化成构成第二水蒸汽的第三过热水蒸汽，所述第三过热水蒸汽的压力位于预设压力范围；所述利用过热水蒸汽对原料煤进行预热和干燥，获得含水蒸汽的煤粉包括：
将原料煤进行研磨，并在研磨的过程中利用第二过热水蒸汽和/或第三过热水蒸汽对原料煤进行干燥和预热，获得含水蒸汽的煤粉。5.根据权利要求4所述的气流床气化方法，其特征在于，所述水蒸汽-煤粉混合料的温度大于水蒸汽在预设压力范围的露点温度且小于原料煤的热解温度；和/或，所述水蒸汽-煤粉混合料的温度为120℃～300℃；和/或，所述将所述水蒸汽分为第一份循环水蒸汽和第二份循环水蒸汽后，所述将第一份循环水蒸汽与所述预热煤粉混合前，所述将所述含水蒸汽的煤粉在预设压力范围输送至气化单元还包括：采用机械加压的方式对所述预热煤粉进行加压；和/或，控制所述第一份循环水蒸汽的质量流量是所述预热煤粉的质量流量的10％～20％。6.根据权利要求2所述的气流床气化方法，其特征在于，所述将氧源气体输送至气化单元前，所述气流床气化方法还包括：至少利用第一水蒸汽对氧源气体进行预热；所述将所述含水蒸汽的煤粉在预设压力范围输送至气化单元包括：将所述含水蒸汽的煤粉采用稀相输送的方式至气化单元；和/或，所述回收所述初步冷却煤气所含有的热量前，所述耐热惰性材料的温度为300℃～700℃；回收所述初步冷却煤气所含有的热量后，所述携带飞灰的耐热惰性材料的温度为500℃～800℃；和/或，所述初步冷却煤气的温度为850℃～1000℃，所述处理后煤气的温度小于等于300℃；和/或，所述耐热惰性材料为陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的粒径为1mm-15mm。7.根据权利要求1～6任一项所述的气流床气化方法，其特征在于，所述预设压力范围为1bar～2bar，所述过热水蒸汽的温度为120℃～300℃；和/或，所述含水蒸汽的煤粉的温度与水蒸汽在预设压力范围的露点温度的差值大于等于10℃；和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦强，赵香龙，何立新，刘书贤，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：