專利名稱：一種用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化方法及其氣化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潔凈能源技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化方法及其氣化裝置。
背景技術(shù)：
氣化是煤炭、生物質(zhì)等含碳燃料轉(zhuǎn)化的主導(dǎo)途徑之一，是實現(xiàn)其綜合潔凈利用的重要技術(shù)手段。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、民用和工業(yè)燃?xì)狻⒔ú摹⑻沾傻阮I(lǐng)域，是這些行業(yè)發(fā)展的龍頭技術(shù)，也是減少環(huán)境污染、節(jié)能、發(fā)展工業(yè)的重要舉措。目前國內(nèi)燃?xì)庑袠I(yè)內(nèi)常用的固定床氣化爐，技術(shù)水平落后，普遍存在著原料適用性差、處理量小、放大困難、氣體轉(zhuǎn)化效率較低、生產(chǎn)的燃?xì)庵薪褂秃扛叩葐栴}，嚴(yán)重困擾了氣化技術(shù)的進(jìn)一步放大和 終端用戶的清潔使用。煤炭氣化技術(shù)的研究和開發(fā)已有上百年的歷史，生物質(zhì)和有機質(zhì)固體廢棄物的氣化技術(shù)自上世紀(jì)80年代以來也得到了快速發(fā)展。目前已經(jīng)工業(yè)化的氣化技術(shù)主要有固定床氣化、流化床氣化和氣流床技術(shù)。固定床是最簡單的氣固反應(yīng)器，其優(yōu)點是操作簡單，設(shè)備成本低，投資少。早期開發(fā)的氣化爐，特別是中小型氣化爐，幾乎均使用固定床反應(yīng)器。按照床內(nèi)物料和氣體流動方向的差異可分為上吸式和下吸式兩種。由于上吸式固定床的合成氣最后通過低溫燃料床層，所以焦油含量極高，在實際中已很少被單獨采用。而下吸式固定床氣化爐的產(chǎn)品氣經(jīng)過高溫半焦和渣灰層的裂解和重整后能有效除去生成的焦油。但是，由于缺乏對流傳熱，下吸式固定床內(nèi)燃料的升溫速率較慢，反應(yīng)時間較長，單位床體積的燃料處理量低。此外，由于下行氣流的影響，固定床內(nèi)底層半焦燃燒所產(chǎn)生的高溫區(qū)通常也不會太厚，實際運行時脫除的焦油量往往有限。另外，固定床氣化多使用優(yōu)質(zhì)塊狀原料，無疑增加了燃料的成本，且難以適應(yīng)大的燃料處理量。流化床氣化爐具有較高的傳熱、傳質(zhì)速率，能夠處理小粒徑原料，適合大規(guī)模生產(chǎn)，生成的燃?xì)饨M成和熱值都比較穩(wěn)定。但是生成的氣體中焦油含量大、熱值不高。此外，由于灰分中較高的含碳量，造成碳轉(zhuǎn)化率較低。氣流床氣化反應(yīng)溫度高，氣化強度大，碳轉(zhuǎn)化率高，適合大型的煤化工基地使用，然而其原料靈活性較差，較難用來處理大顆粒的生物質(zhì)等原料。上述氣化技術(shù)各有優(yōu)劣，但從大規(guī)模處理寬粒徑分布燃料的可行性來看，流化床氣化技術(shù)最具競爭力。該技術(shù)設(shè)備簡單，適合放大。但是流化床氣化技術(shù)的各種缺點(參見前文所述)使得其并未受到實際應(yīng)用的青睞。為此，為克服流化床氣化方法的缺點，在其他氣化方法中結(jié)合流化床反應(yīng)器(主要是為了除去焦油和提高碳的轉(zhuǎn)化率)的兩段式氣化方法和工藝越來越受到關(guān)注。國外自上世紀(jì)80年代已經(jīng)開始進(jìn)行兩段氣化的實驗研究，其中較典型的是丹麥Technical. University of Denmark(DTU)開發(fā)的聯(lián)合外熱式螺旋加料器(熱解器)和下吸式固定床反應(yīng)器(氣化爐)的兩段氣化技術(shù)。木頭碎片熱解生成的含焦油的熱解氣和高溫半焦一起進(jìn)入下吸式氣化爐，當(dāng)熱解氣通過高溫半焦氣化層時脫除其中的焦油。