[发明专利]一种富氧高温脱除可燃固废气化焦油的装置和方法

说明书

本发明公开了一种富氧高温脱除可燃固废气化焦油的装置和方法，其中，该装置包括依次连接的流化床气化反应器、旋风分离器和高温富氧气化炉，流化床气化反应器用于将可燃固废气化转化为粗制可燃气，包括气化区域及其底部的风室，其中，气化区域设置可燃固废进料口，风室侧面设置气化剂进气口，气化剂为空气和富氧气体的混合气体；高温富氧气化炉炉壁上开设有富氧气体进气口，用于通过焦油与富氧气体的氧化反应及氧化反应放热后的焦油裂解、缩聚过程脱除粗制可燃气中的焦油；该装置还包括用于提供气化剂和富氧气体的供气设备。该装置可大大降低可燃固废气化后的焦油含量，焦油脱除效率高，同时大大节约了加热成本，最终可得到比较纯净的可燃气。

技术领域

本发明涉及一种可燃固废气化装置和方法，具体涉及一种富氧高温脱除可燃固废气化焦油的装置和方法。

背景技术

近年来全球经济迅速发展，随着工业化和能源消费水平的提高，传统化石燃料如石油、煤、天然气等储量日益减少。为了实现能源的可持续发展，广大学者正积极开发代替化石燃料的可再生能源，这众多的替代能源中，生物质类可燃固废是最丰富的可再生资源，全球年产量约为1.1×10¹¹吨。经过多年的发展，可燃固废燃料如今已经成为重要的化石燃料替代能源。

可燃固废气化技术是可燃固废化学能转化的主要方式之一，通过对可燃固废进行特定技术加工，将其中的碳水化合物转化成高品位、易输送、利用效率高的气体燃料，如果气化产气足够干净则可进一步升级为可再生燃料和化学品。具体而言，可燃固废气化是以可燃固废为原料，以氧气(空气)、水蒸气等作为气化剂，在高温条件下通过热化学反应将可燃固废部分转化为可燃气的过程；可燃固废气化时主要产物为氢气、一氧化碳、甲烷和乙炔等可燃性气体。

可燃固废气化拥有众多的优点：(1)对于原料的尺寸及种类没有严格要求；(2)相较于其他可燃固废处理技术，可燃固废气化带来的环境污染更少；(3)经过进一步加工的气化产气可在多个领域进行利用。但是，可燃固废气化技术发展也面临了一系列的挑战，气化效率、气体热值和焦油一直是阻碍其发展的三大障碍，其中尤以焦油问题最为严重。过多的焦油会引起管道堵塞、用气设备结垢和腐蚀、燃烧不完全造成能量浪费等一系列问题，并且由于发动机磨损和高维护成本，焦油的存在将严重限制生产气体的使用。

机械方法能起到脱除焦油的作用，通过不同机械方法如水洗刷器、旋风除尘器、文丘里洗刷器可脱除约40～99％焦油，然而，机械方法只能脱除或捕捉产气中的焦油，却不能将焦油的进行资源化利用，焦油的能量被浪费，同时也可能带来水污染等二次污染。热裂解和催化裂解虽然转化率较高但是它们都有一些各自的缺点：为了提高焦油转化率，热裂解需要很高的温度，通常超过1300℃，且需要持续不断地为热裂解反应供热，操作成本较高；催化裂解改善了热裂解的问题，可以在低温下改进产气组分，但是由于镍基和碱金属催化剂存在易积炭、H₂S中毒等种种原因导致催化剂易失活，而白云石催化剂虽然价格低廉但是易破碎，催化剂使用寿命较短。

发明内容

发明目的：针对现有可燃固废气化技术中存在的焦油问题，本发明提供一种富氧高温脱除可燃固废气化焦油的装置，还提供了一种基于该装置富氧高温脱除可燃固废气化焦油的方法。

技术方案：本发明所述的一种富氧高温脱除可燃固废气化焦油的装置，包括依次连接的流化床气化反应器、旋风分离器和高温富氧气化炉，流化床气化反应器用于将可燃固废气化转化为粗制可燃气，包括气化区域及其底部的风室，其中，气化区域设置可燃固废进料口，风室侧面设置气化剂进气口，气化剂为空气和富氧气体的混合气体；旋风分离器用于离心分离粗制可燃气中的飞灰颗粒；高温富氧气化炉炉壁上开设有富氧气体进气口，用于通过焦油与富氧气体的氧化反应及氧化反应放热后的焦油裂解、缩聚过程脱除粗制可燃气中的焦油；该装置还包括用于提供气化剂和富氧气体的供气设备。