CN103547873A - 集成干燥气化的改进 - Google Patents

Abstract

一种集成干燥气化系统，包括气化器和气流床干燥器，所述气化器用于使含碳燃料气化以产生热的气体生成物；所述气流床干燥器接收所述热的气体生成物以在气化之前使所述含碳燃料干燥。至少一个通向所述气化器的入口将来自所述系统的一种或多种附加气体（例如，循环的合成气、蒸汽和/或循环的二氧化碳）输送到所述气化器，以从所述气化器产生增大的热的气体生成物的质量流量。所述系统可包括被连接到所述气流床干燥器上的多个闭锁料斗系统。至少一个中间的存储容器可被配置在到所述气化器的一个或多个进料支架中，以独立于被供应给所述系统的气流床干燥器的含碳燃料地在一段临时时期内保持含碳燃料恒定地供应给所述气化器。

Description

集成干燥气化的改进

技术领域

本发明涉及集成干燥气化的改进。具体地但不唯一地，本发明的一些实施例涉及使用高水分含量的含碳燃料（例如，煤或褐煤）的氢气或气体的氧吹气化的改进的集成干燥。本发明的一些实施例涉及包括流化床气化器或其它类型的气化设备的改进的气化系统。

背景技术

含碳燃料（例如，煤或褐煤）的气化能够被用来生产一系列可出售的产品，例如，柴油、石油、氢气和/或尿素，等等。在一些应用中，氧吹气化可以优选为气体吹制气化以实现所需的合成气（合成/合成气体）的质量，以减小设备的尺寸并提高下游处理设备的性能。

在集成干燥气化（Integrated Drying Gasfication，IDG）中，在大约750℃和1050℃之间离开流化床气化容器（气化器）的热气与部分被干燥的煤一起被提供给气流床干燥器。所述干燥器通过干燥所述煤来将气体冷却至大约200℃到280℃。为了实现高效率，供应给气化器的干燥煤的水分含量需要尽可能地低（优选地，在大约5-10%的范围内）。获得针对提供给干燥器的给出水分含量的煤所需的干燥水平在气化器的废气中需要一组热能。废气中的热能通过气体流速、气体成分和气体温度来设置。然而，使用氧吹气化改变了气体成分并与气体吹制气化相比将气化器中的废气的流速减小了大约一半，因此还减少了集成干燥器大约一半的干燥能力。存在一种使用优选的氧吹气化的同时解决干燥能力被减少的缺点的需要。

如在国际专利公布WO 93/23500中所公开的，在集成干燥气化过程中，已知每个气化器使用一个或多个加压的干燥容器。为了增大含碳燃料（尤其是煤）的压力，以允许含碳燃料被注入气流床干燥器中，闭锁料斗系统或机构被使用。每个闭锁料斗机构由大气压力料斗、第二闭锁料斗和第三料斗，所述第二闭锁料斗在大气压力和过程压力之间循环，所述第三料斗一直处于过程压力下。由于压力容器的尺寸限制，为了实现针对工业规模的设备所需的煤的进料速度，需要多个闭锁料斗机构。气流床干燥器的已知的设计包含针对每个干燥器的单个闭锁料斗机构。因此，多个闭锁料斗机构的需求导致多个干燥器的需求，因此增加了过程的复杂性和成本。存在一种最小化或避免这种增加的复杂性和成本的需要。

集成干燥气化过程的另一问题是：对含碳燃料（例如，煤）到气流床干燥器的进料的任何破坏能够消极地影响气化器中的气体生产和/或关键过程参数（例如，流化床温度）的控制。这些问题能够破坏下游过程，例如，可出售的产品的生产或发电。存在一种最小化或避免这种破坏的需要。

本说明书没有参考任何现有技术，但是不应认为是承认或以任何形式表明现有技术在澳大利亚或任何其它国家形成了公知常识的一部分。

纵观本说明书和所附的权利要求，除非上下文另有说明，否则，词语“包括”和变形（例如，“包括”和“包括”）应该被理解为意指包含所述的整体或步骤，或包含整体或步骤的组，但不排除其它任何的整体或步骤、或整体或步骤的组。