通過在75kW的中試裝置上氣化木材顆粒3017小時，發(fā)現(xiàn)該工藝能將氣化爐出口氣中的焦油含量降低到50mg/Nm3以下，充分說明了兩段氣化裝置在焦油脫除方面的優(yōu)勢。此外，韓國首爾大學(xué)(University of Seoul)開發(fā)了一個稱合流化床氣化爐和上吸式固定床焦油處理器的兩段氣化技術(shù)，生物質(zhì)顆粒在流化床內(nèi)氣化，生產(chǎn)的氣化氣最后通過放置活性炭的上吸式固定床床層，利用活性炭的吸附作用脫除焦油，從而降低了焦油的含量。國內(nèi)從上世紀(jì)90年代中期開始進(jìn)行兩段氣化方面的研究，并取得了一定的進(jìn)展。中國專利94190559. 4公布了一種結(jié)合流化床熱解和上吸式固定床氣化爐的褐煤或泥煤兩段氣化工藝。燃料首先在流化床熱解器中熱解(400-700° C，< 50atm),生產(chǎn)的半焦被送入到上吸式固定床氣化爐內(nèi)氣化(< 1200° C，< 50atm)。從熱解器和氣化爐中生產(chǎn)的氣體各自排出，經(jīng)混合后被送向終端的發(fā)電裝置。中國專利CN1583956A公開了一種聯(lián)合循環(huán)流化床氣化爐和下吸式固定床氣化爐的生物質(zhì)兩段氣化工藝。前段生成的氣化氣與后段供入的生物質(zhì)燃料在下吸式固定床中共氣化。中國專利CN101440307A公布了一種耦合上吸式固定床氣化爐和流化床氣化爐的兩段氣化工藝。前段氣化爐生產(chǎn)的氣化氣通過喉管進(jìn)入到流 化床氣化爐中，利用流化床氣化爐內(nèi)的高溫使得固定床氣化爐產(chǎn)生的煤氣中富含的焦油在流化床氣化爐內(nèi)部進(jìn)一步裂解。中國科學(xué)院過程工程研究所開發(fā)了一種耦合流化床和下吸式固定床的兩段氣化工藝(CN1916123)，該工藝結(jié)合了流化床和下吸式固定床的優(yōu)點，適合放大，通過半焦床層的催化重整作用，能有效地降低焦油含量。目前，國內(nèi)外開發(fā)的兩段氣化技術(shù)基本上都處于中試或工業(yè)示范階段，至今仍無大規(guī)模的商業(yè)化運行裝置，在裝置放大、原料適用性、裝置運行穩(wěn)定性等方面還有待突破。丹麥DTU開發(fā)的技術(shù)由于受外熱螺旋熱解器的限制，該工藝很難進(jìn)一步放大。此外，該工藝僅適合用來處理大顆粒尺寸的原料(25mmX35mmX 6mm),對原料尺寸的要求較高。韓國首爾大學(xué)(University of Seoul)開發(fā)的兩段氣化技術(shù),雖然可以大量的處理原料,然而由于沒有充分利用氣化爐自身生產(chǎn)的半焦(使用大量商業(yè)化的活性炭)，大大增加了原料成本。中國專利94190559. 4所公布的兩段氣化技術(shù)由于流化床生成的熱解氣直接排出，造成了混合氣中焦油含量過大，實際應(yīng)用中仍然需要配備后置的氣體凈化施設(shè)，無疑增加了設(shè)備的成本。中國專利CN1583956A公開的生物質(zhì)兩段氣化工藝，由于缺少前氣化段所生產(chǎn)半焦的催化作用，其最終合成氣產(chǎn)品仍將具有較高的焦油含量，且可能達(dá)到的碳轉(zhuǎn)化率也不會特別高。中國專利CN101440307A所公布的兩段氣化工藝，由于高溫?zé)崃呀鈱褂兔摮男Ч邢蓿瑳r且熱裂解后氣體中煙灰含量較大，不可避免的降低了碳的轉(zhuǎn)化率，也增加了后續(xù)凈化設(shè)備的投資。中國專利CN191612公布的兩段氣化工藝，在實際應(yīng)用過程中，由于流化床生產(chǎn)小顆粒半焦直接進(jìn)入下吸式固定床內(nèi)，造成固定床層通氣性變差、床層壓降較大，對裝置的長期穩(wěn)定運行有影響。