CN103756727B - 一种不产生碳排放的生产合成气的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明“一种不产生碳排放的生产合成气的新方法”，通过在“气化炉”的炉外壁上安装上一定圈数的感应加热用的线圈，同时在“感应加热气化炉”内增加多圈用钢板捲成的，直径尺寸大小不一的圆筒组成圆筒内胆，在相邻二尺寸的圆筒的空间倒入煤炭，通过电磁感应就会在钢板捲成的圆筒上产生闭合的感应电流，感应电流就会使整个圆筒内胆的温度升高到大于等于1000℃的高温，足以满足让水蒸气发生分解反应C+H2O=CO+H2所需的热量，在生产合成气的过程中，没有二氧化碳的排放；不会产生二氧化硫、氮氧化合物。大气污染问题迎刃而解。
Description
技术领域
本发明“一种不产生碳排放的生产合成气的新方法”涉及煤化工和冶金领域的气化炉和感应炉技术。
背景技术
我们知道：我们国家的能源结构是“多煤贫油少气”的国家，我国的煤炭可采储量约为8000亿吨，(国土部重大项目——“全国煤炭资源潜力评价”日前通过评审：中国2000米浅煤炭资源总量近6万亿吨，其中，探获煤炭资源储量2.02万亿吨，预测资源量3.88万亿吨。优等预测资源量9815亿吨(2014.1.9东方早报))一次能源以煤炭为主，2012年我们全国煤炭的产量就达到36.6亿吨、进口了2.8亿吨，而2012年我们全国煤炭的实际消费总量约为37.2亿吨。
煤炭的大量直接燃烧使用，不仅排放了大量(37.2×2.3=85.56亿吨)的温室气体——二氧化碳(CO2)，还造成了我们必须面对的、大气环境被严重污染的局面(我们上海，从PM2.5的浓度值来看，2013.12.7，14时前后PM2.5小时浓度一度突破600微克／小时；见2013.12.7新闻晨报)。
2013年12月10日中国的东部大地很多地方(全国25个省市(包括我们上海)都处于大气环境被严重污染的现实之中，沿着哈尔滨到南宁画一条直线的话，基本上整个东部地区都笼罩在浓浓的雾霾当中。涉及包括黑龙江、吉林、辽宁、北京市、天津市、山西省、山东省、河南、江苏省、安徽省、上海、浙江省湖北、江西、福建、湖南、广东、广西、宁夏、内蒙古自治区等全国25个省市(包括我们上海)被雾霾的大气所困。北方的燃煤取暖更是加剧了全国多个省份雾霾的严重程度。
我们上海采取的应急措施是：“清洁发电、绿色调度”、宝钢、上海石化、上海焦化、上海吴泾化工有限公司减产、上海化工区漕泾热电公司应急燃煤锅炉停止运行。
因为，由于“煤炭”的直接燃烧使用而产生了大量的二氧化碳(CO2)，同时，还产生了二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO)，以及大量的粉尘。造成了全国性的雾霾的天气。
所以，“煤炭”直接燃烧使用的局面必须结束。
美国的页岩气革命给了我们启示：天然气是取代“煤炭”的好办法，用天然气来取代“煤炭”作为一次能源来发电、取暖和工业、生活用能，将能有效改善我国的大气质量；因为，用天然气来发电能减少温室气体——二氧化碳(CO2)的排放量，用天然气来发电所产生的二氧化碳(CO2)的排放量要比用煤炭来发电所产生的二氧化碳(CO2)的排放量减少50％。同时，天然气是清洁的能源，不会产生二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NO)，也不会有粉尘产生，所以也就不需要在发电厂再安装脱硫、脱硝和除尘的装置。
但是，我们的国家没有这么多的天然气。对于我们这样一个有13亿人口的大国来说，完全依赖于进口天然气来过日子是不可能的。每年上万亿元的进口开支，这样的代价也是我们很难承受的。
所以，我们不可能放弃我们国家的9815亿吨煤炭，而不去用它，煤炭是我们国家的生命线!我们可以用煤炭气化技术把“煤炭”气化生产出“合成气”来代替天然气。
因为煤炭气化技术(合成气)已经深入了我国的国民经济的许多领域。
1：化工合成原料气；随着原料气合成化工和碳一化学技术的发展，以煤气化制取合成气，进而直接合成各种化学产品的路线已经成为现代煤化工的基础；中国合成氨产量的60％以上、甲醇产量的50％以上来自煤炭气化合成工艺。2：工业燃气；中国约有4000台常压固定床气化炉在运行，3：民用煤气；4：冶金还原气；5：联合循环发电燃气；6：燃料油合成原料气和煤炭液化气源；7：煤炭气化制氢；目前世界上90％的氢气来源于化石燃料转化，煤炭气化制氢起着很重要的作用。8：煤炭气化燃料电池。
但是目前的问题是；今天，我国在煤炭气化的过程中同样在排放着大量的二氧化碳(CO2)、产生着氮氧化物(NO)、二氧化硫(SO2)和粉尘，(这是一个世界性的难题，因为目前的煤炭气化技术、气化工艺存在着一个问题，它“采用部分煤炭燃烧的方法来提供必要的热量来维持吸热反应的进行”。而采用部分煤炭燃烧的方法，它就必然要排放大量的二氧化碳(CO2)、产生氮氧化物(NO)、二氧化硫(SO2)和粉尘)。
