[发明专利]用于气化具有高含湿量的颗粒固体碳质燃料的方法和装置

说明书

本发明涉及将具有高含湿量的颗粒固体碳质燃料转化成供燃烧的煤气的方法和装置。更确切地说，本发明提供了气化湿颗粒固体碳质燃料(不包括在干燥段之前加入水)的改进的方法和装置，并且，在其中，该燃料的干燥与产物煤气的冷却相互联合起来进行。本发明主要适合于将湿煤转化成煤气，为了方便起见，关于该申请，将在下文描述本发明。然而，当然本发明也适合于转化其他类型的颗粒固体碳质燃料成为煤气。

已知的是，通过各种方法可以将煤转化成为煤气。这些转化方法一般在升温下发生，温度通常在900℃和1500℃之间，其取决于所使用的转化方法。这些方法主要包括将煤部分燃烧，以便产生一氧化碳而不产生二氧化碳。在化学结构上在煤中含有的烃和氢也产生某些氢气和甲烷。这些方法通常包括加入蒸汽并通过碳和水之间的反应结果产生了附加氢气。

在产物煤气可被净化之前或它的流量通过阀门可被控制之前必须将其冷却。用于冷却该煤气的大多数方法是使用蒸汽发生器和过热器，在其中，热气体通过上部管子被冷却，管中水沸腾以产生蒸汽。

大多数的已知气化方法需要供给具有含湿量通常低于10至20％(其量取决于该方法)的煤。鼓氧气化炉可接受具有较高湿量的燃料。当具有高含湿量的煤被气化时，首先必须干燥所说的煤，以便将湿含量减少到适合的程度。

在转化高含湿量的煤成为煤气的已知方法中，首先将煤干燥，在蒸汽流化床干燥方法中，用热蒸汽干燥煤，减少湿含量。该方法在大气压下操作，使用原煤，该原煤在送入干燥器的床层之前被粉碎。通过在底部引入的鼓泡的热蒸汽使煤床层达到流态化，以保持该床层中的颗粒进行恒定运动。许多根管子被安置在该床层区域内的层间，热蒸汽通过这些管子，以便加热和干燥所说的煤。干燥的煤被冷却和贮存。然后，将煤从贮存器输送至气化炉，其位于该装置的另一处。

该气化炉具有一床层，用空气或富氧空气使其流态化，也与煤进行化学反应，以产生产物煤气。以这样方式来操作，以致使大多数反应发生在流化床中，尽管细煤颗粒和细灰分通过气流被带到该气化炉的顶部，在此可另外引入空气以完成气化过程。当离开气化炉时，煤气的温度约为1000℃，因此，需要高温耐火旋风分离器以除去返回至气化炉的碳颗粒。

然后，将产物煤气冷却，使其温度冷至0℃至450℃，以便净化和除硫。

其他气化方法也是已知的，但这些方法都基本上相似，其相似程度是，在操作过程中，在气化之前煤首先被干燥和贮存，在净化之前冷却产物煤气。

蒸汽流化床干燥方法需要蒸汽，以便形成流态化并干燥煤。这可通过常规的锅炉或蒸气再压缩的方法来达到，使之在干燥过程中除去水分。这两种方法都需要消耗能量或进行能量的转化。

在燃气轮机动力站中，使用蒸汽叶轮机，其是靠热回收蒸汽发生器而产生的蒸汽来开动的，所供给的用于干燥的蒸汽可来自热回收蒸汽发生器或来自蒸汽叶轮机的废蒸汽。然而，这减少了通过蒸汽叶轮的用于发电的蒸汽。

使用蒸气再压缩需要压缩机用于提高蒸汽压力和温度，这些压缩机需要输入大功率电能。为蒸汽流化床干燥器(SFBD)而产生蒸汽的这两种方法都降低了动力站的净电力输出功率，因此，降低了它的总功率。

对于动力站产生的电比如说400MW电容量，完全使用加工煤的常压蒸汽流化床干燥器(SFBD)是很大的，大大增加了动力站的基本投资，因此增加了生产电的费用。

使用这种蒸汽流化床干燥器的方法所建议采用的装置包括在气化前的干燥煤的中间贮罐，这导致增加了煤气生产装置的基本投资。贮存干燥的煤是危险的，因为可能引起自燃。

在过滤前需要冷却产物煤气而引起为冷却煤气所使用的热交换器的另外的基本投资。由于未过滤的煤气易于使热交换器堵塞，这又需要经常清洗热交换器，因此便增加了该装置的操作费用。    

在最新的专利文献中描述了某些方法，在这些方法中使用气化炉的产物煤气，以便除去来自进料燃料中的水分。