相對國外的兩段氣化技術(shù)，公布的4個中國專利更適合放大，但是在焦油脫除效率或操作穩(wěn)定性方面還有待進(jìn)一步的提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化方法，主要用于氣化煤、生物質(zhì)、城市垃圾、高含水固體廢棄物、石油焦中的一種或多種固體燃料、或上述固體燃料與其他氣、液態(tài)燃料的混合物，使其能夠克服上述兩段氣化裝置存在的弊端，提高氣化效率，改善原料適用性，使裝置規(guī)模易于放大，提高操作穩(wěn)定性，生產(chǎn)出幾乎不含焦油的潔凈可燃?xì)饣蚝铣蓺猱a(chǎn)品。本發(fā)明的目的還在于提供實施上述兩段氣化方法的氣化裝置，展示所發(fā)明方法的可行性和其具體應(yīng)用，依此確切表明所發(fā)明氣化方法可靈活對應(yīng)不同的燃料處理量，且比相同規(guī)模的上述DTU裝置更具低設(shè)備成本和運轉(zhuǎn)成本，比中國專利CN191612公布的兩段氣化工藝更具操作性。本發(fā)明的工藝原理如圖I所示。該工藝是利用解耦思想將燃料的干燥/熱解/部分氣化和半焦氣化/焦油重整兩個子過程分離。燃料由加料裝置I加入到流化床熱解器2內(nèi)，經(jīng)流化床底部氣化劑入口 A通入氣化劑、從流化床上部返料料腿3返回?zé)釕B(tài)半焦，在氣化劑和半焦的聯(lián)合加熱下使燃料進(jìn)行干燥/熱解或部分氣化，生成的熱解產(chǎn)物通過溢流管5進(jìn)入到下游的氣流床氣化爐6內(nèi)，氣流床氣化爐6底部氣化劑入口 B通入氣化劑，使半焦在氣化爐內(nèi)氣化，同時利用氣流床氣化爐內(nèi)的高溫裂解、部分氣化、半焦對焦油的催化重整作用來脫除焦油，未反應(yīng)完半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器4分離后回到流化床熱解器2，生產(chǎn)出的潔凈 燃?xì)鈴某隹?D排出，多余的灰渣從氣流床的出口 C處排出。本發(fā)明的用于寬粒徑分布固體燃料的兩段氣化方法，包括以下步驟I)將燃料經(jīng)加料裝置加入到流化床熱解器內(nèi)，同時向流化床熱解器內(nèi)加入氣化齊IJ，在熱解器的半焦和氣化劑的加熱下對燃料進(jìn)行干燥/熱解或部分氣化，生成含有半焦的固體產(chǎn)物和含有熱解氣、焦油或水蒸汽的氣體產(chǎn)物；2)將步驟I)生成的固體和氣體產(chǎn)物一起送入氣流床氣化爐內(nèi)，同時向氣流床氣化爐內(nèi)加入氣化劑，完成半焦的完全氣化，并同時利用氣流床內(nèi)的高溫?zé)峤狻⒉糠盅趸桶虢沟拇呋卣饔脕砻摮褂停a(chǎn)出潔凈的燃?xì)猓捶磻?yīng)完全的半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后返回到流化床熱解器繼續(xù)反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的兩段氣化方法，其中，在加料裝置與流化床熱解器之間可以利用熱空氣或氣化爐出口高溫氣化氣的顯熱對燃料進(jìn)行干燥及預(yù)熱。根據(jù)本發(fā)明的兩段氣化方法，其中，可以在氣流床氣化爐上部再次加入氣化劑，未反應(yīng)完全的半焦在氣流床上部進(jìn)行再氣化，充分利用再氣化作用來降低燃?xì)庵械慕褂秃俊８鶕?jù)本發(fā)明的兩段氣化方法，其中，將未反應(yīng)完全的半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后通過分配顆粒閥返回到流化床熱解器繼續(xù)反應(yīng)，設(shè)置分配顆粒閥可以調(diào)節(jié)進(jìn)入流化床熱解器的顆粒量，便于調(diào)節(jié)返回到流化床熱解器內(nèi)的半焦量。根據(jù)本發(fā)明的兩段氣化方法，其中，所述燃料為煤、生物質(zhì)、城市垃圾、高含水固體廢棄物、石油焦中的一種或多種固體燃料，或所述固體燃料與氣、液態(tài)燃料的混合物，其中，所述固體燃料粒徑小于10mm。根據(jù)本發(fā)明的兩段氣化方法，其中，所述氣化劑為純氧、富氧空氣、空氣、水蒸汽或二氧化碳中的一種或多種。本發(fā)明的用于上述用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化方法的氣化裝置，包括加料裝置I、流化床熱解器2、返料料腿3、旋風(fēng)分離器4、溢流管5、氣流床氣化爐6，流化床熱解器2的出料口與氣流床氣化爐6下方進(jìn)料口通過溢流管5相連通；氣流床氣化爐6上方出料口依次連接旋風(fēng)分離器4、返料料腿3 ;返料料腿3經(jīng)流化床熱解器2上方伸入其內(nèi)部；所述加料裝置I與流化床熱解器2的進(jìn)料口相連。