发明内容

本发明的优选的目标在于提供一种用于集成干燥气化的改进的装置和/或系统和/或方法，所述装置和/或系统和/或方法解决或至少减轻了一个或多个上述问题或至少提供了有用的商业替代品。

通常，本发明的方面涉及改进的集成干燥气化系统和方法，其中，所述系统中的一种或多种气体（例如，循环的合成气、蒸汽和/或循环的二氧化碳）的至少一部分被输送到所述系统的气化器中，以从所述气化器中产生增大的气体质量流量。退出气化器的增大的气体质量流使得更高水分含量的含碳燃料被供应到集成干燥器上，因此减少了所需的外部干燥和提升了所述系统的整体性能。

根据一个方面（但不一定是最广泛的方面），本发明涉及一种集成干燥气化系统，所述集成干燥气化系统包括：

气化器，所述气化器用于使含碳燃料气化以产生热的气体生成物；

气流床干燥器，所述气流床干燥器接收所述热的气体生成物以在气化之前使所述含碳燃料干燥；以及

至少一个通向所述气化器的入口，用于将来自所述系统的一种或多种附加气体输送到所述气化器，以从所述气化器产生增大的热的气体生成物的质量流量。

优选地，所述附加气体为循环的合成气。可替代地，或可附加地，所述附加气体可以是蒸汽和/或循环的二氧化碳。

适宜地，所述合成气在所述系统的一个或多个过滤器的下游循环，使得所述合成气没有颗粒或大体上没有颗粒。

适宜地，所述合成气在所述系统的一个或多个合成气冷却器的下游循环，以降低循环的合成气的温度。

适宜地，所述合成气在所述系统的氨洗涤器的下游循环。

适宜地，所述合成气在所述系统的下述部件中的一个或多个的下游循环：主过滤器；水煤气变换容器（water gas shift vessel）；酸性气体脱除系统；薄膜分离系统；变压吸附系统；或其它的合成气处理设备。

适宜地，所述系统包括压缩机以在将所述循环气体传送给所述气化器之前增大一种或多种循环气体的压力。

当所述气化器为流化床气化器时，所述一种或多种附加气体能够被供应给所述流化床气化器的流化床和/或稀相区（freeboard region）。

优选地，所述一种或多种附加气体能够经由位于所述气化器的多个水平处的多个喷嘴来被供应给所述气化器。

优选地，循环的合成气、蒸汽和/或循环的二氧化碳经由相应的分离的喷嘴被供应给所述气化器，所述喷嘴还与供应氧气给所述气化器的喷嘴分离开。

适宜地，蒸汽和/或循环的二氧化碳在供应给所述气化器之前与氧气混合。

根据另一方面（但不一定是最广泛的方面），本发明涉及一种改进集成干燥气化系统的性能的方法，所述方法包含将来自所述系统的一种或多种气体添加到所述系统的气化器中以从所述气化器中产生增大的热的气体生成物的质量流量。

优选地，所述附加气体为循环的合成气。可替代地，或可附加地，所述附加气体可以是蒸汽和/或循环的二氧化碳。

所述方法可包含在将循环的一种或多种气体传送给所述气化器之前增大所述一种或多种循环气体的压力。

通常，本发明的其它方面涉及改进的集成干燥气化系统和方法，其中，多个闭锁料斗系统被连接到所述气化系统的单个气流床干燥器上。

根据进一步的方面（但不一定是最广泛的方面），本发明涉及一种改进的集成干燥气化系统，所述系统包括：

气化器，所述气化器用于使含碳燃料气化以产生热的气体生成物；

单个气流床干燥器，所述单个气流床干燥器接收所述热的气体生成物以在气化之前使所述含碳燃料干燥；以及

多个闭锁料斗系统，所述多个闭锁料斗系统被连接到所述单个气流床干燥器上以将加压的预干燥的含碳燃料供应给所述单个气流床干燥器。

优选地，所述系统包括用于每个所述闭锁料斗系统的通向所述气流床干燥器的各自的进料点。

优选地，所述各自的进料点绕所述气流床干燥器的圆周配置。

适宜地，所述各自的进料点被配置在所述气流床干燥器的相同水平处或不同水平处。

通常，本发明的进一步的方面涉及改进的集成干燥气化系统和方法，其中，中间的存储容器被配置在到所述系统的气化器的进料支架中以独立于被供应给所述系统的气流床干燥器的含碳燃料地在一段临时时期内保持含碳燃料恒定地供应给所述气化器。

