[发明专利]一种煤炭分级转化气化方法与装置

说明书

本发明提供了一种煤炭分级转化气化方法，包括：S1、采用第一热量加热煤炭生成焦炭与焦炉煤气；S2、采用第二热量加热焦炭和二氧化碳，以使焦炭部分气化，生成一氧化碳；S3、将未气化的焦炭与热空气燃烧产生热量，其中，热量至少包括所述第一热量和第二热量；S4、将部分一氧化碳与水蒸汽反应生成步骤S2中二氧化碳和氢气。另一方面提供了一种煤炭分级转化气化装置。

技术领域

本发明涉及能源动力领域，尤其涉及一种煤炭分级转化气化方法与装置。

背景技术

煤作为我国能源结构转型中不可或缺的一次燃料，相比气体燃料，具有利用效率低下、污染严重等劣势，将煤炭转化为气体燃料是实现其高效清洁利用的必要条件。

煤气化，即气化剂通过炙热的炭层对煤进行热加工获得煤气的过程。气化剂主要包括氧气(空气、富氧空气和纯氧)，水蒸气，氢气以及二氧化碳，其中水和纯氧共同作为气化剂进行气化最为常见。煤气化过程是发展煤基化学品合成、液体替代燃料合成、先进IGCC发电系统以及多联产系统的核心，也是煤高效清洁利用过程中化学能损失最大的单元之一。其能量利用效率低主要是由于气化过程反应剧烈不可逆损失大，且纯氧作为气化剂，制备纯氧所需的空分装置能耗高造成的。在现有的气化技术中，气化冷煤气效率在65％～80％左右。

综上所述，煤炭气化过程由于过分追求碳转化率，存在冷煤气效率低等问题，本发明提出基于抽碳的煤炭分级气化方法，在焦炭气化过程不追求高碳转化率，将未反应焦炭进行燃烧供热，可以有效地降低气化过程的不可逆性，提升气化冷煤气效率，具有广泛的社会效益和工业应用前景。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种煤炭分级转化气化方法与装置，至少解决以上技术问题。

(二)技术方案

本申请第一方面提供了一种煤炭分级转化气化方法，包括：S1、采用第一热量加热煤炭生成焦炭与焦炉煤气；S2、采用第二热量加热焦炭和二氧化碳，以使焦炭部分气化，生成一氧化碳；S3、将未气化的焦炭与热空气燃烧产生热量，其中，热量至少包括第一热量和第二热量；S4、将部分一氧化碳与水蒸汽反应生成步骤S2中二氧化碳和氢气。

可选地，步骤S3具体为：将未气化的焦炭与热空气燃烧产生高温烟气；高温烟气释放热量。

可选地，高温烟气释放热量后加热空气以得到步骤S3中热空气。

可选地，步骤S4中所述一氧化碳与水蒸汽反应的温度为200～400℃。

可选地，所述步骤S1的反应温度为600～900℃。

本申请另一方面提供了一种煤炭分级转化气化装置，包括：碳化单元1，用于采用第一热量24加热煤炭10生产焦炭13与焦炉煤气12；部分气化单元2，用于采用第二热量25加热焦炭13和二氧化碳19，以使焦炭13部分气化，生成一氧化碳20；焦炭燃烧单元3，用于将未气化的焦炭14与热空气17燃烧产生热量23，其中，热量23至少包括第一热量24和第二热量25；变换产氢单元4，用于将部分一氧化碳20与水蒸汽21反应生成部分气化单元中二氧化碳19和氢气22。

可选地，该装置还包括传热单元6，7，焦炭燃烧单元3产生高温烟气15通过传热单元6，7释放第一热量24和第二热量25。

可选地，该装置还包括空气预热单元5，高温烟气15释放第一热量24和第二热量25后通过空气预热单元5加热空气18，以生成焦炭燃烧单元所需热空气17。

可选地，碳化单元1为加热炉、均热炉或煅烧炉之一。

可选地，焦炭13由部分气化单元2的顶部进入，二氧化碳19由部分气化单元2的底部进入。

(三)有益效果