CN104479755A - 流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺 - Google Patents

流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN104479755A
CN104479755A CN201410692676.1A CN201410692676A CN104479755A CN 104479755 A CN104479755 A CN 104479755A CN 201410692676 A CN201410692676 A CN 201410692676A CN 104479755 A CN104479755 A CN 104479755A
Authority
CN
China
Prior art keywords
furnace
steam
coal
gas
gasification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410692676.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104479755B (zh
Inventor
毛燕东
李克忠
侯祥生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ENN Science and Technology Development Co Ltd
Original Assignee
ENN Science and Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ENN Science and Technology Development Co Ltd filed Critical ENN Science and Technology Development Co Ltd
Priority to CN201410692676.1A priority Critical patent/CN104479755B/zh
Publication of CN104479755A publication Critical patent/CN104479755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104479755B publication Critical patent/CN104479755B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56—Apparatus; Plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/74—Construction of shells or jackets
    • C10J3/76—Water jackets; Steam boiler-jackets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/80—Other features with arrangements for preheating the blast or the water vapour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08—Production of synthetic natural gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

本发明公开一种流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺，涉及煤催化气化技术领域，能够解决气化炉炉壁处蒸汽冷凝及气化炉炉体热损的技术问题。该气化炉包括炉壁、耐火材料衬里和分布板，炉体设有进料口、气化剂入口、煤气出口和排渣口，炉壁包括外壳和内壳，耐火材料衬里固定在内壳的内壁上，内壳与外壳之间的间隙为夹套层，夹套层内流通有温度高于炉腔内水蒸汽分压对应的露点温度的流体介质。该气化炉能够保证气化炉炉壁温度始终高于炉内水蒸汽分压对应的露点温度，避免气化炉内水蒸汽在炉壁及耐火材料衬里处冷凝现象的发生，能够降低炉体的热损，有利于炉内温度的恒定，增强气化炉的长期稳定性及安全性。

Description

流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺
技术领域
本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种流化床气化炉、利用此流化床气化炉的煤催化气化系统及气化工艺。
背景技术
我国的能源结构特点是“缺油、少气、富煤”，发展煤基清洁能源是解决能源供应问题的有效途径。煤催化气化技术是煤洁净高效利用的一种重要方式，是指煤在相对较低的温度下在气化剂和催化剂的共同作用下进行气化反应，生成高浓度的甲烷。煤催化气化工艺通常采用流化床气化炉，炉内原料煤在自下而上的气化剂的作用下保持着连续不断的沸腾和悬浮运动状态，从而迅速进行混合与热交换。