这就是为什么今天中国的中东部地区很多地方(全国25个省市(包括我们上海)都会处于大气环境被严重污染的现实之中，因为今天我国国民经济的很多领域还在使用着这种不断污染着我国大气环境的落后的煤气化工艺。
我们必须淘汰目前还在使用的落后的煤炭气化的技术，用新的“煤炭”气化技术来生产“合成气”来代替天然气，同时要求在煤气化生产“合成气”的过程中不要产生大量的二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NO)、二氧化硫(SO2)和粉尘，否则，“煤炭气化”生产“合成气”就失去了意义。
下面我们进一步了解一下目前“煤炭的气化技术”所处的现状。
教材《煤化工基础》《化学工业出版社2010年2月第1版第3次印刷》告诉我们：
煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲烷的过程，主要是固体燃料中的碳与气相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间相互作用。
也可以说，煤气化过程是将煤中无用固体脱出，转化为工业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。
气化过程使用不同的气化剂可制取不同种类的煤气，主要反应都相同。煤炭气化过程可分为均相和非均相反应两种类型。即非均相的气-固相反应和均相气-气相反应。生成煤气的组成取决于这些反应的综合过程。主要反应如下。
一次反应：
C+O2=CO2-394.1kj／mol——(1)
C+H2O=CO+H2+135.0kj／mol——(2)
C+(1／2)O2=CO-110.4kj／mol——(3)
C+2H2O=CO2+2H2+96.6kj／mol——(4)
C+2H2=CH4-84.3kj／mol——(5)
H2+(1／2)O2=H2O-245.3kj／mol——(6)
二次反应：
C+CO2=2CO+173.3kj／mol——(7)
2CO+O2=2CO2-566.6kj／mol——(8)
CO+H2O=CO2+H2-38.4kj／mol——(9)
CO+3H2=CH4+H2O-219.3kj／mol——(10)
3C+2H2O=CH4+2CO+185.6kj／mol——(11)
2C+2H2O=CH4+CO2+12.2kj／mol——(12)
因为煤炭中有杂质硫存在，气化过程还可能同时发生以下反应：
S+O2=SO2——(13)；
S+O2+3H2=H2S+2H2O；SO2+2CO=S+2CO2；
2H2S+SO2=3S+2H2O；
C+2S=CS2；CO+S=COS；N2+3H2=2NH3；2N2+2H2O+4CO=4HCN+3O2；
N2+O2＝2NO——(14)
在以上反应生成物中，反应(1)会产生394.1kj／mol的热量，同时产生大量的二氧化碳；反应(13)、(14)会生成二氧化硫及氮氧化合物，它们的存在可能造成对设备的腐蚀和对环境的污染；反应(2)(7)各需要吸收135.0kj／mol和173.3kj／mol的热量；反应(1)产生的热量可以满足反应(2)(7)所需要的热量。但是带来的问题是：反应(1)同时产生了大量的二氧化碳；产生了二氧化硫和氮氧化合物及大量的粉尘。
煤炭气化是一个热化学的过程，是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中的有机质与气化剂(如蒸汽／空气或氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为以CO、H2、CH4等可燃气体为主要成分的生产过程。
煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
(1)气化炉的结构简单，在一个圆筒形的容器内安装一块多孔水平分布板，将固体(煤炭)放在多孔水平分布板上，形成床层或床。
(2)气化剂可以是氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气、二氧化碳或氢气等，
(3)这里所说的供给热量就是：在气化过程中，吸热反应：碳与二氧化碳(CO2)(C+CO2=2CO173.3kj／mol)反应方程(7)或碳与水蒸气(H2O)(C+H2O=CO+H2135.0kj／mol)的反应方程(2)，以及加热固体燃料和气化剂都需要供给的足够的热量。
一般这些热量在气化炉内产生，即自热式.
