[发明专利]固体燃料的间接气化装置及方法

说明书

技术领域

本发明为固体燃料气化的一种装置及方法，尤其是固体燃料的间接气化装置及方法。

背景技术

固体燃料气化是实现固体燃料的高效清洁利用的主要途径之一。现有的固体燃料气化方法，主要通过在单一反应器内和空气或氧气进行部分燃烧的方法实现固体燃料的气化过程，以空气为气化剂，固体燃料在气化反应器内进行部分燃烧和气化，固体燃料气化所需热量由燃烧过程提供，结果使得燃烧产生的烟气掺混到气化产物中，显著降低固体燃料气化产物的品质；使用纯氧作为气化介质，可以显著地提高固体燃料气化产物的热值，但需要制取纯氧，消耗大量的能量。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种固体燃料的间接气化装置及方法，将固体燃料的气化和燃烧过程分隔开来，用该方法气化固体燃料能得到高品质的气化产物，且设备结构简单，运行可靠。

技术方案：本发明采用两个不同的反应器-气化反应器和燃烧反应器，将固体燃料气化和燃烧过程分隔开来，固体燃料气化过程在喷动流化床气化反应器内进行，燃烧过程发生在循环流化床燃烧反应器内，两个反应器之间依靠惰性热载体颗粒进行热量传递，气化过程产生的燃料气体和燃烧产生的烟气分隔开来，得到高品质的燃料气体。

本发明的固体燃料的间接气化装置包括循环流化床、旋风分离器、喷动流化床、外置隔离器和返料管；循环流化床上部与旋风分离器的上部相连通，旋风分离器下部的料腿插入喷动流化床中，喷动流化床下部和外置隔离器下部相连通，外置隔离器通过返料管和循环流化床的下部相连通，循环流化床的底部设有空气/氧气进气口，旋风分离器的顶部为燃烧烟气出气口，喷动流化床的上部为燃料气体出气口，喷动流化床的底部设有气化介质进口，喷动流化床底部中心区域设有固体燃料和气力输送气体进口，外置隔离器的底部设有隔离气体进口，循环流化床、喷动流化床和外置隔离器内的床料为惰性热载体颗粒。

固体燃料的间接气化装置的气化方法为：

a热解气化反应：采用气力输送的方法将固体燃料从喷动流化床底部中心区域的固体燃料和气力输送气体进口输送进入喷动流化床内，气化介质从喷动流化床底部的气化介质进口进入喷动流化床中，循环流化床内的高温惰性热载体颗粒经旋风分离器分离后进入喷动流化床，喷动流化床内的高温惰性热载体颗粒对固体燃料和气化介质进行加热，固体燃料发生热解气化反应，产生氢气、一氧化碳和甲烷等燃料气体，固体燃料中焦炭颗粒进一步与气化介质发生气化反应，气化反应剩余的焦炭颗粒和惰性热载体颗粒从喷动流化床下部经过外置隔离器和返料管流入循环流化床，固体燃料气化的气体产物从喷动流化床上部的燃料气体出气口排出，隔离气体从外置隔离器底部的隔离气体进口进入外置隔离器，对外置隔离器内惰性热载体颗粒进行流化，调节隔离气体的流量大小，控制循环流化床和喷动流化床之间的惰性热载体颗粒循环速率，维持喷动流化床内气化温度，所述的气化介质为水蒸汽或二氧化碳，所述的隔离气体为水蒸汽、二氧化碳、氮气等不含氧气的气体，所述的惰性热载体颗粒为砂子、灰渣等惰性固体颗粒；

b燃烧反应：循环流化床采用空气/氧气流化，从喷动流化床经过外置隔离器和返料管进入到循环流化床内的焦炭颗粒和空气/氧气进行燃烧反应，放出的热量对惰性热载体颗粒进行加热，加热后的高温惰性热载体颗粒经旋风分离器分离后返回到喷动流化床内，为固体燃料热解气化提供热源；

c采用双重颗粒密封的方法，即利用外置隔离器和料腿的颗粒物料进行密封，阻止循环流化床内燃烧的烟气产物和喷动流化床内气化的气体产物的双向窜混，避免喷动流化床气化反应器爆炸燃烧，保证整个装置的安全运行，同时从喷动流化床上部的燃料气体出气口获得不含燃烧烟气产物的高品质燃料气体。

所述的气化介质为水蒸汽或二氧化碳。所述的隔离气体为水蒸汽、二氧化碳、氮气等不含氧气的气体。所述的惰性热载体颗粒为砂子、灰渣等惰性固体颗粒。

所述的，循环流化床处于900～1200℃的状态，喷动流化床处于600～1000℃的状态。

将喷动流化床底部的气化介质进口并入喷动流化床底部中心区域的固体燃料和气力输送气体进口，气化介质全部从固体燃料和气力输送气体进口输送进入喷动流化床。

有益效果：常规的流化床固体燃料气化，以砂子、灰渣为床料，空气(氧气)、水蒸汽或氧气和水蒸汽的混合气体为流化气体，固体燃料在流化床内进行部分燃烧和气化，固体燃料气化所需热量由燃烧过程提供，结果使得燃烧产生的烟气产物掺混到气化产物中，使得固体燃料气化产物品质低下。