[发明专利]两段式水煤浆气流床反应器及两段式水煤浆气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤气化技术应用领域，具体而言，涉及两段式水煤浆气流床反应器及两段式水煤浆气化方法。

背景技术

煤气化是煤炭高效与清洁利用的重要途径，也是实现社会经济与环境协调发展的关键技术之一。煤气化能够将煤炭这种一次能源转化为清洁的二次能源，随着人们对于环境保护的日益重视，煤炭气化这种清洁能源技术也得到了迅速的发展。

煤炭气化的主要应用技术包括移动床、流化床以及气流化床等，气流化床技术由于具有气化处理能力强，对环境压力小等优点，因而应用更为广泛。

气流化床气化的主要特点是高温、加压、入料细度细，根据进料形式、炉壳内衬、烧嘴数目以及结构布置的不同，气流化床气化技术还可以进一步细化分类。目前，主要的水煤浆气流床气化技术有德士古水煤浆气化技术、四喷嘴水煤浆气化技术和晋华炉水冷壁水煤浆气化技术。而在现有的水煤浆气流床气化技术中，大多是通过将原料预制成一定浓度的煤浆，加压后的煤浆同纯氧一同通过烧嘴喷入到反应器内进行部分氧化反应。然而，由于原料在反应器内停留时间短，使得原料中的碳转化率不够高；同时，反应产生的大量的反应热并没有被充分利用，这也使得产出的气体中甲烷含量非常低，煤气热值较低；进一步的，产生的高温煤气直接进行水浴激冷降温，使得大量的显热被浪费，综合能效较低。

以上总总因素使得现有的水煤浆气流床气化技术的应用被限制在用于生产氨、甲醇等化工原料领域中，而不适合应用在生产I GCC、LNG等将制的气体用作燃料的工业领域中。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种两段式水煤浆气流床反应器，所述通过设置两段式反应器结构，从而能够有效利用原料气化所产生的显热，提高综合能效。

本发明的第二目的在于提供一种两段式水煤浆气化方法，该方法中使用本发明所述两段式水煤浆气流床反应器进行水煤浆气化，不仅能够有效提高气化反应中热能的利用率，同时还能够有效调节控制煤气中甲烷的含量，扩大合成气的应用范围。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种两段式水煤浆气流床反应器，所述两段式水煤浆气流床反应器包括下部一段反应区和上部二段反应区；

其中，原料浆料与气化剂在下部一段反应区内进行反应。

可选的，本发明所述两段式水煤浆气流床反应器中，所述下部一段反应区为主反应区，所述下部反应区的两端相对设置有两个喷嘴；

原料浆料和气化剂分别通过两个喷嘴加入下部反应区中进行反应，原料煤浆在气化剂高流速作用下，以雾化形式进入，从而使得原料料浆与气化剂之间能够充分接触。

可选的，本发明所述两段式水煤浆气流床反应器中，所述下部一段反应区的下部还设置有灰渣激冷处理装置；

在下部一段反应区内反应产生的熔融灰渣在灰渣激冷处理装置中激冷后固化，并通过排渣口排出炉外。

可选的，本发明所述两段式水煤浆气流床反应器中，所述上部二段反应区为辅助反应区，所述辅助反应区的下部设置有二次原料浆料加入口，并经由所述二次原料浆料加入口加入二次原料浆料和蒸汽，通过与蒸汽一同喷入使原料料浆雾化，所加入的二次原料浆料与下部一段反应区中反应产生的混合体系进行二次反应。

可选的，本发明所述两段式水煤浆气流床反应器中，下部一段反应区和上部二段反应区的内部均设置有隔热耐磨衬里。

可选的，本发明所述两段式水煤浆气流床反应器中，所述下部一段反应区、上部二段反应区以及底部的灰渣激冷处理装置均为工作压力为0.5～10MPa的压力容器。

同时，本发明还提供了一种两段式水煤浆气化方法，所述两段式水煤浆气化方法应用本发明所述的两段式水煤浆气流床反应器；

所述两段式水煤浆气化方法包括如下步骤：将原料浆料和气化剂分别加入下部第一反应区中进行部分氧化反应，反应所产生的熔融灰渣激冷后固化排出；

同时，反应所生成的由高温气体、水蒸气以及未反应原料颗粒所形成的混合体系进入到上部二段反应区中，并在上部二段反应区与二次原料浆料混合进行二次气化反应。

可选的，本发明所述两段式水煤浆气化方法中，所述下部一段主反应区加入气化剂为纯氧，上部二段辅助反应区加入气化剂为蒸汽；

和/或，所述原料浆料和二次原料浆料为烟煤、次烟煤、褐煤、石油焦或者重油中的一种或几种通过与水研磨所形成的浆体，都来自于同一料浆输送设备。

可选的，本发明所述两段式水煤浆气化方法中，所述浆体的质量浓度为55～65％。