根據(jù)本發(fā)明的氣化裝置，其中，加料裝置I與流化床熱解器2之間可以設(shè)置有加熱器7。根據(jù)本發(fā)明的氣化裝置，其中，氣流床氣化爐6上部可以設(shè)置有二次氣化劑入口。根據(jù)本發(fā)明的氣化裝置，其中，所述旋風(fēng)分離器4可以通過一返料料腿3與顆粒分配閥8進(jìn)料口相連，所述顆粒分配閥8 一側(cè)出料口用過另一返料料腿3與流化床熱解器2相連，另一側(cè)出料口通過溢流管5與氣流床氣化爐6相連。根據(jù)本發(fā)明的氣化裝置，其中，所述氣流床氣化爐可以為兩個氣流床上下串聯(lián)組成的復(fù)合床氣化爐9，其中，下段氣流床氣化爐的直徑小于上段。復(fù)合床氣化爐，下段氣化爐尺寸較小，氣流較大，小顆粒半焦迅速被輸送到上段氣流床氣化爐，大顆粒半焦在下段氣化加速。 本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點如下將傳統(tǒng)的燃料氣化過程分為原料熱解和半焦氣化兩個子過程，并分別在上游的流化床熱解器和下游的氣流床氣化爐內(nèi)進(jìn)行。由于充分整合了流化床和氣流床反應(yīng)器的優(yōu)勢，本發(fā)明具有以下突出的技術(shù)效果I、原料來源廣，粒度分布寬，適用性強。本發(fā)明可以用來處理煤、生物質(zhì)、城市垃圾、高含水固體廢棄物、石油焦，或一種或數(shù)種這些固體燃料、或與其他氣液態(tài)燃料的混合物，可同時處理粒狀和粉末狀物料。此外，由于流化床熱解器內(nèi)的高溫、有氧氣氛對原料的預(yù)氧化作用，大大降低了進(jìn)入氣流床氣化爐內(nèi)物料的粘性，使得整個系統(tǒng)能夠處理一般粘性的原料。2、靈活的燃料處理量，易于放大。流化床反應(yīng)器適合放大，物料在熱解器內(nèi)的停留時間可以在較大的幅度內(nèi)自由調(diào)節(jié)，保證了靈活的原料處理量。原料在高溫、有氧的流化床熱解器內(nèi)干燥/熱解/部分氣化后生成半焦的體積遠(yuǎn)小于初始的原料體積，這無疑降低了下游氣化爐的處理負(fù)荷，提高了氣化爐的處理量。3、設(shè)備構(gòu)造簡單、操作控制容易。在本發(fā)明的氣化方法中，流化床熱解器使用廣泛，技術(shù)成熟，操作簡單。氣體和物料的擾動增強了物料的傳熱，物料熱解充分。生成的高溫半焦、熱解氣和焦油直接進(jìn)入下游的氣流床氣化爐內(nèi)，使得氣化爐內(nèi)物料升溫速率更快，半焦的氣化速率更高。4、生成氣體中焦油含量低，燃?xì)獠恍枰獌艋?或需簡單凈化)即可使用。焦油在流化床熱解器中大量生成并在床內(nèi)經(jīng)過初步的二次裂解，然后進(jìn)入氣流床氣化爐內(nèi)，經(jīng)過氣化爐內(nèi)的高溫裂解、部分氧化和半焦的催化重整作用，最終被轉(zhuǎn)化為氣體，提高了燃?xì)獾臐崈舫潭群陀猛尽?、較高的碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率。本發(fā)明所述的方法幾乎可以對生成的焦油進(jìn)行全部轉(zhuǎn)化，生成CO和H2，提高了氣化效率。此外，在流化床內(nèi)生成的CO2充分參與下游的氣流床氣化爐內(nèi)的半焦氣化反應(yīng)，降低了氣體中CO2的濃度，減少了氣化爐中空氣等其他氣化劑的供應(yīng)量，達(dá)到提高燃?xì)鉄嶂岛吞嫁D(zhuǎn)化率的效果。


