一种气化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种气化方法及系统，该气化方法包括：将燃料煤与辅气化剂通入脱碱反应器，以便燃料煤与辅气化剂在脱碱反应器中进行第一脱碱反应后，生成脱碱后半焦和第一碱含量粗煤气；将脱碱后半焦和第一气化剂通入预热改性反应器，以便脱碱后半焦和第一气化剂在预热改性反应器中进行第一气化反应后，生成改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物；将改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物、以及第二气化剂通入气流床气化炉，以便改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物、以及第二气化剂在气流床气化炉中进行第二气化反应后，生成第二气化反应粗煤气。气化反应粗煤气。气化反应粗煤气。

【技术实现步骤摘要】
一种气化方法及系统


[0001]本专利技术属于燃料气化
，具体地，涉及一种气化方法及系统。

技术介绍

[0002]由于特殊的成煤条件，高碱煤的煤质具有低灰、低硫、中高水分、中等发热值、高碱金属含量、易着火、易燃尽、高反应活性、强结渣/沾污、易粉化等特性。与其他煤种相比，高碱煤灰中的碱金属氧化物(Na2O、K2O)含量大部分在3～8％，部分高达15％，如此高的碱金属含量导致煤在热化学转化过程中表现出强结渣、沾污特性，极大地限制了其大规模开发与利用。
[0003]循环流化床煤气化技术具有污染物排放少、煤种适应性广等优势。以高碱煤为燃料时，存在以下三方面的问题：首先，循环流化床气化炉的炉膛底部容易出现结渣，影响装置的安全稳定运行；其次，高碱煤易粉化，大量未转化的碳以飞灰形式排出炉膛，导致系统碳转化率和冷煤气效率低；再次，碱金属极易挥发至气相，气化粗煤气在冷却、除尘过程中，煤气中碱金属又重新冷凝在飞灰上，引发高碱含量飞灰的处置问题。综上，亟需开发适用于高碱煤的新型煤气化技术。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种气化方法及系统，以至少部分解决上述技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]一种气化方法，包括：
[0008]将燃料煤与辅气化剂通入脱碱反应器，以便燃料煤与辅气化剂在脱碱反应器中进行第一脱碱反应后，生成脱碱后半焦和第一碱含量粗煤气；
[0009]将脱碱后半焦和第一气化剂通入预热改性反应器，以便脱碱后半焦和第一气化剂在预热改性反应器中进行第一气化反应后，生成改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物；
[0010]将改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物、以及第二气化剂通入气流床气化炉，以便改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物、以及第二气化剂在气流床气化炉中进行第二气化反应后，生成第二气化反应粗煤气。
[0011]根据本专利技术的实施例，其中：
[0012]脱碱反应的反应温度为：300℃
‑
900℃；
[0013]燃料煤的燃料粒径小于10mm；
[0014]脱碱反应器中的流化速度为：0.2m/s
‑
1.0m/s；
[0015]辅气化剂包括以下至少之一：水蒸汽，第一氧含量水蒸汽。
[0016]根据本专利技术的实施例，其中：
[0017]第一气化反应的反应温度为：700℃
‑
1000℃；
[0018]预热改性反应器中的流化速度为：2m/s
‑
5m/s；
