[发明专利]一种固体燃料的高温水蒸气热解－裂解－气化装置及方法

权利要求书

1.一种固体燃料的高温水蒸气热解-裂解-气化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将O₂和H₂燃烧产生的高温水蒸气通入固体燃料中，发生固体燃料的低温热解，析出挥发分，得到热解油气产物，同时得到热解半焦；

2)步骤1)得到的油气产物在通入的高温水蒸气作用下进行热裂解反应，经分离后得到轻质产物和重质组分；

3)步骤1)得到的热解半焦和步骤2)中得到的重质组分在通入的携氧高温水蒸气作用下气化，得到水煤气，同时排出炉渣；

4)将步骤3)得到的水煤气与通入的水蒸气反应，得到CO₂和H₂，经分离，得到的CO₂进行封存，得到的H₂用于发电或返回到步骤1)中制备高温水蒸气。

2.根据权利要求1所述固体燃料的高温水蒸气热解-裂解-气化方法，其特征在于，将所述步骤2)中得到的重质组分用于加氢裂解。

3.根据权利要求1所述固体燃料的高温水蒸气热解-裂解-气化方法，其特征在于，所述步骤1)中的固体燃料为含挥发分高的烟煤、褐煤、油砂、生物质或油页岩。

4.根据权利要求3所述固体燃料的高温水蒸气热解-裂解-气化方法，其特征在于，所述的固体燃料为粉状颗粒，或固体燃料由粉状制成团状。

5.根据权利要求1所述固体燃料的高温水蒸气热解-裂解-气化方法，其特征在于，

所述步骤1)中O₂和H₂燃烧生成的高温水蒸气温度为1000～2000℃；

所述步骤1)中煤的低温热解析出挥发分的温度为500～900℃；

所述步骤2)中热裂解反应的温度为600～900℃；

所述步骤3)中气化温度高于1000℃。

6.一种固体燃料的高温水蒸气热解-裂解-气化装置，所述装置包括：加料器(1)、热解反应器(2)和气化炉(6)，其特征在于，所述装置还包括：氢氧燃烧控制器(3)、热裂解反应器(4)、氧气-水蒸气发生器(5)、水煤气转化反应器(7)和冷凝分离器(8)；

固体燃料经加料器(1)进入热解反应器(2)，O₂和H₂在氢氧燃烧控制器(3)中反应生成的高温水蒸气通入热解反应器(2)，发生固体燃料的低温热解，析出挥发分，得到热解油气产物和热解半焦；

所述热解油气产物直接进入热裂解反应器(4)，由氢氧燃烧控制器(3)中反应产生的高温水蒸气通入热裂解反应器(4)中，发生热解油气产物的热裂解反应，并经冷凝分离器(8)后得到轻质产物和重质组分；

所述半焦和重质组分进入气化炉(6)，由氧气-水蒸气发生器(5)产生的携氧水蒸气通入气化炉(6)，发生半焦和重质组分的气化反应，得到水煤气；并通入水煤气转化反应器(7)中与水蒸气反应，得到CO₂和H₂，得到的H₂返回到氢氧燃烧控制器(3)中循环使用，或者直接用于发电。

7.根据权利要求6所述的固态燃料的高温水蒸气热解-裂解-气化装置，其特征在于，所述热解反应器(2)采用模拟移动床热解反应器，该模拟移动床热解反应器中设置若干床层，每个床层与氢氧燃烧控制器(3)之间设有阀门；每个床层都设有排气口，以及所述的排气口都与CO红外检测仪连接。

8.根据权利要求6所述的固体燃料的高温水蒸气热解-裂解-气化装置，其特征在于，所述热解反应器(2)采用流化床热解反应器或固定床热解反应器，所述的热解反应器的排气口处设有CO红外检测仪。