圖I為本發(fā)明的適合寬粒徑分布固體燃料的兩段氣化方法的基本原理示意圖。圖2為本發(fā)明的適合寬粒徑分布固體燃料的兩段氣化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本發(fā)明的適合寬粒徑分布固體燃料的兩段氣化裝置(含加熱器)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本發(fā)明的適合寬粒徑分布固體燃料的兩段氣化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中，氣流床氣化爐上部設(shè)置有氣化劑入口圖5本發(fā)明的適合寬粒徑分布固體燃料的兩段氣化裝置(含顆粒分配閥)結(jié)構(gòu)示意圖。圖6本發(fā)明的適合寬粒徑分布固體燃料的兩段氣化裝置(復(fù)合床氣化爐)結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)識I、加料裝置 2、流化床熱解器 3、返料料腿4、旋風(fēng)分離器 5、溢流管6、氣流床氣化爐7、預(yù)熱器8、顆粒分配閥9、復(fù)合床氣化爐
具體實施例方式以下參照具體的實施例來說明本發(fā)明，這些實施例僅用于說明本發(fā)明的目的，其不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的用于寬粒徑分布固體燃料的兩段氣化方法，包括以下步驟 I)將燃料經(jīng)加料裝置加入到流化床熱解器內(nèi)，同時向流化床熱解器內(nèi)加入氣化齊IJ，在熱解器的半焦和氣化劑的加熱下對燃料進(jìn)行干燥/熱解或部分氣化，生成含有半焦的固體產(chǎn)物和含有熱解氣、焦油或水蒸汽的氣體產(chǎn)物；2)將步驟I)生成的固體和氣體產(chǎn)物一起送入氣流床氣化爐內(nèi)，同時向氣流床氣化爐內(nèi)加入氣化劑，完成半焦的完全氣化，并同時利用氣流床內(nèi)的高溫?zé)峤狻⒉糠盅趸桶虢沟拇呋卣饔脕砻摮褂停a(chǎn)出潔凈的燃?xì)猓捶磻?yīng)完全的半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后返回到流化床熱解器繼續(xù)反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的兩段氣化方法，在加料裝置與流化床熱解器之間可以利用熱空氣或氣化爐出口高溫氣化氣的顯熱對燃料進(jìn)行干燥及預(yù)熱。根據(jù)本發(fā)明的兩段氣化方法，可以在氣流床氣化爐上部再次加入氣化劑，未反應(yīng)完全的半焦在氣流床上部進(jìn)行再氣化，充分利用再氣化作用來降低燃?xì)庵械慕褂秃俊８鶕?jù)本發(fā)明的兩段氣化方法，可以將未反應(yīng)完全的半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后通過分配顆粒閥返回到流化床熱解器繼續(xù)反應(yīng)，設(shè)置分配顆粒閥可以調(diào)節(jié)進(jìn)入流化床熱解器的顆粒量，便于調(diào)節(jié)返回到流化床熱解器內(nèi)的半焦量。本發(fā)明的用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化裝置，如圖2所示，包括加料裝置I、流化床熱解器2、返料料腿3、旋風(fēng)分離器4、溢流管5、氣流床氣化爐6 ;流化床熱解器2的出料口與氣流床氣化爐6下方進(jìn)料口通過溢流管5相連通；氣流床氣化爐6上方出料口依次連接旋風(fēng)分離器4、返料料腿3 ;返料料腿3經(jīng)流化床熱解器2上方伸入其內(nèi)部；所述加料裝置I與流化床熱解器2的進(jìn)料口相連。