根据另一方面（但不一定是最广泛的方面），本发明涉及一种改进的集成干燥气化系统，所述系统包括：

气化器，所述气化器用于使含碳燃料气化以产生热的气体生成物；

进料支架，所述进料支架被连接到所述气化器上以将含碳燃料供应给所述气化器；以及

至少一个中间的存储容器，所述中间的存储容器被配置在所述进料支架中以独立于被供应给所述系统的气流床干燥器的含碳燃料地在一段临时时期内保持含碳燃料恒定地供应给所述气化器。

适宜地，所述中间的存储容器能够在大约10分钟和大约20分钟之间的时期内向所述气化器提供含碳燃料的供应。

适宜地，任何的上述气化系统可包括多个被连接到所述气化器上用于输送含碳燃料给所述气化器的进料支架。

适宜地，三个进料支架绕所述气化器的圆周以规则的间隔（regular interval）（例如，以90度的间隔）被布置。

可替代地，所述进料支架能够以其它的角度绕所述气化器的圆周的部分被布置。

适宜地，所述进料支架能够在相同的水平处或不同的水平处被连接到所述气化器上。

应明白，本发明的一个或多个上述方面能够被包含在单个集成干燥气化系统中。

本发明的进一步的方面和/或特征将通过以下的详细描述将变得更清楚。

附图说明

为了易于理解并实施本发明，现在将参考附图对本发明的优先实施例进行描述，其中，相同的附图标记表示相同的元件。附图仅通过示例来提供，在附图中：

图1为根据本发明的实施例的集成干燥气化系统的示意图；

图2为用于将一个或多个循环的气体或氧气注入到图1所示的气化器中的喷嘴装置的示意图；

图3和图4为可替代的喷嘴装置的示意图；

图5为根据本发明的进一步实施例的集成干燥气化系统的示意图；以及

图6为用于根据本发明的实施例的集成干燥气化系统的携带干燥器的多个料斗装置的透视图。

技术人员应理解，附图中的元件简单并清楚地示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的元件的一些相对尺寸可能会失真以帮助提高对本发明的实施例的认识。

具体实施方式

本发明的一些实施例指向改进的集成干燥气化系统及方法，其中，所述系统中的一种或多种气体（例如，合成气、蒸汽和/或二氧化碳）的至少一部分被输送到所述系统的气化器中，以从所述气化器中产生增大的气体质量流量，这增加了来自气化器的热产品气体的干燥能力。

如本文所描述的，附加的气体源或气体的选择取决于针对所述系统的主过滤器的下游的过程所需的气体成分以及能量效率、热集成和气化性能的影响。

参考图1，集成干燥气化系统10包括用于使含碳燃料（例如，但不限于，煤、褐煤、泥煤、木材废料、生物燃料、蔗渣、污物等）气化以产生热的气体生成物14的气化器12。所述热的气体生成物14穿过旋风分离器16以从所述热的气体生成物中除去颗粒。提取的颗粒经由导管18被返回到所述气化器12中。从中提取过颗粒的热的气体生成物14被供应给气流床干燥器20。所述干燥器20接收所述热的气体生成物以在气化之前将所述含碳燃料干燥。

所述含碳燃料从料斗22供应给预干燥器的蒸汽管道24，所述蒸汽管道24通常混合了大约300-450℃的过热蒸汽。所述蒸汽管道24将含碳燃料和蒸汽的混合物传送给旋风分离器26，所述旋风分离器26将蒸汽从所述含碳燃料中分离出来。于是，预干燥的含碳燃料从所述旋风分离器26中被注入到一个或多个闭锁料斗系统28中以被加压，以输送到气流床干燥器20中。下文将关于本发明的其它实施例和方面更详细地描述所述闭锁料斗系统28。