1：自热式气化炉内的热量，一般由碳与氧(O2)(C+O2=CO2-394.1kj／mol)的反应所提供。
1：煤炭气化过程基本反应：
(1)：碳与水蒸气的反应
在一定温度下，碳与水蒸气之间发生非均相反应：
C+H2O=CO+H2+135.0kj／mol——(2)
C+2H2O=CO2+2H2+96.6kj／mol——(4)
这是制造水媒气的主要反应，有时也称水蒸气分解反应，前一反应也称为水媒气反应，这两个反应均是吸热反应。-
(2)：碳与二氧化碳的反应
C+CO2=2CO+173.3kj／mol——(7)
这是非常强烈的吸热反应，必须在高温下才能进行。
(3)：甲烷生成反应
C+2H2=CH4-84.3kj／mol——(5)
CO+3H2=CH4+H2O-219.3kj／mol这些生成甲烷的反应都是放热反应。
(4)：变换反应
CO+H2O=CO2+H2-38.4kj／mol——(9)
该反应称为一氧化碳变换反应，或称水媒气平衡反应。
2：燃烧
目前，经气化后残留的半焦与气化剂中的氧进行燃烧。由于上述碳与水蒸气、二氧化碳之间的反应都是强烈的吸热反应，因此，气化炉内要保持高温才能维持吸热反应的进行。
通常采用部分煤炭燃烧的方法来提供必要的热量来维持吸热反应的进行。
这就决定了需要采用氧气(空气、富氧或纯氧)作为气化剂来帮助燃烧，这就会有反应方程(1)(13)(14)在采用部分煤炭燃烧的过程中出现；这种用部分煤碳直接燃烧的方法来产生热量用来维持气化炉内吸热反应(2)(7)的进行，当然与热电厂用煤炭直接燃烧发电一样会产生大量的二氧化碳(CO2)，同时还会产生氮氧化物(NO)、和二氧化硫(SO2)和粉尘。这就是我们使用“煤炭”通过“气化炉”来生产合成气(CO+H2)所必须解决的难题。
问题是，采用这样的方法来实现煤的气化(C+H2O=CO+H2+135.0kj／mol)，碳的转化率很低，只有，据中科院山西煤化所的一位专家提供的数据是：碳转化率一般在40％左右，60％的碳转化为二氧化碳(CO2)被排放了出去。这就是说：现在我们的煤气化技术把60％的煤炭转化为二氧化碳(CO2)而被浪费掉了。
在高温下碳和氧发生如下三个反应：
C+O2=CO22C+O2=2CO2CO+O2=2CO2在温度高于800℃时，碳的燃烧反应几乎不可逆地自左向右进行。
1：自热式气化炉内的热量，一般由H2与O2(2H2+O2=2H2O-490.6kj／mol)或碳与氧(O2)(C+O2=CO2-394.1kj／mol)——(1)的反应所提供。
2：外热式气化过程所需要的热量由反应器外部产生，并用热载体或热交换的方法传入气化炉内。
发明内容
通过教材《煤化工基础》，我们知道了：煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
(1)气化炉的结构简单，在一个圆筒形的容器内安装一块多孔水平分布板，将固体(煤炭)放在多孔水平分布板上，形成床层或床。
(2)气化剂可以是氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气、二氧化碳或氢气等
(3)在气化过程中，碳与二氧化碳(CO2)(C+CO2=2CO173.3kj／mol)或碳与(水蒸汽)H2O(C+H2O=CO+H2135.0kj／mol)的反应，以及加热固体燃料和气化剂都需要供给足够多的热量。
目前，在全世界都一样，通常都是采用部分煤炭燃烧的方法来提供必要的热量来维持吸热反应的进行。这部分煤炭的燃烧就会产生大量的二氧化碳(CO2)，同时还会产生二氧化硫、氮氧化物和粉尘，因为煤炭中有杂质硫存在，气化过程还可能同时发生以下反应：
S+O2=SO2——(13)；
S+O2+3H2=H2S+2H2O；SO2+2CO=S+2CO2；2H2S+SO2=3S+2H2O；
C+2S=CS2；CO+S=COS；N2+3H2=2NH3；2N2+2H2O+4CO=4HCN+3O2；
N2+O2=2NO——(14)；
在以上的(13)(14)反应方程的生成物中会有二氧化硫、氮氧化物产生.
