[实用新型]一种超临界水循环流化床气化系统

说明书

本实用新型公开了一种超临界水循环流化床气化系统，包括第一水箱、第一高压柱塞泵、第二高压柱塞泵、第三高压柱塞泵、排渣泵、返料泵、储料罐、第一加料器、第二加料器、排渣器、排渣冷却器、提升管、旋风分离器、立管、返料阀、脉冲阻尼器、回热器、冷却器、预热器、背压阀、气液分离器、湿式气体流量计、第二水箱、冷却塔、冷却水泵以及多个阀门、温度压力测控系统。本实用新型采用超临界水循环流化床作为反应器，与鼓泡流化床相比，具有更高的操作气速，可以实现高气速、高的煤通量和高的煤浓度的气化，大大提高了气化炉的效率和能力；同时床层近似无气泡，减轻了气化炉几何结构的影响，使装置易于大型化放大。

技术领域

本实用新型属于煤及可再生资源洁净转化利用领域，特别涉及一种超临界水循环流化床气化系统。

背景技术

长期以来煤炭的传统利用方式给大气等自然环境造成了难以逆转的污染，严重威胁和影响了居民的身体健康。因此研发洁净煤技术，提高煤的利用效率，减少污染排放，对于实现经济、能源与环境的协调发展具有重要的战略意义。

超临界水气化技术可以直接处理高含湿量的煤，转化为富氢气体，具有气化率高、气化速度快、氢气含量高及原料适应性强等优点，受到国内外学者广泛关注，在过去的几十年间得到了快速发展。MIT的Modell率先进行了煤、生物质等在超临界水釜式反应器中的气化研究，展示了煤的超临界水气化的良好前景，并申请了专利(US4113446)，但是其采用的间歇反应器主要用于反应机理方面研究，不能满足未来该技术工业化的需求。西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室长期从事煤、生物质等有机废弃物超临界水气化制氢研究，2002年，该课题组实用新型了有机固态原料的超临界水气化制氢方法和装置(ZL02114529.6)，解决了高浓度物料高压多相连续输送的关键技术难题，在管流式反应器中实现了煤、生物质等原料的完全气化，但管流反应器容易出现壁面结渣堵塞，导致系统停机。2005年，该课题组实用新型了一种煤与生物质共超临界水气化制氢装置及方法(ZL200510041633.8)，解决了反应物料快速升温的技术难题，实现了高浓度煤的高效气化。2007年，该课题组实用新型了一种煤、生物质超临界水流化床气化/部分氧化制氢装置和方法(ZL200710017691.6)，解决了管式反应器存在的结渣堵塞难题，实现了高浓度生物质的高效气化，但是其操作只能在中低气速下进行，从两相流动状态看属于鼓泡流化床，虽然能够解决管式反应器存在的结渣堵塞难题，实现高浓度生物质、煤的高效气化，但与传统鼓泡流化床类似，反应器内一些重要参数，比如床层膨胀、气固混合、气泡特性、传热特性、反应气体的传质特性等，强烈依赖反应器的尺寸。鼓泡流化床的气泡行为也带来了反应器效率的降低和反应器不易放大的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述难题，提供一种超临界水循环流化床气化系统，该系统及方法能够使操作气速更高，可以实现高气速和高通量的气化，床层近似无气泡，大大提高了流化床的效率和能力，并且反应器易于放大。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种超临界水循环流化床气化系统，包括循环流化床子系统、加料子系统、热子系统以及取气子系统；

循环流化床子系统包括提升管、旋风分离器和返料输送装置，提升管作为气化炉本体，提升管底部设有超临界水入口，提升管下部设有进料口和返料口，提升管上部出口与旋风分离器入口连接，旋风分离器底部排料口通过返料输送装置与提升管的返料口连接，旋风分离器上设有排气口；

加料子系统通过提升管的进料口给提升管输送气化原料；

热子系统通过提升管的超临界水入口给提升管输送超临界水，并将旋风分离器排气口排出的超临界水和气体的混合物进行冷却，使超临界水冷却为液态水；

取气子系统用于分离和收集热子系统冷却后的液态水和气体。