[发明专利]等离子体煤气化的方法及设备

权利要求书

1.一种等离子体煤气化的方法，包括流化床气化技术，其特征是流化床气化炉（1）的工作流程设 计为三段工作方式，呈上、中、下布局，上段为悬浮预热段（1-Ⅳ），中段为湍流热解段（1-Ⅲ），下 段鼓泡气化段（1-Ⅱ），等离子体喷枪设置在鼓泡气化段（1-Ⅱ），用水蒸汽作为等离子体喷枪的工作气体， 使水蒸汽在等离子体喷枪内加热到4000℃以上，分解生成H^*、O^*、H₂^*、HO^*、O₂^*活性化学物后，直接喷 射在鼓泡气化段（1-Ⅱ）的焦炭上，进行如下反应：

C(s)+4H^*=CH₄+75.6kj

C(s)+2O^*=CO₂+566kj

C(s)+2H₂^*=CH₄+75.6kj

2C(s)+2HO^*=2CO+H₂-131.2kj

C(s)+O2^*=CO₂+566kj

水分子的活性化学物与焦炭进行化学反应生成CO、H₂、CO₂、CH₄，并放出热能，随后CO₂又与焦炭进行还原 反应生成CO，在鼓泡气化段（1-Ⅱ）同时设置水蒸汽喷枪，在有水蒸汽参与反应的情况下，CH₄与水蒸汽或 CO₂反应生成CO和H₂，炉内气化反应所需的热量由活性化学物与焦炭的放热反应和高温等离子体提供；流化 风取自流化床气化炉（1）内的气化生成物，在炉外流化风机（4）的引力作用下，流化风在炉内由下向上运 行，流经鼓泡气化段（1-Ⅱ）、湍流热解段（1-Ⅲ）和悬浮预热段（1-Ⅳ），再由悬浮预热段（1-Ⅳ）的上部 出口引出炉外，然后通过流化风管a（3）和流化风机（4）返回流化床气化炉（1）内的风室（1-Ⅰ），再通 过布风板（109）上的风帽（110）进入鼓泡气化段（1-Ⅱ），进行循环运行，流化风还兼作载热体，把鼓 泡气化段（1-Ⅱ）的热能传递到湍流热解段（1-Ⅲ）和悬浮预热段（1-Ⅳ）；煤粉或水煤浆由喷枪喷入流 化床气化炉（1）内的悬浮预热段（1-Ⅳ），在悬浮预热段（1-Ⅳ）进行预热并蒸发出水蒸汽，然后煤粒以 自由沉降方式落入湍流热解段（1-Ⅲ），在湍流热解段（1-Ⅲ）进行上下翻滚受热，逸出热解气后成为焦 炭颗粒落入鼓泡气化段（1-Ⅱ），在鼓泡气化段（1-Ⅱ），焦炭颗粒以鼓泡流化方式上下运动，与等离子喷 枪喷出的活性化学物进行化学反应，及与水蒸汽进行化学反应，生成CO和H₂的合成气，直至完全气化变为 液态熔渣排入水封渣池；在湍流热解段（1-Ⅲ）生成的热解气与流化风混合，进入到悬浮预热段（1- Ⅳ），与悬浮预热段（1-Ⅳ）生成的水蒸汽再进行混合，经悬浮预热段（1-Ⅳ）的上部出口引出炉外，通 过流化风管a（3）和流化风机（4）、流化床气化炉（1）的风室（1-Ⅰ）和布风板（109）上的风帽（110） 进入到鼓泡气化段（1-Ⅱ）内，其中的水蒸汽与焦炭进行化学反应生成CO和H₂，热解气中煤烟、气态焦油、 C_mH_n、CH₄与水蒸汽进行反应生成CO和H₂；流化床气化炉（1）内生成的以CO和H₂为主要成分的合成气混合物 由鼓泡气化段（1-Ⅱ）上部的合成气出口出来，进入气固分离器（6）进行分离，分离出的炭粒返回流化 床气化炉（1）的鼓泡气化段（1-Ⅱ）进行气化处理，分离出的合成气通过余热锅炉回收热量降温后，再 进行除尘、脱硫净化处理，送入合成气贮罐，作为生产甲醇或二甲醚的原料气利用，或作为制氢原料气利 用，或作为城市煤气利用。