[发明专利]一种煤气化方法及系统

说明书

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种煤气化方法及系统。能够提高气化炉内流化质量，改善气化炉内流场，避免气化炉内结渣，提高气化炉的运行稳定性和甲烷收率。一种煤气化方法，包括：将煤粉通入流化床反应区，在气化剂的流化作用下发生煤气化反应；将煤气化反应产生的粗煤气通入甲烷提浓单元，在含催化剂的第一固体物料的存在下进行甲烷提浓处理，使得粗煤气发生甲烷化反应和焦油裂解反应，获得富甲烷粗煤气和第二固体物料；将第二固体物料返炉，与通入流化床反应区中的煤粉混合换热，为通入流化床反应区中的煤粉进行煤气化反应提供热量，并与煤气化反应产生的灰渣一同排出，获得第三固体物料。

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种煤气化方法及系统。

背景技术

随着经济的迅速发展以及环保规定的日益严格，对天然气这一清洁能源的需求量呈爆炸式增长。催化气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式，是煤制天然气最有效的方式之一。采用催化气化技术，煤在相对较低的温度下与气化剂在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成高浓度的甲烷。

在现有技术中，通常采用流化床气化炉进行煤气化反应，其中，催化剂的加入可催化碳水、水煤气变换、一氧化碳和氢气的甲烷化反应的发生，但在流化床气化炉中，甲烷化反应的发生需要稳定的温度及较长的气固接触时间，这就需要控制流化床气化炉较高的密相床层高度和较低的气速，高径比较大的流化床气化炉存在流化质量差、气体易短路或炉内容易发生节涌等缺陷，底部气化剂的气速低更加剧了气流的分布不均，使得流场进一步恶化，从而导致煤气化反应不充分，局部温度高易结渣等问题。另外，甲烷化反应的发生还要求一定的CO和H₂浓度，现有技术中通过合成气返炉来提高甲烷收率，然而，合成气返炉抑制了炉内碳水反应的发生，使得碳转化率低，从一定程度上限制了甲烷化反应的进行。

发明内容

本发明的实施例提供一种煤气化方法及系统，能够提高气化炉内流化质量，改善气化炉内流场，避免气化炉内结渣，提高气化炉的运行稳定性，同时，还能够为炉内碳水反应提供热量，促使甲烷化反应的进行，与现有技术中通过合成气返炉提高甲烷收率相比，能够避免合成气返炉对碳水反应造成抑制。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了如下技术特征：

一方面，本发明实施例提供一种煤气化方法，包括：

将煤粉通入流化床气化炉的流化床反应区，在气化剂的流化作用下发生煤气化反应；

将煤气化反应产生的粗煤气通入甲烷提浓单元，在含催化剂的第一固体物料的存在下进行甲烷提浓处理，使得所述粗煤气发生甲烷化反应和焦油裂解反应，获得富甲烷粗煤气和第二固体物料；

将所述第二固体物料返炉，与通入流化床反应区中的煤粉混合换热，为所述通入流化床反应区中的煤粉进行煤气化反应提供热量，并与所述煤气化反应产生的灰渣一同排出，获得第三固体物料；

其中，所述第一固体物料包括含催化剂的灰渣和碳载体，所述碳载体为可与二氧化碳结合，促使甲烷化反应和焦油裂解反应正向进行的物质，且所述碳载体与所述二氧化碳结合为放热反应。

可选的，所述碳载体选自碱土金属的氧化物和/或氢氧化物。

可选的，所述气化剂为450-600℃的过热蒸汽。

可选的，所述第二固体物料的温度为800-1000℃。

可选的，所述煤气化反应的温度为700-800℃，压力为1-5MPa。

可选的，所述流化床反应区中的固相停留时间为1-1.5h。

可选的，所述粗煤气与所述第一固体物料的接触时间为40-120s，单位时间内所述粗煤气与所述第一固体物料接触的质量比为0.5-2。

可选的，所述方法还包括：