本发明专利技术提供一种预热式气化方法，包括如下步骤：a)将燃料(A)与第一气化剂(B)通入前置预热室(2)进行预热，生成还原性烟气(C)和预热燃料(D)；b)将第二气化剂(E)、预热燃料(D)、还原性烟气(C)通入气流床气化炉(1)，三者发生气化反应生成粗煤气(G)和底渣(F)；和c)收集粗煤气(G)，并且将底渣(F)排出气流床气化炉(1)。本发明专利技术还提供一种预热式气化装置。通过本发明专利技术的预热式气化方法和装置，解决了烧嘴寿命短和需要定期更换的问题，并且煤种适应性广、煤制备简单、气化效率高、碳转化率高，且无需使用纯氧。且无需使用纯氧。且无需使用纯氧。
【技术实现步骤摘要】
预热式气化方法及装置
[0001]本申请为分案申请，母案的申请号为：201610871359.5，申请日：2016年09月30日，名称：预热式气化方法及装置。
[0002]本专利技术属于含碳原料气化工艺领域，涉及一种含碳原料的气化方法及装置，特别地涉及一种气流床气化方法及采用该方法的装置。
技术介绍
[0003]在用于生产合成气或者说气化气的方法中，含碳原料在反应器中部分地被氧化。以煤炭为例，煤气化技术作为一种高效清洁的洁净煤技术是将煤炭等固态一次能源转化为气态清洁二次能源，该技术主要应用于合成氨、合成甲醇、制氢、高炉还原炼铁化工冶金行业、联合循环发电装置以及工业和民用燃气等领域中。
[0004]按固体燃料的运动状态分类，现代煤气化工艺主要包括移动床(又称固定床)气化法、气流床气化法和流化床气化法。其中，气流床煤气化炉反应温度高，并且可以采用液态排渣，气化强度高、生产能力大、碳转化率高，已成为现在煤气化技术的主要发展方向之一。
[0005]然而，气流床气化炉存在如下问题：(1)烧嘴结构复杂，寿命一般只有三个月到半年，必须定期更换，严重影响运行经济性，寿命较长的烧嘴则价格十分昂贵；(2)气流床气化炉在煤种适应性上受到煤的灰分、水分、反应活性等因素的制约；(3)为了获得较高的反应速率和碳转化率，入炉煤粉粒度要求70％以上小于200目，煤粉制备成本较高，且该粒度要求限制了褐煤、高灰煤的使用；(4)为维持炉内的高反应温度，常采用纯氧做氧化剂，氧耗高，影响经济性。针对上述问题，现有技术试图通过改善烧嘴性能来提高烧嘴寿命，然而，改善烧嘴性能并不能从根本上解决气流床气化炉存在的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种不受制于烧嘴寿命和定期更换问题的预热式气化方法和预热式气化装置。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种煤种适应性广、原料煤制备简单、气化效率高、碳转化率高、且无需使用纯氧的气化技术。
[0008]为达到上述目的或目的之一，本专利技术的技术解决方案如下：
[0009]根据本专利技术的一个方面的实施例，提出了一种预热式气化方法，所述预热式气化方法包括如下步骤：
[0010]a)将燃料与第一气化剂通入前置预热室，对燃料进行预热，生成还原性烟气和预热燃料；
[0011]b)将第二气化剂、预热燃料、还原性烟气通入气流床气化炉，三者发生气化反应生成粗煤气和底渣；和
[0012]c)收集粗煤气，并且将底渣排出气流床气化炉。
[0013]根据本专利技术的一个优选实施例，所述预热为燃料与第一气化剂发生部分燃烧反应，通过燃烧放热对燃料进行预热。
[0014]根据本专利技术的一个优选实施例，所述预热式气化方法不使用烧嘴。
[0015]根据本专利技术的一个优选实施例，所述前置预热室为循环流化床反应器。
[0016]根据本专利技术的一个优选实施例，前置预热室没有底渣排出，在步骤a)中生成的还原性烟气和预热燃料全部进入气流床气化炉。
[0017]根据本专利技术的一个优选实施例，还原性烟气和预热燃料的温度为800～1300℃。
[0018]根据本专利技术的一个优选实施例，所述第一气化剂是空气、富氧空气或纯氧，或者前述三者之一与水蒸汽的组合；和/或
[0019]所述第二气化剂是空气、富氧空气或纯氧，或者前述三者之一与水蒸汽的组合。
[0020]根据本专利技术的一个优选实施例，通入前置预热室的第一气化剂为常温或已被预热至300℃～1200℃；和/或
[0021]通入气流床气化炉的第二气化剂为常温或已被预热至300℃～1200℃。
[0022]根据本专利技术的一个优选实施例，第一气化剂已被预热到600℃；和/或第二气化剂已被预热到600℃。
[0023]根据本专利技术的一个优选实施例，所述燃料为粒径为0～2mm的煤。
