本技术介绍了一套先进的碳基超细颗粒气化系统及其工艺流程。该系统由原料输送、气化和合成气净化三个主要单元组成,它们按顺序连接,确保原料的连续流动和高效处理。
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。
实现思路