[发明专利]一种煤气化方法

说明书

背景技术

对煤进行气化以产生气体燃料或工业用原料气体对于煤的深加工和清洁能源技术来说都具有重大意义，已经有很多文献论述了对煤进行气化以生产合成气或天然气或乙炔的技术。这方面的文献不胜枚举。

通常，通过使煤粉与气化剂接触来进行气化。目前已知的煤气化技术中，较为成熟的有碎煤固定床气化技术、粉煤加压流化床技术。在这些现有技术的气化技术中，煤与气化剂的接触方式一般有以下几种：

a、气化剂流过处于固定床中的煤颗粒层，以此实现二者的接触和气化，其中煤相对于气化炉处于静止状态，如图1-1所示。固定床气化的优点在于简单实用，缺点在于气体与煤粉的接触不够充分，且存在着由于煤粉在固定床中分布不均匀而造成的气体短路现象。

b、煤与气化剂呈逆流接触：煤在气化炉内缓慢地向下运动，气化剂则向上流动，二者接触并进行气化，为了确保足够的接触时间，气化炉内常常设置有多孔隔板，煤首先加入到最高的隔板上，并在那里堆积成固定床，待堆积高度超过隔板边缘上的堰的高度后，煤下落到较低的隔板上，并继续在那里堆积成固定床，待堆积高度超过隔板边缘上的堰的高度后，煤溢出并下落到更低的隔板上，煤以如此方式在气化炉内曲折地向下运动，而气化剂则从气化炉底部的气体分布板喷入，向上依次穿过各隔板上的孔，而与各隔板上的煤进行接触并发生气化，如图1-2所示，代表性实例为专利GB673170。实际上，在各个隔板上，气化剂气体与处于相对静止状态的煤粉固定床之间的接触等同与固定床气化技术。气固逆流接触的优点在于可以用气化后的产物的余热来预热刚进入气化炉的煤粉，能量效率较高，但缺点在于为了确保足够高的碳转化率，煤在气化炉内的停留时间必须足够长，这导致设备尺寸较大；且为了防止煤粉或灰份被气化剂气体吹走，一般对气化剂的速度进行限制，例如在气化炉内，气化剂的表观流速一般小于2m/s，例如为0.8-1.5m/s。很少有在5m/s以上的表观流速下操作的。

c、煤与气化剂并流接触：一种常规的做法是从竖直的气化炉的侧壁处或顶部或底部通入煤粉(其中为了便于煤粉的进料，往往要使用载气来输送煤粉，载气可以是空气、氮气、水蒸气等)，同时在煤粉入口附近或者在气化炉的顶部或底部通入高温气化剂，然后使含有煤粉的载气与气化剂以并流方式流经气化炉，二者边混合边接触边传热边气化。如图1-3所示，这种并流气化方式可以设定煤粉喷嘴与气化剂喷嘴的若干种相对位置，以实现二者的充分接触。此类煤气化技术的代表性专利是US4,444,568、US4,077,778和US4,318,712。这种方法的益处是可以进一步提高气化剂的表观流速；但缺点在于，虽然载气的使用便于煤粉进料且便于提高煤粉与气化剂的混合效率，但热量从高温气化剂传递到煤粉本身上历时较长，高温气化剂首先要预热载气，然后热量从气相主体传递到固体煤粉上，传热速率较慢。即便是载气本身在与煤粉混合前经过预热，煤粉从室温升高到气化反应所需的温度的过程仍然是一个逐步升温逐级加热的过程。

在上述已有的煤气化技术中，煤粉实际上都经历了一个从室温被缓慢加热到气化反应的温度(此气化反应的温度常常约等于煤粉与高温气化剂换热平衡后的温度)的过程。为了进一步提高气固接触的效率进而提高气化反应的效率，提出了本发明。

发明概述

本发明提出了一种对煤进行气化的方法，包括以下步骤：

使煤粉与在第一流道中流动的温度为T1的第一气体料流接触，得到包含第一气体产物和半焦的第一产物料流；其中当所述接触发生时，所述第一气体料流与所述煤粉在第一气体料流的宏观流动方向上的表观速度之差大于10m/s，例如大于15m/s，例如大于20m/s，例如大于25m/s，例如大于30m/s；其中T1为至少900℃，例如至少1100℃，例如至少1300℃，例如至少1500℃，例如至少1700℃，例如至少1900℃，例如至少2100℃；其中所述第一气体料流选自火焰、燃烧烟气、水蒸气、空气、氧气、等离子体或它们的混合物，所述第一气体产物包含合成气和/或乙炔和/或甲烷。

附图简述

图1-1至图1-3是现有技术中的几种煤与气化剂的接触方式的示意图。

图2是本发明的煤气化方法的示意图。

图3是本发明的优选实施方案的示意图，其中煤粉通过星形卸料阀卸料并经撒料板分散后加到第一流道中，且不使用任何载气。

图4是本发明的优选实施方案的示意图，其中第一流道之后串联第二流道，并在第二流道中通入第二气体料流。

发明详述