[发明专利]以富氧空气、CO2烟气、水蒸气为气化剂的煤气化方法

说明书

技术领域：

本发明涉及煤气化方法，尤其是一种以富氧空气、CO₂烟气、水蒸气为气化剂的煤气化方法。

背景技术：

目前，煤炭气化一般采用以“空气”、“空气—水蒸气”或“富氧空气—水蒸气”作为气化剂，对煤炭进行气化反应，生产以CO和H₂为主要可燃物质的煤气，应用以上技术生产的煤气用于窑炉燃烧，产生的烟气中CO₂含量一般在15-25％之间(特殊行业窑炉如石灰窑烟气CO₂含量更高)，该烟气的排放，大大提高了大气中温室气体CO₂的浓度，严重影响全球气候变化。

发明内容：

本发明旨在提供一种能够把窑炉部分烟气中CO₂作为反应物质，将其还原为CO，增加煤气中CO含量，提高煤气热值，降低气化煤炭用量，减少燃气窑炉烟气的CO₂排放量的以富氧空气、CO₂烟气、水蒸气为气化剂的煤气化方法。

本发明采用的技术方案是：一种以富氧空气、CO₂烟气、水蒸气为气化剂的煤气化方法，该方法中所述CO₂烟气是由燃气窑炉引出的废烟气，经加压后与高浓度富氧空气按照一定比例混合均匀，组成一种富含O₂和CO₂的混合气体，其中O₂含量达到30-50％，CO₂含量达到5-25％；将该混合气体与水蒸气混合作为煤气化装置气化煤炭使用的气化剂，在煤气化装置中，所述气化剂与煤发生氧化还原反应，生成以CO和H₂为主要可燃成分的煤气。

本发明煤气化原理是：以O₂含量为30-50％，CO₂含量为5-25％的混合气体及水蒸气为气化剂，在一定压力条件下，煤炭被气化剂中的O₂氧化成CO₂，并放出大量的热量，气化剂中的CO₂和氧化反应生成的CO₂与灼热的C反应，生产可燃的CO，同时水蒸气与灼热的C进行吸热化学反应，生成可燃的CO和H₂，其主要化学反应方程式如下：

C+O₂＝CO₂；ΔH＝-409kJ/mol               (1)

CO₂+C＝2CO；ΔH＝162kJ/mol               (2)

C+H₂O＝CO+H₂；ΔH＝119kJ/mol             (3)

与现有技术相比，本发明的创新点是：

①利用燃气窑炉烟气中的CO₂作为气化反应物质，在一定温度和压力下，与煤炭中的C发生还原反应，生成CO，从而提高煤气热值，同时既减少了气化煤炭的用量，又降低了窑炉烟气CO₂的排放量。

②通过增加气化剂中CO₂的含量，提高CO还原反应的速度，提高煤气生产效率。

③利用具有相当浓度含氧量的富氧空气，通过增加气化剂中的O₂含量，提高氧化反应强度，为CO还原反应提供足够的热量。

④通过增加气化剂中CO₂和O₂的含量，降低其中N₂的含量，减少气化反应中N₂携出的热量，提高煤气化装置的热效率。

综上所述，本发明利用“富氧空气—CO₂烟气—水蒸气”为气化剂，完成煤炭气化反应，使煤气化装置的热效率和煤气热值都得以有效提高，降低了气化煤炭用量，同时，减少了燃气窑炉烟气的CO₂排放量。本发明特别适用于气烧石灰窑等CO₂高排放浓度炉窑的减排设计。

附图说明：

图1为本发明应用流程示意图。

图中：燃气窑炉1，烟气净化装置2，烟气加压装置3，富氧空气4，气体混配装置5，水蒸气6，煤气化装置7，煤气净化装置8。

具体实施方式：

以下结合附图详述本发明。