本发明专利技术提供了一种基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化方法与装置。所述的基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化装置，包括空气反应器，空气反应器连接气固分离装置，气固分离装置的固体出口连接燃料反应器的入口，燃料反应器的固体出口连接空气反应器，燃料反应器的气体出口连接水蒸汽冷凝装置，水蒸汽冷凝装置连接冷凝水储罐，冷凝水储罐连接气化炉的激冷水入口，水蒸汽冷凝装置的气体出口连接粉煤输送装置，过热蒸汽发生装置、空气分离装置以及粉煤输送装置连接气化喷嘴，气化喷嘴与气化炉相连，气化炉连接排渣装置。本发明专利技术可以实现CO2的近零排放；CO2作为输送介质与气化剂，有利于提高合成气的含量和热值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化方法与装置，用于煤化工或者整体煤气化联合循环发电(IGCC)的气流床气化工艺。
技术介绍
煤气化技术是未来洁净煤技术的核心，是发展煤基化工产品(合成氨、制甲醇、二甲醚等)、煤基多联产、先进的IGCC发电、大规模制氢、燃料电池等工业过程的基础，是实现污染物近零排放的煤基高效能源系统的核心技术和龙头技术。气流床气化技术因煤种适应范围比较广、气化温度、压力高、易于大型化，成为煤气化技术发展的主流方向。国际上有代表性的气流床气化技术主要有以水煤浆为原料的GE (Texaco)气化技术、E-Gas气化技术，以干煤粉为原料的Shell气化技术、Prenflo气化技术及GSP气化技术。国内的气化技术有:多喷嘴对置式水煤浆和粉煤气化、多元料浆气化技术、HT-L气化技术、分级给氧熔渣-非熔渣气化技术、两段式粉煤气化技术等。专利CN1637118介绍了一种多元料浆加压气化工艺，该工艺包括多元料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放和灰水处理五部分，该工艺具有原料适应性广泛、气化指标良好、工艺装置设备 少、装置投资少、操作简便和环保的优点；专利CN101570699提供了一种固体燃料气化装置，通过多次降温、除杂和热量回收，提高了最终获得的合成气的纯净度，该装置不仅碳转化率高，而且余能余热回收效果好、水耗低、无污染。专利CN1775920介绍了一种用于水煤浆或粉煤气化的多喷嘴水煤浆或粉煤气化炉。气化室由壳体、工艺喷嘴室、工艺喷嘴、预热烧嘴室、预热烧嘴组成，壳体内衬耐火砖，而洗涤冷却室由激冷环、下降管、破泡条及下渣口组成。专利CN101003754介绍了一种气流床气化及其气化方法，包括以下构件:炉壳、炉胆、激冷环、水封槽、导流筒、折流筒、气化原料和气化剂入口、粗煤气出口以及出渣口。该专利技术不仅结构简单，节约建设费用，而且便于设备的检修和维护。化学链燃烧(chemical looping combustion)是一种薪新的燃烧理念,燃料不直接与空气接触燃烧，而是以载氧体在两个反应器之间的循环交替反应来实现燃料的燃烧过程；载氧体在空气中进行氧化反应，然后与燃料进行还原反应，还原后的气相反应产物只有CO2和H2O (汽)，通过冷凝凝结出水，得到高纯CO2。专利CN102589147A介绍了一种化学链燃烧固体燃料的方法及其装置，气化反应器布置在空气反应器内部，煤与水蒸汽在气化反应器中气化，所需热量来自外围空气反应器放热；气化反应器内生成的合成气进入燃料反应器；载氧体NiO在燃料反应器与合成气反应，固体产物为低价态Ni，气体产物为水蒸汽与CO2，冷凝分离出其中的水后，得到纯净的CO2 ;低价态Ni进入空气反应器被空气重新氧化成高价态的NiO，释放出热量，载氧体NiO实现循环利用。专利CN102183014A介绍了一种煤加压高密度循环流化床化学链燃烧分离CO2的方法，煤颗粒和气化剂在加压高密度循环流化床燃料反应器内发生气化反应，气化产物与返回燃料反应器的载氧体发生燃烧反应，生成CO2和H2O ;反应产生的烟气携带失氧载氧体和含碳煤灰，进入一级旋风分离器进行分离，分离下来的失氧载氧体在错流移动床空气反应器内与横向通过的空气相互接触反应获得再生，通过一级返料器返回燃料反应器继续参与燃烧反应；一级旋风分离器分离出烟气进一步进入二级旋风分离器分离，二次分离出的固体颗粒经二级返料器返回燃料反应器继续参与燃烧反应，分离出的气体经冷凝剔除H2O后获得高纯度的CO2。但是集成化学链燃烧与气流床气化技术的专利技术目前较少，本专利技术利用化学链燃烧产生的比较纯净的CO2和水蒸汽作为干煤粉加压气流床气化的气化剂和输送介质，提出了一种基于化学链燃烧的新型的干煤粉气流床气化工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化方法与装置，针对现有气流床气化工艺很少采用CO2作为气化剂和输送介质的缺点，采用化学链燃烧产生的CO2作为气化剂和粉煤的输送介质，充分利用系统中产生的CO2，减排温室气体对气候变化的影响；产生的水蒸汽通过冷凝成水用作气化产生的合成气与熔渣的急冷水。CO2气化剂与碳反应生成CO气体，气化反应后的气体成分主要是CO和H2, CO2含量很少。本专利技术提供了一种基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化装置，其特征在于，包括空气反应器，空气反应器的出口连接气固分离装置的入口，气固分离装置的固体出口连接燃料反应器的入口，燃料反应器的固体产物出口连接氧载体循环装置，氧载体循环装置连接空气反应器，燃料反应器的气体产物出口连接水蒸汽冷凝装置，水蒸汽冷凝装置的冷凝水出口连接冷凝水储罐的入 口，冷凝水储罐的出口连接气化炉的激冷水入口，水蒸汽冷凝装置的气体出口连接粉煤输送装置，过热蒸汽发生装置的蒸汽出口、空气分离装置的氧气出口以及粉煤输送装置的煤粉出口连接气化喷嘴，气化喷嘴与气化炉相连，气化炉连接排渣装置。