在所述气流床干燥器20中通过所述热的气体生成物14已被干燥的含碳燃料与旋风分离器30中的冷却的气体生成物分离。所述被干燥的含碳燃料经由进料支架32被注入到所述气化器12中。在图1所示的实施例中，根据本发明的另一方面，所述进料支架32包括一个或多个中间的存储容器33，所述存储容器33位于所述旋风分离器30和所述气化器12之间，这将在下文进一步地详细描述。

来自所述旋风分离器30的冷却的气体生成物被传送给过滤器34，所述过滤器34从所述冷却的气体中除去颗粒以产生净化气体，所述气化气体通常被称为合成气（合成/合成气体）36。所述合成气36于是被用来生产一系列可出售的产品，例如，柴油、石油、氢气和/或尿素，等等，和/或所述合成气36被用于发电。

根据本发明的实施例，所述系统10包括至少一个通向所述气化器12的入口38，用于将来自所述系统的一种或多种附加的气体传送至所述气化器12中，以从所述气化器12中产生增大的热的气体生成物的质量流量。离开所述气化器12的增大的气体质量流量使得更高水分含量的含碳燃料被供应给所述集成干燥器20，因此减少了所需的外部干燥并且提高了所述集成干燥气化系统10的整体性能。另外，先前不能被用于现有技术的气化系统的具有跟高水分含量的燃料现在能够被用于本发明的实施例。

在图1所示的实施例中，一种附加的气体为能够来源于许多位置的循环的合成气。在一些实施例中，所述合成气来源于所述系统10的一个或多个过滤器的下游，例如，来源于所述过滤器34的下游，所述过滤器34包括滤芯过滤器使得所述合成气没有颗粒或大体上没有颗粒。

在一些实施例中，所述合成气能够在所述主过滤器34的下游立即被循环。然而，这时候的合成气将最热并且将具有高的水分含量。因此，在一些实施例中，所述合成气在所述系统10的一个或多个合成气冷却器（未示出）的下游被循环，以降低所述循环的合成气的温度和水分含量。在一些实施例中，所述合成气在所述系统10的氨洗涤器（未示出）的下游被循环，以降低所述循环的合成气的氨含量和水分含量。所述合成气在所述冷却器或所述氨洗涤器的下游的循环可包含或可不包含水的去除。在其它的实施例中，所述合成气在所述系统的水煤气变换容器的下游被循环。可替代地，所述合成气在酸性气体脱除系统、薄膜分离系统、变压吸附系统或所述系统的其它的合成气处理设备的下游被循环。

所述系统包括一个或多个压缩机40以在将所述循环气体传送给所述气化器之前增大一种或多种循环气体的压力。图1示出了用于所述循环的合成气36的压缩机40。

根据一些实施例，附加气体为蒸汽。使用蒸汽供应到所述气化器12具有增大碳反应率并且最优化被供应给变换反应器的气体生成物中的水与一氧化碳的比率的好处。如果整体过程中可利用的蒸汽过量的话，蒸汽还是优选的。

根据一些实施例，加入到所述气化器12中的附加气体为循环的二氧化碳。对于正获得二氧化碳的应用，二氧化碳的一部分能够被循环回至所述气化器12中。二氧化碳为主要的气化剂的一种并且能够被用来增大碳反应率。

根据一些实施例，被传送给所述气化器12的附加气体包含合成气和蒸汽，或合成气和二氧化碳，或蒸汽和二氧化碳，或合成气、蒸汽和二氧化碳。

在使用流化床气化器的气化系统中，附加气体或气体到所述气化器12的供应具有增加流化水平并混合在流化床42内并且帮助控制所述气化器12中的峰值温度的额外的好处。

一种或多种附加气体能够被供应给所述气化器12的流化床42和/或稀相区44。然而，图1仅示出了附加气体以循环的合成气的形式经由所述入口38供应给所述流化床42。入口46表示通向所述气化器12的氧气的供应。

附加气体能够通过许多手段被供应给所述气化器12，这取决于所使用的气体供应。气体通常通过离开供应环路到达所述气化器中的不同的设定的水平或高度处的一些喷嘴而被供应给所述气化器12。

