[发明专利]含碳物质的超细颗粒气化系统和气化工艺

说明书

本发明公开了一种含碳物质的超细颗粒气化系统和气化工艺，气化系统包括原料输送单元、气化单元和合成气净化单元；原料输送单元、气化单元和合成气净化单元依次相连；原料输送单元包括载气控制系统和料仓，载气控制系统用于控制加入料仓的载气的加入方式和流量；料仓的下端设置有2～10层环管分支，每层环管分支均匀设置有4～20个进气口，进气口用作将载气载入料仓的入口；合成气净化单元依次包括旋风分离器、颗粒层过滤器、对流废锅和洗涤塔。本发明进一步提升了气流床气化的效率，提升了气化炉的处理能力，降低了反应温度、延长了气化炉衬里的使用寿命、节约了运行成本。

技术领域

本发明涉及一种含碳物质的超细颗粒气化系统和气化工艺。

背景技术

固体含碳物质转化成富含CO、H₂(或含CH₄)等气态物质的过程是以氧气(空气、富氧或工业纯氧)、水蒸气作为气化剂，通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为富含CO、H₂(或含CH₄)等气态物质的工艺过程。

现有含碳物质气化工艺根据进入反应器的固体颗粒尺度可以分为固定床常压(加压)气化工艺、流化床气化工艺和气流床气化工艺。固定床常压(加压)气化工艺中固态物质以厘米级尺度进入气化炉，转化时间为几十分钟到几小时；流化床气化工艺以毫米级固体颗粒为原料，转化时间约为分钟级；气流床气化技术以百微米级颗粒为原料，转化时间为10s级。颗粒尺度变化导致颗粒的反应时间发生巨大变化，进而使气化炉结构、处理能力、工艺流程发生很大的差别。从固定床气化炉、流化床气化炉、气流床气化炉的反应性能可以看出，气流床气化炉的单位容积处理能力最大。中国专利文献CN110257105A公开了一种超细粉低温气流床气化生产合成气的工艺，其以粒径小于75μm的固体含碳颗粒为气化原料，在低于1300℃的气化温度下，与气化剂反应生成合成气。其存在的主要问题在于，气化效率难以进一步提升，气化炉的单位容积处理能力不高，且气化温度仍然高达1300℃，气化炉内衬里受到较大侵蚀，降低衬里的使用寿命，企业运行成本高。

虽然本领域技术人员知道，进一步细化固体颗粒粒径能提升气流床气化速率，从而可以降低气化温度、提升气化炉的单位容积处理能力，但是目前为止，气流床气化的原料粒径仍然停留在百微米级别，这其中除了超细颗粒研磨的技术难点外，超细颗粒气化本身也主要存在两大技术难点：一是超细颗粒的气力输送稳定性问题，固体颗粒越细，其流动性越差，气力输送的流量越不稳定，现有气力输送系统无法输送含碳物质的超细颗粒；二是合成气和熔渣、飞灰的分离，固体颗粒粒径进一步降低，虽然带来气化效率的提升，但同时也使飞灰的颗粒尺度进一步减小，飞灰与合成气的分离难度进一步提升，现有技术中的载气输送系统和合成气净化系统不再适用于超细颗粒的气化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服了现有气流床气化工艺的气化效率难以进一步提升，单位容积气化炉的处理能力不高，气化温度高、气化炉耐火衬里使用寿命短，企业运行成本高，以及现有技术的载气输送系统以及合成气净化系统不适用于超细颗粒气化的缺陷，提供了一种含碳物质的超细颗粒气化系统和气化工艺，通过进一步细化含碳物质的颗粒粒径，进一步提升气化效率，提高气化炉的处理能力，降低了气化温度，延长了耐火衬里的使用寿命，降低了企业的运行成本，同时提高了超细颗粒输送的稳定性和使合成气中灰含量将到较低水平。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种含碳物质的超细颗粒气化系统，其包括原料输送单元、气化单元和合成气净化单元；所述原料输送单元的出口与所述气化单元的进口相连，所述气化单元的出口与所述合成气净化单元的进口相连；

所述原料输送单元包括载气控制系统和料仓，所述料仓的下端设置有2～10层环管分支，每层所述环管分支均匀设置有4～20个进气口；所述载气控制系统包括电磁阀、脉冲电源控制器和气体分配器，所述脉冲电源控制器与所述电磁阀电连接，所述电磁阀的出口与所述气体分配器的进口连接，所述气体分配器的出口与各所述进气口连接；