CN204714765U - 一种两段控温化石燃料气化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种两段控温化石燃料气化装置，包括：一段反应器，该一段反应器自上而下依次为稀相区、密相区、汽提区，连接在一段反应器上方的二段反应器，该二段反应器自上而下依次为稀相区及密相区，二段反应器的密相区经通道与一段反应器的稀相区直接连通，经循环管及控温管分别与一段反应器的密相区及汽提区连通。与现有技术相比，本实用新型具有降低装置制造成本、降低能耗等优点，另外还可与其他煤炭或重油加工装置进行流化颗粒交换耦合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化石燃料气化装置，尤其是涉及一种两段控温化石燃料气化装置。
背景技术
随着国民经济的持续发展，我国对化石燃料的需求越来越多。从目前消费结构来看，煤炭和重油消耗占所有能源消耗的80％以上。由于煤炭和重油含有较多的硫、氮化合物，对环境污染严重，其消费又受到了环保法规的限制。为了缓和经济发展和环境保护的矛盾，近年来煤炭和重油的清洁利用受到人们的重视。其中，以煤或石油焦为原料制取合成气，再由合成气合成液体燃料、化工产品，或者经燃气轮机发电的路线受到人们的青睐。
由煤或重油制取合成气的技术称为气化技术，是煤或重油清洁利用的重要技术之一。迄今为止，已开发及处于研究发展中的气化技术很多，可分为移动床(固定床)气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术和熔融床气化技术四大类。
流化床气化又叫沸腾床气化，它是以小颗粒煤炭或带焦颗粒为气化原料，在自下而上气化剂的流化作用下，形成流化床并在一定温度和压力条件下反应生成合成气，整个床层温度均匀，组分均一。流化床气化技术处理量大，原料适应性强，适用于多种场合。
2003年陕西秦晋煤气化工程装置有限公司申请了灰粘聚循环流化床粉煤多元气化工业生产装置专利(申请号：03262731.9)。气化剂(氧、水蒸汽等)从气化炉底部以一定的速度进入气化炉内，使床层内的煤粒沸腾流化起来，气、固两相充分混合接触反应，使碳的氧化更完全。从气化炉上部带出的飞灰经旋风分离器分离后，出的细灰煤粉返回炉内进行循环，从而提高过程的总效率。气化炉内设有中心管且在气化炉底部设置灰粘聚分离装置，在炉内上部形成局部高温区，使灰渣粘聚成球，借助灰渣与煤粉的质量差异对灰渣选择性控制排出，降低灰渣中的含碳量。
流化床气化技术虽然已经取得了一些进展，但由于流化床气化温度(950℃～1200℃左右)较高，造成控制阀等装置投资高，能耗大，目前仍没有一种流化床气化方法能够有效解决上述问题。并且在实际生产中，气化装置有时需要与其他煤炭或重油加工装置联合操作，进行流化颗粒交换耦合，当前也没有相应气化技术来满足这种需求。
中国专利CN 104277881A公开了一种干法排渣流化床气化反应装置装置，包括反应器本体、多级旋风分离装置、布风装置和给料、回料系统组成，采用循环流化床反应器为气化反应本体，采用中高温气化实现干法排渣，采用两段式分级气化，达到提高碳转化率和冷煤气效率的目的，但该专利采用密相床层进料，低温原料的加入降低了反应床层的温度。并且由于排渣温度的限制，也决定该技术密相床层不能采用较高反应温度，导致整个密相床反应效率低下，大部分反应被迫转移到稀相空间进行，造成反应器体积庞大，投资成本过高。而且，大量高温合成气从反应系统排出，因当前工程技术很难利用1000℃以上温度的热能，势必采用降温后回收热能技术，造成优质能源浪费，能耗较大。另外，该技术并没有提到循环催化剂的流量控制阀，也并没有提到循环催化剂的降温措施，在工程上并不具有可实施性。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低装置制造成本、降低能耗，可与其他煤炭或重油加工装置进行流化颗粒交换耦合的两段控温化石燃料气化装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种两段控温化石燃料气化装置，包括：
一段反应器，该一段反应器自上而下依次为稀相区、密相区、汽提区，
连接在一段反应器上方的二段反应器，该二段反应器自上而下依次为稀相区及密相区，
二段反应器的密相区经通道与一段反应器的稀相区直接连通，经循环管及控温管分别与一段反应器的密相区及汽提区连通。
一段反应器及二段反应器中的密相区为反应器内部流化颗粒聚集的床层空间。
一段反应器及二段反应器中的稀相区为反应器内部流化床层表面的上方空间。
一段反应器的汽提区对气化后的颗粒进行汽提，用蒸汽置换出颗粒夹带的合成气。
所述的循环管及控温管均带有控制阀。
所述的二段反应器的密相区设有至少一个气化原料进料口。
所述的控温管与一段反应器汽提区连接点的下方设有至少一个流化颗粒排出口。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)采用两段气化反应器：在二段反应器密相区，低温气化原料颗粒与一段反应器稀相区来的合成气混合接触，对原料进行加热并进行部分气化反应，在利用一段反应器合成气高温位热能的同时，降低合成气出口温度，减轻对后续工艺和设备的材质要求。
(2)采用控温管：二段反应器密相区温度低，通过控温管把低温物料输送到一段反应器汽提区，降低流化颗粒排出温度，减轻对外排颗粒输送管线和阀门的要求。同时，流化颗粒排出温度可控，仍可作为其他工艺的加热工质使用，所以也适合与其他煤炭或石油加工装置联合操作，节约能耗。
(3)设置汽提区：通过汽提区汽提出外排颗粒携带的气化反应生成物，增加合成气收率，减少废气排放，同时也有利于外排颗粒作为其他工艺的工质使用。