参考图2、图3和图4，根据本发明的实施例，所述一个或多个附加气体能够经由多个喷嘴48被供应到所述气化器12中，所述多个喷嘴48在所述气化器12的各种水平处被连接到所述气化器12上。

对于其中附加气体为循环的合成气或包含循环的合成气的实施例而言，因为合成气与氧气可燃，因此将循环的合成气36供应给所述气化器12的喷嘴48需要被保持与流动的氧气分离开，以最小化与碳的氧化反应并且降低所述气化器12中的峰值温度。因此，在一些实施例中，循环的合成气经由被连接到合成气供应管上的喷嘴48被供应到所述气化器12，所述喷嘴48与供应氧气到所述气化器12的喷嘴50分离开。如图2所示，可替代的合成气/氧气供应水平能够被配置以最小化所述环路的数量。包括相应喷嘴48的分离的环54在可替代的水平处被配置用于循环的合成气供应，并且包括相应喷嘴50的分离的环56在可替代的水平处被配置用于氧气供应。蒸汽和/或循环的二氧化碳能够以类似的方式被配置。

参考图3所示的实施例，包括相应喷嘴48并用于循环的合成气供应的分离的环54和包括相应喷嘴50并用于氧气供应的分离的环56被配置在各自水平处。在所述实施例中，与相邻的水平之间的垂直间隔相比，所述环54和56以及它们位于各自水平处的相应的喷嘴48和50垂直地间隔相对小的距离。

在图4所示的实施例中，用于供应循环气体的环54和用于供应氧气的环56垂直地间隔相对小的距离。然而，在所述实施例中，所述环54包含向下悬垂的管或导管58，所述喷嘴48从所述导管58处延伸以与所述气化器12连接，使得循环的合成气在与氧气相同的水平处被注入所述气化器中。用于注入循环气体的喷嘴48和用于注入氧气的喷嘴50在每一水平处绕所述气化器12的圆周交替。

蒸汽和二氧化碳遇氧气不易燃。因此，蒸汽和/或二氧化碳能够在供应到所述气化器12之前在所述环路的上游与氧气预混合。在一些实施例中，蒸汽和/或二氧化碳能够以环路的形式被供应以防止所述喷嘴和所述气化器12的壁附近出现热点。

根据本发明的另一方面，提供了一种改进集成干燥气化系统10的性能的方法。所述方法包含添加来自所述系统10的一种或多种气体（例如，循环的合成气、蒸汽和/或循环的二氧化碳）并且将所述一种或多种附加气体传送到所述气化器12中以从所述气化器12中产生增大的热的气体生成物的质量流量。所述方法可包含在将所述附加气体传送到所述气化器之前增加所述一种或多种附加气体的压力。

现在参考上述问题，即：因为需要多个闭锁料斗以在工业规模的设备中实现含碳燃料所需的进料速度，所以由于每个（用于氧气或气体吹制气化）气化器中的多个集成干燥器而引起成本和所述IDG过程的复杂性的增加。根据本发明的其它方面，通过将多个进料系统发展成为一个气流床干燥器，集成干燥器的数量能够被减少至只有一个。

现在参考图5，提供了一种包括与图1有关的装置（上文所述的）类似的装置的改进的集成干燥气化系统100。因此，所述系统100包括用于将含碳燃料气化的气化器12以产生热的气体生成物14。所述系统100还包括单个气流床干燥器20，所述气流床干燥器20接收所述热的气体生成物14以在气化之前干燥所述含碳燃料。然而，在所述实施例中，所述系统100包括多个被连接到所述单个气流床干燥器20上的闭锁料斗系统28，以将加压且预干燥的含碳燃料供应给所述单个气流床干燥器。在图5所示的实施例中，所述系统100包括3个闭锁料斗系统28A、28B和28C。

