解耦富氧氣化方法及裝置與流程

本發(fā)明涉及富氧氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種解耦富氧氣化方法及裝置。

背景技術(shù)：

富氧氣化可大幅提高所產(chǎn)煤氣的熱值，有效地降低煤氣生產(chǎn)成本，并便于煤氣的輸送和使用，具有很好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，且富氧度越高，煤氣熱值越高。但隨著富氧度的提高，尤其是在高濃度富氧或者純氧條件下，容易造成局部反應(yīng)不均而出現(xiàn)局部反應(yīng)劇烈溫度飛升，而使氣化爐內(nèi)出現(xiàn)高溫結(jié)渣堵塞爐膛的現(xiàn)象，使氣化爐操作難度增加，嚴(yán)重時會導(dǎo)致停爐甚至出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，為了確保富氧氣化能正常運(yùn)行，一般只能采用低富氧濃度氣化，并且所用載氣為空氣。由于空氣中氮?dú)獠粎⑴c氣化反應(yīng)而直接進(jìn)入煤氣中，導(dǎo)致煤氣中有效成分降低，影響了煤氣的熱值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種解耦富氧氣化方法，可避免因氣化爐內(nèi)局部溫度過高而產(chǎn)生結(jié)渣堵塞爐膛的問題發(fā)生。

本發(fā)明還提出一種解耦富氧氣化裝置。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化方法，包括如下步驟：將固體燃料和富氧氣體排入到燃燒爐內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)以產(chǎn)生含有二氧化碳的高溫?zé)煔?；將固體燃料和所述燃燒爐排出的并與氧氣混合的富氧高溫?zé)煔馀湃氲綒饣癄t內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)以生成高溫煤氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化方法，通過將氣化過程中所含的燃燒過程和氣化過程進(jìn)行解耦，將劇烈放熱的燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程分別在燃燒爐和氣化爐內(nèi)進(jìn)行，這樣避免了相關(guān)技術(shù)中由于富氧氣體中氧氣濃度較高且因燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程同時在一個氣化爐中進(jìn)行使得氣化爐內(nèi)局部溫度過高而產(chǎn)生結(jié)渣堵塞爐膛的問題發(fā)生，提高裝置在高富氧濃度下的可操作性，提高了氣化過程的安全性，同時有利于提高富氧氣體中的氧氣濃度，從而可提高煤氣中的有效成分以及煤氣的熱值。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，解耦富氧氣化方法還包括如下步驟：采用煙氣冷卻裝置對從所述燃燒爐排出的一部分高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，冷卻后的低溫?zé)煔馀c氧氣混合后形成所述富氧氣體排入到所述燃燒爐內(nèi)，采用煤氣冷卻裝置對從所述氣化爐排出的高溫煤氣進(jìn)行冷卻，冷卻過程中回收的高溫煤氣的熱量重新進(jìn)入氣化爐內(nèi)再利用。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置，包括：燃燒爐，所述燃燒爐設(shè)有第一進(jìn)料口、富氧氣體入口和煙氣出口，從所述富氧氣體入口排入的富氧氣體與從所述第一進(jìn)料口排入的固體燃料在所述燃燒爐內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)以生成含有二氧化碳的高溫?zé)煔?；氣化爐，所述氣化爐設(shè)有第二進(jìn)料口、富氧煙氣進(jìn)口和煤氣出口，所述富氧煙氣進(jìn)口與所述煙氣出口連通，從所述煙氣出口排出的含有二氧化碳的高溫?zé)煔馀湃氲剿鰵饣癄t內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，所述氣化爐內(nèi)生成的高溫煤氣從所述煤氣出口排出。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置，通過設(shè)置燃燒爐和氣化爐，可將氣化過程中所含的燃燒過程和氣化過程進(jìn)行解耦，將劇烈放熱的燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程分別在燃燒爐和氣化爐內(nèi)獨(dú)自進(jìn)行，這樣避免了相關(guān)技術(shù)中由于富氧氣體中氧氣濃度較高且因燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程同時在一個氣化爐中進(jìn)行使得相關(guān)技術(shù)中的氣化爐內(nèi)局部溫度過高而產(chǎn)生結(jié)渣堵塞爐膛的問題發(fā)生，提高了解耦富氧氣化裝置在高富氧濃度下的可操作性，提高了氣化過程的安全性，同時有利于提高富氧氣體中的氧氣濃度，從而便于獲得有效成分較多且熱值較高的煤氣。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，解耦富氧氣化裝置還包括用于對從所述煙氣出口排出的一部分高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻的煙氣冷卻裝置，所述煙氣冷卻裝置包括高溫?zé)煔馀湃肟诤偷蜏責(zé)煔馀懦隹?，所述高溫?zé)煔馀湃肟谂c所述煙氣出口連通，所述低溫?zé)煔馀懦隹谂c所述富氧氣體入口連通。

