分级气化装置以及分级气化方法与流程

技术特征：
1.一种分级气化装置，其特征在于，所述分级气化装置包括：一级气化单元(1)；分离装置(2)，所述分离装置(2)设置在一级气化单元(1)的下游，与一级气化单元(1)相连通；以及二级气化单元(3)，所述二级气化单元(3)设置在分离装置(2)的下游，与分离装置(2)相连通，其中，所述分离装置(2)被配置为将一级气化单元(1)的产物至少部分地实现气固分离，形成初煤气(e)和热半焦(d)，并且其中，所述二级气化单元(3)包括相互分离的初煤气入口和热半焦入口。2.根据权利要求1所述的分级气化装置，其特征在于：在二级气化单元(3)的主气流的流动方向上，所述热半焦入口设置在初煤气入口的上游。3.根据权利要求2所述的分级气化装置，其特征在于：所述一级气化单元(1)包括燃料入口、第一气化剂入口和气固混合物出口；所述分离装置(2)包括物料入口、初煤气出口和热半焦出口；所述二级气化单元(3)包括二级气化炉膛(33)，二级气化炉膛(33)上设置有所述初煤气入口、所述热半焦入口、第二气化剂入口、终煤气出口和底渣出口，其中，一级气化单元(1)的气固混合物出口与分离装置(2)的物料入口相连通，分离装置(2)的初煤气出口与二级气化单元(3)的初煤气入口相连通，分离装置(2)的热半焦出口与二级气化单元(3)的热半焦入口相连通。4.根据权利要求3所述的分级气化装置，其特征在于：二级气化单元(3)的热半焦入口位于二级气化单元(3)的顶部，二级气化单元(3)的第二气化剂入口位于二级气化单元(3)的顶部，并且二级气化单元(3)的初煤气入口位于二级气化单元(3)的侧壁。5.根据权利要求3所述的分级气化装置，其特征在于：所述二级气化炉膛(33)包括两个直径不相等的筒体段，位于上部的筒体段的直径小于位于下部的筒体段的直径，并且热半焦入口和第二气化剂入口设置在位于上部的筒体段的顶部，初煤气入口设置在位于下部的筒体段上。6.根据权利要求5所述的分级气化装置，其特征在于：所述分级气化装置还包括环形风箱(32)，所述环形风箱(32)设置在分离装置(2)的初煤气出口和二级气化单元(3)的初煤气入口之间，用于分配初煤气。7.根据权利要求6所述的分级气化装置，其特征在于：所述环形风箱(32)设置在位于下部的筒体段的上方，并且初煤气入口设置在位于下部的筒体段的顶部，使得经环形风箱(32)分配后的初煤气(e)从位于下部的筒体段的顶部进入二级气化炉膛(33)。8.根据权利要求5所述的分级气化装置，其特征在于：所述分级气化装置还包括烧嘴(31)，所述烧嘴(31)设置在二级气化炉膛(33)的顶部。9.根据权利要求6所述的分级气化装置，其特征在于：所述环形风箱(32)设置在位于下部的筒体段的外周，并且初煤气入口设置在位于下部的筒体段的侧壁上，使得经环形风箱(32)分配后的初煤气(e)从位于下部的筒体段的侧壁进入二级气化炉膛(33)。10.根据权利要求3所述的分级气化装置，其特征在于：所述二级气化炉膛(33)包括隔板(34)，所述隔板(34)将二级气化炉膛(33)分隔出中心区和围绕中心区的隔热区。
11.根据权利要求3所述的分级气化装置，其特征在于：二级气化单元(3)的初煤气入口位于二级气化单元(3)的顶部，二级气化单元(3)的热半焦入口位于二级气化单元(3)的侧壁，并且二级气化单元(3)的第二气化剂入口位于二级气化单元(3)的侧壁。12.一种分级气化方法，采用如权利要求1-11中任一项所述的分级气化装置，其特征在于，所述分级气化方法包括：a)将燃料(b)与第一气化剂(a)通入一级气化单元(1)发生气化反应，生成气固混合物(c)；b)气固混合物(c)经过分离装置(2)至少部分地实现气固分离，形成初煤气(e)和热半焦(d)；以及c)将初煤气(e)和热半焦(d)分别通过相互分离的初煤气入口和热半焦入口通入二级气化单元(3)，与通入二级气化单元(2)的第二气化剂(f)发生反应，生成终煤气(g)和底渣(h)。13.根据权利要求12所述的分级气化方法，其特征在于：通入二级气化单元(2)的第二气化剂(f)先与热半焦(d)反应，生成的产物再与初煤气(e)反应。14.根据权利要求13所述的分级气化方法，其特征在于：在步骤c)中，将热半焦(d)通过设置在二级气化单元(3)的顶部的热半焦入口通入二级气化单元(3)中，将第二气化剂(f)通过设置在二级气化单元(3)的顶部的第二气化剂入口通入二级气化单元(3)中，并且将初煤气(e)通过设置在二级气化单元(3)的侧壁的初煤气入口通入二级气化单元(3)中。15.根据权利要求12所述的分级气化方法，其特征在于：所述热半焦(d)中携带的固体质量为气固混合物(c)中的固体质量的70％-95％。16.根据权利要求12所述的分级气化方法，其特征在于：所述热半焦(d)中含有的气体质量小于气固混合物(c)中的气体质量的20％。17.根据权利要求12所述的分级气化方法，其特征在于：在步骤c)中，所述热半焦(d)与第二气化剂(f)的反应温度的范围为t2-100℃<t1<t2 500℃，其中，t1为所述反应温度，t2为燃料灰分软化温度。18.根据权利要求12所述的分级气化方法，其特征在于：所述终煤气(g)的温度范围为t2<t2，其中t2为终煤气(g)的温度范围，t2为燃料灰分软化温度。

技术总结
本发明提供了一种分级气化装置，所述分级气化装置包括：一级气化单元(1)；分离装置(2)，所述分离装置(2)设置在一级气化单元(1)的下游，与一级气化单元(1)相连通；以及二级气化单元(3)，所述二级气化单元(3)设置在分离装置(2)的下游，与分离装置(2)相连通，其中，所述分离装置(2)被配置为将一级气化单元(1)的产物至少部分地实现气固分离，形成初煤气(E)和热半焦(D)，并且其中，所述二级气化单元(3)包括相互分离的初煤气入口和热半焦入口。本发明还提供了一种分级气化方法。根据本发明提供的分级气化装置和分级气化方法，能够提高碳转化率、气化性能和系统运行稳定性。气化性能和系统运行稳定性。气化性能和系统运行稳定性。


技术研发人员：王小芳 朱治平 郭帅 高鸣 李百航
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：2020.08.26
技术公布日：2022/2/28