[0024]根据本专利技术的另一个方面的实施例，提出了一种预热式气化装置，所述预热式气化装置包括前置预热室和气流床气化炉，其中，所述前置预热室设置有燃料入口和第一气化剂入口，以及预热后气固混合物出口，所述前置预热室被配置为使通入的燃料和第一气化剂发生部分燃烧反应，对燃料进行预热，生成还原性烟气和预热燃料，并将生成的还原性烟气和预热燃料通过预热后气固混合物出口排出；在所述气流床气化炉设置有还原性烟气和预热燃料入口、第二气化剂入口、粗煤气出口和底渣出口，所述气流床气化炉被配置为使通过还原性烟气和预热燃料入口通入的还原性烟气和预热燃料与通过第二气化剂入口通入的第二气化剂发生气化反应，生成粗煤气和底渣，并将粗煤气从粗煤气出口排出，将底渣从底渣出口排出。
[0025]根据本专利技术的一个优选实施例，所述预热式气化装置不具有烧嘴。
[0026]根据本专利技术的一个优选实施例，所述前置预热室为循环流化床反应器。
[0027]根据本专利技术的一个优选实施例，在前置预热室中不设置底渣出口。
[0028]本专利技术在气流床气化炉前配备前置预热室，使粒径为0～2mm的碎煤在进入气化炉前先行预热。预热以后的燃料温度达到800～1300℃，可以实现不使用烧嘴、预热燃料与气化剂分别单独通入气化炉，也能快速形成高温区，完成高效的气化反应。
[0029]煤颗粒在预热过程中完成挥发分析出和水分析出，颗粒内部孔隙增大，反应表面积增加的同时使气化剂容易扩散到这些反应表面，从而提高了煤的反应活性，解决了气流床气化炉对高灰分、高水分、低反应活性的煤种使用的限制。同时，高温下煤颗粒所释放的挥发分在颗粒中集聚，造成煤颗粒中产生较大的压力梯度，引起煤颗粒的破碎，使经过预热后进入气化炉的燃料颗粒粒径减小，从而降低整个气化系统对煤颗粒粒度的要求，大幅降低原料制备成本。
[0030]优选的，采用煤在预热室中部分燃烧加热自身的预热方式，前置预热室中为高度缺氧反应，气化剂与煤的比例为折合至氧气量/燃料燃烧理论氧气量＝0.1～0.3(该值由煤
的活性、热值、预热温度等决定)，煤在前置预热室中预热后的产物包括高温预热燃料和高温还原性烟气的预热燃料，其中，高温预热燃料含有大量未完全燃烧的碳，高温还原性烟气中含有CO、H2、CH4等。高温预热燃料随高温还原性烟气全部送入气流床气化炉，与通入气流床气化炉的气化剂反应，获得粗煤气。其中，由于进入气流床气化炉的为高温预热燃料，因此可以使用预热以后的富氧空气而非纯氧作为气化炉气化剂来维持炉内的高反应温度，从而提高系统整体经济性。
[0031]优选的，采用循环流化床反应器作为预热室，预热后的煤及部分燃烧产生的气体全部进入气流床气化炉，与采用流化床作为前置反应器相比，提高了进入气流床气化炉的碳浓度，有利于有效的气化反应在高温的气流床气化炉中进行；预热室无排渣，提高了整个系统的碳转化率及热效率。
附图说明
[0032]图1为根据本专利技术的一个实施例的预热式气化方法的示意图；和
[0033]图2为根据本专利技术的一个实施例的预热式气化装置的示意图。
具体实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种预热式气化方法，其特征在于，所述预热式气化方法包括如下步骤：a)将燃料(A)与第一气化剂(B)通入前置预热室(2)，对燃料(A)进行预热，生成还原性烟气(C)和预热燃料(D)；b)将第二气化剂(E)、预热燃料(D)、还原性烟气(C)通入气流床气化炉(1)，三者发生气化反应生成粗煤气(G)和底渣(F)；和c)收集粗煤气(G)，并且将底渣(F)排出气流床气化炉(1)。其中，在前置预热室(2)中不设置底渣出口；第一气化剂(B)与燃料(A)的比例为折合至：氧气量/燃料燃烧理论氧气量＝0.1～0.3。2.根据权利要求1所述的预热式气化方法，其特征在于：所述预热为燃料(A)与第一气化剂(B)发生部分燃烧反应，通过燃烧放热对燃料进行预热。3.根据权利要求1所述的预热式气化方法，其特征在于：所述预热式气化方法不使用烧嘴。4.根据权利要求1所述的预热式气化方法，其特征在于：所述前置预热室(2)为循环流化床反应器。5.根据权利要求1所述的预热式气化方法，其特征在于：前置预热室(2)没有底渣排出，在步骤a)中生成的还原性烟气(C)和预热燃料(D)全部进入气流床气化炉(1)。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的预热式气化方法，其特征在于：还原性烟气(C)和预热燃料(D)的温度为800～1300℃。7.根据权利要求1
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5中任一项所述的预热式气化方法，其特征在于：所述第一气化剂(B)...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱治平，吕清刚，王小芳，那永洁，高鸣，
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：
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