现有技术中的煤气化反应器的气化炉结构一般分为两层，由内至外为：耐火材料衬里和不锈钢炉壁，例如灰融聚、U-Gas，运行过程中通常控制气化炉外壁温度在200℃以下以减少气化炉的热量损失。煤的催化气化需要较高的气化压力、较低的气化温度，催化剂可使得碳水气化、水煤气变换、甲烷化反应同时进行，在此反应过程中，甲烷化的强放热反应为水蒸汽的吸热反应提供热量，整体反应接近热中性状态，从而需要提供额外的热量用于弥补气化炉炉体散热损失的热量以及用来预热入炉冷物料的热量，因此降低气化炉本体散热量对维持气化炉内温度稳定甚为关键。但是，现有技术中的气化炉，要么通过降低外壁温度减少热损，要么通过在气化炉外壁设置余热回收或降温系统来控制或降低气化炉内的热量，对于亏热需要补充热源的催化气化工艺并不适用。当气化炉外壁温度低于炉内蒸汽分压对应的露点温度时，炉内蒸汽会在气化炉炉壁附近冷凝，从而造成耐火材料的损坏、脱落及金属外壳的腐蚀等，影响气化炉的长期稳定性，甚至引发安全事故。
发明内容
本发明的实施例提供一种流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺，能够解决由于气化炉壁面温度低，而造成气化炉炉壁出现蒸汽冷凝现象，进而使耐火材料损坏、脱离及金属外壳腐蚀的技术问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种流化床气化炉，由外至内依次包括炉壁、耐火衬里、炉腔和分布板，所述炉壁设有通向气化炉炉腔的煤粉进料口、气化剂入口、煤气出口和排渣口，所述气化剂入口和所述排渣口均位于所述分布板的下方，所述煤气出口位于所述炉腔的上方，所述炉壁包括外壳和内壳，所述耐火衬里固定在所述内壳的内壁上，所述内壳与所述外壳之间的间隙为夹套层，所述夹套层内流通有流体介质，所述流体介质将气化炉炉壁温度维持在高于所述炉腔内水蒸汽分压对应的露点温度。
进一步的，所述流体介质为压力和温度高于所述炉腔内水蒸汽分压的蒸汽，且所述蒸汽为饱和水蒸汽或低温过热水蒸汽。
进一步的，所述夹套层内的蒸汽压力高出所述炉腔内水蒸汽分压的压力范围为0～1MPa。优选的，所述夹套层内的蒸汽压力高出所述炉腔内水蒸汽分压的压力范围为0～0.5MPa。
进一步的，所述夹套层的蒸汽入口开在所述外壳的上方部位，所述夹套层的蒸汽出口开在所述外壳的下方部位；所述蒸汽入口设有蒸汽入口阀门，所述蒸汽出口设有蒸汽出口阀门。
进一步的，所述夹套层和所述炉腔间设置用来控制两者之间压差的自控压差连锁装置，当所述压差高于或低于指定差值时，通过所述自控压差连锁装置来调节蒸汽入口阀门或/和蒸汽出口阀门的流量来对所述压差进行调节。
进一步的，所述夹套层的上端部位设有紧急蒸汽出口，所述紧急蒸汽出口设有紧急蒸汽出口阀门。
进一步的，所述外壳外壁包覆有保温层或设有真空隔热层。
本发明实施例提供的流化床气化炉，夹套层的设置及夹套层内通入的温度高于炉内水蒸汽分压的流体介质，能够保证气化炉炉壁温度始终高于炉内水蒸汽分压对应的露点温度，避免气化炉内水蒸汽在炉壁及耐火衬里冷凝现象的发生，避免耐火材料的损坏、脱离及金属外壳的腐蚀，同时，还可以避免气化炉外壁直接暴露于低温环境产生的较大热量损失，以降低炉体的热损，从而维持炉内温度的恒定，增强气化炉的长期稳定性及安全性。
一种煤催化气化系统，包括上述流化床气化炉；
所述煤粉进料口通过进料管线由近至远依次连接供料系统和催化剂配置系统；所述煤气出口通过煤气出气管线由近至远依次连接气固分离系统、换热系统和煤气净化系统；所述气化剂入口通过气化剂进气管线依次连接所述换热系统和气化剂供给系统；所述排渣口连接排渣系统；所述夹套层连接蒸汽供给系统。
进一步的，所述蒸汽供给系统包括锅炉，所述锅炉的第一蒸汽管线与换热升温前的气化剂进气管线相连通，所述锅炉的第二蒸汽管线直接与所述蒸汽入口连通，所述蒸汽出口通过蒸汽出气管线与所述第一蒸汽管线连通。
进一步的，所述换热系统包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器与所述气化剂供给系统连接，由所述第二换热器得到的蒸汽直接通入到所述第二蒸汽管线内。
进一步的，所述流化床气化炉的炉腔内温度范围为600～800℃，压力范围为0～4MPa。
进一步的，所述气化剂的温度范围为300～500℃。
进一步的，所述煤气净化系统连通甲烷化系统。
本发明实施例提供的煤催化气化系统，采用了上述流化床气化炉，具有上述气化炉相同的技术效果，在此不再赘述。除此之外，由于换热系统的设置，及各系统之间的管线布置及连通方式，能够使高温煤气在换热系统释放热量降温，同时，使气化剂在换热系统处吸收高温煤气的显热而升温生成过热气化剂通入到气化炉炉腔内，从而能够为气化炉提供反应发生所需的热量，维持炉温长期稳定，能够提高热利用率。
同时，本发明能够利用工艺联产的低品味水蒸气作为气化炉炉壁处温度稳定的低温热源，降低炉体的热损，不仅能够维持炉内温度的恒定，增强气化炉的长期稳定性及安全性，还能充分利用出口煤气的热量，具有节省资源，利于环保的优点。
一种煤催化气化工艺，采用上述煤催化气化系统，包括：煤粉与催化剂的配置工艺、含有催化剂的煤粉的送料工艺、过热气化剂的制备工艺、夹套层蒸汽的制备工艺、气化炉内煤催化气化反应工艺、煤气的气固分离工艺、煤气降温工艺和煤气净化工艺。
进一步的，所述煤粉与催化剂的配置工艺：首先将煤粉进行粉碎及筛分，然后与催化剂的水溶液混合浸渍，混合后将获得的含有煤和催化剂的浆液进行干燥，然后送入所述供料系统。
