气化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及煤气化技术领域，公开了一种气化方法及装置。该气化方法包括：将第一燃料和第一气化剂通入第一反应单元，以便在第一反应温度下发生第一反应后，生成半焦，以及第一煤气和第一残碳的混合物；将第一煤气和第一残碳的混合物通入循环流化床气化单元，生成第二煤气和第二残碳的混合物；将第二煤气和第二残碳的混合物通入二级气固分离单元进行气固分离后，获得产品气和第二残碳；将第二残碳和空气通入残碳燃烧单元，以便在残碳燃烧单元中反生燃烧反应后产生燃烧热量；其中燃烧热量用于传递给第一反应单元，以便为第一反应提供热量。以便为第一反应提供热量。以便为第一反应提供热量。

【技术实现步骤摘要】
气化方法及装置


[0001]本专利技术涉及煤气化
，具体地，涉及一种气化方法及装置。

技术介绍

[0002]煤炭气化技术是我国洁净煤技术的重要组成部分，是高效、洁净利用煤炭的主要途径之一，已成为众多现代能源和化工系统的核心技术。煤气化技术充分实现煤炭能量利用，将煤中易于气化的部分进行气化提取作为高附加值煤气。
[0003]目前，煤气化技术存在的主要问题包括如何解决煤气中的焦油问题、未充分燃烧造成的能量浪费问题、以及飞灰残碳的处理问题等。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种气化方法及装置，以至少部分解决上述技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术的一方面提供了一种气化方法，包括：
[0008]将第一燃料和第一气化剂通入第一反应单元，以便第一燃料和第一气化剂在第一反应温度下，在第一反应单元中发生第一反应后，生成半焦，以及第一煤气和第一残碳的混合物；
[0009]将第一煤气和第一残碳的混合物通入循环流化床气化单元，以便第一煤气和第一残碳的混合物在焦油脱除反应下，在循环流化床气化单元中进行焦油脱除以及初级气固分离后，生成第二煤气和第二残碳的混合物；其中，焦油脱除反应条件包括：第二反应温度条件和半焦催化剂条件，循环流化床气化单元和第一反应单元分别独立设置；
[0010]将第二煤气和第二残碳的混合物通入二级气固分离单元进行气固分离后，获得产品气和第二残碳；
[0011]将第二残碳和空气通入残碳燃烧单元，以便第二残碳和空气在残碳燃烧单元中反生燃烧反应后产生燃烧热量；其中燃烧热量用于传递给第一反应单元，以便为第一反应提供热量。
[0012]根据本专利技术的实施例，上述方法还包括：向循环流化床气化单元中通入第二燃料和第二气化剂，以便第二燃料和第二气化剂在循环流化床气化单元中发生气化反应后生成半焦催化剂并放出热量，以提供焦油脱除反应条件，其中第二气化剂包括以下至少之一：空气、空气和水蒸气的混合物。
[0013]根据本专利技术的实施例，其中：
[0014]循环流化床气化单元包括提升管、初级气固分离装置和返料装置；
[0015]第二燃料和第二气化剂由提升管底部进入；
[0016]第一煤气和第一残碳的混合物被通入提升管的中下部。
[0017]根据本专利技术的实施例，上述方法还包括：
[0018]第一煤气和第一残碳的混合物在提升管中下部进行焦油脱除后，生成第二煤气、第二残碳、以及第一残碳的混合物；
[0019]将第二煤气、第二残碳、以及第一残碳的混合物通过初级气固分离装置进行气固分离后，生成第二煤气和第二残碳的混合物、以及循环灰颗粒；
[0020]将循环灰颗粒通过返料装置返回提升管。
[0021]根据本专利技术的实施例，其中：
[0022]第一气化剂采用含氧气化剂或不含氧气化剂；
[0023]在第一气化剂为不含氧气化剂的情况下，第一反应为第一燃料的热解反应；
[0024]在第一气化剂为含氧气化剂的情况下，第一反应为第一燃料的部分气化反应。
[0025]根据本专利技术的实施例，其中：
[0026]在燃烧热量足以维持第一反应温度的情况下，第一气化剂采用不含氧气化剂；
[0027]在燃烧热量不足以维持第一反应温度的情况下，第一气化剂采用含氧气化剂。
[0028]根据本专利技术的实施例，其中：
[0029]不含氧气化剂包括以下至少之一：冷煤气、水蒸气；
[0030]含氧气化剂包括以下至少之一：空气、空气和水蒸气的混合物。
[0031]根据本专利技术的实施例，其中：
[0032]第二残碳和空气在残碳燃烧单元中反生燃烧反应后还生成烟气：
[0033]上述方法还包括：将烟气通入余热回收系统，以便在余热回收系统中进行烟气的余热回收利用。
[0034]根据本专利技术的实施例，其中：
[0035]第一反应温度为500
‑
900℃；
[0036]第二反应温度为900
‑
1050℃。
[0037]根据本专利技术的实施例，其中：
[0038]燃烧热量通过间壁式换热的方式传递给第一反应单元。
[0039]根据本专利技术的实施例，其中，将空气通入残碳燃烧单元包括：
[0040]将空气通过分级给入的方式通入残碳燃烧单元。
[0041]本专利技术的另一方面提供了一种气化装置，包括：
[0042]第一反应单元，用于第一燃料和第一气化剂在第一反应温度的情况下，在第一反应单元中发生第一反应后，生成半焦，以及第一煤气和第一残碳的混合物；