本专利技术还提供了一种基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化方法，其特征在于，采用上述的基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化装置，具体步骤为:在空气反应器中氧载体还原后形成的低价态物质MxCV1与从空气反应器底部进入的空气发生氧化反应生成氧载体MxOy，氮气和未反应完全的氧气以及氧载体进入气固分离装置进行气固分离，分离出的气体直接排空，氧载体进入燃料反应器，固体燃料或者气体燃料在燃料反应器中与氧载体发生还原反应，生成CO2和水蒸汽以及氧载体还原后形成的低价态物质MxOy+氧载体还原后形成的低价态物质MxCV1通过氧载体循环装置返回空气反应器循环利用再生氧载体，燃料反应器产生的CO2和水蒸汽进入水蒸汽冷凝装置，水蒸汽冷凝成冷凝水，冷凝水进入冷凝水储罐，冷凝水储罐出口的水分进入气化炉作为气化反应产生的高温合成气和液态熔渣的冷却与洗涤介质；空气分离装置将空气分离成氮气和氧气，过热蒸汽发生装置产生的水蒸汽与来自空气分离装置的氧气混合进入气化喷嘴，来自水蒸汽冷凝装置的CO2进入煤粉输送装置用于输送煤粉进入气化喷嘴，气化喷嘴将氧气与水蒸汽的混合物以及CO2和煤粉喷入气流床气化炉发生气化反应，CO2作为气化反应的气化剂，反应产生的大量热量使得熔渣呈现液态，合成气夹带熔渣进入激冷装置，冷凝水储罐出口的水输入激冷装置作为冷却与洗涤介质，激冷后的合成气通过合成气出口进入后续处理单元，产生的玻璃态化的熔渣通过排渣装置排出。进一步地,所述的氧载体MxOy为金属氧载体或非金属氧载体。更进一步地,所述的金属氧载体优选为CuO、NiO、Fe203、MnO2或CoO。更进一步地，所述的非金属氧载体优选为CaS04、BaSO4或SrS04。进一步地,所述的氧载体还原后形成的低价态物质MxOyH为Fe304、N1、Cu2O> MnO>CaS、BaS 或 SrS。进一步地，所述的固体燃料为煤，生物质，石油焦，或它们中两种以上的混合物。进一步地，所述的气体燃料为天然气，合成气，氢气，或它们中两种以上的混合物。与现有技术相 比，本专利技术的有益效果为:(I)采用化学链燃烧与气流床气化集成的方法利用温室气体CO2，可以实现CO2的近零排放；co2作为输送介质与气化剂，有利于提高合成气的含量和热值；(2)化学链燃烧产生的水蒸汽冷凝水可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化装置，其特征在于，包括空气反应器，空气反应器的出口连接气固分离装置的入口，气固分离装置的固体出口连接燃料反应器的入口，燃料反应器的固体产物出口连接氧载体循环装置，氧载体循环装置连接空气反应器，燃料反应器的气体产物出口连接水蒸汽冷凝装置，水蒸汽冷凝装置的冷凝水出口连接冷凝水储罐的入口，冷凝水储罐的出口连接气化炉的激冷水入口，水蒸汽冷凝装置的气体出口连接粉煤输送装置，过热蒸汽发生装置的蒸汽出口、空气分离装置的氧气出口以及粉煤输送装置的煤粉出口连接气化喷嘴，气化喷嘴与气化炉相连，气化炉连接排渣装置。
【技术特征摘要】
1.一种基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化装置，其特征在于，包括空气反应器，空气反应器的出口连接气固分离装置的入口，气固分离装置的固体出口连接燃料反应器的入口，燃料反应器的固体产物出口连接氧载体循环装置，氧载体循环装置连接空气反应器，燃料反应器的气体产物出口连接水蒸汽冷凝装置，水蒸汽冷凝装置的冷凝水出口连接冷凝水储罐的入口，冷凝水储罐的出口连接气化炉的激冷水入口，水蒸汽冷凝装置的气体出口连接粉煤输送装置，过热蒸汽发生装置的蒸汽出口、空气分离装置的氧气出口以及粉煤输送装置的煤粉出口连接气化喷嘴，气化喷嘴与气化炉相连，气化炉连接排渣装置。2.一种基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化方法，其特征在于，采用权利要求1所述的基于化学链燃烧的干煤粉加压气流床气化装置，具体步骤为:在空气反应器中氧载体还原后形成的低价态物质MxCV1与从空气反应器底部进入的空气发生氧化反应生成氧载体MxOy，氮气和未反应完全的氧气以及氧载体进入气固分离装置进行气固分离，分离出的气体直接排空，氧载体进入燃料反应器，固体燃料或者气体燃料在燃料反应器中与氧载体发生还原反应，生成CO2和水蒸汽以及氧载体还原后形成的低价态物质MxCV1，氧载体还原后形成的低价态物质MxCV1通过氧载体循环装置返回空气反应器循环利用再生氧载体，燃料反应器产生的CO2和水蒸汽进入水蒸汽冷凝装置，水蒸汽冷凝成冷凝水，冷凝水进入冷凝水储罐，冷凝水储罐出口的水分进入气化炉作为气化反应产生的高温合成气和液态熔渣的冷却与洗涤介质；空气分离装置将空气分离成氮气和...
【专利技术属性】
技术研发人员：马胜，赵洋，张建文，闫凯，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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