进一步的，所述煤粉与催化剂的配置工艺中，催化剂与煤粉的配比为5～20％。
进一步的，还包括甲烷化工艺，将经煤气净化后工艺得到的富含甲烷的气体通入到所述甲烷化系统的甲烷化反应装置内，得到管道等级的天然气。
本发明实施例提供的煤催化气化工艺，具有上述煤催化气化系统相同的技术效果，故在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例一所述的流化床气化炉的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例二所述的煤催化气化系统的结构示意图。
附图标记说明：
1、流化床气化炉，2、气固分离系统，3、蒸汽供给系统，4、换热系统，
5、煤气净化系统，6、甲烷化系统，7、供料系统，8、排渣系统，
9、催化剂配置系统，10、气化剂供给系统；
101、内壳，102、夹套层，103、外壳，104、耐火衬里；
110、进料口，120、排渣口，130、煤气出口，140、分布板，
150、紧急蒸汽出口，160、蒸汽入口，170、蒸汽出口，
180、气化剂入口；
301、锅炉；
401、第一换热器，402、第二换热器；
701、常压料仓，702、高压料仓；
801、渣斗。
A—水(H2O)，B—过热气化剂，B1—水蒸汽，B2—其他气化剂，
C—天然气，D—灰渣，E—煤粉，F—催化剂。
具体实施方式
本发明的中心思想，是将流化床气化炉的炉体的壳体分设成内、外壳体，内、外壳体之间生成夹套层，并在夹套层内通入具有一定压力和温度的水蒸汽，以避免水蒸汽在炉壁及耐火衬里上发生水蒸汽冷凝现象；并设置以此流化床气化炉为反应器，并布置相应管线，并通过相应的关系连通其他煤气处理系统，从而得到洁净的煤气或进一步得到管道等级的天然气。
下面结合附图对本发明实施例流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺进行详细描述。
实施例一
本发明实施例是一种流化床气化炉，如图1所示，由外至内依次包括炉壁、耐火衬里104和分布板140，炉壁设有通向气化炉炉腔的煤粉进料口110、气化剂入口180、煤气出口130和排渣口120，气化剂入口180和排渣口120均位于分布板140的下方，煤气出口130位于炉腔的上方，炉壁包括外壳103和内壳101，耐火衬里104固定在内壳101的内壁上，内壳101与外壳103之间的间隙为夹套层102，夹套层102内流通有流体介质，流体介质将炉壁温度维持在高于炉腔内水蒸汽分压对应的露点温度。
本实施例所提供的流化床气化炉，用于进行煤催化气化反应。内壳101与耐火衬里104之间可以通过铆钉或螺钉及其他固定方式固定在一起。煤粉通过煤粉进料口110进入到炉腔内，过热气化剂通过气化剂入口180通入到炉腔内，并与炉腔内含有催化剂的煤粉进行气化反应；分布板140用于均匀分布气化剂并支撑床料(含有催化剂的煤粉)，排渣口120用来排渣，煤气出口130用来将炉内气化反应后生成的高温气体(煤气或炉气)排出炉腔之外，并进入下一工序。夹套层102内的流体介质能够将炉壁温度始终维持在高于炉腔内水蒸汽分压对应的露点温度，使炉壁不满足发生冷凝现象的条件，从而避免内壳101内耐火衬里104耐火材料的损坏、脱离及金属外壳103腐蚀现象的发生。还可以避免炉壁直接暴露于低温环境而产生的较大热量损失，以降低炉壁的热损，维持炉腔内温度的恒定，增强气化炉的长期稳定性及安全性。
本实施例中，夹套层102内的流体介质可以为饱和水蒸汽或低温过热水蒸汽，且不仅其温度高于炉内水蒸汽分压温度，其压力也高于炉腔内水蒸汽分压的压力，以能够保证气化炉炉壁温度始终高于炉内水蒸汽分压对应的露点温度，从而避免气化炉内水蒸汽在炉壁及耐火衬里104冷凝现象的发生。同时，可以利用低品味水蒸气作为气化炉炉壁处温度稳定的低温热源，以降低炉体的热损，维持炉内温度的恒定，进一步增强气化炉的长期稳定性及安全性。
如图1所示，夹套层102设有蒸汽入口160和蒸汽出口170，蒸汽入口160设有蒸汽入口阀门，蒸汽出口170设有蒸汽出口阀门。蒸汽入口160和蒸汽出口170用来为夹套层102提供持续流通的蒸汽，其中，蒸汽入口160可以开在外壳103的上方部位，蒸汽出口170可以开在外壳103的下方部位。
本实施例中，夹套层102内的蒸汽压力高出炉腔内水蒸汽分压的压力范围为0～1MPa。更具体的，夹套层102内的蒸汽压力可以高出炉腔内水蒸汽分压的压力范围为0～0.5MPa。
为了保证夹套层102与炉腔内两者之间的压差在预定的合理范围之内，可以在夹套层102和炉腔间设置用来控制两者之间压差的自控压差连锁装置(图中未示出)，当两者间的压差高于或低于指定差值时，通过该自控压差连锁装置来调节蒸汽入口阀门或/和蒸汽出口阀门的流量来对该压差进行调节，其调节方式如下所述。
当夹套层102与炉腔内气压之间的压差低于预定值时，通过该自控压差连锁装置来调大蒸汽入口阀门来增大水蒸汽进气管线的蒸汽流量，或/和调小蒸汽出口阀门来减小蒸汽出气管线的蒸汽流量来提高夹套层102内的压力，或/和调大煤气出口阀门来降低气化炉的炉腔压力。当夹套层102与炉腔内气压之间的压差高于预定值时，可以通过自控压差连锁装置来调小蒸汽入口阀门来减小蒸汽进气管线的蒸汽流量，或/和调大蒸汽出口阀门来增大蒸汽出气管线的蒸汽流量来降低夹套层102内的压力，使其内部压力达到合适的范围值。