[0043]循环流化床气化单元，用于第一煤气和第一残碳的混合物在焦油脱除反应条件下，在循环流化床气化单元中进行焦油脱除以及初级气固分离后，生成第二煤气和第二残碳的混合物；其中，焦油脱除反应条件包括：第二反应温度条件和半焦催化剂条件，循环流化床气化单元和第一反应单元分别独立设置，且循环流化床气化单元和第一反应单元之间通过渐缩形状的缩口连通，其中缩口的小口径部与循环流化床气化单元连接，缩口的大口径部与第一反应单元连接；
[0044]二级气固分离单元，用于将第二煤气和第二残碳的混合物进行气固分离后，获得产品气和第二残碳；
[0045]残碳燃烧单元，用于第二残碳和空气在残碳燃烧单元中反生燃烧反应后产生燃烧热量；其中燃烧热量用于传递给第一反应单元，以便为第一反应提供热量。
[0046]根据本专利技术的实施例，其中：
[0047]循环流化床气化单元包括提升管、初级气固分离装置和返料装置；
[0048]其中，提升管，用于第一煤气和第一残碳的混合物在提升管中下部进行焦油脱除后，生成第二煤气、第二残碳、以及循环灰颗粒的混合物；
[0049]初级气固分离装置，用于将第二煤气、第二残碳、以及循环灰颗粒的混合物进行气固分离后，生成第二煤气和第二残碳的混合物、以及含碳颗粒飞灰；
[0050]返料装置，用于将含碳颗粒飞灰返回提升管。
[0051]根据本专利技术的实施例，上述装置还包括：换热热管，设置于残碳燃烧单元和第一反应单元之间，用于将燃烧热量传递给第一反应单元。
[0052]根据本专利技术的实施例，其中：残碳燃烧单元内嵌于第一反应单元内。
[0053](三)有益效果
[0054]根据本专利技术的实施例，通过第一反应单元生成产品半焦，通过循环流化床气化单元实现煤气中焦油的脱除、通过二级气固分离单元分离出残碳，以及通过残碳燃烧单元产生燃烧热量并且将燃烧热量传递给第一反应单元，以便为第一反应提供热量。可见，通过本专利技术实施例的方法，在实现产生半焦产品和高热值且不含焦油煤气产品的前提下，还实现了残碳的有效处理以及飞灰残碳能量循环利用，飞灰残碳的燃烧热供给第一反应单元，以满足其反应的热量需求，实现残碳一体化处理，提高了能量利用率。根据本专利技术的实施例，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气化方法，包括：将第一燃料和第一气化剂通入第一反应单元(1)，以便所述第一燃料和所述第一气化剂在第一反应温度下，在所述第一反应单元(1)中发生第一反应后，生成半焦，以及第一煤气和第一残碳的混合物；将所述第一煤气和第一残碳的混合物通入循环流化床气化单元(2)，以便所述第一煤气和第一残碳的混合物在焦油脱除反应条件下，在所述循环流化床气化单元(2)中进行焦油脱除以及初级气固分离后，生成第二煤气和第二残碳的混合物；其中，所述焦油脱除反应条件包括：第二反应温度条件和半焦催化剂条件，所述循环流化床气化单元(2)和所述第一反应单元(1)分别独立设置；将所述第二煤气和第二残碳的混合物通入二级气固分离单元(3)进行气固分离后，获得产品气和第二残碳；将所述第二残碳和空气通入残碳燃烧单元(4)，以便所述第二残碳和所述空气在所述残碳燃烧单元(4)中反生燃烧反应后产生燃烧热量；其中所述燃烧热量用于传递给所述第一反应单元(1)，以便为所述第一反应提供热量。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：向所述循环流化床气化单元(2)中通入第二燃料和第二气化剂，以便所述第二燃料和第二气化剂在所述循环流化床气化单元(2)中发生气化反应后生成半焦催化剂并放出热量，以提供所述焦油脱除反应条件，其中所述第二气化剂包括以下至少之一：空气、空气和水蒸气的混合物。3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述循环流化床气化单元(2)包括提升管(21)、初级气固分离装置(22)和返料装置(23)；所述第二燃料和第二气化剂由所述提升管(21)底部进入；所述第一煤气和第一残碳的混合物被通入所述提升管(21)的中下部。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：所述第一煤气和第一残碳的混合物在所述提升管(21)中下部进行焦油脱除后，生成第二煤气、第二残碳、以及循环灰颗粒的混合物；将所述第二煤气、第二残碳、以及循环灰颗粒的混合物通过所述初级气固分离装置(22)进行气固分离后，生成所述第二煤气和第二残碳的混合物、以及循环灰颗粒；将所述循环灰颗粒通过所述返料装置(23)返回所述提升管(21)。5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述第一气化剂采用含氧气化剂或不含氧气化剂；在所述第一气化剂为不含氧气化剂的情况下，所述第一反应为所述第一燃料的热解反应；在所述第一气化剂为含氧气化剂的情况下，所述第一反应为所述第一燃料的部分气化反应。6.根据权利要求5所述的方法，其中：在所述燃烧热量足以维持所述第一反应温度的情况下，所述第一气化剂采用不含氧气化剂；
在所述燃烧热量不足以维持所述第一反应温度的情况下，所述第一气化剂采用含氧气化剂。7.根据权利要求5所述的方法，其中：所述不含氧气化剂包括以下至少之一：冷煤气、水蒸气；所述含氧气化剂包括以下至少之一：空气、空气和水蒸气的混合物。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：宋维健，吕清刚，朱治平，王小芳，李百航，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：