[发明专利]分级气化装置以及分级气化方法

说明书

本发明提供了一种分级气化装置及方法，其中分级气化装置包括：一级气化单元(1)；分离装置(2)设置在一级气化单元(1)的下游，与一级气化单元(1)相连通；二级气化单元(3)设置在分离装置(2)的下游，与分离装置(2)相连通，其中，二级气化单元(3)包括二级气化炉膛(33)；二级气化炉膛(33)上设置有初煤气入口、热半焦入口、第二气化剂入口、终煤气出口和底渣出口；烧嘴(31)位于二级气化炉(33)的侧壁上，且烧嘴31的位置高于终煤气出口的位置；以及环形风箱(32)设置在分离装置(2)的初煤气出口和初煤气入口之间，用于分配初煤气(E)。

本申请为分案申请，母案的申请号为：202010868257.4，申请日：2020年08月26日，名称：分级气化装置以及分级气化方法。

技术领域

本发明涉及燃料气化技术领域，具体地，涉及一种分级气化装置以及一种分级气化方法。

背景技术

煤炭气化技术是洁净煤技术的重要组成部分，是高效、洁净利用煤炭的主要途径之一，已成为众多现代能源和化工系统的核心技术。流化床气化可以实现气化剂和燃料之间良好的返混和接触，可使用宽筛分碎煤颗粒为燃料，煤种适应性强；但是流化床气化受颗粒处于流态化的条件限制，一般只能运行在1000℃以下，气化反应速率较低，导致碳转化率较低。气流床煤气化工艺反应温度高、气化强度高、生产能力大、碳转化率高，是现在煤气化技术的主要发展方向，但存在入炉煤粉粒径小、制备成本高、对煤种限制大等问题。为了解决上述气化工艺的不足之处，提出了分级气化工艺：分级气化工艺结合不同反应器及气化工艺的优势，实现对煤气化反应过程的分级控制，降低燃料制备成本，提高系统平均反应温度，实现高效气化。

现有分级气化技术在实际应用过程中，会存在如下局限性：

(1)在低于950℃、低氧煤比的条件下运行时，一级气化单元生成的煤气中会含有焦油，直接进入下游，影响下游设备运行稳定性的同时，会对环境造成污染；此外，一级气化单元生成的煤气中携带的飞灰直接离开系统，飞灰含碳量高，影响系统整体的碳转化率。

(2)一级气化单元生成的煤气携带飞灰一起进入二级气化单元，与通入气化炉的气化剂发生气化反应，如果气化炉内反应温度不足以使其中的碳与CO₂、水蒸气瞬间完成还原反应，则气化剂更易于与还原性烟气中的可燃气体(CH4、CO、H2等)发生氧化反应，会使得系统整体的碳转化率、冷煤气效率、有效气产率等气化指标降低。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地克服现有技术的缺陷，提供一种新的分级气化装置和分级气化方法。

本发明的目的还在于提供一种分级气化装置以及一种分级气化方法，以提高碳转化率。

本发明的目的还在于提供一种分级气化装置以及一种分级气化方法，其能够提高系统运行稳定性。

本发明的目的还在于提供一种分级气化装置以及一种分级气化方法，其能够提高系统气化性能。

为达到上述目的或目的之一，本发明的技术解决方案如下：

一种分级气化装置，所述分级气化装置包括：

一级气化单元；

分离装置，所述分离装置设置在一级气化单元的下游，与一级气化单元相连通；以及

二级气化单元，所述二级气化单元设置在分离装置的下游，与分离装置相连通，

其中，所述分离装置被配置为将一级气化单元的产物至少部分地实现气固分离，形成初煤气和热半焦，并且

其中，所述二级气化单元包括相互分离的初煤气入口和热半焦入口。

根据本发明的一个优选实施例，在二级气化单元的主气流的流动方向上，所述热半焦入口设置在初煤气入口的上游。