一种二氧化碳煤浆的制备与气化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种二氧化碳煤浆制备输送与气化系统，主要包括二氧化碳煤浆制备系统、气化系统和合成气净化系统三个部分组成。通过加压使二氧化碳在常温下液化与煤混合制成煤浆，通过除泡过滤后利用二氧化碳煤浆泵送入气化炉内进行气化，得到高温高压合成气，再经过净化除尘后利用二氧化碳捕集单元将二氧化碳捕集分离，所捕集的二氧化碳可用于循环至制浆系统进行二氧化碳煤浆制备，也可以作为二氧化碳产品或者进行驱油或地质封存等等。本发明专利技术所述系统大大提高了煤气化能源利用效率，可实现温室气体零排放，且系统简单，运行稳定可靠、投资低，具有较好的大规模推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种二氧化碳煤浆制备输送与气化系统，主要包括二氧化碳煤浆制备系统、气化系统和合成气净化系统三个部分组成。通过加压使二氧化碳在常温下液化与煤混合制成煤浆，通过除泡过滤后利用二氧化碳煤浆泵送入气化炉内进行气化，得到高温高压合成气，再经过净化除尘后利用二氧化碳捕集单元将二氧化碳捕集分离，所捕集的二氧化碳可用于循环至制浆系统进行二氧化碳煤浆制备，也可以作为二氧化碳产品或者进行驱油或地质封存等等。本专利技术所述系统大大提高了煤气化能源利用效率，可实现温室气体零排放，且系统简单，运行稳定可靠、投资低，具有较好的大规模推广应用前景。【专利说明】一种二氧化碳煤浆的制备与气化系统
本专利技术专利涉及一种二氧化碳煤浆的制备输送与气化系统，属于能源清洁利用
。
技术介绍
气化过程是含碳物质的一个热化学过程。气化技术通常以煤等含碳固体燃料的粉末或其配置的液体燃料为原料，以含氧气、水蒸汽作为气化剂，通过烧嘴喷入气化炉后，在高温高压条件下发生气化反应，产生高温高压合成气(或称为煤气)和炉渣。合成气在投入使用前需经降温、净化等工序处理。所投入燃料经气化后产生的灰渣同样需要降温处理才能排出气化炉。所述的气化技术，其中气流床气化技术是一种高效洁净煤气化方法。从气化原料分可分为浆体燃料气化技术和粉体燃料气化技术两类；浆体燃料气化技术具有代表性的由美国GE公司的水煤浆气化技术和中国华东理工大学等开发的多喷嘴水煤浆气化技术，均采用水煤浆为原料进行原料输送和气化反应生产合成气。水煤浆气化技术具有以下主要特点:(I)原料水煤浆浓度通常低于65%，即35%以上为水，系统耗水量较大；(2)由于大量水随着煤浆一起喷入气化炉，水气化过程吸收大量汽化潜热，热效率较低，即冷煤气效率较低；(3)水煤浆气化由于需要在较高的速度下进行雾化，故烧嘴磨损等问题达到烧嘴使用寿命较短。干煤粉气化由于煤粉输送技术目前主要米用高压密相气流输送方法,其输送压力收到一定限制，且煤粉输送系统复杂，煤粉流量监测与控制技术仍有待进一步完善，煤粉输送技术已经成为干煤粉气化技术发展的重要制约因素。因此，开发一种便于原料输送和控制，又能在效率优化上获得一定的突破，探索全新的燃料输送方式和气化系统成为提高气化效率和系统可靠性的主要技术途径之一。
技术实现思路
本专利技术专利要解决的技术问题是提供一种适合于大规模化应用、运行稳定可靠、环保节能的二氧化碳煤浆制备输送与气化系统。为了解决上述技术问题，本专利技术专利的技术方案是提供一种二氧化碳煤浆制备输送与气化系统，其特征在于，所述的系统由水煤浆制备单元、二氧化碳煤浆制备单元、煤气化单元、合成气冷却净化单元以及二氧化碳捕集分离单元组成；所述的水煤衆制备单元包括水煤浆制备槽，水煤浆制备槽设有煤粉入口及水入口，水煤浆制备槽通过煤浆泵一与煤浆置换槽连接；所述的二氧化碳煤浆制备单元包括二氧化碳煤浆槽，所述煤气化单元包括气化炉，煤浆置换槽与二氧化碳煤浆槽连接后，通过煤浆泵二与气化炉的二氧化碳煤浆入口连接；气化炉顶部设有水蒸汽入口；所述合成气冷却净化单元包括合成气冷却器，气化炉与合成气冷却器连接，合成气冷却器底部设有灰渣出口，合成气冷却器与降温除尘单元连接，降温除尘单元依次与除酸单元、变换反应器连接；所述二氧化碳捕集分离单元包括二氧化碳捕集单元，二氧化碳捕集单元分别与变换反应器、二氧化碳压缩系统连接，二氧化碳捕集单元设有合成气出口；二氧化碳压缩系统产生的二氧化碳通过液态二氧化泵收集至二氧化碳容器或与煤浆置换槽的二氧化碳入口连接。优选地，所述煤浆置换槽通过脱水罐与水煤浆制备槽形成循环。 优选地，所述合成气冷却器的水蒸汽出口与气化炉的水蒸气入口连接。优选地，所述煤浆置换槽与二氧化碳煤浆槽之间设有除泡过滤器，除泡过滤器产生的二氧化碳通过二氧化碳出口通往二氧化碳压缩系统。优选地，所述的二氧化碳煤浆槽用于4.0MPa以上操作压力的气化系统，在制备时的压力为6.0MPa~12.0MPa，煤浆温度为10~40°C。