所以，为了达到通过“煤炭气化”的方法，把“煤炭”转化成清洁能源合成气(CO+H2)来使用的目标。所以，
1：我们不能采用目前在全世界都在使用的这种方法：通常采用部分煤炭燃烧的方法来提供必要的热量来维持吸热反应的进行。因为这部分煤炭的直接燃烧，同样会排放出大量的二氧化碳(CO2)、产生二氧化硫、氮氧化物和粉尘。
2：因为煤中有杂质硫存在，所以，我们不采用氧气(空气、富氧或纯氧)作为气化剂，这样在气化过程中就不可能生成二氧化硫(SO2)及氮氧化物(NO)，(见上面的反应方程式(13)(14))这样生产出来的合成气就比较干净，就可以不再需要进行脱硫、脱硝的工作了。
3：气化炉的结构简单，在一个圆筒形的容器内安装一块多孔水平分布板，将固体(煤炭)放在多孔水平分布板上，形成床层或床；在容器内安装的一块多孔水平分布板，孔的直径尺寸为大于等于5毫米。
同时，为了用“气化炉”把“煤炭”转化成清洁的合成气——CO+H2，来代替天然气，用清洁的合成气——CO+H2来完全取代“煤炭”作为一次能源来发电、取暖和工业、生活用能。
我们必须采用新的技术，来为“气化炉”内的碳与水蒸汽H2O(C+H2O=CO+H2135.0kj／mol)——(2)的反应，以及加热固体燃料(煤炭)和气化剂(水蒸汽)提供所需要的大量的热量。
这新的技术就是教课书《加热炉》(冶金工业出版社2008年7月)告诉我们的：
1：利用电能进行加热的炉子称为电加热炉。
2：根据电能转化成热能原理的不同，“电加热炉”分为“电阻加热炉”和“感应加热炉”两种类型。
3：感应加热的工作原理告诉我们：被感应炉加热的工件必须是金属。这样，当交变电磁场的磁通穿过被加热的金属时，由于电磁感应就在被加热物品内产生闭合的感应电流，这种电流称之为涡硫，而当被感应加热的工件不是金属时，就无法在需要加热的工件中产生感应电流，也就无法把工件加热。
而在生产的现实中存在的矛盾是：气化剂：(水蒸气)以及固体“煤炭”都是非金属，常规的感应加热炉无法让这些需要加热的非金属工件产生感应电流，也就无法把工件加热，也就无法为“气化炉”内的碳与水蒸气(C+H2O=CO+H2+135.0kj／mol))的反应，以及加热固体燃料和气化剂提供大量的热量；也就无法完成把“气化炉”内的煤炭转化成合成气(CO+H2)的气化反应。
为了解决这样的难题，所以，本发明的技术方案就是：
采用把冶金领域的“感应加热炉”技术与煤化工领域的“气化炉”技术合并，把“气化炉”改造成“感应加热气化炉”。
这里所说的：“感应加热气化炉”(包括“感应加热加压固定床气化炉”、“感应加热加压流化床气化炉”、“感应加热加压气流床气化炉”)；它的特征就是：通过在“感应加热气化炉”的炉外壁上安装、绕上一定圈数的感应炉感应加热用的线圈；同时在“感应加热气化炉”的炉内，增加安装多圈(不少于一圈)、用钢板捲成的圆筒组成的圆筒内胆，这些用钢板捲成的圆筒内胆就成了热量的载体，同时，要让在炉外壁上安装、绕上一定圈数的感应炉感应加热用的线圈保证这些线圈叠加后的上下宽度要能够包住从“感应加热气化炉”炉内的底部的炉板到同时在“感应加热气化炉”的炉内，增加安装的多圈用钢板捲成的圆筒组成的圆筒内胆的顶部，以保证感应线圈感应加热的有效性。
