[实用新型]煤炭超临界水气化制氢及固液残余无害化处理系统

说明书

本实用新型公开了一种煤炭超临界水气化制氢及固液残余无害化处理系统，系统包括煤粉预处理单元、氧气供应单元、超临界水气化单元、超临界水热燃烧单元以及冷却水单元。该系统紧密的耦合了超临界水气化反应以及超临界水热燃烧反应，利用超临界水热燃烧反应对有机物降解的快速、高效以及彻底性对煤炭超临界水气化制氢过程中所产生的残浆料直接升压回送进行无害化处理，系统的产物分离技术综合实现了气化反应过程中气液固三相产物的能源化利用，同时，超临界水热燃烧反应过程中所产生的大量热量为超临界水气化反应提供了内部热源，实现了煤炭的高温内热型超临界水气化，减少了外部热源的使用，提高了系统经济性。

技术领域

本实用新型属于能源及环保技术领域，特别涉及一种煤炭超临界水气化制氢及固液残余无害化处理系统。

背景技术

化石能源的大量开采和使用对生态系统的可持续发展带来了严重的危害，必须急切的寻求一种新型、安全可靠、清洁的可持续发展能源系统。氢能作为一种清洁、高热值、可储存、可再生的优质能源，在化工、航空航天、汽车等领域应用广泛，如何采用合适的方法高效环保的制备氢能引起了学者的广泛关注。我国是以煤炭为主要能源的国家之一，以煤炭为原料制备氢气不仅能解决煤炭利用所带来的环境污染和生态破坏问题，还能实现煤炭的能源化利用。

目前常用的煤制氢方法主要有煤气化制氢，即利用煤炭在空气中的部分氧化-气化反应制备合成气。但是常规煤气化技术制氢技术存在效率较低、且不可避免的生成大量SO_x、NO_x、重金属污染物等二次污染，以及经济效益较差等问题，严重制约着该技术的快速健康发展。超临界水气化（supercritical water gasification,简称SCWG）技术是20世纪70年代麻省理工学院的Modell教授提出的新型气化制氢技术，指利用超临界水（温度＞374.1℃，压力＞22.1MPa）的特殊性质（低介电常数、高溶解性），将超临界水作为反应的媒介，煤炭在超临界水中快速高效地发生均相气化反应，煤炭中的碳、氢元素直接气化转化为CO₂和H₂，同时部分超临界水也将水解为H₂，煤炭中的所含的N、S、重金属等元素在反应器底部矿化沉积在固相残渣中。与传统煤气化制氢技术相比，超临界水气化制氢技术具有反应迅速、气化效率高、产氢率高、煤种适应性强、无二次污染、经济性高等技术优势。

但利用煤炭超临界水气化技术制备氢气时，还存在一些问题：

（1）煤炭经过超临界水气化制氢反应后，所产生的高温残浆液中还含有一定量的有机物质，如果反应后残浆液处理不适当或直接排放将导致严重的环境污染问题。

（2）煤炭超临界水气化是一个高温高压还原反应，利用气化反应后的高温流体难以将新鲜的常温煤炭直接预热到反应温度，而直接利用外部加热源或辅助外部热源的方式将煤炭加热或补热到气化反应所需的温度，不仅会增加系统的设备投资费用，也会提高系统的运行费用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种煤炭超临界水气化制氢及固液残余无害化处理系统，紧密结合超临界水气化反应以及超临界水热燃烧反应，可高效地实现超临界水气化反应过程所产生的残浆液中有机污染物的彻底无害化处理，有效地降低高温高压超临界水气化反应所需的能耗，同时，实现了煤炭超临界气化反应以及浆液超临界水热燃烧反应所产生的气液固三相产物的资源化利用。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种煤炭超临界水气化制氢及固液残余无害化处理系统，包括：

煤粉预处理单元，包括煤浆调配罐1，煤浆调配罐1出口与高压煤浆泵2入口相连，高压煤浆泵2出口与预热器3内管进口相连；

氧气供应单元，包括依次连接的空分装置13与氧气压缩机14