由此可知，该自控压差连锁装置的设置可根据预先设定的压差范围值对蒸汽入口阀门和/或蒸汽出口阀门的开启/关闭进行自动控制，从而实现夹套层102与炉腔内之间的压差及温度的自动控制。
本实施例中，还可以在夹套层102的上端部位设有紧急蒸汽出口150，紧急蒸汽出口150设有紧急蒸汽出口阀门，如图1所示。当夹套层102与炉腔内之间压差不满足预定值时，还可以通过协调调整蒸汽入口阀门、蒸汽出口阀门和紧急蒸汽出口阀门；此外，当夹套层102内的压力过大时，可以通过该紧急蒸汽出口阀门泄压，以保护夹套层102(内、外壳)不会被破坏及气化炉的使用安全性。
其中，夹套层102内与炉腔内的压差调节要以夹套层102内温度稳定为前提，即控制夹套层102内的温度始终高于炉腔内的蒸汽分压对应的饱和温度，进而避免炉内蒸汽在炉体内壳101及耐火衬里104发生冷凝现象。
本实施例中，只需将形成夹套层102的内壳101由耐温材质制成，外壳102由耐压材质制成，无需将内壳101和外壳103均选择耐温、耐高压材质，降低了材料成本。
本实施例中，还可以在外壳103外壁包覆有保温层或设有真空隔热层，以减少炉壁与外界环境之间的热量交换，降低炉体的热量损失量，提高能源热效率。
本实施例中，含有催化剂的煤粉通过进料口110进入气化炉的炉腔内，过热气化剂入口180从分布板140通入到气化炉的炉腔内，煤粉在催化剂的催化作用下与气化剂发生气化反应，其中，气化炉炉腔内的反应温度选择为600～800℃，压力为0～4MPa，在气化剂的作用下生成甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)和氢气(H2)等有效气体成分，以及二氧化碳(CO2)、少量的硫化氢(H2S)和氨气(NH3)等。主要反应如下：
2C+2H2O→2H2+2CO  (1)
CO+H2O→CO2+H2  (2)
3H2+CO→CH4+H2O  (3)
C+2H2→CH4  (4)
2C+O2→2CO  (5)
C+O2→CO2  (6)
其中，气化剂为过热水蒸汽，还可包含氧气、一氧化碳、氢气等气体，温度为300～500℃。气化后的灰渣经排渣口120排出，并可进入催化剂回收单元(图中未示出)，回收的催化剂可进入备煤单元进行催化剂浸渍，半焦可用于锅炉燃烧产生蒸汽。流化床气化炉产生的高温煤气通过煤气出口130排出，然后进入后续分离净化工序进行后续处理。
实施例二
本发明实施例是一种煤催化气化系统，如图2所示，包括实施例一中的流化床气化炉1。
如图2所示，煤粉进料口101通过进料管线由近至远依次连接供料系统7和催化剂配置系统9；气化剂入口180通过气化剂进气管线连接换热系统4和气化剂供给系统10；煤气出口130通过煤气出气管线由近至远依次连接气固分离系统2、换热系统4和煤气净化系统5；排渣口120连接有排渣系统8(例如，渣斗801)，夹套层102连接蒸汽供给系统3。
由于本实施例采用了实施例一中流化床气化炉，故具有上述气化炉相同的技术效果，在此不再赘述。除此之外，由于换热系统4的设置，及各系统之间的管线布置及连通方式，能够使高温煤气在换热系统4释放热量降温，同时，使气化剂在换热系统4处吸收高温煤气的显热而升温生成过热气化剂并通入到气化炉炉腔内，从而能够为气化炉提供反应发生所需的热量，维持炉温长期稳定，提高热利用率。此外，还可以利用工艺联产的低品味水蒸气作为气化炉炉壁处温度稳定的低温热源，降低炉壁的热损，不仅能够维持炉内温度的恒定，增强气化炉的长期稳定性及安全性，还能充分利用出口煤气的热量，具有节省资源，利于环保的优点。
蒸汽供给系统3包括锅炉301，其中，锅炉301的第一蒸汽管线与换热升温前的气化剂进气管线相连通，锅炉301的第二蒸汽管线直接与蒸汽入口160连通，蒸汽出口170通过蒸汽出气管线与第一蒸汽管线连通。蒸汽出气管线与气化剂进气管线的连通节点位于锅炉301与换热系统4之间的气化剂进气管线上。
本实施例中，换热系统4包括第一换热器401和第二换热器402，其中，第一换热器401与气化剂供给系统10连接，煤气出气管线中的出口煤气与气化剂进气管线中的气化剂均通过第一换热器401进行换热，具体的，从气固分离系统2流出的高温煤气经第一、第二换热器换热降温后流入到煤气净化系统5内。由锅炉301经第一蒸汽管线流出的蒸汽与换热升温前的气化剂汇合后经过第一换热器401换热升温后流入到炉腔内，从夹套层102内流出的蒸汽也可以与换热升温前的气化剂相汇合。此外，锅炉301经第二蒸汽管线流出的蒸汽直接流入到夹套层102内，或由第二换热器402吸热升温得到的蒸汽与第二蒸汽管内的蒸汽相汇合直接流入到夹套层102内。
催化剂配置系统9用来配置含有催化剂的煤粉，供料系统7用来将配置好的含有催化剂的煤粉输送到气化炉的炉腔内。
本实施例中，可以在气固分离系统2与流化床气化炉1之间连通有返料管线(图中未示出)。其中，气固分离系统2可以为单级或多级旋风分离器连通使用。从气化炉直接排出的煤气进入气固分离系统2后，其分离出的煤灰或可燃颗粒物可以排出气固分离容器体外，或通过返料管线直接进入气化炉炉腔内再次进行气化。
第一换热器401或/和第二换热器402可选择为废锅换热器，但不限于此种换热器，还可以采用其他种类的换热器。
流化床气化炉1的炉内温度范围为600～800℃，压力范围为0～4MPa。过热气化剂的温度范围为300～500℃。