当交流电源输入到“感应加热气化炉”炉外的感应加热用的线圈中，在感应线圈中就会形成交变电磁场，交变电磁场的磁通穿过用钢板捲成的圆筒内胆时，通过电磁感应就会在被加热的、用钢板捲成的圆筒上产生闭合的感应电流(这种电流称之为涡流)，接着，感应电流就会在用钢板捲成的圆筒上产生很大的热量，使得用钢板捲成的整个圆筒内胆的温度快速升高到高温(大于等于1000℃)。这就完成了把外部的热量引入到“感应加热气化炉”内的关键工作。带有高温(大于等于1000℃)的圆筒内胆通过热辐射把圆筒内胆内的煤炭很容易地就被加热到1000℃的高温。
在“感应加热气化炉”的炉内，我们把圆筒内胆安装在一块多孔水平分布板上，将固体(煤炭)放在板上的孔的直径尺寸为大于等于5毫米的多孔水平分布板上的圆筒内胆内，在这一块多孔水平分布板上，圆筒内胆由多圈用钢板捲成的圆筒组成，把这些直径尺寸大小不一的圆筒，按直径尺寸的大小，从小到大、从里套到外，这就组成了一个用圆筒组成的圆筒内胆，直径尺寸最大的圆筒是在圆筒内胆的最外圈，然后，在圆筒内胆内，为了顺利地在相邻二尺寸圆筒的空间倒入煤炭，使煤炭层被从直径尺寸小到直径尺寸大的圆筒一圈一圈地隔开，而不会倒到圆筒内胆的外面去，也就是不会倒到最外圈的圆筒的外面。所以，对圆筒内胆的每一个圆筒的高度作了规定，最外圈的圆筒的高度最高；直径尺寸最小的圆筒的高度为第二高，其余的圆筒，它们的高度都不可以超过圆筒直径尺寸最小的圆筒的高度(见图1；A——C)(见感应加热加压固定床气化炉正视图(剖视图))。在多孔水平分布板的底部装有一只垫圈，垫圈的内径尺寸小于等于圆筒内胆的最外圈的圆筒的内径尺寸，垫圈的外径尺寸与“气化炉”的炉壁的内径尺寸相同。圆筒内胆就搁在这一块多孔水平分布板上，这一块多孔水平分布板就搁在垫圈上，垫圈就搁在炉栅上，炉栅同时托住圆筒内胆和多孔水平分布板以及垫圈和被大小不一的圆筒一圈一圈地隔开的煤炭，使煤炭不会很快掉下去，在炉栅的下面再安装二块每块钻有许多大于等于5毫米的小孔的炉板，并且让上下二块炉板上的小孔相互间错开叠放，这样就可以接住通过炉栅间隙而掉下来的小尺寸煤炭。通过喷嘴把加压的气化剂(水蒸气H2O)从炉板的下面送入炉内。
在这高温(大于等于1000℃)的环境下，煤炭中的碳(C)和气化剂(水蒸汽H2O)发生水蒸汽分解反应(C+H2O=CO+H2+135.0kj／mol)。一步就转化成CO和H2气体，因为，在1000℃，这是一个不可逆的反应。CO和H2气体从出口2排出，进入储气罐。残渣以熔渣形式从“感应加热加压固定床气化炉”炉灰出口4处排出。
虽然煤炭中含有少量的硫，但由于本发明采用的是“感应加热气化炉”；在“感应加热气化炉”炉内固定地放着的、用钢板捲成的圆筒内胆，圆筒内胆上产生的感应电流使整个圆筒内胆的温度快速升高到(大于等于1000℃)的高温，带有高温(大于等于1000℃)的圆筒内胆通过热辐射把圆筒内胆内的煤炭加热到1000℃的高温，它提供的热量足够满足完成使煤炭中的碳(C)和气化剂(水蒸气H2O)发生水蒸气分解反应(C+H2O=CO+H2+135.0kj／mol)所需要的热量。不需要再用氧(O2)气作为气化剂。所以，也就不会产生二氧化硫、氮氧化合物。同时也就不会产生大量的二氧化碳，所以也就减轻了合成气(CO+H2)需要净化的压力。因为，煤炭中含有少量的硫，它会与合成气(CO+H2)中的H2发生反应，产生硫化氢，我们只要用氧化铁来脱硫(包含脱硫和再生两个过程)即可，通过除尘净化，我们就能够很容易地生产出干净的合成气(CO+H2)。