[0019]第一气化剂采用以下至少之一：纯氧、第二氧含量空气、空气、水蒸汽、二氧化碳。
[0020]根据本专利技术的实施例，其中：
[0021]第二气化反应的反应温度为：1200℃
‑
1600℃；
[0022]第二气化剂采用以下至少之一：纯氧、第二氧含量空气、空气、水蒸汽、二氧化碳。
[0023]根据本专利技术的实施例，其中，将脱碱后半焦和第一气化剂通入预热改性反应器，以便脱碱后半焦和第一气化剂在预热改性反应器中进行第一气化反应后，生成改性后第一粒径半焦和改性后煤气包括：
[0024]将脱碱后半焦和第一气化剂通入预热改性反应器，以便脱碱后半焦和第一气化剂在预热改性反应器中进行第一气化反应后，生成第一气化反应粗煤气；
[0025]将第一气化反应粗煤气通入气固分离器进行气固分离，以得到改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物、以及改性后第二粒径半焦。
[0026]根据本专利技术的实施例，上述方法还包括：
[0027]将改性后第二粒径半焦返回至预热改性反应器，以便改性后第二粒径半焦、脱碱后半焦和第一气化剂在预热改性反应器中进行第三气化反应后，生成改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物。
[0028]根据本专利技术的实施例，其中，将改性后第二粒径半焦返回至预热改性反应器包括：
[0029]利用第一返料器将改性后第二粒径半焦返回至预热改性反应器。
[0030]根据本专利技术的实施例，上述方法还包括：
[0031]将改性后第二粒径半焦返回至脱碱反应器，以便燃料煤、辅气化剂、和改性后第二粒径半焦在脱碱反应器中进行第二脱碱反应后，生成脱碱后半焦和第一碱含量粗煤气，其中改性后第二粒径半焦为第二脱碱反应提供部分反应热量；
[0032]将第二脱碱反应生成的脱碱后半焦通入预热改性反应器。
[0033]根据本专利技术的实施例，其中：
[0034]将改性后第二粒径半焦返回至脱碱反应器包括：利用第二上返料器将改性后第二粒径半焦返回至脱碱反应器；
[0035]将第二脱碱反应生成的脱碱后半焦通入预热改性反应器包括：利用第二下返料器将第二脱碱反应生成的脱碱后半焦通入预热改性反应器。
[0036]根据本专利技术的实施例，上述方法还包括：
[0037]将第一碱含量粗煤气通入辅冷却除尘系统进行冷却、除尘，以得到第一碱含量灰渣和第二碱含量辅清洁煤气，其中，第二碱含量辅清洁煤气中的碱含量，小于第一碱含量粗煤气中的碱含量。
[0038]根据本专利技术的实施例，上述方法还包括：
[0039]将第二气化反应粗煤气通入主冷却除尘系统进行冷却、分离，以得到第二碱含量主清洁煤气和飞灰。
[0040]根据本专利技术的实施例，上述方法还包括：
[0041]将第一碱含量粗煤气、和第二气化反应粗煤气一并通入主冷却除尘系统进行冷却、分离，以得到第二碱含量主清洁煤气和飞灰，其中，第二碱含量主清洁煤气中的碱含量，小于第一碱含量粗煤气中的碱含量。
[0042]根据本专利技术的实施例，其中：
[0043]脱碱反应器采用鼓泡流化床；
[0044]预热改性反应器采用循环流化床气化炉。
[0045]根据本专利技术的实施例，其中：辅气化剂包括一级辅气化剂和二级辅气化剂，脱碱反应器包括第一脱碱装置和第二脱碱装置，第一脱碱反应包括预脱碱反应和深度脱碱反应；
[0046]将燃料煤与辅气化剂通入脱碱反应器，以便燃料煤与辅气化剂在脱碱反应器中进行第一脱碱反应后，生成脱碱后半焦和第一碱含量粗煤气包括：
[0047]将燃料煤和一级辅气化剂首先通入到第一脱碱装置，以进行预脱碱反应后，生成一级脱碱后半焦和第一碱含量粗煤气；
[0048]将一级脱碱后半焦和二级辅气化剂通入到第二脱碱装置，以进行深度脱碱反应，生成脱碱后半焦，并且生成脱碱后半焦的同时，还生成二级脱碱粗煤气。
[0049]本专利技术还提供了一种气化系统，包括：