参考图6，在优选的实施例中，所述系统包括用于每个闭锁料斗系统28A、28B、28C的通向所述气流床干燥器20的相应的进料点102A、102B、102C。所述相应的进料点102A、102B、102C绕所述气流床干燥器20的圆周被配置（例如，以90度的间隔）。在所述实施例中，所述相应的进料点102A、102B、102C被配置在相同的水平处。为了清楚起见，图6仅示出了每个所述闭锁料斗系统28A、28B、28C的第三料斗。可以想到，在一些实施例中，两个、三个或四个所述闭锁料斗系统28能够被连接到单个气流床干燥器20上。然而，在其它的实施例中，多于4个闭锁料斗系统28能够被连接到单个气流床干燥器20上，例如，通过在不同的水平处将所述闭锁料斗系统连接到所述单个气流床干燥器20上。

在所述干燥器20的出口处，冷的合成气和被干燥的含碳燃料穿过一些旋风分离器（成系列且平行）。如上文所述，分离的被干燥的含碳燃料于是被供应给所述进料支架32，以将所述含碳燃料分配到所述气化器12中。

现在参考上述问题，即：对含碳燃料（例如，煤）到所述气流床干燥器20的进料的破坏。根据本发明的进一步的方面，为了解决这个问题，至少一个中间的存储容器33被配置在所述进料支架32中以保持含碳燃料恒定地供应给所述气化器12。所述中间的存储容器33能够独立于被供应给所述系统的气流床干燥器20的含碳燃料地在一段临时时期内将被干燥的含碳燃料供应给所述气化器12。根据一些实施例，在由于某些原因而导致含碳燃料到所述气流床干燥器20的供应被破坏的情况下，所述中间的存储容器33能够在大约10分钟和大约20分钟之间的时期内向所述气化器提供含碳燃料的供应。然而，可以设想其它的临时供应时期，这将取决于以下因素：例如，中间的存储容器33的容量和到所述气化器12的进料速度。

在一些实施例中，多个中间的存储容器33被配置在所述进料支架32中以在到所述气流床干燥器20的供应发生破坏的情况下增加含碳燃料的恒定供应能够被供应给所述气化器12的时间。

因此，含碳燃料到主干燥器20的进料将不会影响所述气化器12中的气体生产或关键参数（例如，流化床温度）的控制，同时所述一个或多个中间的存储容器33能够供应所述气化器12，因此最小化任何供应破坏对下游过程的影响。

因此，根据本发明的进一步的方面，还提供了一种改进的集成干燥气化系统100，所述集成干燥气化系统100包括用于将含碳燃料气化的气化器12以生产热的气体生成物14。所述系统100还包括进料支架32，所述进料支架32被连接到所述气化器12上以将被干燥的含碳燃料供应给所述气化器12。所述系统100进一步包括位于所述进料支架32中的至少一个中间的存储容器33，以独立于被供应给所述系统的气流床干燥器20的含碳燃料地在一段临时时期内保持含碳燃料恒定地供应给所述气化器12。

所述中间的存储容器33能够被用于氧吹气化应用或气体吹制气化应用。所述中间的存储容器33能够被用于包括单个或多个气流床干燥器20的系统。

根据本发明的另一方面，改进的气化系统包含气化器，所述气化器包括多个用于输送含碳燃料给所述气化器的进料支架。在一些实施例中，所述气化器为流化床气化器并且多个进料支架提供含碳燃料给气化容器的流化床。优选地，所述多个到气化器的进料支架的特征是连同上文所述的一个或多个中间的存储容器33一起被使用。在优选的实施例中，所述气化器包括三个进料支架，所述三个进料支架被布置为绕所述气化器的圆周或绕所述气化器的圆周的部分。在一些实施例中，多个进料支架绕所述气化器12的圆周以90度的间隔被布置。然而，在其它的实施例中，多个进料支架能够以其它的角度被布置。

在一些实施例中，所述进料支架在相同的水平处被连接到所述气化器上。在其它的实施例中，所述进料支架能够在所述气化器的不同的水平处被连接。

从不同的角度看，本发明的这一方面能够被认为是：所述进料支架32分成了多个进料支架（32a、32b、32c等）以在多个点处将所述含碳燃料分配到所述气化器12中。所述装置可包括中心进料支架，其它两个进料支架在所述气化器的两旁偏移90度（即，正好相对）。使用多个进料支架具有将含碳燃料供给更均匀地散步到气化器中的优点，这甚至确保了气化器床的温度。另外，在其中一个进料支架堵塞或出现其它问题的情况下，所述一个或多个其它的进料支架能够保持燃料供应给所述气化器。