在“感应加热气化炉”的顶部是一真空煤炭加料斗，用真空煤炭加料斗的目的是：是为了防止大气中的有害气体(O2)进入“感应加热气化炉”内，产生不必要的干扰反应。煤炭自上而下地进入气化炉内。
真空煤炭加料斗它由顶盖，阀门，斗体，底板组成。需要加煤炭时，打开真空煤炭加料斗的顶盖，然后倒入煤炭，盖上顶盖，然后抽真空到高真空度，接下去打开真空加煤炭斗与煤炭进口相通的阀门，让“感应加热气化炉”内的“合成气”缓慢地进入真空加煤炭斗，最后真空加煤炭斗的气压与“感应加热气化炉”内的气压平衡时，关闭真空加煤炭斗与煤炭进口相通的阀门，打开真空加煤炭斗的底板，让煤炭进入“感应加热气化炉”内，完成后，关上真空加煤炭斗的底板，然后把真空加煤炭斗内的“合成气”抽干净。然后打开真空加煤炭斗与大气相通的阀门让大气缓慢地进入真空加煤炭斗，最后真空加煤炭斗的气压与大气的气压平衡时，关闭真空加煤炭斗与大气相通的阀门，打开真空加煤炭斗的顶盖，然后倒入煤炭，盖上顶盖，重新开始新的循环。
而对于“感应加热加压流化床气化炉”和“感应加热加压气流床气化炉”因为与“感应加热加压固定床气化炉”有区别，所以，可以在气化炉的顶部安装有自动加煤炭的加料斗(见图2)，煤炭的粒度为小于等于10毫米的小颗粒。
附图说明
图1：感应加热加压固定床气化炉
一：A——C，感应加热加压固定床气化炉正视图(剖视图)
1：水蒸气(H2O)进口，2：合成气(CO+H2)出口，3：加煤炭的进口，4：炉灰的出口，5：炉壁，6：钢板捲成的圆筒；(6——1；直径最小的圆筒；6——2；直径第二小的圆筒；6——3；直径第二大的圆筒；6——4；直径最大的圆筒)；7：真空加煤炭斗，8：感应加热用的线圈，9：煤炭堆放，水蒸气分解反应室，10：炉栅，11：炉板，12-1：阀门(与加煤炭的进口相通)，12-2：阀门(与大气相通)，13：斗体，14：顶盖，15：斗体底板，16：垫圈，17：喷嘴，18：多孔水平分布板，R：水蒸气(H2O)进口，S：合成气(CO+H2)出口，T：煤炭进口，
二：A——A，A——A截面俯视图
5：炉壁，6：钢板捲成的圆筒；(6——1；直径最小的圆筒；6——2；直径第二小的圆筒；6——3；直径第二大的圆筒；6——4；直径最大的圆筒)；8：感应加热用的线圈，9：煤炭堆放，水蒸气分解反应室，16：垫圈，
图2：感应加热加压流化床气化炉、感应加热加压气流床气化炉
一：A——C，感应加热加压流化床气化炉、感应加热加压气流床气化炉正视图(剖视图)
1：水蒸气(H2O)进口，2：合成气(CO+H2)出口，3：加煤炭的进口，4：炉灰的出口，5：炉壁，6：钢板捲成的圆筒；(6——1；直径小的圆筒；6——2；直径大的圆筒)；7：自动加煤炭的加料斗，8：感应加热用的线圈，9：小颗粒煤炭与水蒸气分解反应室，10：炉栅，11：炉板，16：垫圈，17：喷嘴，18：多孔水平分布板，
二：A——A，A——A截面俯视图
5：炉壁，6：钢板捲成的圆筒；(6——1；直径小的圆筒；6——2；直径大的圆筒)；
8：感应加热用的线圈，9：小颗粒煤炭与水蒸气分解反应室，16：垫圈，
具体实施方式
