本实用新型专利技术属于化工制气技术领域，具体为一种低热值燃料进行气化转化的装置。本实用新型专利技术采用特定组分的“富氧”、“贫氧”以及蒸汽作为气化剂，对低热值燃料进行气化转化；装置包括：常温空分制氧装置，旋风分离器,膜分离器,换热器,增压装置等；循环流化气化床接收低热值燃料，产生含氢气、一氧化碳并且含氮≦5%的高热值燃气，并副产蒸汽用于发电；输出的烟气经热能利用后一部分循环返回与氧气混合成富氧，剩余部分液化为二氧化碳。本实用新型专利技术采用二氧化碳背景气体混合纯氧作为“富氧”及蒸汽为气化剂进行低热值燃料气化，可将低热值燃料高效转化为含氮≦5%的高热值燃气，转化效率高、操作简单、自动化程度高、经济效益好，具有显著的优势。势。势。
【技术实现步骤摘要】
一种低热值燃料进行气化转化的装置
[0001]本技术属于热能工程
，具体涉及一种低热值燃料进行气化转化的装置。
技术介绍
[0002]常压固定床煤气发生炉（也称混合煤气发生炉）通常以空气和水蒸汽的混合气体作为气化剂来生产煤气，其工作过程通常是将燃料由煤气发生炉顶部加入，然后从炉底通入空气或富氧与固体燃料燃烧，将热量积蓄在燃料层，再向燃料层通入蒸汽与碳反应生成水煤气，制取煤气的过程主要在气化层。一般的，气化层的主要化学反应有如下氧化与还原反应：
[0003]C+ O2 = CO2 + Q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0004]2C + O2 = 2CO + Q 2CO + O2 = 2CO2 + Q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）
[0005]C + H2O(汽) = CO + H2
ꢀ–ꢀ
Q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0006]C + 2H2O(汽) = CO2 + 2H2
ꢀ‑ꢀ
Q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0007]C + CO2 = 2CO
ꢀ–ꢀ
Q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0008]其中，气化反应过程中氧作为气化剂主要参与氧化反应，放出热能，水蒸气作为气化剂主要参与还原反应，吸收热能，产生氢气、一氧化碳；
[0009]显然，如能保持氧化反应释放热量与还原反应吸收的热量平衡，理论上，制气过程即可持续进行；
[0010]但是，无论怎样，如果采用空气作为氧化剂来源，因空气中含有大约21%的氧气和78%的氮气，以此作为氧化剂来源的燃烧反应过程将不可避免的带入大量的氮气，这不仅将大幅降低燃气热值，也将产生大量的氮氧化物污染；
[0011]富氧，通常意义上大都泛指≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为大都指氮气），已广泛应用于各种燃油、燃气、燃煤窑炉（玻璃、水泥、陶瓷）、各种锅炉、加热炉、焚烧炉、热媒炉、热风炉、冶炼炉、航空发动机、船舶发动机等助燃节能与环保领域；催化裂化、脱硫、废水处理、发动机增效、富氧造（煤）气、各种氧化反应、发酵等领域也应用富氧技术取得了较好的经济效益。但实际上，将燃烧化学反应产生的二氧化碳与纯氧混合为≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为二氧化碳）也可有效的支撑燃烧化学反应，通常也称烟气再循环，在气化过程中以此作为氧的气化剂来源，将给气化过程带来革命性的技术进步。
技术实现思路
[0012]鉴于以上情况，针对以生物质等低热值燃料进行能量转化的过程，本技术的目的在于提供一种转化效率高、经济效益好、操作简单的低热值燃料进行气化转化的装置。
[0013]本技术提供的低热值燃料进行气化转化的装置，采用特定组分的“富氧”、“贫氧”以及蒸汽作为气化剂，对低热值燃料进行气化转化，其结构参见图1，包括：
[0014]（1）至少一套采用常温空分制氧装置，用于直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气；所述常温空分制氧装置可以是膜分离或变压吸附技术的装置；
[0015]（2）至少一套第一循环流化床，又称富氧气化反应床，用于进行一般煤气化气化层的主要化学反应过程中的氧化放热反应，为全系统提供热能；并且，该循环流化床内氧化剂来源为制氧装置提供的氧气与烟气中二氧化碳混合后的≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为二氧化碳）；
[0016]（3）至少一套高温烟气旋风分离器，用于将来自第一循环流化床内未燃烬的高温物料分离下来；其中，烟气经一套换热器（组）换热并副产蒸汽，而被分离下来的高温物料与来自第一循环流化床中部溢出的高温物料送入第二循环流化床；
[0017]（4）至少一套第二循环流化床，又称贫氧气化反应床，用于进行一般煤气化气化层的主要化学反应过程中的还原制气反应；其中，气化剂蒸汽来自前述副产蒸汽经减压后送入，热能来自第一循环流化床带入的高温物料，与生物质等低热值燃料中的碳在此床内发生连续的气化反应，产生主要含氢气、一氧化碳、甲烷并且含氮≦5%的高热值燃气，其中，部分燃气循环返回本第二循环流化床作为载气；