如图2所示，由上述各系统间的管线连通关系可知，夹套层102流入的蒸汽为饱和蒸汽或低温过热蒸汽，可由锅炉301产生的蒸汽通过第二蒸汽管线直接供给，或者通过第二换热器402吸收煤气的显热得到的蒸汽与从锅炉301直接得到的蒸汽在第二蒸汽管线汇合后流入到夹套层102内。由夹套层102流出的蒸汽经过第一换热器401吸收煤气的显热升温后可作为气化剂组分流入到流化床气化炉1的炉腔内。
由图2可知，过热气化剂可以为水蒸汽、氧气、一氧化碳和氢气等，其中水蒸汽的来源可以由锅炉301直接供给，或通过夹套层102流出的水蒸汽与锅炉提供的蒸汽汇合；然后这些蒸汽同时与其他气化剂进行汇合后，在第一换热器401处吸收煤气的显热而升温，生成过热气化剂，通入到气化炉炉腔内。需要注意的是，煤气出气管线途经第一换热器401和第二换热器402时，煤气均是放热降温。
本实施例中，催化剂可以为：碱金属、碱土金属的碳酸盐、氢氧化物及共熔盐混合物，碱金属、碱土金属的碳酸盐、氢氧化物与过渡金属的混合物，造纸废液、工业废碱、草木灰等。
过热气化剂可选择为：水蒸气、氧气、一氧化碳、氢气等气体。
气化炉内气化反应后的物质包括：甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氨气、煤粉、煤灰、催化剂等。其具体化学反应详见实施例一中的反应方程式。
本实施例中，煤气净化系统5用来对降温后的煤气进行净化分离，脱除酸性气体，进而得到富含甲烷的气体；为了进一步得到洁净的天然气，在煤气净化系统5的出气口处连通有甲烷化系统6，在此系统中将煤气进一步分离，并通入甲烷化反应装置，进而得到管道等级的天然气。
由上述分析可知，该煤催化气化系统具有实施例一中所述的流化床气化炉1的优点，即：能够避免气化炉内水蒸汽在炉壁及耐火衬里冷凝现象的发生，并且能够为气化炉的炉壁额外提供由于散热而损失的热量及为冷原料预热所需的热量，使炉内温度保持恒定，增强气化炉的长期稳定性及安全性，以及降低材质成本。
由于换热系统4的设置，及各系统之间的管线布置及连通方式，能够使高温煤气在换热系统4释放热量降温，并使气化剂在换热系统4处吸收高温煤气的显热而升温生成过热气化剂，并通入到气化炉炉腔内，从而能够降低气化炉的热损失量，维持炉温长期稳定，且没有任何系统负荷，具有技术经济合理和工业化可实施性高的优点。
此外，本实施例能够利用工艺联产的水蒸气(如图2所示，锅炉301与夹套层102内排出的联产蒸汽)作为气化剂的组分(水蒸汽)。还能够利用工艺联产的低品味水蒸汽(如图2所示，第二换热器402与锅炉301的联产蒸汽)作为气化炉炉壁处温度稳定的低温热源，从而降低炉壁的热损，进一步维持炉内温度的恒定，增强气化炉的长期稳定性及安全性。即，换热器不仅能够降低出口煤气的温度，还能充分将其热量充分回收利用，具有节省资源、利于环保的优点。
实施例三
本发明实施例是一种煤催化气化工艺，采用上述实施例二中的煤催化气化系统，如图2所示，包括如下工艺：
1)煤粉与催化剂的配置工艺，首先将煤粉进行粉碎及筛分，然后与催化剂的水溶液混合浸渍，混合后将获得的含有煤和催化剂的浆液进行干燥，然后送入供料系统7；其中，催化剂与煤粉的配比为5～20％。
2)含有催化剂的煤粉的送料工艺，供料系统将含有催化剂的煤粉送入到流化床气化炉1炉内。
3)过热气化剂的制备工艺，从锅炉301流通出来的部分蒸汽与含氧、一氧化碳和氢气的气化剂汇合，或者从锅炉301流通出来的部分蒸汽与夹套层102内流通出来的蒸汽及含氧、一氧化碳和氢气的气化剂汇合，然后通过换热系统4吸收热量得到过热气化剂，并通入流化床气化炉1炉内。
4)夹套层102内饱和蒸汽或低温过热蒸汽的制备工艺，从锅炉301流通出来的部分蒸汽直接通入夹套层102内，或从换热系统4得到的蒸汽直接通入夹套层102内，或两者汇合后通入夹套层102内。
5)气化炉内煤的催化气化反应工艺，煤粉在催化剂及过热气化剂的共同作用下发生气化，得到的煤气成分包括：甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳。
6)煤气的气固分离工艺，将气化炉内直接得到煤气通入到气固分离系统2中，分离后的煤气通入到换热系统4中进行降温，分离后的固体可经气固分离系统2排出或返回到流化床气化炉1炉内再次进行气化。
7)煤气的降温工艺，将气固分离后的高温煤气通入到换热系统4内，并释放大量热量传递给换热系统4内的低温介质(例如：水蒸汽)，为煤气的下一步净化做准备。
8)煤气的净化工艺，降温后的煤气通入到煤气净化系统5内，脱除酸性气体，得到富含甲烷的气体。
9)甲烷化工艺，将符合甲烷的气体通入到甲烷化系统6的甲烷化反应装置内，得到管道等级的天然气。
上述工艺过程并不限定其制作步骤。
本实施例提供的煤催化气化工艺，具有上述实施例二中煤催化气化系统相同的技术效果，故在此不再赘述。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种流化床气化炉，其特征在于，由外至内依次包括炉壁、耐火衬里(104)、炉腔和分布板(140)，所述炉壁设有通向气化炉炉腔的煤粉进料口(110)、气化剂入口(180)、煤气出口(130)和排渣口(120)，所述气化剂入口(180)和所述排渣口(120)均位于所述分布板(140)的下方，所述煤气出口(130)位于所述炉腔的上方，所述炉壁包括外壳(103)和内壳(101)，所述耐火衬里(104)固定在所述内壳(101)的内壁上，所述内壳(101)与所述外壳(103)之间的间隙为夹套层(102)，所述夹套层(102)内流通有流体介质，所述流体介质将所述炉壁温度维持在高于所述炉腔内水蒸汽分压对应的露点温度。