燃料由加料裝置I加入到流化床熱解器2內(nèi)，經(jīng)流化床底部氣化劑入口 A通入氣化劑、從流化床上部返料料腿3返回?zé)釕B(tài)半焦，在氣化劑和半焦的聯(lián)合加熱下使燃料進(jìn)行干燥/熱解或部分氣化，生成的熱解產(chǎn)物通過溢流管5進(jìn)入到下游的氣流床氣化爐6內(nèi)，氣流床氣化爐6底部氣化劑入口 B通入氣化劑，使半焦在氣化爐內(nèi)氣化，同時利用氣流床氣化爐內(nèi)的高溫裂解、部分氣化、半焦對焦油的催化重整作用來脫除焦油，未反應(yīng)完半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器4分離后回到流化床熱解器2，生產(chǎn)出的潔凈燃?xì)鈴某隹?D排出，多余的灰渣從氣流床的出口 C處排出。根據(jù)本發(fā)明的氣化裝置，其中，在加料裝置I與流化床熱解器2的進(jìn)料口之間可以設(shè)置有加熱器7，如圖3所示，利用熱空氣或氣化爐出口高溫氣化氣的顯熱對燃料進(jìn)行干燥及預(yù)熱。 根據(jù)本發(fā)明的氣化裝置，其中，在氣流床氣化爐6上部可以設(shè)置有二次氣化劑入口 E，如圖4所示，在氣流床氣化爐上部再次加入氣化劑，未反應(yīng)完全的半焦在氣流床上部進(jìn)行再氣化，充分利用再氣化作用來降低燃?xì)庵械慕褂秃俊８鶕?jù)本發(fā)明的氣化裝置，其中，所述旋風(fēng)分離器4可以通過一返料料腿3與顆粒分配閥8進(jìn)料口相連，如圖5所示，所述顆粒分配閥8 一側(cè)出料口通過另一返料料腿3與流化床熱解器2相連，另一側(cè)出料口通過溢流管5與氣流床氣化爐6相連。將未反應(yīng)完全的半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器4分離后通過分配顆粒閥8返回到流化床熱解器繼續(xù)反應(yīng)，設(shè)置分配顆粒 閥可以調(diào)節(jié)進(jìn)入流化床熱解器的顆粒量，便于調(diào)節(jié)返回到流化床熱解器內(nèi)的半焦量。分配顆粒閥下部設(shè)置有氣化劑入口 F，可通入氣化劑，使半焦在分配顆粒閥內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)后產(chǎn)物通過溢流管5進(jìn)入到下游的氣流床氣化爐6內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的氣化裝置，所述氣流床氣化爐可以為兩個氣流床上下串聯(lián)組成的復(fù)合床氣化爐9，如圖6所示，其中，下段氣流床氣化爐的直徑小于上段。復(fù)合床氣化爐，下段氣化爐尺寸較小，氣流較大，小顆粒半焦迅速被輸送到上段氣流床氣化爐，大顆粒半焦在下段氣化加速。
權(quán)利要求
1.一種用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化方法，包括以下步驟 1)將燃料經(jīng)加料裝置加入到流化床熱解器內(nèi)，同時向流化床熱解器內(nèi)加入氣化劑，在熱解器的半焦和氣化劑的加熱下對燃料進(jìn)行干燥/熱解或部分氣化，生成含有半焦的固體產(chǎn)物和含有熱解氣、焦油或水蒸汽的氣體產(chǎn)物； 2)將步驟I)生成的固體和氣體產(chǎn)物一起送入氣流床氣化爐內(nèi)，同時向氣流床氣化爐內(nèi)加入氣化劑，完成半焦的完全氣化，并同時利用氣流床內(nèi)的高溫?zé)峤狻⒉糠盅趸桶虢沟拇呋卣饔脕砻摮褂停a(chǎn)出潔凈的燃?xì)猓捶磻?yīng)完全的半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后返回到流化床熱解器繼續(xù)反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兩段氣化方法，其特征在于，在加料裝置與流化床熱解器之間對燃料進(jìn)行干燥及預(yù)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兩段氣化方法，其特征在于，使未反應(yīng