[发明专利]水煤浆的气流床气化系统及方法有效
申请号: | 201811584099.9 | 申请日: | 2018-12-24 |
公开(公告)号: | CN111349462B | 公开(公告)日: | 2021-03-23 |
发明(设计)人: | 方薪晖;彭宝仔;刘臻;索娅;冯子洋;李烨;安海泉 | 申请(专利权)人: | 国家能源投资集团有限责任公司;北京低碳清洁能源研究所 |
主分类号: | C10J3/48 | 分类号: | C10J3/48;C10J3/50;C10J3/72;C10J3/76;C10J3/84 |
代理公司: | 北京润平知识产权代理有限公司 11283 | 代理人: | 刘依云;乔雪微 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 水煤浆 气流 气化 系统 方法 | ||
本发明涉及煤气化技术领域,公开了一种水煤浆的气流床气化系统及方法。该系统包括:物料输送单元(1)、气化单元(2)、第二换热单元(3)、蒸汽单元(4);气化单元(2)包括依次连通的平焰型气化烧嘴(21)、气化室(22)、第一换热单元(23)和集渣室(24),第一换热单元(23)与蒸汽单元(4)连通;其中,平焰型气化烧嘴(21)包括设置在气化单元(2)顶部的烧嘴单元(25),平焰型气化烧嘴(21)使得气化剂与水煤浆能够在气化室(22)内碰撞并点燃形成平焰,烧嘴单元(25)的数量≥3。该系统用于水煤浆的气流床气化过程时,能够显著提高系统的热效率,同时降低比氧耗和比煤耗。
技术领域
本发明涉及煤气化技术领域,具体涉及一种水煤浆的气流床气化系统以及方法。
背景技术
能源是人类生存和发展的重要基础,“缺油、少气”的能源结构迫使我国每年耗费巨额成本向国外大量购买气液体燃料,以满足国内经济社会发展需求,这使得我国能源安全难以得到保障,另一方面,我国却是一个相对“富煤”国家,我国煤炭探明储量已占全球探明储量的13.3%,这种独特的能源结构决定了我国是以煤炭为主要能源消费的国家。煤气化作为煤炭绿色、高效清洁转化的关键技术和共性技术,其技术的发展对我国经济发展起到至关重要的作用。煤气化是指在一定的温度和压力下,通过煤与气化剂发生气化反应生成CO和H2的过程。
CN104017606A公开了一种水煤浆气化工艺系统。该水煤浆气化工艺系统包括:气化单元,包括煤气化炉;热量回收单元,包括换热器和冷却装置,其中,换热器的进气口与煤气化炉的第一出气口连接,冷却装置的进气口与换热器的出气口连接,且换热器与冷却装置均具有换热管,换热器的换热管与冷却装置的换热管内均通有冷却介质,该冷却介质对流经换热器和冷却装置的合成气携带的热量进行回收。该系统主要解决水煤浆气化工艺中热量的回收问题,而没有对气化工艺的烧嘴特征进行说明,在此情况下通常理解为烧嘴为单烧嘴。但由于单烧嘴,尤其是水煤浆单烧嘴,气化反应速度慢、反应停留时间较长、产生的热量通量小,因此如果采用该系统会增加设备投资及运行成本,故适用性不强。
CN107151567A公开了一种水煤浆气化系统及其工艺,涉及煤气化技术领域。该系统包括气化单元,包括气化炉和灰渣锁斗;气化炉包括连通的下部一段主反应区、上部二段辅助反应区和灰渣激冷室,灰渣激冷室与灰渣锁斗连接;分离单元,包括旋风分离器和第一集灰罐;热量回收单元,包括煤气废锅、汽包和第二集灰罐;汽包与煤气废锅中的列管连通;旋风分离器的出气口与煤气废锅的进气口连通;煤气废锅设有排气口;煤气废锅产生的过热蒸汽一部分通入上部二段辅助反应区的进入口,一部分与外界相通。由于该工艺采用水激冷的方式对粗合成气进行激冷和除灰,因此该工艺仍然存在的水耗高,热利用效率低的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的煤种适应性差、气化系统热利用效率低及产生的煤气热值低等问题,提供一种气流床气化系统及利用该系统将水煤浆气化的方法,该气流床气化系统及方法用于水煤浆气化时,具有气化反应速度快、反应停留时间短、过程热量高的特点,能够有效提高煤种适应性和系统的热效率,同时降低比氧耗和比煤耗。
本发明的发明人通过研究发明一种水煤浆的气流床气化系统及方法,该系统采用平焰型气化烧嘴,所使用的平焰型气化烧嘴包括多个烧嘴单元,每个烧嘴单元将气化剂与来自物料输送单元的水煤浆通过撞击混合并点燃,所述烧嘴单元的数量≥3。由于在平焰型气化烧嘴中设置了多个烧嘴单元,与现有技术中包括多个烧嘴的气化单元相比,多个烧嘴单元的平铺布置方式使得气化过程具有气化反应速度快、火焰短、反应停留时间短、过程热量高等特点,故能显著提高煤种适应性。
将本发明所述平焰型气化烧嘴用于本发明所述水煤浆的气流床气化系统中时,水煤浆经平焰型气化烧嘴,并与气化剂于气化室内,经气化反应产生高温粗合成气和熔渣,高温粗合成气经换热单元进行换热降温同时副产蒸汽,副产的蒸汽进入蒸汽单元,除用于平焰型气流床煤气化系统自身的需要外,剩余蒸汽外输其它下游工艺,产生的煤气热值高,能够显著提高系统的热效率,同时降低比氧耗和比煤耗。
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