[发明专利]生产基于固体燃料的清洁热气的方法和系统

权利要求书

1.一种在热反应器(1)中把固体碳质燃料转变成烟道气和灰的方法，所述的方法包括在独立连续的阶段把燃料加热到使燃料分解成为气体和固体组分的温度，所述的阶段包括

-热解阶段(4)，其中燃料是在不加氧条件下热解，

-气化和氧化阶段(5)，其中炭转变为气体，

-有氧气供应的灰燃尽阶段(6)，和

-有氧气供应的气体燃烧阶段(2)，

其中在热解阶段通过在气化和氧化阶段(5)和气体燃烧阶段(2)形成的气体来加热燃料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中热解阶段(4)和气化和氧化阶段(5)和灰燃尽阶段(6)在上升气流式移动床反应器中进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在热解阶段(4)的上游设置干燥阶段(3)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中在热解阶段(4)产生的气体在固体燃料顶部附近燃烧，例如距离小于4m，或甚至小于2m。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中水被加到燃料和/或干燥阶段(3)和/或热解阶段(4)和/或气体燃烧阶段(2)，其加入方式和加入量使得在气体燃烧阶段产生的烟道气的温度被降低到防止大量NOx形成的温度，例如1100℃或更低，和/或其加入方式使得烟道气的蒸汽含量保持在高含量，例如至少20重量％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中气体燃烧阶段(2)的氧气量通过传感器(S)调节，使得装置是在温度和/或NOx和/或CO和/或O2的限值内和/或设定点。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中烟道气或者在热反应器(8)内被冷却或者在热反应器(9)的下游被冷却。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中将在气体冷却器(8，9)中获得的能量用于能量生产，例如蒸汽和/或热水和/或导热油和/或电力。

9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其中注入到气体燃烧阶段(2)的氧气是空气或者富氧空气。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中注入到气体燃烧阶段(2)的氧气水平地或者向下地注入。

11.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其中注入到气体燃烧阶段(2)的氧气是加湿的。

12.根据权利要求1-11任一项所述的方法，其中注入到气体燃烧阶段(2)的氧气以10-40m/s的速度离开喷气嘴。

13.根据权利要求1-12任一项所述的方法，其中在气体燃烧阶段(2)的壁成形为使烟道气形成一些进入氧气供给中的返混。

14.根据权利要求1-13任一项所述的方法，其中在气体燃烧阶段(2)的壁成形为使从壁到碳质燃料的表面有大量的辐射。

15.根据权利要求1-14任一项所述的方法，其中注入灰燃尽阶段(6)的氧气是加湿空气或者蒸汽和空气被分别注入。

16.根据权利要求1-15任一项所述的方法，其中注入灰燃尽阶段(6)的空气量导致氧化阶段的高温，例如800℃或更高。

17.根据权利要求1-16任一项所述的方法，其中注入灰燃尽阶段(6)的空气量对应于0.15-0.25的化学计量比(空气与完全燃尽的新燃料之比)，和/或空气导致灰燃尽阶段(6)中降低的温度，例如300℃或更低。

18.根据权利要求1-17任一项所述的方法，其中添加到热反应器(1)的水和/或蒸汽从热交换单元(15)冷凝。

19.根据权利要求1-18任一项所述的方法，其中热反应器的直径在不同的阶段不同，例如在气体燃烧阶段(2)比在干燥(3)和热解(4)阶段宽，其同样也可比在炭氧化和气化阶段(5)宽。

20.根据权利要求1-19任一项所述的方法，其中气体中的污染物的含量低，例如NOx为300mg/Nm3或甚至更低，例如200ppm或更低；CO为500mg/Nm3或甚至更低，例如400mg/Nm3或更低，且灰中的炭含量低，例如10重量％或甚至低于5重量％。