)完全的半焦在氣流床上部進(jìn)行再氣化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兩段氣化方法，其特征在于，將未反應(yīng)完全的半焦經(jīng)旋風(fēng)分離器分離后通過分配顆粒閥返回到流化床熱解器繼續(xù)反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的兩段氣化方法，其特征在于，所述燃料為煤、生物質(zhì)、城市垃圾、高含水固體廢棄物、石油焦中的一種或多種固體燃料，或所述固體燃料與氣、液態(tài)燃料的混合物，其中，所述固體燃料粒徑小于10_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的兩段氣化方法，其特征在于，所述氣化劑為純氧、富氧空氣、空氣、水蒸汽或二氧化碳中的一種或多種。
7.一種用于權(quán)利要求I所述用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化方法的氣化裝置，包括加料裝置(I)、流化床熱解器(2)、返料料腿(3)、旋風(fēng)分離器(4)、溢流管(5)、氣流床氣化爐(6 )，其特征在于，流化床熱解器(2 )的出料口與氣流床氣化爐(6 )下方進(jìn)料口通過溢流管(5)相連通；氣流床氣化爐(6)上方出料口依次連接旋風(fēng)分離器(4)、返料料腿(3);返料料腿(3 )經(jīng)流化床熱解器(2 )上方伸入其內(nèi)部；所述加料裝置(I)與流化床熱解器(2 )的進(jìn)料口相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣化裝置，其特征在于，加料裝置(I)與流化床熱解器(2)之間設(shè)置有加熱器(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣化裝置，其特征在于，氣流床氣化爐(6)上部設(shè)置有二次氣化劑入口。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣化裝置，其特征在于，所述旋風(fēng)分離器(4)通過一返料料腿(3)與顆粒分配閥(8)進(jìn)料口相連，所述顆粒分配閥(8) —側(cè)出料口通過另一返料料腿(3)與流化床熱解器(2)相連，另一側(cè)出料口通過溢流管(5)與氣流床氣化爐(6)相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣化裝置，其特征在于，所述氣流床氣化爐為兩個氣流床氣化爐上下串聯(lián)組成的復(fù)合床氣化爐(9)，其中，下段氣流床氣化爐的直徑小于上段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化方法及其氣化裝置。本發(fā)明的用于寬粒徑分布燃料的兩段氣化方法，包括以下步驟1)將燃料經(jīng)加料裝置加入到流化床熱解器內(nèi)，同時向流化床熱解器內(nèi)加入氣化劑，在熱解器的半焦和氣化劑的加熱下對燃料進(jìn)行干燥/熱解或部分氣化；2)將步驟1)生成的固體和氣體產(chǎn)物一起送入氣流床氣化爐內(nèi)，同時向氣流床氣化爐內(nèi)加入氣化劑，完成半焦的完全氣化，并同時利用氣流床內(nèi)的高溫?zé)峤狻⒉糠盅趸桶虢沟拇呋卣饔脕砻摮褂停a(chǎn)出潔凈的燃?xì)狻１景l(fā)明將傳統(tǒng)的燃料氣化過程分為原料熱解和半焦氣化兩個子過程，并分別在上游的流化床熱解器和下游的氣流床氣化爐內(nèi)進(jìn)行。
文檔編號C10J3/66GK102703131SQ20121014456
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者張聚偉, 曾璽, 汪印, 許光文, 趙志剛 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所