[发明专利]用于低级燃料的整体蒸汽气化和夹带流气化系统和方法

说明书

技术领域

本发明的领域大体涉及气化系统，并且更特别地，涉及用于用低级燃料产生合成天然气(SNG)的气化系统。

背景技术

可使诸如煤、石油焦炭、生物质量、木基材料、农业废料、焦油、焦炉煤气和沥青和其它含碳物的给料气化，用于在发电、生产化学品、合成燃料中使用，以及用于多种其它应用。气化一般包括使含碳燃料和氧在非常高的温度下反应，以产生合成气、包含一氧化碳和氢的燃料。合成气典型地比处于其气化之前的原始状态的燃料更高效地燃料，并且更干净。合成气可用于功率发生、化学品生产和任何其它适当的应用。

但是，通常被称为低级给料的一些含碳固体给料与一些已知气化系统结合起来使用是不适当和/或效率低的。低级给料典型地是不合乎需要的，因为它们的加热值低，并且氧含量比典型地在气化系统中使用的燃料固有地更高。另外，低级燃料典型地形成水分非常多的浆料，并且典型的夹带式气化系统用这样的燃料产生合成气是效率低的。

发明内容

在一方面，提供一种用于与低级燃料一起使用的气化系统。系统包括定位成接收低级燃料进料的第一气化器，第一气化器构造成使低级燃料气化，以产生烃和固定碳。系统还包括构造成使用接收到的固定碳来产生合成气流的第二气化器、构造成接收和冷却合成气流的冷却器，以及联接在冷却器和第一气化器之间的第一管道。第一管道构造成使合成气流的至少一部分再循环到第一气化器，以有利于在第一气化器内加热低级燃料。再循环合成气流与烃混合，以产生富烃合成气流。系统还包括联接于第一气化器用于接收富烃合成气流的第二管道。

在另一方面，提供一种整体气化联合循环功率发生装置。装置包括至少一个气化系统，其包括：构造成接收低级燃料的第一气化器，第一气化器进一步构造成使低级燃料气化，以产生烃和固定碳；构造成使用固定碳来产生合成气流的第二气化器；以及构造成冷却合成气流的冷却器。至少一个气化系统进一步包括：联接在冷却器和第一气化器之间的第一管道，第一管道构造成使合成气流的至少一部分再循环到第一气化器，以有利于在第一气化器内加热低级燃料，再循环合成气流与烃混合，以产生富烃合成气流；以及第二管道，其联接于第一气化器，并且构造成接收富烃合成气流。装置还包括至少一个燃气涡轮发动机，其联接成与冷却器处于流连通，以接收合成气流的至少一部分。

在又一方面，提供一种使低级燃料气化的方法。该方法包括将低级燃料进料提供给第一气化器，使低级燃料进料气化，以产生烃和固定碳，以及将固定碳提供给第二气化器。该方法进一步包括使固定碳气化，以产生合成气流，通过使合成气流的至少一部分再循环到第一气化器来对第一气化器提供加热，以及从第一气化器中移除烃和再循环合成气流，作为富烃合成气流。

附图说明

图1是示例性功率发生系统的示意图；以及

图2是图1中显示的系统的详细示意图。

具体实施方式

图1是示例性气化设施10的示意图，例如整体气化联合循环(IGCC)功率发生系统，其产生和/或燃烧合成气体(即，合成气)，以产生电和/或制造化学品。系统10包括燃料源12，燃料源12是低级燃料。燃料源12可包括低级煤、石油、焦炭、生物质量、木基材料、农业废料、焦油、焦炉煤气和沥青和/或其它含碳给料。如本文所用，具有“低级”的煤典型地具有比烟煤(例如，亚烟煤或褐煤)更低的等级。在一些情况下，低级煤可具有相对高的氧含量，诸如从大约16重量%至25重量%。低级煤可具有其它特性，包括相对高的水分含量(诸如范围为大约10%至40%)和相对高的干灰含量(诸如范围为大约12%至40%)。在美国中陆地区(如粉河盆地煤)和中国(如褐煤)大量存在低级煤。但是，低级给料对于在一些已知气化器(例如夹带流气化器)中使用可为不够的，因为这种煤固有的加热值低且水含量高。

在示例性实施例中，将给料14(例如低级煤)运送到给料碾磨单元16，给料碾磨单元16通过对给料14进行剁碎、研磨、切碎、粉碎、压块和/或码垛来重新设置给料14的大小或形状，以产生气化燃料17。接着，将给料17运送到干燥单元18，其中，煤暴露于高温，该高温有利于从煤中移除水分。干燥单元18产生干给料20，将干给料20运送到气化器22。