[其他]用固体燃料制备合成气体的方法

说明书

本发明涉及用固体燃料制备合成气体的方法。

这种方法可以在高压的流化床中利用汽化剂发生吸热和放热反应来实现。在流化床上方布置的是一辅助汽化空间或燃烧室，而在流化床之下，则是一个包含固体汽化残渣的固态床。将燃料引入流化床内，固体汽化残渣从固态床下排除，同时自辅助汽化室中抽取生成的合成气体。

在流化床下形成固态床的固体汽化残渣主要包含燃料中的伴生矿物，更准确地说，就是燃料中通常的灰渣和矿物杂质。固态床中也有大量含碳的固体物质，它们一部分呈粗颗粒状态，由于其重量大，便从流化床下落到固态床上。固态床中另一部分含碳物质由小粒度组成，它们的含碳量很高，是由于在汽化过程中未完全转化之故。

满意地实施这种方法的一个重要要求是从发生汽化过程的反应器中，即其下部能顺利地排除汽化残渣。在仍然载有含碳汽化残渣的固态床还遭受过热时，特别是当含氧的汽化剂进入到固态床中去的时候，可能会出现一些问题。与固态床中含碳组成物最终形成的放热反应会使温度大幅度升高，其结果使固态床的矿物成分烧结在一起，甚至会部分熔化，形成大块。在极端的情况下，会导致反应器不得不停止运转，以便采用机械工具来清除烧结的沉积物和烧结块等。考虑到汽化过程停止运转后需要让反应器冷却，这种运行中断可能要延续数日之久。

从上述的问题来看，该方法一般可这样来实施，即把具有放热效应的汽化剂，例如氧气，喷射到固态床上边界的最上面，这样便可使氧在任何情况下都不与仍处于固态床中的含碳颗粒发生反应，那就意味着只把氧引入流化床，或者可能的话，引到流化床上部的辅助反应室中去。

由于引入汽化剂在反应器内进行汽化过程的喷嘴位置相对于反应器来说，通常是固定的，或者至少当反应器在运行时不能作较大的变动，在可以毫不间断地进行数周或数月的汽化过程中，如果固态床的上边界在高度方面没有发生显著的位置变化，也就是说，固态床的上表面总是保持在低于把氧送到该过程中的区城，或进行该过程的反应器中的区域，才能实现上述只在固态床上边界上面供给含氧汽化剂的条件。在汽化过程中，如果要使固态床的上边界水平面大体上保持不变，则必须从固态床的底部把自上面流化床沉积在固态床上的一定量物料排除，从而就将这部分物料从汽化过程中除去。对于至今业已在实际条件下运行的汽化反应器来说，满足那种要求并没有特别的困难，因为引入反应器的固体燃料在长时间内至少是近乎不变的自然状态。换言之，不能发生反应的燃料中的碳和矿物质之间的关系，亦即灰粉和其他可能的矿物杂质，在长时间内大致是保持恒定的。在许多情况下，这已借助采取合适的预防措施来达到;具体办法是从矿床或沉积物中有步骤地取出固体燃料，例如煤或泥煤。在另外的一些情况下，由矿床或沉积物中得到的煤要经过一道处理，以确保固体燃料的性质均匀，包括以上所述碳和不能汽化的矿物质之间的关系。

沉积矿床中的固体燃料，就其灰份含量和其他不可汽化的物质而言，要在长时间期内获得具有均匀性质的燃料，这种可能已日趋稀少，因为具有这些优点的沉积矿床在过去业已被广泛地开采。除此之外，即使这种沉积矿床仍是可以得到的，但是由于现代使用的开采方法，在许多情况下，要使开采的煤或其他固体燃料中不可汽化的矿物数量没有波动，简直是不可能的。以开采煤，如褐煤作为一个例子，当使用大型斗轮式挖掘机作露天开采时，不可能排除在煤层或沉积层中包含的不同宽度的岩层、砂层或其他不可汽化的物质层。开采其他煤种和地下采矿时也会出现类似情况。

就上面谈及的汽化过程的一般形式而论，燃料中不能发生反应的矿物的绝对和相对比例并不意味着有任何问题，至少在某些范围内是如此，以致即使那些质量比至今所用的燃料更差的，也即具有较高灰份的燃料，仍可用于制备合成气体。由于具有较高灰份的燃料相当便宜，所以从成本上考虑那是非常理想的。然而，在处理这种煤的时候，许多情况下都会出现一些困难，那就是燃料中可汽化的碳和不可汽化的矿物之间的比例关系发生很大的波动。显然，应当克服这种缺点，或者至少使煤经过预处理来大大地把它降低，但这却增加了汽化过程中所用燃料的成本，至少是大大地抵消了劣质煤价格低的优点，所以从经济上考虑，还必须引入一种可用于汽化过程的燃料类型。