2.根据权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于，所述流体介质为压力和温度高于所述炉腔内水蒸汽分压的蒸汽，且所述蒸汽为饱和水蒸汽或低温过热水蒸汽。
3.根据权利要求2所述的流化床气化炉，其特征在于，所述夹套层(102)内的流体介质压力高出所述炉腔内水蒸汽分压的压力范围为0～1MPa。
4.根据权利要求3所述的流化床气化炉，其特征在于，所述夹套层(102)内的流体介质压力高出所述炉腔内水蒸汽分压的压力范围为0～0.5MPa。
5.根据权利要求2所述的流化床气化炉，其特征在于，所述夹套层的蒸汽入口(160)开在所述外壳(103)的上方部位，所述夹套层的蒸汽出口(170)开在所述外壳(103)的下方部位；所述蒸汽入口(160)设有蒸汽入口阀门，所述蒸汽出口(170)设有蒸汽出口阀门。
6.根据权利要求5所述的流化床气化炉，其特征在于，所述夹套层(102)和所述炉腔间设置用来控制两者之间压差的自控压差连锁装置，当所述压差高于或低于指定差值时，通过所述自控压差连锁装置来调节蒸汽入口阀门或/和蒸汽出口阀门的流量来对所述压差进行调节。
7.根据权利要求2或5所述的流化床气化炉，其特征在于，所述夹套层(102)的上端部位设有紧急蒸汽出口(150)，所述紧急蒸汽出口(150)设有紧急蒸汽出口阀门。
8.根据权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于，所述外壳(103)外壁包覆有保温层或设有真空隔热层。
9.一种煤催化气化系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的流化床气化炉(1)，所述煤粉进料口(110)通过进料管线由近至远依次连接供料系统(7)和催化剂配置系统(9)；所述煤气出口(130)通过煤气出气管线由近至远依次连接气固分离系统(2)、换热系统(4)和煤气净化系统(5)；所述气化剂入口(180)通过气化剂进气管线依次连接所述换热系统(4)和气化剂供给系统(10)；所述排渣口(120)连接排渣系统(8)；所述夹套层(102)连接蒸汽供给系统(3)。
10.根据权利要求9所的述煤催化气化系统，其特征在于，所述蒸汽供给系统(3)包括锅炉(301)，所述锅炉(301)的第一蒸汽管线与换热升温前的气化剂进气管线相连通，所述锅炉(301)的第二蒸汽管线直接与所述蒸汽入口(160)连通，所述蒸汽出口(170)通过蒸汽出气管线与所述第一蒸汽管线连通。
11.根据权利要求10所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述换热系统(4)包括第一换热器(401)和第二换热器(402)，所述第一换热器(401)与所述气化剂供给系统(10)连接，由所述第二换热器(402)得到的蒸汽直接通入到所述第二蒸汽管线内。
12.根据权利要求9所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述炉腔内温度范围为600～800℃，压力范围为0～4MPa。
13.根据权利要求9所述的煤催化气化系统，其特征在于，通入所述炉腔内的气化剂的温度范围为300～500℃。
14.根据权利要求9-13任一项所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述煤气净化系统(5)连通甲烷化系统(6)。
15.一种煤催化气化工艺，其特征在于，采用如权利要求9-14任一项所述的煤催化气化系统，包括：煤粉与催化剂的配置工艺、含有催化剂的煤粉的送料工艺、过热气化剂的制备工艺、夹套层(102)蒸汽的制备工艺、气化炉内煤催化气化反应工艺、煤气的气固分离工艺、煤气降温工艺和煤气净化工艺。
16.根据权利要求15所述的煤催化气化工艺，其特征在于，所述煤粉与催化剂的配置工艺：首先将煤粉进行粉碎及筛分，然后与催化剂的水溶液混合浸渍，混合后将获得的含有煤和催化剂的浆液进行干燥，然后送入所述供料系统(7)。
17.根据权利要求16所述的煤催化气化工艺，其特征在于，所述煤粉与催化剂的配置工艺中，催化剂与煤粉的配比为5～20％。
18.根据权利要求15-17任一项所述的煤催化气化工艺，其特征在于，还包括甲烷化工艺，将经煤气净化后工艺得到的富含甲烷的气体通入到甲烷化系统(6)的甲烷化反应装置内，得到管道等级的天然气。
CN201410692676.1A 2014-11-26 2014-11-26 流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺 Active CN104479755B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410692676.1A CN104479755B (zh) 2014-11-26 2014-11-26 流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410692676.1A CN104479755B (zh) 2014-11-26 2014-11-26 流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104479755A true CN104479755A (zh) 2015-04-01