[0018]（5）至少一套高温煤气旋风分离器，用于将来自第二循环流化床内未气化反应完全的高温物料分离下来；同时，可优选但非必要配套一套陶瓷膜过滤器，将高温煤气中的固相组分彻底的截留，再循环返回第一循环流化床中进行燃烧化学反应；
[0019]（6）优选但非必要的换热器（组），用于调节高温燃气输出温度，并同时回收热能、提升蒸汽品质；
[0020]（7）至少一套高温煤气升压装置，用以提升燃气压力，其中，一部分送入终端用气点（如直接燃烧、发电或进一步进行提纯氢气等），另外一部分，由另一台高温煤气升压装置，将部分煤气升压并作为第二循环流化床的载气循环；
[0021]（8）至少一套陶瓷膜过滤器，用以将来自第一循环流化床（富氧气化反应床）经换热器（组）回收热能副产蒸汽的热烟气中的固相组分彻底的截留，其压损由一套高温烟气升压装置提供，一方面用以克服过滤及沿程阻力损失，另外一方面，用以循环返回与前述常温空分制氧装置直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气的系统制取的氧气，进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（其中的非氧组分为二氧化碳），为氧化反应过程提供氧气；
[0022]（9）至少一套控制系统，用于控制现场设备的开停/切换，并实现上述连续的循环气化过程。
[0023]本技术中，所述“富氧”指的是将制取的氧气与系统排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（优选的，富氧化至23～40%，其中的非氧组分为二氧化碳），所述“贫氧”指的是≦1%的含氧体积百分比。
[0024]本技术提供低热值燃料进行气化转化的装置，其操作流程如下：
[0025]（1）采用常温空分制氧装置直接自空气中提取纯度达80～99.9%的氧气，按如图1所示设计的供气回路，将制取的氧气与系统排出的部分烟气进行预混至≧21%的含氧体积百分比的富氧空气（优选的，富氧化至23～40%，其中的非氧组分为二氧化碳）预热至100～200℃，再送入第一循环流化床作为氧化反应的氧气来源，其压力满足悬浮气化要求，典型的，一般如提供5～30kpa的风压要求；
[0026]（2）经前述预热的富氧，送入第一循环流化床与床内生物质等低热值燃料进行氧化反应，即在该床内完成一般煤气化气化层的如下主要化学反应过程，放出热量，维持全系统所需的热能：
[0027]C+ O2 = CO2 + Q ，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）
[0028]2C + O2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低热值燃料进行气化转化的装置，采用特定组分的“富氧”、“贫氧”以及蒸汽作为气化剂，对低热值燃料进行气化转化，所述“富氧”指的是≧21%的含氧体积百分比的富氧空气，所述“贫氧”指的是≦1%的含氧体积百分比；其特征在于，装置结构包括：具体包括：常温空分制氧装置（1）；第一循环硫化床（A1），第二循环硫化床（A2）；第一循环硫化床侧旋风分离器（F1），第二循环硫化床侧旋风分离器（F2）；第二循环硫化床侧高温煤气分离器（M1），第一循环硫化床侧高温烟气分离器（M2）；第一换热器（H1）、第二换热器（H2）、第三换热器（H3）、第四换热器（H4），第一卸料器（R1）、第二卸料器（R2）、第三卸料器（R3）、第四卸料器（R4），第一高温煤气升压装置（AB1）、第二高温煤气升压装置（AB2）、第三高温煤气升压装置（AB3），储罐（PV01）；上料机接口（Q1），进水器接口（Q2），氧气接口（Q3）；以及燃气出口（W1），蒸汽出口（W2），残渣出口（W3），烟气出口（W4），废水排污出口（W5）；常温空分制氧装置上设有第一制氧装置接口（1
‑
1）、第二制氧装置接口（1
‑
2）、第三制氧装置接口（1
‑
3）；第一循环硫化床（A1）具有第一硫化床接口（2
‑
1）、第二硫化床接口（2
‑
2）、第三硫化床接口（2
‑
3）、第四硫化床接口（2
‑
4）、第五硫化床接口（2
‑
5）、第六硫化床接口（2
‑
6）、第七硫化床接口（2
‑
7）、第八硫化床接口（2
‑
8）；第二循环硫化床（A2）设有第九硫化床接口（3
‑
1）、第十硫化床接口（3
‑
2）、第十一硫化床接口（3
‑
3）、第十二硫化床接口（3
‑
4）、第十三硫化床接口（3
‑
5）；其中：常温空分制氧装置（1）上第一制氧装置接口（1
‑
1）与第三换热器（H3）的上部连接，第二制氧装置接口（1
‑
2）与第三换热器（H3）的下部连接；第三制氧装置接口（1
‑
3）分别与第一循环硫化床（A1）的下部第七硫化床接口（2
‑
7）、第二循环硫化床（A2）的下部第十三硫化床接口（3
‑
5）连接；第一循环硫化床（A1）中，中部第一硫化床接口...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈性一，
申请(专利权)人：上海友氢能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。