所述进料支架32a、32b、32c等能够包含与重力进料结合的螺旋进料机或或旋转阀以提供流动控制。

由于压力通过所述气化器12、气化器的旋风分离器30、热气管、主干燥器20和主干燥器的旋风分离器16依次下降，所以气化器的进料点处于比主干燥器的旋风分离器（即，旋风分离器30）更高的温度处。因此，被干燥的含碳燃料必须依靠压力的差异来进料。所述进料支架和所述干燥的含碳燃料的中间的存储容器33被设计为确保有足够的压力收回所述进料支架32以确保稳定的进料。这通过确保所述进料支架32和所述中间的存储容器33中的被干燥的含碳燃料有足够的高度（或上端）来实现。

应明白，本发明的一个或多个的上述方面能够被包含在单个集成干燥气化系统中。

国际专利公布WO 3/23500公开了集成的含碳燃料的干燥和气化过程及装置，其内容通过引用被合并在本文中。这种技术也称为集成干燥气化联合循环（IDGCC）技术。在此所描述的本发明的实施例尤其适用于WO 93/23500的过程和装置或其部件。

然而，应明白，在此描述的本发明的实施例能够与多个其它的气化设备（包含不使用流化床气化器的气化设备）一起使用。例如，加强的干燥能力还能够被应用到气流床、运输（或其它）气化技术中。通过气流床气化器，气化器的出口温度通常在1200℃和1600℃之间。然而，进入干燥轴的温度需要被控制到大约750℃到1050℃的温度。退出所述气化器的质量流能够通过循环所述气体或直接附加蒸汽到所述气化器来被增大。被供应到干燥轴上的合成气的温度能够通过将循环的气体或蒸汽混合到退出所述气化器的气体流来被降低。直接供应给气化器或气化器出口的气体的相对数量能够取决于正供应的含碳燃料的水分含量和所需的气化器出口和主干燥器入口/出口的温度来被控制。本发明使用气流床气化器的实施例中，水能够被直接喷射到所述气化器中或在所述气化器的出口处被喷射。

因此，本发明的实施例提供了用于缓解现有技术的上述问题的解决方案。通过添加来自所述系统的一种或多种气体（例如，循环的合成气、蒸汽和/或循环的二氧化碳）来实现的退出气化器的增大的气体质量流使得更高水分含量的含碳燃料被供应到集成干燥器20上，因此减少了所需的外部干燥和提升了所述系统的整体性能。

通过提供多个被连接到单个气流床干燥器20上的闭锁料斗系统28以供应加压的预干燥的含碳燃料给单个气流床干燥器，避免了成本和与采用多个气流床干燥器有关的复杂性的增加，同时实现了针对工业规模操作的含碳燃料所需的进料速度。

在所述进料支架32中配置一个或多个中间的存储容器33，使得干燥的含碳燃料能够独立于供应给所述系统的气流床干燥器20的含碳燃料地在一段临时时期内被供应给所述气化器12。因此，含碳燃料到主干燥器20的进料将不会影响所述气化器12中的气体生产或关键参数（例如，流化床温度）的控制，因此最小化任何供应破坏对下游过程的影响。

将所述进料支架32分成多个进料支架使得含碳燃料能够以分布的方式被输送到所述气化容器12的流化床，以甚至确保气化温度。多个进料支架还帮助提供足够的压力收至所述进料支架32中以确保含碳燃料稳定地供应给所述气化器12。

纵观整个说明书，其目的在于描述本发明的实施例，而不在于将本发明限制于任何一个实施例或特定技术特征的组合。领域内技术人员应明白，在不离开本发明的范围的情况下，可以对作为实例的特定实施例进行各种修改和改变。

Claims (26)

