CN205062001U - 非常规能源气化重整反应的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种非常规能源气化重整反应的装置。该装置由鼓风机一、鼓风机二、流化床重整气化炉、埋管式换热器、风室、旋风分离器、料腿、净化装置、进料漏斗、测温/压仪一和测温/压仪二组成。本实用新型采用循环流化床操作方式，有利于物料混合、布温均匀。该装置可与燃煤发电系统有机结合，利用燃煤烟气提供系统所需能量，能够提高含能燃料的气化重整效率，降低投资和能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种非常规能源气化重整反应的装置，属于气化重整技术领域。
背景技术
随着世界经济的高速发展，对能源的需求也越来越大，导致温室气体(如CO2)的大量排放而产生的气候问题受到越来越多的关注。此外，随着自然常规能源不断被开发利用，社会文明不断发展，特别是人口的增长和高度向城市集中以及城市化、工业化的迅速发展，世界各国的生活固体废弃物均以快于其经济增长近3倍的速度增长，废弃物的种类也在不断增加。如何缓解这两方面对生态环境的影响，即如何将含有能源价值的固体废弃物能源化利用，成为当今世界各国城市环境治理以及城市规划所要解决的重要问题。与此同时，我国的页岩气资源量丰富，开发潜力大，但开发利用才刚刚起步，页岩气产业能否在能源需求不断增长和节能减排的双重压力下扬帆远航，业内外人士都需要慎重思考。因此，如何将捕集到的CO2/H2O/O2和非常规能源资源(包括固体废弃物，页岩气)的能源化利用有机的结合在一起，是摆在我们面前所面临的重大挑战之一。
目前利用流化床气化炉对煤、生物质和天然气的CO2/H2O/O2气化特性的研究利用较多，但是对城市固体废旧物和页岩气的CO2/H2O/O2气化技术研究尚不足。利用循环流化床气化炉进行CO2/H2O/O2气化实验，对固体废弃物而言，可以充分利用固体废弃物所包含的能源，不仅避免焚烧固体废弃物时煤炭、电力能源的消耗，大量污染物的产生，而且避免了填埋时所产生的有害物质对环境的污染；对页岩气的利用技术而言，通过对页岩气CO2重整技术，使非常规油气资源的比例增加，同时生成的合成气(CO+H2)可以用来合成乙烯等化工原料，从而带动其他以石油为原料的石油化工的发展。因此利用循环流化床气化炉进行固体废旧物、煤、天然气、页岩气等的CO2/H2O/O2气化实验对于循环利用资源、促进环境保护、推进低碳生活、非常规油气资源的勘测等都有积极的意义。
固体废旧物、煤、天然气、页岩气等CO2/H2O/O2气化技术通过下面的化学反应实现：
气化重整：
其中，固体废旧物、煤、天然气、页岩气等CO2/H2O/O2，气化反应温度为600-800℃。气化反应是吸热反应，必须为其提供稳定的热源，以确保反应的正常进行，对于固体废旧物与O2的放热反应，使气化炉中的热量及时散失，在设计气化炉时必须考虑采取适当的措施维持均匀、正常的反应温度；另一方面，由于气化反应所需温度较高，需要采用较高品位的热源为其供热，为有效提高系统的热经济性将是本发明将着力解决的一个关键技术问题。为有效提高气化生反应器内固体物料与供热介质间的传热系数，采用循环流化床反应器是一个理想的选择，为保证最终获得需要的合成气(CO+H2)，循环流化床气化炉中反应条件的合理选择也十分重要。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种非常规能源(如固体废弃物、页岩气等)气化重整反应的装置。
本实用新型的非常规能源气化重整反应的装置采用如下技术方案：该装置包括鼓风机一、鼓风机二、流化床重整气化炉、埋管式换热器、风室、旋风分离器、料腿、净化装置、进料漏斗、测温/压仪一和测温/压仪二；其中，所述的流化床重整气化炉包括稀相区和密相区，鼓风机一的输出端接流化床气化炉的风室入口，鼓风机二的输出端与埋管式换热器的下端相连，进料漏斗连接在流化床气化炉密相区的中部且导入炉膛内；
所述的埋管式换热器设置在流化床重整气化炉密相区内，埋管式换热器5的输入管通过流化床重整气化炉密相区底部炉壁开口处导入，埋管式换热器5的输出管通过流化床重整气化炉密相区上端炉壁开口处导出；
所述的旋风分离器的进气口通过导气管导入流化床重整气化炉稀相区3的顶部炉膛，旋风分离器的顶端连接净化装置，旋风分离器的底端通过料腿导入流化床气化炉密相区的底部炉膛内，测温/压仪一和测温/压仪二和分别接在流化床气化炉的顶端和底端。
埋管式换热器在吸热反应时采用埋管式加热器且均匀布置在气化炉密相区内。埋管式换热器在放热反应时采用埋管式散热器且均匀布置在流化床重整气化炉密相区内。
所述的流化床重整气化炉采用循环流化床操作方式。
本实用新型相对于现有技术相比具有以下显著优点：1、非常规能源(如固体废弃物、页岩气等)气化重整装置的CO2吸收和利用效率高，设备和运行成本较低。2、有效利用了蒸汽轮机内的废气，提高了系统运行的经济性。3、采用循环流化床操作方式，使反应器内物料混合充分，温度分布均匀，有利于反应进行，也使得未反应完的物料循环利用，有效简化了系统，节省投资和运行费用。4、该装置所需热量由锅炉烟气提供，提高了系统的热经济性。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构示意图。其中，鼓风机一1；鼓风机二2；流化床重整气化炉稀相区3；流化床重整气化炉密相区4；埋管式换热器5；风室6；旋风分离器7；料腿8；净化装置9；进料漏斗10；测温/压仪一11；测温/压仪二12；流化床重整气化炉13。