具體地，所述煙氣冷卻裝置包括蒸汽過熱器和水冷卻器，所述蒸汽過熱器設(shè)有相互換熱的第一煙氣腔室和第一冷卻通道，所述第一煙氣腔室設(shè)有所述高溫?zé)煔馀湃肟?，所述水冷卻器設(shè)有相互換熱的第二煙氣腔室和第二冷卻通道，所述第二煙氣腔室的進(jìn)口與所述第一煙氣腔室的出口連通，所述第二煙氣腔室設(shè)有所述低溫?zé)煔馀懦隹凇?/p>

可選地，所述第一冷卻通道的入口與所述第二冷卻通道的出口連通且所述煙氣冷卻裝置的第一冷卻介質(zhì)出口與所述富氧煙氣進(jìn)口連通。

可選地，解耦富氧氣化裝置還包括用于對從所述煤氣出口排出的煤氣進(jìn)行冷卻的煤氣冷卻裝置，所述煤氣冷卻裝置包括高溫煤氣入口和低溫煤氣排出口，所述高溫煤氣入口與所述煤氣出口連通。

具體地，所述煤氣冷卻裝置包括第一子冷卻器和第二子冷卻器，所述第一子冷卻器設(shè)有相互換熱的第一煤氣腔室和第三冷卻通道，所述第一煤氣腔室設(shè)有所述高溫煤氣入口，所述第二子冷卻器設(shè)有相互換熱的第二煤氣腔室和第四冷卻通道，所述第二煤氣腔室的進(jìn)口與所述第一煤氣腔室的出口連通，所述第二煤氣腔室設(shè)有所述低溫煤氣排出口。

可選地，所述第三冷卻通道的入口與所述第四冷卻通道的出口連通，所述煤氣冷卻裝置的第二冷卻介質(zhì)出口與所述富氧煙氣進(jìn)口連通。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置；

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一些實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置；

圖3是根據(jù)本發(fā)明又一些實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置。

附圖標(biāo)記：

解耦富氧氣化裝置100；

燃燒爐1；第一進(jìn)料口11；富氧氣體入口12；煙氣出口13；返料口14；

氣化爐2；第二進(jìn)料口21；富氧煙氣進(jìn)口22；煤氣出口23；出料口24；

煙氣冷卻裝置3；高溫?zé)煔馀湃肟?1；低溫?zé)煔馀懦隹?2；蒸汽過熱器33；第一煙氣腔室331；第一冷卻通道332；水冷卻器34；第二煙氣腔室341；第二冷卻通道342；第一冷卻介質(zhì)出口35；第一冷卻介質(zhì)入口36；

煤氣冷卻裝置4；高溫煤氣入口41；低溫煤氣排出口42；第一子冷卻器43；第一煤氣腔室431；第三冷卻通道432；第二子冷卻器44；第二煤氣腔室441；第四冷卻通道442；第二冷卻介質(zhì)出口45；第二冷卻介質(zhì)入口46；

分離器5；氣體出口51；固體出口52；

第一返料器6；第二返料器7。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面參考圖1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置100。

如圖1-圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置100，可以包括燃燒爐1和氣化爐2。

具體地，燃燒爐1設(shè)有第一進(jìn)料口11、富氧氣體入口12和煙氣出口13，從富氧氣體入口12排入的富氧氣體可與從第一進(jìn)料口11排入的固體燃料在燃燒爐1內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)以生成含有二氧化碳的高溫?zé)煔狻?/p>

氣化爐2設(shè)有第二進(jìn)料口21、富氧煙氣進(jìn)口22和煤氣出口23，富氧煙氣進(jìn)口22與煙氣出口13連通，從煙氣出口13排出的含有二氧化碳的高溫?zé)煔馀湃氲綒饣癄t2內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，氣化爐2內(nèi)生成的高溫煤氣從煤氣出口23排出。

具體而言，從富氧氣體入口12排入的富氧氣體可與從第一進(jìn)料口11排入的固體燃料在燃燒爐1內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)以生成含有二氧化碳的高溫?zé)煔?，同時放出大量的熱，隨后高溫?zé)煔鈴臒煔獬隹?3排出。從煙氣出口13排出的含有二氧化碳的高溫?zé)煔饪膳湃氲綒饣癄t2內(nèi)，并與從氣化爐2的第二進(jìn)料口21排入的固體物料在氣化爐2內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)以生成高溫煤氣，氣化爐2內(nèi)生成的高溫煤氣可從煤氣出口23排出。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置100，通過設(shè)置燃燒爐1和氣化爐2，可將氣化過程中所含的燃燒過程和氣化過程進(jìn)行解耦，將劇烈放熱的燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程分別在燃燒爐1和氣化爐2內(nèi)獨(dú)自進(jìn)行，這樣避免了相關(guān)技術(shù)中由于富氧氣體中氧氣濃度較高且因燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程同時在一個氣化爐中進(jìn)行使得相關(guān)技術(shù)中的氣化爐內(nèi)局部溫度過高而產(chǎn)生結(jié)渣堵塞爐膛的問題發(fā)生，提高了解耦富氧氣化裝置100在高富氧濃度下的可操作性，提高了氣化過程的安全性，同時有利于提高富氧氣體中的氧氣濃度，從而便于獲得有效成分較多且熱值較高的煤氣。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如圖1-圖3所示，解耦富氧氣化裝置100還包括用于對從煙氣出口13排出的一部分高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻的煙氣冷卻裝置3，煙氣冷卻裝置3包括高溫?zé)煔馀湃肟?1和低溫?zé)煔馀懦隹?2，高溫?zé)煔馀湃肟?1與煙氣出口13連通，低溫?zé)煔馀懦隹?2與富氧氣體入口12連通。也就是說，從燃燒爐1的煙氣出口13排出的高溫?zé)煔庵械拇蟛糠挚山?jīng)過氣化爐2的富氧煙氣進(jìn)口22排入氣化爐2內(nèi)，高溫?zé)煔庵械牧硪徊糠挚山?jīng)過高溫?zé)煔馀湃肟?1排入到煙氣冷卻裝置3內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷卻后形成的低溫?zé)煔饪蓮牡蜏責(zé)煔馀懦隹?2，從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出的低溫?zé)煔庠俅谓?jīng)過富氧氣體入口12進(jìn)入到燃燒爐1內(nèi)。