为了要实现本发明“一种不产生碳排放的生产合成气的新方法”，以“感应加热加压固定床气化炉”为例(见图1；A——C)；它的特征就是：通过在“感应加热加压固定床气化炉”的炉外壁上安装、绕上一定圈数的感应炉感应加热用的线圈(8)；同时在“感应加热加压固定床气化炉”的内部，增加安装多圈用钢板捲成的圆筒组成的圆筒内胆(6)，这些用钢板捲成的圆筒内胆就成了热量的载体，同时要让在炉外壁上安装、绕上一定圈数的感应炉感应加热用的线圈保证这些线圈叠加后的上下宽度要能够包住从“感应加热气化炉”炉内的底部的炉板到同时在“感应加热气化炉”的炉内，增加安装的多圈用钢板捲成的圆筒组成的圆筒内胆的顶部，以保证感应线圈感应加热的有效性。
当交流电源输入到“感应加热加压固定床气化炉”炉外的感应加热用的线圈中，在感应线圈中就会形成交变电磁场，交变电磁场的磁通穿过用钢板捲成的圆筒内胆时，通过电磁感应就会在被加热的用钢板捲成的圆筒上产生闭合的感应电流(这种电流称之为涡流)，接着，感应电流就会在用钢板捲成的圆筒上产生很大的热量，使得用钢板捲成的整个圆筒内胆的温度快速升高到高温(大于等于1000℃)。这就完成了把外部的热量引入到“感应加热加压固定床气化炉”内的关键工作。带有高温(大于等于1000℃)的圆筒内胆通过热辐射把圆筒内胆内的煤炭很容易地就被加热到1000℃的高温。
而在“感应加热加压固定床气化炉”的内部，在一块多孔水平分布板(18)上，孔的直径尺寸为大于等于5毫米。在这一块多孔水平分布板(18)上安装多圈用钢板捲成的、直径尺寸大小不一的圆筒(见图1；A——A)，按直径尺寸的大小(6——4直径尺寸最大；6——3直径尺寸第2大；6——2直径尺寸第2小；6——1直径尺寸最小；把这些用钢板捲成的圆筒，从小到大(6——1；6——2；6——3；6——4)、从里套到外，这就组成了一个用圆筒组成的圆筒内胆，对圆筒内胆的每一个圆筒的高度作了规定(见图1；A——C)，最外圈的圆筒(6——4)的高度最高；然后，从直径尺寸小的圆筒(6——1)往外数着看，圆筒(6——1)、圆筒(6——2)、圆筒(6——3)，圆筒(6——1)的高度不会超过圆筒(6——4)的高度，但大于圆筒(6——2)、圆筒(6——3)的高度；圆筒(6——2)的高度大于圆筒(6——3)的高度(见图1；A——C，感应加热加压固定床气化炉正视图(剖视图))；在多孔水平分布板的底部(18)装有一只垫圈(16)，垫圈(16)的内径尺寸小于等于圆筒内胆的最外圈的圆筒(6——4)的内径尺寸，垫圈(16)的外径尺寸与“气化炉”的炉壁(5)的内径尺寸相同。圆筒内胆就搁在这一块多孔水平分布板(18)上，这一块多孔水平分布板(18)就搁在垫圈(16)上、垫圈就搁在炉栅(10)上，炉栅(10)同时托住圆筒内胆和多孔水平分布板(18)以及垫圈(16)和被大小不一的圆筒一圈一圈地隔开的煤炭，使煤炭不会很快掉下去，在炉栅(10)下再安装二块每块钻有许多大于等于5毫米的小孔的炉板(11)，并且让上下二块炉板上的小孔相互间错开叠放，这样就可以接住通过炉栅间隙而掉下来的小尺寸煤炭。通过喷嘴(17)把加压的气化剂(水蒸气H2O)从炉板(11)的下面送入炉内。
在这高温(大于等于1000℃)的环境下，煤炭中的碳(C)和气化剂(水蒸汽H2O)发生水蒸汽分解反应(C+H2O=CO+H2+135.0kj／mol)。一步就转化成CO和H2气体，因为，在1000℃，这是一个不可逆的反应。CO和H2气体从出口2排出，进入储气罐。残渣以熔渣形式从“感应加热加压固定床气化炉”的炉灰出口4处排出。