具体实施方式
下面结合实施例及图1对本专利做更进一步的说明，应该理解以下实施例仅旨在说明，不应被视为对本专利范围的限制。
一种非常规能源气化重整反应的装置，其特征在于，该装置包括鼓风机一1、鼓风机二2、流化床重整气化炉13、风室6、旋风分离器7、料腿8、净化装置9、进料漏斗10、测温/压仪一11和测温/压仪二12；其中，所述的流化床重整气化炉13包括稀相区3和密相区4，鼓风机一1的输出端接流化床气化炉13的风室6入口，鼓风机二2的输出端与埋管式换热器5的下端相连，进料漏斗10设置在流化床气化炉13密相区4的中部且导入炉膛内；
所述的埋管式换热器5设置在流化床重整气化炉13密相区4内，埋管式换热器5的输入管通过流化床重整气化炉13密相区4底部炉壁开口处导入，埋管式换热器5的输出管通过流化床重整气化炉13密相区4上端炉壁开口处导出；
所述的旋风分离器7的进气口通过导气管导入流化床重整气化炉13稀相区3的顶部炉膛，旋风分离器7的顶端连接净化装置9，旋风分离器7的底端通过料腿8导入流化床气化炉密相区4的底部炉膛内，测温/压仪一11和测温/压仪二12和分别接在流化床气化炉13的顶端和底端。
所述的流化床重整气化炉13采用循环流化床操作方式。
本实用新型的非常规能源气化重整反应的工艺流程为：
气化气CO2/H2O/O2由增压鼓风机一1送入风室6，通过风室6进入流化床重整气化炉13，固体废旧物、煤、天然气、页岩气等通过进料漏斗10送入流化床重整气化炉13，炉内装载适量一种或多种碱金属、碱土金属或过渡金属催化剂(如CuO、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO等)做床料，反应器温度维持在600℃～800℃之间。气化炉13采用循环流化床的操作方式，流化介质为气化气CO2/H2O/O2，从气化炉的13底部进入风室6，在保证固体废旧物、煤、天然气、页岩气等正常流化的同时提高气化效率。若气化反应为吸热反应，流化床气化炉13密相区4均匀布置的埋管式换热器5为埋管式加热器，埋管式加热器内的放热介质为来自锅炉过热烟气，由增压鼓风机二2送入，为气化反应提供所需热量，过热烟气在埋管式吸热器内放热降温后再送入锅炉的再热器内，可有效回收利用气化反应后剩余的热量；若气化反应为放热反应，流化床气化炉密相区4均匀布置的埋管式换热器5为埋管式散热器，反应产生热量由在反应器密相区均匀布置的埋管式散热器带走，埋管内的吸热介质为来自锅炉鼓风机的冷空气，由增压鼓风机二2送入，空气在埋管内吸热升温后再送入锅炉的空气预热器内，这样可有效利用气化反应过程中产生的热量，进一步提高系统的经济性。反应后的物质和气体共同进入旋风分离器7，未反应完的含能固体燃料经过旋风分离器7由料腿8重新返回到气化炉13密相区4内，生成的合成气送入净化装置9处理，反应前后的温度和压力分别由测温/压仪一11和测温/压仪二12测得。气化反应需要的CO2来源于燃煤电厂脱硫脱碳后捕集到的纯CO2，水蒸气来源于汽轮机做功后的乏汽，O2来源于分离空气。
Claims (4)
1.一种非常规能源气化重整反应的装置，其特征在于，该装置包括鼓风机一(1)、鼓风机二(2)、流化床重整气化炉(13)、埋管式换热器(5)、风室(6)、旋风分离器(7)、料腿(8)、净化装置(9)、进料漏斗(10)、测温/压仪一(11)和测温/压仪二(12)；其中，所述的流化床重整气化炉(13)的炉膛内包括稀相区(3)和密相区4，鼓风机一(1)的输出端接流化床重整气化炉(13)的风室(6)入口，鼓风机二(2)的输出端与埋管式换热器(5)的下端相连，进料漏斗(10)连接在流化床气化炉密相区(4)的中部且导入炉膛内；
所述的埋管式换热器5设置在流化床重整气化炉(13)密相区(4)内，埋管式换热器(5)的输入管通过流化床重整气化炉(13)密相区(4)底部炉壁开口处导入，埋管式换热器(5)的输出管通过流化床重整气化炉(13)密相区(4)上端炉壁开口处导出；
所述的旋风分离器(7)的进气口通过导气管导入流化床重整气化炉(13)稀相区(3)的顶部炉膛，旋风分离器(7)的顶端连接净化装置(9)，旋风分离器(7)的底端通过料腿(8)导入流化床重整气化炉(13)密相区(4)的底部炉膛内，测温/压仪一(11)和测温/压仪二(12)分别从流化床重整气化炉(13)的顶端和底端导入。
2.根据权利要求1所述的非常规能源气化重整反应的装置，其特征在于，所述埋管式换热器(5)在吸热反应时采用埋管式加热器且均匀布置在流化床重整气化炉(13)密相区(4)内。
3.根据权利要求1所述的非常规能源气化重整反应的装置，其特征在于，所述埋管式换热器(5)在放热反应时采用埋管式散热器且均匀布置在流化床重整气化炉密相区(4)内。
4.根据权利要求1所述的非常规能源气化重整反应的装置，其特征在于，所述的流化床重整气化炉(13)采用循环流化床操作方式。
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