此處可選地，從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出的低溫?zé)煔饪膳c純氧氣混合后形成富氧氣體經(jīng)過富氧氣體入口12進(jìn)入到燃燒爐1內(nèi)再次參與燃燒反應(yīng)。當(dāng)然，在另一些實(shí)施例中，從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出的低溫?zé)煔庖部膳c富氧氣體混合后形成新的富氧氣體經(jīng)過富氧氣體入口12進(jìn)入到燃燒爐1內(nèi)再次參與燃燒反應(yīng)。

具體地，煙氣冷卻裝置3具有相互換熱的煙氣通道和冷卻介質(zhì)通道，煙氣通道分別具有上述的高溫?zé)煔馀湃肟?1和低溫?zé)煔馀懦隹?2，冷卻介質(zhì)通道具有第一冷卻介質(zhì)入口36和第一冷卻介質(zhì)出口35，從高溫?zé)煔馀湃肟?1排入煙氣通道的高溫?zé)煔饪膳c從第一冷卻介質(zhì)入口36進(jìn)入到冷卻介質(zhì)通道的冷卻介質(zhì)(例如水)進(jìn)行換熱，換熱后形成的低溫?zé)煔饪蓮牡蜏責(zé)煔馀懦隹?2排出且從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出的低溫?zé)煔饪稍俅谓?jīng)過富氧氣體入口12進(jìn)入到燃燒爐1內(nèi)，而換熱后的冷卻介質(zhì)形成為過熱蒸汽，其可從第一冷卻介質(zhì)出口35排出。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于此，在另一些具體實(shí)施例中，如圖3所示，煙氣冷卻裝置3可以包括蒸汽過熱器33和水冷卻器34，蒸汽過熱器33設(shè)有相互換熱的第一煙氣腔室331和第一冷卻通道332，第一煙氣腔室331設(shè)有所述高溫?zé)煔馀湃肟?1，水冷卻器34設(shè)有相互換熱的第二煙氣腔室341和第二冷卻通道342，第二煙氣腔室341的進(jìn)口與第一煙氣腔室331的出口連通，第二煙氣腔室341設(shè)有所述低溫?zé)煔馀懦隹?2。也就是說，從燃燒爐1的煙氣出口13排出的高溫?zé)煔庵械拇蟛糠挚山?jīng)過氣化爐2的富氧煙氣進(jìn)口22排入氣化爐2內(nèi)，高溫?zé)煔庵械牧硪徊糠挚山?jīng)過高溫?zé)煔馀湃肟?1排入到第一煙氣腔室331內(nèi)并與第一冷卻通道332內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱，隨后高溫?zé)煔饫鋮s成中溫?zé)煔獠⑦M(jìn)入到第二煙氣腔室341內(nèi)與第二冷卻通道342內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱，冷卻后形成的低溫?zé)煔饪蓮牡蜏責(zé)煔馀懦隹?2，從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出的低溫?zé)煔饪稍俅谓?jīng)過富氧氣體入口12進(jìn)入到燃燒爐1內(nèi)。

具體地，第一冷卻通道332的入口與第二冷卻通道342的出口相連，第一冷卻通道332具有第一冷卻介質(zhì)出口35，第二冷卻通道342具有第一冷卻介質(zhì)入口36。由此，從第一冷卻介質(zhì)入口36排入到第二冷卻通道342的冷卻介質(zhì)可與第二煙氣腔室341內(nèi)的中溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，換熱后冷卻介質(zhì)形成為飽和蒸汽并排入到第一冷卻通道332內(nèi)，飽和蒸汽在第一冷卻通道332內(nèi)與第一煙氣腔室331內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，換熱后形成過熱蒸汽并從第一冷卻介質(zhì)出口35排出。

可選地，第一冷卻通道332為纏繞在第一煙氣腔室331的外周壁上的管道，第二冷卻通道342為纏繞在第二煙氣腔室341的外周壁上的管道。從而有利于提高換熱效果。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的第一冷卻介質(zhì)出口35可與富氧煙氣進(jìn)口22連通。由此，從第一冷卻介質(zhì)出口35排出的過熱蒸汽可與從煙氣出口13排出的大部分的高溫?zé)煔庖黄疬M(jìn)入到氣化爐2內(nèi)參與到氣化反應(yīng)中，同時還可以為氣化過程提供熱量。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，解耦富氧氣化裝置100還包括用于對從煤氣出口23排出的煤氣進(jìn)行冷卻的煤氣冷卻裝置4，煤氣冷卻裝置4包括高溫煤氣入口41和低溫煤氣排出口42，高溫煤氣入口41與煤氣出口23連通。也就是說，從氣化爐2的煤氣出口23排出的高溫煤氣可經(jīng)過高溫煤氣入口41排入到煤氣冷卻裝置4內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷卻后形成的低溫煤氣可從低溫煤氣排出口42排出?？蛇x地，低溫煤氣排出口42可與煤氣管道連通以便于用戶使用。

可選地，煤氣冷卻裝置4具有相互換熱煤氣通道和煤氣冷卻通道。如圖1所示，煤氣通道分別具有上述的高溫煤氣入口41和低溫煤氣排出口42，煤氣冷卻通道具有第二冷卻介質(zhì)入口46和第二冷卻介質(zhì)出口45，從高溫煤氣入口41排入煤氣通道的高溫煤氣可與從第二冷卻介質(zhì)入口46排入到煤氣冷卻通道的冷卻介質(zhì)(例如水)進(jìn)行換熱，換熱后的低溫煤氣可從低溫煤氣排出口42排出，而換熱后的冷卻介質(zhì)形成為過熱蒸汽，其可從第二冷卻介質(zhì)出口45排出。

當(dāng)然，本發(fā)明不限于此，在另一些具體實(shí)施例中，如圖2和圖3所示，煤氣冷卻裝置4可以包括第一子冷卻器43和第二子冷卻器44，第一子冷卻器43設(shè)有相互換熱的第一煤氣腔室431和第三冷卻通道432，第一煤氣腔室431設(shè)有所述高溫煤氣入口41，第二子冷卻器44設(shè)有相互換熱的第二煤氣腔室441和第四冷卻通道442，第二煤氣腔室441的進(jìn)口與第一煤氣腔室431的出口連通，第二煤氣腔室441設(shè)有所述低溫煤氣排出口42。也就是說，從煤氣出口23排出的高溫煤氣可經(jīng)過高溫煤氣入口41進(jìn)入到第一煤氣腔室431內(nèi)并與第三冷卻通道432內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱，隨后高溫煤氣冷卻成中溫煤氣并進(jìn)入到第二煤氣腔室441內(nèi)與第四冷卻通道442內(nèi)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱，冷卻后形成的低溫煤氣可從低溫煤氣排出口42排出?？蛇x地，第一子冷卻器43可以為第一蒸汽過熱器，第二子冷卻器44可以為第一水冷卻器。

具體地，第三冷卻通道432的入口與第四冷卻通道442的出口連通，第三冷卻通道432具有第二冷卻介質(zhì)出口45，第四冷卻通道442具有第二冷卻介質(zhì)入口46。由此，從第二冷卻介質(zhì)入口46排入到第四冷卻通道442的冷卻介質(zhì)可與第二煤氣腔室441內(nèi)的中溫煤氣進(jìn)行換熱，換熱后冷卻介質(zhì)形成為飽和蒸汽并排入到第三冷卻通道432內(nèi)，飽和蒸汽在第三冷卻通道432內(nèi)與第一煤氣腔室431內(nèi)的高溫煤氣進(jìn)行換熱，換熱后形成過熱蒸汽并從第二冷卻介質(zhì)出口45排出。

可選地，第三冷卻通道432為纏繞在第一煤氣腔室431的外周壁上的管道，第四冷卻通道442為纏繞在第二煤氣腔室441的外周壁上的管道。從而可提高換熱效果。

可選地，上述實(shí)施例中的第二冷卻介質(zhì)出口45與富氧煙氣進(jìn)口22連通。由此，從第二冷卻介質(zhì)出口45排出的過熱蒸汽可與從煙氣出口13排出的大部分的高溫?zé)煔庖黄疬M(jìn)入到氣化爐2內(nèi)參與到氣化反應(yīng)中，同時還可以為氣化過程提供熱量。

可以理解的是，當(dāng)冷卻介質(zhì)為水時，過熱蒸汽進(jìn)入到氣化爐2內(nèi)可參與氣化反應(yīng)，從而有利于提高生成的煤氣的熱值。

優(yōu)選地，當(dāng)冷卻介質(zhì)為冷卻水時，上述實(shí)施例中的第一冷卻介質(zhì)入口36和第二冷卻介質(zhì)入口46可分別與供冷卻水管網(wǎng)系統(tǒng)連通。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第一進(jìn)料口11和富氧氣體進(jìn)口可以為一個，例如，富氧氣體可與固體燃料混合后被鼓風(fēng)機(jī)鼓入燃燒爐1內(nèi)。

可選地，如圖3所示，解耦富氧氣化裝置100還可以包括分離器5，分離器5的入口與煙氣出口13相連，分離器5的氣體出口51可分別與高溫?zé)煔馀湃肟?1和富氧煙氣進(jìn)口22相連，分離器5的固體出口52可通過第一返料器6與氣化爐2相連以將分離出的熱灰排入氣化爐2內(nèi)進(jìn)一步參與反應(yīng)。

進(jìn)一步地，氣化爐2還具有出料口24，燃燒爐1具有返料口14，返料口14通過第二返料器7與出料口24相連。生物質(zhì)可通過第二進(jìn)料口21進(jìn)入到氣化爐2內(nèi)并與上述的熱灰一起參與氣化反應(yīng)，而反應(yīng)后產(chǎn)生的氣化半焦依次經(jīng)過出料口24、第二返料器7和返料口14返回到燃燒爐1內(nèi)重新參與燃燒反應(yīng)。

下面參考圖2-圖3描述根據(jù)本發(fā)明兩個具體實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置100，值得理解的是，下述描述只是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本專利的限制。

實(shí)施例一

如圖2所示，解耦富氧氣化裝置100包括燃燒爐1、氣化爐2、煙氣冷卻裝置3和煤氣冷卻裝置4。具體地，燃燒爐1為粉煤鍋爐，氣化爐2為固定床氣化爐。

具體地，燃燒爐1設(shè)有第一進(jìn)料口11、富氧氣體入口12和煙氣出口13，從富氧氣體入口12排入的富氧氣體可與從第一進(jìn)料口11排入的固體燃料在燃燒爐1內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)以生成含有二氧化碳的高溫?zé)煔狻?/p>

氣化爐2設(shè)有第二進(jìn)料口21、富氧煙氣進(jìn)口22和煤氣出口23，富氧煙氣進(jìn)口22與煙氣出口13連通，從煙氣出口13排出的含有二氧化碳的高溫?zé)煔馀湃氲綒饣癄t2內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，氣化爐2內(nèi)生成的高溫煤氣從煤氣出口23排出。

如圖2所示，煙氣冷卻裝置3可用于對從煙氣出口13排出的一部分高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，煙氣冷卻裝置3包括高溫?zé)煔馀湃肟?1和低溫?zé)煔馀懦隹?2，高溫?zé)煔馀湃肟?1與煙氣出口13連通，低溫?zé)煔馀懦隹?2與富氧氣體入口12連通。煙氣冷卻裝置3具有相互換熱的煙氣通道和冷卻介質(zhì)通道，煙氣通道分別具有上述的高溫?zé)煔馀湃肟?1和低溫?zé)煔馀懦隹?2，冷卻介質(zhì)通道具有第一冷卻介質(zhì)入口36和第一冷卻介質(zhì)出口35，從高溫?zé)煔馀湃肟?1排入煙氣通道的高溫?zé)煔饪膳c從第一冷卻介質(zhì)入口36進(jìn)入到冷卻介質(zhì)通道的冷卻介質(zhì)(冷卻介質(zhì)為水)進(jìn)行換熱，換熱后形成的低溫?zé)煔饪蓮牡蜏責(zé)煔馀懦隹?2排出且從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出的低溫?zé)煔饪膳c純氧氣混合成富氧氣體再次經(jīng)過富氧氣體入口12進(jìn)入到燃燒爐1內(nèi)，而換熱后的冷卻介質(zhì)形成為過熱水蒸汽，其可從第一冷卻介質(zhì)出口35排出，并經(jīng)過富氧煙氣進(jìn)口22進(jìn)入到氣化爐2內(nèi)。如圖2所示，煤氣冷卻裝置4用于對從煤氣出口23排出的高溫煤氣進(jìn)行冷卻，煤氣冷卻裝置4包括第一子冷卻器43和第二子冷卻器44，第一子冷卻器43設(shè)有相互換熱的第一煤氣腔室431和第三冷卻通道432，第一煤氣腔室431設(shè)有高溫煤氣入口41，高溫煤氣入口41與煤氣出口23連通，第二子冷卻器44設(shè)有相互換熱的第二煤氣腔室441和第四冷卻通道442，第二煤氣腔室441的進(jìn)口與第一煤氣腔室431的出口連通，第二煤氣腔室441設(shè)有低溫煤氣排出口42，第三冷卻通道432的入口與第四冷卻通道442的出口連通，第三冷卻通道432具有第二冷卻介質(zhì)出口45，第四冷卻通道442具有第二冷卻介質(zhì)入口46，第二冷卻介質(zhì)出口45與富氧煙氣進(jìn)口22連通。由此，從第二冷卻介質(zhì)出口45排出的過熱水蒸汽可與從煙氣出口13排出的大部分的高溫?zé)煔庖约皬牡谝焕鋮s介質(zhì)出口35排出的過熱水蒸汽一起進(jìn)入到氣化爐2內(nèi)參與到氣化反應(yīng)中，同時還可以為氣化過程提供熱量。

具體而言，如圖2所示，將25℃燃燒用純氧氣a與燃燒爐1產(chǎn)生的且經(jīng)煙氣冷卻裝置3冷卻的約200℃低溫?zé)煔鈍及粉煤b混合成的混合燃燒物料c經(jīng)燃燒爐1的第一進(jìn)料口11鼓入燃燒爐1并燃燒生成溫度約為1000℃的高溫?zé)煔鈊，高溫?zé)煔鈊從煙氣出口13排出后，其中的一部分高溫?zé)煔鈋進(jìn)入燃燒爐1尾部煙道內(nèi)，并進(jìn)一步進(jìn)入到布置在尾部煙道內(nèi)的煙氣冷卻裝置3的煙氣通道內(nèi)與從第一冷卻介質(zhì)入口36流入到冷卻介質(zhì)通道內(nèi)的溫度約為25℃的鍋爐給水h換熱并被冷卻成溫度約為200℃的低溫?zé)煔鈍并從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出，并經(jīng)風(fēng)機(jī)輸送至燃燒爐1第一進(jìn)料口11進(jìn)入燃燒爐1內(nèi)循環(huán)利用，而鍋爐給水h受熱變成溫度約為170℃的過熱蒸汽i，過熱蒸汽i從第一冷卻介質(zhì)出口35排出后與剩余的溫度約為1000℃的高溫?zé)煔鈌及冷卻煤氣產(chǎn)生的過熱蒸汽r混合成溫度約為600℃高溫高蒸汽煙氣j。

高溫高蒸汽煙氣j與氣化用純氧氣k混合后形成溫度約為700℃的富氧氣體m并經(jīng)過富氧煙氣進(jìn)口22進(jìn)入到氣化爐2；同時通過第二進(jìn)料口21向氣化爐2內(nèi)加入粉煤n。粉煤n和富氧氣體m在高溫下發(fā)生氣化反應(yīng)生成溫度約為900℃的高溫煤氣p，并從煤氣出口23排出。

從氣化爐2內(nèi)排出的高溫煤氣p經(jīng)第一子冷卻器43的高溫煤氣入口41進(jìn)入到第一煤氣腔室431內(nèi)并與從第四冷卻通道442流入到第三冷卻通道432的的溫度約為250℃的飽和蒸汽r換熱并被冷卻成溫度約為500℃的初冷煤氣t，從第一子冷卻器43流向第二煤氣腔室441，而飽和蒸汽r受熱變成溫度約為450℃的過熱蒸汽r并從第二冷卻介質(zhì)出口45排出。

從第二冷卻介質(zhì)出口45排出的過熱蒸汽r與高溫?zé)煔鈌和過熱蒸汽i及氣化用純氧氣k混合而成溫度約為700℃的富氧氣體m進(jìn)入氣化爐2內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)。

從第一子冷卻器43排出的初冷煤氣t流向第二子冷卻器44的第二煤氣腔室441，初冷煤氣t在第二煤氣腔室441內(nèi)與從第二冷卻介質(zhì)入口46進(jìn)入到第四冷卻通道442的溫度約為25℃的冷卻水q換熱而被冷卻成溫度約為180℃的終冷煤氣s并從低溫煤氣排出口42排出后進(jìn)行后續(xù)處理，而換熱后冷卻水q變成溫度約為250℃的飽和蒸汽r從第四冷卻通道442流向第三冷卻通道432。

實(shí)施例二

如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置100包括燃燒爐1、氣化爐2、煙氣冷卻裝置3、煤氣冷卻裝置4、分離器5、第一返料器6和第二返料器7。其中，解耦富氧氣化裝置100為循環(huán)流化床雙床解耦富氧氣化裝置100。燃燒爐1為提升管燃燒爐1。

具體地，燃燒爐1設(shè)有第一進(jìn)料口11、富氧氣體入口12、煙氣出口13和返料口14，從富氧氣體入口12排入的富氧氣體可與從第一進(jìn)料口11排入的固體燃料在燃燒爐1內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)以生成含有二氧化碳的高溫?zé)煔狻?/p>

氣化爐2設(shè)有第二進(jìn)料口21、富氧煙氣進(jìn)口22、煤氣出口23和出料口24，分離器5的入口與煙氣出口13相連，分離器5的固體出口52可通過第一返料器6與氣化爐2相連以將分離出的熱灰排入氣化爐2內(nèi)進(jìn)一步參與反應(yīng)，返料口14通過第二返料器7與出料口24相連。生物質(zhì)可通過第二進(jìn)料口21進(jìn)入到氣化爐2內(nèi)并與上述的熱灰一起參與氣化反應(yīng)，而反應(yīng)后產(chǎn)生的氣化半焦依次經(jīng)過出料口24、第二返料器7和返料口14返回到燃燒爐1內(nèi)重新參與燃燒反應(yīng)。

富氧煙氣進(jìn)口22與分離器5的氣體出口51連通，從氣體出口51排出的含有二氧化碳的高溫?zé)煔馀湃氲綒饣癄t2內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，氣化爐2內(nèi)生成的高溫煤氣從煤氣出口23排出。

如圖3所示，煙氣冷卻裝置3包括蒸汽過熱器33和水冷卻器34，蒸汽過熱器33設(shè)有相互換熱的第一煙氣腔室331和第一冷卻通道332，第一煙氣腔室331設(shè)有高溫?zé)煔馀湃肟?1，高溫?zé)煔馀湃肟?1與分離器5的氣體出口51連通，水冷卻器34設(shè)有相互換熱的第二煙氣腔室341和第二冷卻通道342，第二煙氣腔室341的進(jìn)口與第一煙氣腔室331的出口連通，第二煙氣腔室341設(shè)有低溫?zé)煔馀懦隹?2，低溫?zé)煔馀懦隹?2與富氧氣體入口12連通，從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出的低溫?zé)煔饪膳c純氧氣混合成富氧氣體通過富氧氣體進(jìn)口12進(jìn)入到燃燒爐1內(nèi)。第一冷卻通道332的入口與第二冷卻通道342的出口相連，第一冷卻通道332具有第一冷卻介質(zhì)出口35，第二冷卻通道342具有第一冷卻介質(zhì)入口36，第一冷卻介質(zhì)出口35與富氧煙氣進(jìn)口22連通。由此，從第一冷卻介質(zhì)入口36排入到第二冷卻通道342的冷卻介質(zhì)可與第二煙氣腔室341內(nèi)的中溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，換熱后冷卻介質(zhì)形成為飽和蒸汽并排入到第一冷卻通道332內(nèi)，飽和蒸汽在第一冷卻通道332內(nèi)與第一煙氣腔室331內(nèi)的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，換熱后形成過熱蒸汽并從第一冷卻介質(zhì)出口35排出。

煤氣冷卻裝置4用于對從煤氣出口23排出的高溫煤氣進(jìn)行冷卻，煤氣冷卻裝置4包括第一子冷卻器43和第二子冷卻器44，第一子冷卻器43設(shè)有相互換熱的第一煤氣腔室431和第三冷卻通道432，第一煤氣腔室431設(shè)有高溫煤氣入口41，高溫煤氣入口41與煤氣出口23連通，第二子冷卻器44設(shè)有相互換熱的第二煤氣腔室441和第四冷卻通道442，第二煤氣腔室441的進(jìn)口與第一煤氣腔室431的出口連通，第二煤氣腔室441設(shè)有低溫煤氣排出口42，第三冷卻通道432的入口與第四冷卻通道442的出口連通，第三冷卻通道432具有第二冷卻介質(zhì)出口45，第四冷卻通道442具有第二冷卻介質(zhì)入口46。第二冷卻介質(zhì)出口45與富氧煙氣進(jìn)口22連通。由此，從第二冷卻介質(zhì)出口45排出的過熱蒸汽可與從煙氣出口13排出的大部分的高溫?zé)煔庖约皬牡谝焕鋮s介質(zhì)出口35排出的過熱蒸汽一起進(jìn)入到氣化爐2內(nèi)參與到氣化反應(yīng)中，同時還可以為氣化過程提供熱量。

如圖3所示，將25℃燃燒用純氧氣a與燃燒爐1產(chǎn)生的且經(jīng)煙氣冷卻裝置3冷卻的約200℃低溫?zé)煔鈔混合而成的低溫富氧氣體b經(jīng)燃燒爐1的富氧氣體入口12進(jìn)入燃燒爐1內(nèi)，同時從氣化爐2產(chǎn)生的溫度約為900℃的高溫半焦c經(jīng)第二返料器7通過燃燒爐1返料口14進(jìn)入燃燒爐1內(nèi)，高溫半焦c在高溫下與富氧氣體b發(fā)生燃燒反應(yīng)，反應(yīng)生成的溫度約為1000℃的高溫?zé)煔饧盁峄一旌衔飀從燃燒爐1的煙氣出口13排入分離器5內(nèi)進(jìn)行氣固分離，分離出的熱灰e從固體出口52排出后經(jīng)第一返料器6進(jìn)入氣化爐2內(nèi)，為氣化提供熱量，同時進(jìn)一步反應(yīng)(指未完全反應(yīng)的物料)；分離出的溫度約為1000℃高溫?zé)煔鈌經(jīng)分離器5的氣體出口51排出。

從分離器5的氣體出口51排出的高溫?zé)煔鈌中的一部分高溫?zé)煔鈍經(jīng)高溫?zé)煔馀湃肟?1進(jìn)入第一煙氣腔室331內(nèi)，并與從第二冷卻通道342流入第一冷卻通道332的溫度約170℃的飽和蒸汽i換熱，換熱后高溫?zé)煔鈍變成溫度約為500℃初冷煙氣j，而飽和蒸汽i變成溫度約為450℃的過熱蒸汽k并從第一冷卻介質(zhì)出口35排出。

初冷煙氣j從第一煙氣腔室331內(nèi)流向第二煙氣腔室341并與從第一冷卻介質(zhì)入口36進(jìn)入的溫度約為25℃的冷卻水m換熱而變成溫度約為200℃的低溫?zé)煔鈔并從低溫?zé)煔馀懦隹?2排出，然后通過風(fēng)機(jī)加入燃燒爐1內(nèi)循環(huán)利用；而冷卻水m變成溫度約為170℃的飽和蒸汽i。

排出的過熱蒸汽k與另一部分約1000℃的高溫?zé)煔鈎及從煤氣冷卻裝置4的第二冷卻介質(zhì)出口45排出的溫度約為500℃的過熱蒸汽v混合作為載氣與氣化用純氧氣p混合而成溫度約為700℃的富氧氣體q并經(jīng)富氧煙氣進(jìn)口22進(jìn)入氣化爐2內(nèi)；同時，從第二進(jìn)料口21加入的生物質(zhì)r與熱灰e形成混合固體燃料并在高溫下與氣化氣體q發(fā)生富氧氣化反應(yīng)而生成溫度約為950℃的高溫煤氣s并從煤氣出口23排出，而產(chǎn)生的多余的氣化半焦c從氣化爐2出料口24排出，并經(jīng)第二返料器7返回燃燒爐1內(nèi)燃燒。

從氣化爐2內(nèi)排出的高溫煤氣s經(jīng)第一子冷卻器43的高溫煤氣入口41進(jìn)入第一煤氣腔室431內(nèi)并與從第四冷卻通道442流入到第三冷卻通道432的溫度約為170℃的飽和蒸汽t換熱并被冷卻成溫度約為500℃的初冷煤氣u并從第一子冷卻器43流向第第二煤氣腔室441，而飽和蒸汽t受熱變成溫度約為450℃的過熱蒸汽v并從第二冷卻介質(zhì)出口45排出。

從第二冷卻介質(zhì)出口45排出的過熱蒸汽v與高溫?zé)煔鈎和過熱蒸汽k及氣化用純氧氣p混合而成溫度約為700℃的富氧氣體q進(jìn)入氣化爐2內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)。

從第一子冷卻器43排出的初冷煤氣u流向第二子冷卻器44的第二煤氣腔室441，在第二煤氣腔室441內(nèi)與從第二冷卻介質(zhì)入口46進(jìn)入到第四冷卻通道442的溫度約為25℃的冷卻水w換熱而被冷卻成溫度約為200℃的終冷煤氣z并從低溫煤氣排出口42排出后進(jìn)行后續(xù)處理，而換熱后冷卻水w變成溫度約為170℃的飽和蒸汽t從第四冷卻通道442流向第三冷卻通道432。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化裝置100，通過將氣化過程中所含的燃燒過程和氣化過程進(jìn)行解耦，將劇烈放熱的燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程分別在燃燒爐1和氣化爐2內(nèi)進(jìn)行，避免了相關(guān)技術(shù)中的集燃燒和氣化于一體的氣化爐2放熱負(fù)荷過大的問題，同時，由于氣化過程所用載氣是主要成分為二氧化碳和水蒸汽組成的高溫?zé)煔?，二者為可參與氣化反應(yīng)的強(qiáng)吸熱物質(zhì)，在參與氣化反應(yīng)過程中吸收大量的熱，從而不會使氣化爐2內(nèi)的熱量過于聚集而導(dǎo)致局部或整體超溫而結(jié)渣堵塞爐膛的事故發(fā)生，提高了氣化爐2在高富氧濃度下的可操作性。同時，在整個富氧燃燒和氣化過程中，所用載氣均為主要成分為可參與氣化反應(yīng)的二氧化碳和水蒸汽，整個過程沒有惰性氣體氮?dú)獾鹊膮⑴c，消除了氮?dú)獾挠绊懀蠓岣咚a(chǎn)煤氣中氫氣、一氧化碳等有效成分的含量，有效地提高了煤氣熱值。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化方法，包括如下步驟：

將固體燃料和富氧氣體排入到燃燒爐1內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)以產(chǎn)生含有二氧化碳的高溫?zé)煔猓?/p>

將固體燃料和所述燃燒爐1排出的并與氧氣混合的富氧高溫?zé)煔馀湃氲綒饣癄t2內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)以生成高溫煤氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的解耦富氧氣化方法，通過將氣化過程中所含的燃燒過程和氣化過程進(jìn)行解耦，將劇烈放熱的燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程分別在燃燒爐1和氣化爐2內(nèi)進(jìn)行，這樣避免了相關(guān)技術(shù)中由于富氧氣體中氧氣濃度較高且因燃燒反應(yīng)與吸熱的氣化過程同時在一個氣化爐2中進(jìn)行使得氣化爐2內(nèi)局部溫度過高而產(chǎn)生結(jié)渣堵塞爐膛的問題發(fā)生，提高裝置在高富氧濃度下的可操作性，提高了氣化過程的安全性，同時有利于提高富氧氣體中的氧氣濃度，從而可提高煤氣中的有效成分以及煤氣的熱值。

可選地，解耦富氧氣化方法還包括如下步驟：采用上述實(shí)施例中的煙氣冷卻裝置3對從燃燒爐1排出的一部分高溫?zé)煔膺M(jìn)行冷卻，冷卻后的低溫?zé)煔馀c氧氣混合后形成富氧氣體排入到燃燒爐1內(nèi)。

可選地，解耦富氧氣化方法還包括如下步驟：采用上述實(shí)施例中的煤氣冷卻裝置4對從氣化爐2排出的高溫煤氣進(jìn)行冷卻，從而獲得低溫煤氣，冷卻過程中回收的高溫煤氣的熱量重新進(jìn)入到氣化爐2內(nèi)再利用。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。