优选地，所述二氧化碳捕集单元产生的二氧化碳循环激冷气通往合成气冷却器，用于合成气冷却器激冷降温，二氧化碳循环激冷气的循环量为合成气产量的1/3~2/3倍，温度为200~400°C。优选地,所述气化炉的氧气入口与空分单元连接,空分单元将空气中的氧气与氮气分离后，将氧气输送至气化炉。本专利技术采用液态二氧化碳作为溶剂制备二氧化碳煤浆进行输送，以此替换水煤浆输送燃料，由于临界点的二氧化碳气化潜热远低于水的汽化潜热，故热损失将远低于水煤浆气化系统，且利于后续二氧化碳的捕集分离。首先将煤粉制备成通常的水煤浆燃料，将水煤浆加压至6.0~8.0MPa，将液态二氧化碳与水煤浆进行搅拌混合，由于煤粉的亲水性和亲液态二氧化碳的差异，煤粉将溶入液态二氧化碳中，形成具有一定浓度的液态二氧化碳煤浆，为了进一步提高二氧化碳煤浆浓度，需要对二氧化碳煤浆进行适当加热，使其二氧化碳接近气液临界点(压力约6.0MPa，温度约为23°C )，此时需要除去二氧化碳煤浆表面泡沫，将制备好的二氧化碳煤浆统一送入煤浆槽，通过二氧化碳煤浆泵送入气化炉，与水蒸气、氧气等进行混合气化。气化后的高温合成气经合成气冷却器降温处理后分别进入除尘、脱酸和变换反应，得到清洁合成气后再如二氧化碳捕集系统，是合成气中有效气成分与二氧化碳分离，合成气去后续利用，而二氧化碳一部分去压缩系统制备液态二氧化碳用于制备二氧化碳煤浆或以二氧化碳产品进行利用或封存，当合成气冷却器需要低温气体激冷时，二氧化碳是很好的激冷气，且二氧化碳是很好的热辐射气体，对合成气冷却器的余热回收传热过程具有促进作用。为了实现上述过程，本专利技术专利所述的二氧化碳煤浆制备输送与气化系统主要由水煤浆制备槽、水煤浆泵、煤浆置换槽、煤浆脱水罐、煤浆除泡器、气化炉、合成气冷却器、合成气除尘单元、合成气脱酸单元、变换反应器、二氧化碳分离捕集单元，二氧化碳压缩单元、液态二氧化碳泵、空分系统以及其他辅助设备组成。本专利技术专利所述的二氧化碳煤浆制备输送与气化系统，起主要过程如下:煤粉在水煤浆制备系统中与水混合后制备为常温常压水煤浆(煤浆质量浓度约60%)，常压水煤浆经加压后达到6.0~8.0MPa，温度保持为常温； 压力与水煤浆相同的液态二氧化碳通过液态二氧化碳泵送入水煤浆置换槽，与水煤浆进行搅拌混合，大部分煤粉将与液态二氧化碳混合形成二氧化碳煤浆，水被分离回流至水煤浆制备单元，此时的二氧化碳煤浆质量浓度约30%，为了进一步提高二氧化碳煤浆的浓度，对二氧化碳煤浆进行适当加热，降低其压力值6.0MPa左右，温度降低至约25°C，接近二氧化碳气液两相临界点，用过滤器将二氧化碳煤浆上层泡沫滤除，提高二氧化碳煤浆的质量浓度；二氧化碳煤浆采用煤浆泵从煤浆槽输送至气化炉烧嘴，与水蒸气、纯氧或富氧空气一同经气化烧嘴喷入气化炉，进行气化反应，气化反应通常在1300°C及以上进行，故需要对高温合成气进行冷却、除尘、脱酸等单元处理；净化的合成气中含有较高浓度的二氧化碳，通过二氧化碳捕集系统进行二氧化碳与合成气有效气分离，二氧化碳可用于合成气激冷、二氧化碳煤浆制备和二氧化碳产品的其他利用。相比现有技术，本专利技术专利提供的二氧化碳煤浆制备输送与气化系统具有如下有益效果:(I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化碳煤浆制备输送与气化系统，其特征在于，所述的系统由水煤浆制备单元、二氧化碳煤浆制备单元、煤气化单元、合成气冷却净化单元以及二氧化碳捕集分离单元组成;所述的水煤浆制备单元包括水煤浆制备槽(1)，水煤浆制备槽(1)设有煤粉入口(A)及水入口(B)，水煤浆制备槽(1)通过煤浆泵一(15)与煤浆置换槽(2)连接;所述的二氧化碳煤浆制备单元包括二氧化碳煤浆槽(5)，所述煤气化单元包括气化炉(6)，煤浆置换槽(2)与二氧化碳煤浆槽(5)连接后，通过煤浆泵二(16)与气化炉(6)的二氧化碳煤浆入口(D)连接;气化炉(6)顶部设有水蒸汽入口(E);所述合成气冷却净化单元包括合成气冷却器(7)，气化炉(6)与合成气冷却器(7)连接，合成气冷却器(7)底部设有灰渣出口(G)，合成气冷却器(7)与降温除尘单元(8)连接，降温除尘单元(8)依次与除酸单元(9)、变换反应器(10)连接;所述二氧化碳捕集分离单元包括二氧化碳捕集单元(11)，二氧化碳捕集单元(11)分别与变换反应器(10)、二氧化碳压缩系统(12)连接，二氧化碳捕集单元(11)设有合成气出口(J);二氧化碳压缩系统(12)产生的二氧化碳通过液态二氧化泵(13)收集至二氧化碳容器(1)或与煤浆置换槽(2)的二氧化碳入口(C)连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪建军，池国镇，张建文，刘煜，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：发明
国别省市：