(4)高温流化床气化反应：由于一段反应器密相区无冷物流加入，使得较少的二氧化碳生成量即可以维持较高的床层温度。加上控温管的作用，在工程上也允许一段反应器密相区采用950℃以上的反应温度。采用高温气化技术，反应空速增加，反应器体积大大缩小，节约投资成本。而且采用较高的气化温度，甲烷等副产物也大大降低，降低了后续产物净化的能耗。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1-一段反应器、11-一段稀相区、12-一段密相区、13-汽提区、2-二段反应器、21-二段稀相区、22-二段密相区、3-循环管、4-控温管、5-气化原料进料口、6-流化颗粒排出口、7-颗粒流量控制阀、A-气化原料、B-气化剂、C-汽提汽、D-粗合成气产品、E-高温工质。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
一种两段控温化石燃料气化装置，其结构如图1所示。采用流化床气化的方法进行煤炭或者石油焦的气化。该装置主要由一段反应器1、二段反应器2、循环管3、控温管4等组件构成。二段反应器2设置在一段反应器1的上方。二段反应器2上部空间为二段稀相区21，下部空间为二段密相区22。一段反应器上部空间为一段稀相区11，下部空间为一段密相区12。一段密相区12的下部设有汽提区13。一段稀相区11有通道与二段密相区22相通。循环管3连接于二段密相区22和一段密相区12之间。控温管4连接于二段密相区22和汽提区13之间。二段密相区22上方设有气化原料进料口5。一段反应器的汽提区13下部设有流化颗粒排出口6和颗粒流量控制阀7。
使用时，气化原料A在二段密相区22被加热，部分气化后，随循环物料通过循环管3进入一段密相区12进行气化反应，气化后剩余的颗粒进入汽提区13，被控温管4来的低温物料降温后，继续向下汽提出携带的反应气体，然后排出一段反应器1。具体如下所示：
气化原料A由气化原料进料口5进入二段密相区22，混合换热并进行气化反应。一段稀相区11来的高温合成气在二段密相区22反应、换热和降温后，进入二段稀相区21，分离掉所携带的固体颗粒，然后作为粗合成气产品D送往后续工艺。二段密相区22的部分气化颗粒通过循环管3进入一段密相区12，与装置外来的气化剂B(水蒸气、氧气或空气的混合物)混合接触，发生气化反应，生成高温合成气。高温合成气经过一段稀相区11后，携带一部分颗粒进入二段密相区22。一段密相区12的固体颗粒经过气化反应后，向下进入一段反应器1的汽提区13，与控温管4从二段密相区22引来的低温物料混合降温，然后经过汽提汽C的汽提后，一部分物料通过流化颗粒排出口6排出装置，大部分物料作为高温工质E去参与其他工艺过程。
此装置处理量大，原料适应性强，合成气温度低，外排流化颗粒温度适中，投资低，运行能耗小，能够与其他工艺装置联合加工煤炭或重油，具有很高的经济效益和环境效益。
本技术颗粒排出温度低于900℃，大大降低了工程应用难度。而且二段反应器出口粗合成气温度低于900℃，在二段反应器中充分利用了900～1000℃高温能量，合成气中CO和氢气的浓度增加，装置整体效益提高，以下是本技术适用的气体组成，以及各段反应器反应以及排出的温度。
表1
Claims (7)
1.一种两段控温化石燃料气化装置，其特征在于，该装置包括：
一段反应器，该一段反应器自上而下依次为稀相区、密相区、汽提区，
连接在一段反应器上方的二段反应器，该二段反应器自上而下依次为稀相区及密相区，
二段反应器的密相区经通道与一段反应器的稀相区直接连通，经循环管及控温管分别与一段反应器的密相区及汽提区连通。
2.根据权利要求1所述的一种两段控温化石燃料气化装置，其特征在于，一段反应器及二段反应器中的密相区为反应器内部流化颗粒聚集的床层空间。
3.根据权利要求1所述的一种两段控温化石燃料气化装置，其特征在于，一段反应器及二段反应器中的稀相区为反应器内部流化床层表面的上方空间。
4.根据权利要求1所述的一种两段控温化石燃料气化装置，其特征在于，一段反应器的汽提区对气化后的颗粒进行汽提，用蒸汽置换出颗粒夹带的合成气。
5.根据权利要求1所述的一种两段控温化石燃料气化装置，其特征在于，所述的循环管及控温管均带有控制阀。
6.根据权利要求1所述的一种两段控温化石燃料气化装置，其特征在于，所述的二段反应器的密相区设有至少一个气化原料进料口。
7.根据权利要求1所述的一种两段控温化石燃料气化装置，其特征在于，所述的控温管与一段反应器汽提区连接点的下方设有至少一个流化颗粒排出口。
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| CN201520368365.XU CN204714765U (zh) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | 一种两段控温化石燃料气化装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104862015A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-08-26 | 上海河图工程股份有限公司 | 一种两段控温化石燃料气化装置 |
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2015
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| CN104862015A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-08-26 | 上海河图工程股份有限公司 | 一种两段控温化石燃料气化装置 |
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