[0050]脱碱反应器，用于燃料煤与辅气化剂在脱碱反应器中进行第一脱碱反应后，生成脱碱后半焦和第一碱含量粗煤气；
[0051]预热改性反应器，用于脱碱后半焦和第一气化剂在预热改性反应器中进行第一气化反应后，生成改性后第一粒径半焦和改性后煤气；
[0052]气流床气化炉，用于改性后第一粒径半焦和改性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气化方法，包括：将燃料煤与辅气化剂通入脱碱反应器，以便所述燃料煤与所述辅气化剂在所述脱碱反应器中进行第一脱碱反应后，生成脱碱后半焦和第一碱含量粗煤气；将所述脱碱后半焦和第一气化剂通入预热改性反应器，以便所述脱碱后半焦和所述第一气化剂在所述预热改性反应器中进行第一气化反应后，生成改性后第一粒径半焦和改性后煤气的混合物；将所述改性后第一粒径半焦和所述改性后煤气的混合物、以及第二气化剂通入气流床气化炉，以便所述改性后第一粒径半焦和所述改性后煤气的混合物、以及所述第二气化剂在所述气流床气化炉中进行第二气化反应后，生成第二气化反应粗煤气。2.如权利要求1所述的方法，其中：所述脱碱反应的反应温度为：300℃
‑
900℃；所述燃料煤的燃料粒径小于10mm；所述脱碱反应器中的流化速度为：0.2m/s
‑
1.0m/s；所述辅气化剂包括以下至少之一：水蒸汽，第一氧含量水蒸汽，其他气体或含氧气体。3.如权利要求1所述的方法，其中：所述第一气化反应的反应温度为：700℃
‑
1000℃；所述预热改性反应器中的流化速度为：2m/s
‑
5m/s；所述第一气化剂采用以下至少之一：纯氧、第二氧含量空气、空气、水蒸汽、二氧化碳。4.如权利要求1所述的方法，其中：所述第二气化反应的反应温度为：1200℃
‑
1600℃；所述第二气化剂采用以下至少之一：纯氧、第二氧含量空气、空气、水蒸汽、二氧化碳。5.如权利要求1所述的方法，其中，将所述脱碱后半焦和第一气化剂通入预热改性反应器，以便所述脱碱后半焦和所述第一气化剂在所述预热改性反应器中进行第一气化反应后，生成改性后第一粒径半焦和改性后煤气包括：将所述脱碱后半焦和所述第一气化剂通入所述预热改性反应器，以便所述脱碱后半焦和所述第一气化剂在所述预热改性反应器中进行第一气化反应后，生成第一气化反应粗煤气；将所述第一气化反应粗煤气通入气固分离器进行气固分离，以得到所述改性后第一粒径半焦和所述改性后煤气的混合物、以及改性后第二粒径半焦。6.如权利要求5所述的方法，还包括：将所述改性后第二粒径半焦返回至所述预热改性反应器，以便所述改性后第二粒径半焦、所述脱碱后半焦和所述第一气化剂在所述预热改性反应器中进行第三气化反应后，生成所述改性后第一粒径半焦和所述改性后煤气的混合物。7.如权利要求6所述的方法，其中，将所述改性后第二粒径半焦返回至所述预热改性反应器包括：利用第一返料器将所述改性后第二粒径半焦返回至所述预热改性反应器。8.如权利要求5所述的方法，还包括：将所述改性后第二粒径半焦返回至所述脱碱反应器，以便所述燃料煤、所述辅气化剂、和所述改性后第二粒径半焦在所述脱碱反应器中进行第二脱碱反应后，生成所述脱碱后半
焦和所述第一碱含量粗煤气，其中所述改性后第二粒径半焦为所述第二脱碱反应提供部分反应热量；将所述第二脱碱反应生成的所述脱碱后半焦通入所述预热改性反应器。9.如权利要求8所述的方法，其中：将所述改性后第二粒径半焦返回至所述脱碱反应器包括：利用第二上返料器将所述改性后第二粒径半焦返回至所述脱碱反应器；将所述第二脱碱反应生成的所述脱碱后半焦通入所述预热改性反应器包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海霞，朱治平，董鹏飞，王东宇，湛月平，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：