虽然煤炭中含有少量的硫，但由于本发明采用的是“感应加热加压固定床气化炉”；在“感应加热固定床加压气化炉”炉内固定地放着的、用钢板捲成的圆筒内胆，圆筒内胆上产生的感应电流使整个圆筒内胆的温度快速升高到(大于等于1000℃)的高温，带有高温(大于等于1000℃)的圆筒内胆通过热辐射把圆筒内胆内的煤炭加热到1000℃的高温，它提供的热量足够完成使煤炭中的碳(C)和气化剂(水蒸气H2O)发生水蒸气分解反应(C+H2O=CO+H2+135.0kj／mol)所需要的热量，不需要再用氧(O2)气作为气化剂。所以，也就不会产生二氧化硫、氮氧化合物。同时也就不会产生大量的二氧化碳，所以也就减轻了合成气(CO+H2)需要净化的压力。因为，煤炭中含有少量的硫，它会与合成气(CO+H2)中的H2发生反应，产生硫化氢，我们只要用氧化铁来脱硫(包含脱硫和再生两个过程)即可，通过除尘净化，我们就能够很容易地生产出干净的合成气(CO+H2)。
在“感应加热加压固定床气化炉”的顶部是一真空煤炭加料斗，真空煤炭加料斗它由顶盖，阀门，斗体，底板组成。需要加煤炭时，打开真空煤炭加料斗的顶盖，然后倒入煤炭，盖上顶盖，然后抽真空到高真空度，接下去打开真空加煤炭斗与煤炭进口相通的阀门，让“感应加热加压固定床气化炉”内的“合成气”缓慢地进入真空加煤炭斗，最后真空加煤炭斗的气压与“感应加热加压固定床气化炉”内的气压平衡时，关闭真空加煤炭斗与煤炭进口相通的阀门，打开真空加煤炭斗的底板，让煤炭进入“感应加热加压固定床气化炉”内，完成后，关上真空加煤炭斗的底板，然后把真空加煤炭斗内的“合成气”抽干净。然后打开真空加煤炭斗与大气相通的阀门让大气缓慢地进入真空加煤炭斗，最后真空加煤炭斗的气压与大气的气压平衡时，关闭真空加煤炭斗与大气相通的阀门，打开真空加煤炭斗的顶盖，然后倒入煤炭，盖上顶盖，重新开始新的循环。
Claims (1)
1.一种不产生碳排放的生产合成气的新方法，其特征在于：气化炉为感应加热气化炉；它包括“感应加热加压固定床气化炉”、“感应加热加压流化床气化炉”、“感应加热加压气流床气化炉”，感应加热气化炉外部缠绕多圈感应线圈，在感应加热气化炉内部设置一个由用钢板捲成的圆筒组成的圆筒内胆，所述圆筒内胆由多个不同直径尺寸的、用钢板捲成的圆筒组成，其中，最外圈圆筒其高度最高、最内圈圆筒高度次之，煤炭就加在相邻二个直径尺寸的圆筒的空间内；感应加热气化炉外部缠绕的多圈感应线圈覆盖整个圆筒内胆的高度和炉体底板，圆筒内胆放置在一块多孔水平分布板上，这块多孔水平分布板上的小孔其孔径为大于等于5毫米，多孔水平分布板的底部装有一只垫圈，垫圈的内径尺寸小于等于圆筒内胆的最外圈的圆筒的内径尺寸，垫圈的外径尺寸与感应加热气化炉的炉壁的内径尺寸相同，感应加热气化炉内部设有一只炉栅；圆筒内胆放置在多孔水平分布板上，多孔水平分布板放置在垫圈上，垫圈放置在炉栅上，炉栅就同时托住其上方的垫圈、多孔水平分布板、圆筒内胆和圆筒内胆内的煤炭；炉栅下方设置两块上有孔径大于等于5毫米的小孔的多孔炉板，两块炉板之间的小孔错开设置，感应加热气化炉的顶部设置由顶盖、阀门、斗体、底板组成的真空煤炭加料斗，多孔炉板下方设置水蒸汽喷嘴，通过水蒸汽喷嘴向气化炉喷射加压的水蒸汽以气化煤炭以制备合成气，而对于“感应加热加压流化床气化炉”、“感应加热加压气流床气化炉”，可以在气化炉的顶部安装有自动加煤炭的加料斗，煤炭的粒度为小于等于10毫米的小颗粒。
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