CN104479755B CN104479755B (zh) 2017-02-22

Family

ID=52754367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410692676.1A Active CN104479755B (zh) 2014-11-26 2014-11-26 流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104479755B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105199784A (zh) * 2015-10-30 2015-12-30 新奥科技发展有限公司 一种流化床气化炉及其炉衬的制作方法
CN109022052A (zh) * 2018-08-16 2018-12-18 江苏永大化工机械有限公司 自热式净化炉
CN112480968A (zh) * 2020-11-12 2021-03-12 新奥科技发展有限公司 一种流化床气化炉及气化工艺
CN113970249A (zh) * 2021-11-30 2022-01-25 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种加热炉及其工作方法
CN114525154A (zh) * 2022-02-11 2022-05-24 安徽科达洁能股份有限公司 一种玻璃体熔融气化炉、气化系统及气化方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3779181A (en) * 1972-08-30 1973-12-18 Awt Systems Inc Fluid bed dryer and heat exchange system
US4158036A (en) * 1977-05-02 1979-06-12 Allied Chemical Corporation Fluid bed heat recovery apparatus
CN88211364U (zh) * 1988-01-22 1988-12-28 上海医药设计院 间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器
CN1427879A (zh) * 2000-05-05 2003-07-02 陶氏环球技术公司 耐火压力容器
CN101476835A (zh) * 2009-01-21 2009-07-08 江苏焱鑫科技股份有限公司 一种蓄热式跨临界烟气余热回收器
CN101624531A (zh) * 2009-08-06 2010-01-13 东南大学 生物质喷动流化床热解分级冷凝制取生物油装置
CN201433194Y (zh) * 2009-05-08 2010-03-31 张庆喜 一种改进型造气炉炉体
US20120073197A1 (en) * 2010-09-27 2012-03-29 General Electric Company System and method for operating a gasifier
CN202558825U (zh) * 2012-05-16 2012-11-28 赵合庄 夹套式内循环流化床粉煤气化炉

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3779181A (en) * 1972-08-30 1973-12-18 Awt Systems Inc Fluid bed dryer and heat exchange system
US4158036A (en) * 1977-05-02 1979-06-12 Allied Chemical Corporation Fluid bed heat recovery apparatus
CN88211364U (zh) * 1988-01-22 1988-12-28 上海医药设计院 间歇式聚丙烯气相流化床脱氯反应器
CN1427879A (zh) * 2000-05-05 2003-07-02 陶氏环球技术公司 耐火压力容器
CN101476835A (zh) * 2009-01-21 2009-07-08 江苏焱鑫科技股份有限公司 一种蓄热式跨临界烟气余热回收器
CN201433194Y (zh) * 2009-05-08 2010-03-31 张庆喜 一种改进型造气炉炉体
CN101624531A (zh) * 2009-08-06 2010-01-13 东南大学 生物质喷动流化床热解分级冷凝制取生物油装置
US20120073197A1 (en) * 2010-09-27 2012-03-29 General Electric Company System and method for operating a gasifier
CN202558825U (zh) * 2012-05-16 2012-11-28 赵合庄 夹套式内循环流化床粉煤气化炉