1.一种集成干燥气化系统，包括：

气化器，所述气化器用于使含碳燃料气化以产生热的气体生成物；

气流床干燥器，所述气流床干燥器接收所述热的气体生成物以在气化之前使所述含碳燃料干燥；以及

至少一个通向所述气化器的入口，用于将来自所述系统的一种或多种附加气体输送到所述气化器以从所述气化器产生增大的热的气体生成物的质量流量。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述附加气体从以下的一种或多种来选择：循环的合成气；蒸汽；循环的二氧化碳。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述合成气在所述系统的合成气冷却器的下游循环，以降低所述循环的合成气的温度。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其中，所述合成气在所述系统的氨洗涤器的下游循环。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中，所述合成气在所述系统的下述部件中的一个或多个的下游循环：主过滤器；水煤气变换容器；酸性气体脱除系统；薄膜分离系统；变压吸附系统；其它的合成气处理设备。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的系统，其中，所述系统包括压缩机以在将循环气体传送给所述气化器之前增大一种或多种循环气体的压力。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述气化器为流化床气化器，并且所述一种或多种附加气体被供应给所述气化器的流化床和/或稀相区。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述一种或多种附加气体经由位于所述气化器的多个水平处的多个喷嘴被供应给所述气化器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，每种附加气体经由用于每种气体的相应的分离的喷嘴被供应给所述气化器。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述分离的喷嘴还与供应氧气给所述气化器的喷嘴分离开。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，蒸汽和/或循环的二氧化碳在供应给所述气化器之前与氧气混合。

12.一种改进集成干燥气化系统的性能的方法，所述方法包含将来自所述系统的一种或多种气体添加到所述系统的气化器中以从所述气化器中产生增大的热的气体生成物的质量流量。

13.根据权利要求12所述的方法，包含：在所述一种或多种气体为循环的合成气和/或循环的二氧化碳时，在将一种或多种循环气体传送给所述气化器之前增大所述一种或多种循环气体的压力。

14.一种改进的集成干燥气化系统，包括：

气化器，所述气化器用于使含碳燃料气化以产生热的气体生成物；

单个气流床干燥器，所述单个气流床干燥器接收所述热的气体生成物以在气化之前使所述含碳燃料干燥；以及

多个闭锁料斗系统，所述多个闭锁料斗系统被连接到所述单个气流床干燥器上以将加压的预干燥的含碳燃料供应给所述单个气流床干燥器。

15.根据权利要求14所述的系统，进一步包括用于每个闭锁料斗系统的通向所述气流床干燥器的各自的进料点。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述各自的进料点绕所述气流床干燥器的圆周配置。

17.根据权利要求15或16所述的系统，其中，所述各自的进料点被配置在所述气流床干燥器的相同水平处或不同水平处。

18.一种改进的集成干燥气化系统，包括：

气化器，所述气化器用于使含碳燃料气化以产生热的气体生成物；

进料支架，所述进料支架被连接到所述气化器上以将含碳燃料供应给所述气化器；以及

至少一个中间的存储容器，所述中间的存储容器被配置在所述进料支架中以独立于被供应给所述系统的气流床干燥器的含碳燃料地在一段临时时期内保持含碳燃料恒定地供应给所述气化器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述中间的存储容器能够在大约10分钟和大约20分钟之间的时期内向所述气化器提供的供应。

20.根据权利要求18或19所述的系统，其中，所述中间的存储容器被配置在被连接到所述气化器上的每个进料支架中。

21.根据权利要求1至11或14至20中任一项所述的系统，包括多个被连接到所述气化器上以用于输送含碳燃料给所述气化器的进料支架。

22.根据权利要求21所述的系统，包括绕所述气化器的圆周布置的三个进料支架。

23.根据权利要求21或22所述的系统，其中，所述进料支架绕所述气化器的圆周以规则的间隔被布置。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的系统，其中，所述进料支架绕所述气化器的圆周的一部分以90度的间隔被布置。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的系统，其中，所述进料支架在相同的水平处或不同的水平处被连接到所述气化器上。

26.根据权利要求1至6、8至11或14至25中任一项所述的系统，其中，所述气化器为气流床气化器，并且水被喷射到所述气化器中或在所述气化器的出口处被喷射。

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