[发明专利]等离子体煤气化的方法及设备

摘要

等离子体煤气化的方法及设备，涉及煤化工技术和气化炉设备，其特征是流化床气化炉设计为三段工作方式，上段为悬浮预热段，中段为湍流热解段，下段鼓泡气化段，等离子体喷枪设置在鼓泡气化段，把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的焦炭上，进行化学反应生成CO和H2的合成气并放出热量；炉内的热解气、水蒸汽与流化风混合，经悬浮预热段的出口引出炉外，通过流化风管和流化风机返回气化炉鼓泡气化段，热解气中煤烟、气态焦油、CmHn、CH4与水蒸汽进行反应生成CO和H2的合成气。本发明比常规的煤气化技术减少煤炭资源的消耗和减少温室气体排放。

主权项

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)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+75.6kjC(s)+2O*＝CO2+566kjC(s)+2H2*＝CH4+75.6kj2C(s)+2HO*＝2CO+H2-131.2kjC(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(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(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、CmHn、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(118)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。