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105199784A (zh) * 2015-10-30 2015-12-30 新奥科技发展有限公司 一种流化床气化炉及其炉衬的制作方法
CN109022052A (zh) * 2018-08-16 2018-12-18 江苏永大化工机械有限公司 自热式净化炉
CN112480968A (zh) * 2020-11-12 2021-03-12 新奥科技发展有限公司 一种流化床气化炉及气化工艺
CN113970249A (zh) * 2021-11-30 2022-01-25 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 一种加热炉及其工作方法
CN114525154A (zh) * 2022-02-11 2022-05-24 安徽科达洁能股份有限公司 一种玻璃体熔融气化炉、气化系统及气化方法
CN114525154B (zh) * 2022-02-11 2024-03-29 安徽科达洁能股份有限公司 一种玻璃体熔融气化炉、气化系统及气化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104479755B (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Karl et al. Steam gasification of biomass in dual fluidized bed gasifiers: A review
CA2918168C (en) Method for preparing hydrogen-rich gas by gasification of solid organic substance and steam
ES2343167T3 (es) Gasificador de multiples facetas y procedimientos relacionados.
RU2516533C2 (ru) Способ и устройство для получения синтез-газа с низким содержанием смол из биомассы
CN104479755A (zh) 流化床气化炉、煤催化气化系统及气化工艺
CN101622328B (zh) 流化床气化方法
RU2433163C2 (ru) Способ газификации твердого топлива с одновременной очисткой газа и устройство для газификации
US7087097B1 (en) Facility for the gasification of carbon-containing feed materials
JP4923934B2 (ja) 流動層ガス化方法及び装置
ES2804520T3 (es) Gasificación en dos etapas con enfriamiento rápido dual
CN103509605B (zh) 一种采用高温空气与高温蒸汽为气化剂的煤气生产方法与装置
JP2018127371A (ja) セメント製造システム
ES2259597T3 (es) Procedimiento e instalacion de produccion de un gas combustible a partir de una carga rica en materia organica.
CN105219443A (zh) 等离子流化床气化炉及其处理生物质的工艺
CN106635174B (zh) 一种蓄热式高热值合成气的气化装置及基于该装置的气化生产方法
JP2001354975A (ja) 石炭ガス化および灰溶融炉、および複合発電システム
JP7135686B2 (ja) ガス化ガス製造装置、および、ガス化ガスの製造方法
KR101634594B1 (ko) 보일러 급수를 순환시켜 석탄가스화 복합 발전 설비를 냉각하는 순환수 시스템을 이용한 석탄가스화 버너의 냉각 장치
CN108624360A (zh) 一种气化炉以及煤气化方法
KR102413872B1 (ko) 순환유동층보일러 및 신재생에너지를 이용한 에너지 순환 시스템
US11365363B2 (en) System for producing high-quality gas
RU2679330C1 (ru) Энергетический комплекс на основе газификации отходов биомассы
CN204356293U (zh) 一种细粒子生物质或固体化石燃料的气化工艺系统
JP7110885B2 (ja) ガス化ガス製造装置、および、ガス化ガスの製造方法
ES2690202T3 (es) Disposición para y procedimiento de gasificación de combustible sólido

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant