[发明专利]一种含碳固态原料的气化方法及所用反应器

说明书

技术领域

本发明涉及到一种含碳固态原料的气化方法及所用反应器。

背景技术

现有的含碳固态原料的气化通常是在一个延长的气化反应器容器中实施，所述的气化反应器包括气化器单元，渣池和气化器单元下游的费锅单元；所述的气化器单元内同轴设置有冷却通道，通过该通道气化器单元的负尘热气体产品即合成气从反应器中排出；气化器单元的下游设有为负尘热气体现有气化炉(以Shell气化炉为例，其它技术类似于Shell气化炉的结构)的结构见附图。它采用的是整体气化炉结构，反应器单元、渣池和反应器单元下游的废锅单元组合在一个压力容器壳体内，呈流程化布置。气化炉的外部是一个整体的压力容器壳体，反应器单元-膜式水冷壁放置在压力容器的壳体内，围成了气化反应室，压力容器壳体与水冷壁之间形成了环形空间，用于设备内的布管和检修。原料与气化剂在反应室内发生反应生成合成气，合成气向上经过干净的合成气激冷至900℃，将熔融的飞灰变成固态后，进入下游的废锅单元。下游的废锅均采用水冷盘管结构，利用合成气的高温余热产生蒸汽，废锅悬挂在压力容器壳体内，与水冷壁之间构成了环形空间，废锅均采用水管式结构，即锅炉给水/蒸汽混合物走管内，合成气走管外。经过废锅回收了高温余热的合成气最终排出气化炉，送往下游装置。

现有装置中：

1.采用干净的合成气激冷，需要设置循环合成气压缩机，将下游处理干净的合成气压缩循环至气化炉作为激冷气。压缩机属动设备，容易发生机械故障，该压缩机一旦发生故障，气化炉就必须停车，以保证气化炉的安全。因此，该方案不利于保证气化炉的长周期运行。而采用水蒸汽或/和水激冷，完全可以利用整个装置内的公用工程管网，充分保证供汽或/和水的稳定性与连续性，达到保证气化炉长周期运行的目的。

2.原设计中采用激冷合成气将气化炉产生的合成气激冷至900℃，熔融的飞灰变成固态后，进入下游的废锅单元。但在生产实践中发现，激冷至900℃不能保证所有的熔融态飞灰均变成固态。

3.激冷后的合成气夹带有大量的固态飞灰，对下游设备的运行带来如下不利影响：第一，对下游设备的磨蚀严重，容易损坏废锅；第二，容易在废锅的受热面上积灰，影响合成气的工艺余热回收效果，造成蒸汽产量下降或温度达不到设计值，排出气化炉的合成气温度偏高，给下游装置和设备的运行带来不安全因素；第三，为防止废锅盘管内结构、堵塞，废锅只能采用水管式结构，即水/蒸汽走管内，造成了废锅尺寸和相应的压力外壳偏大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能够长周期运行的含碳固态原料的气化方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种设备磨损率低的含碳固态原料的气化反应器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该含碳固态原料的气化方法，其特征在于包括下述步骤：

含碳固态原料与含氧气体进入反应器单元发生非催化部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为主的合成气，灰以炉渣的形式受重力作用向下流动至气化反应器下端的渣池中，并最终排出气化反应器；夹带熔融态灰渣的高温合成气上升至气化反应器内的激冷区，通过激冷设备向激冷区中注入水蒸汽或/和水，对高温合成气进行激冷，以使高温合成气中夹带的熔融态灰渣凝固成固态粉尘；

激冷后夹带有固态粉尘的合成气进入至少包含一个旋风分离器的除尘单元，除去合成气中夹带的粉尘；

除尘单元分离出的粉尘排出，或循环回气化反应器内，并最终以炉渣的形式进入反应器单元下端的渣池中，然后排出气化反应器单元；

除去粉尘的合成气离开除尘单元，进入废锅单元，利用合成气的工艺余热产生蒸汽。

所述的旋风分离器可以为2～3个且相互串联。

所述除尘单元内的旋风分离器和管道内衬有耐火衬里，以避免高温合成气损坏旋风分离器的压力壳体和管道。

所述的废热锅炉为水/蒸汽走换热管内的水管式废热锅炉或合成气走换热管内的火管式废热锅炉。

通过所述的激冷设备向激冷区中注入水蒸汽或/和水的温度为200～400℃，所述合成气激冷后的温度为700～900℃，优选700～750℃。

所述的反应器单元、渣池和激冷区设置在第一压力容器壳体内，所述废锅单元设置在第二压力容器壳体内，所述的除尘单元位于第一压力容器壳体的下游且位于第二压力容器壳体的上游。

与现有技术相比，本发明：