燃料的气化设备以及燃料的气化方法

本发明的实施例涉及燃料气化领域，尤其涉及一种燃料的气化设备和一种燃料的气化方法。

背景技术：

1、受反应机理的限制，碳基固体燃料的气化反应存在反应限度，还会产生大量的粉煤灰等气化灰渣，且气化灰渣中的含碳量可达到50％甚至60％以上，这些气化灰渣综合利用难度大，普遍作为固废处置，严重影响煤炭资源的利用效率，也影响和环境安全。

2、同时，单独针对气化灰渣处置开发的技术，在气化灰渣输运、系统匹配等方面仍存在问题，因此在气化过程中减少含碳气化灰渣的量，提高碳资源的利用效率，具有一定的必要性。

3、采取“分级”反应，是一种有效的手段，但是现有的分级反应方式，一般采用设置两个独立反应装置，通过连接管道相连通，往往带来系统复杂、控制难、成本高等问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中技术问题的至少一个方面，提出本发明。

2、根据本发明的实施例的一个方面，提出了燃料的气化设备，包括：

3、第一反应装置，为流态化装置且限定用于燃料的气化反应的第一反应空间，第一反应装置设置有气化产物出口，第一反应空间的顶部设置有第一入口，第一反应空间的下部设置有排料口；

4、第二反应装置，限定有设置在第一反应空间的上方的第二反应空间，所述第二反应空间的下部与第一入口直接相通，第二反应空间的上部设置有第二入口；以及

5、分离装置，所述气化产物出口经由第一管路与分离装置连通，经分离装置分离的固体物料适于至少经由第二管路通入第二入口。

6、可选的，所述第一反应装置包括限定所述第一反应空间的提升管，以及气固分离器和返料器，提升管、气固分离器和返料器形成物料循环，气固分离器的气相出口构成所述气化产物出口。

7、可选的，第一入口设置在提升管的顶部；第二反应空间包括彼此连通的直筒段和锥筒段，锥筒段的下端与所述第一入口直接连通。

8、可选的，第二反应空间的下部以缩口结构与第一入口相通，第一入口在第一反应空间内设置有扩口结构。

9、可选的，所述扩口结构的扩口面的延长线与扩口中心线的夹角角度在45°-75°的范围内。

10、可选的，在所述第一入口或其附近设置有激冷结构。

11、可选的，所述激冷结构为“风切”或者“水切”的激冷环。

12、可选的，第二管路与第二反应空间之间设置有预处理装置，所述预处理装置用于对自第二管路的物料进行预处理。

13、可选的，所述第二管路设置有料仓和气力输送装置，料仓与所述分离装置的固体出口相通，气力输送装置用于输送来自料仓的固体物料。

14、可选的，第二反应空间为燃烧空间。

15、可选的，第二反应空间为气化空间。进一步可选的，第二反应装置还设置有与所述第二反应空间相通的第二气相出口，第二气相出口经由第三管路与所述第一管路相通。

16、可选的，所述设备还包括冷却装置，所述气化产物出口经由第一管路与冷却装置连通。

17、可选的，所述燃料为煤，所述气化产物为煤气与气化残炭的混合物。

18、可选的，所述设备还包括控制单元，适于控制第一反应空间内的温度在850-1150℃的范围内，且适于控制第二反应空间内的温度在1250-1500℃的范围内。

19、根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种燃料的气化方法，包括步骤：

20、使得燃料在第一反应空间内进行流态化的气化反应以生成气化产物，第一反应空间的顶部设置有第一入口，第一反应空间的下部设置有排料口；

21、利用分离装置将来自第一反应空间的气化产物执行气固分离以收集第一固体产物；和

22、使得所述第一固体产物进入处于第一反应空间上方的第二反应空间内燃烧或者气化以生成第二产物，第二反应空间的下部与所述第一入口直接相通从而允许第二产物经由第一入口进入到第一反应空间内。

23、可选的，所述方法还包括步骤：将所述第一固体产物利用气力输送到预处理装置内预处理后送入到所述第二反应空间内。

24、可选的，所述分离装置为旋风分离器或者布袋除尘装置，所述方法还包括步骤：从所述分离装置收集所述第一固体产物以及气体产物。

25、可选的，所述第一反应装置包括限定所述第一反应空间的提升管，以及气固分离器和返料器，提升管、气固分离器和返料器形成物料循环，气固分离器的气相出口构成所述气化产物出口。

26、可选的，第一入口设置在提升管的顶部；第二反应空间包括彼此连通的直筒段和锥筒段，锥筒段的下端与所述第一入口直接连通。

27、可选的，所述燃料为煤，所述第一固体产物为气化残炭，所述方法还包括步骤：控制第一反应空间内的温度在850-1150℃的范围内，且控制第二反应空间内的温度在1250-1500℃的范围内以使得第二反应空间内的温度高于煤灰熔融点。进一步可选的，所述方法还包括步骤：设置第一入口处的结构使得第一入口处为先缩口后扩口的结构，使得缩口处气流的速度在50-100m/s的范围内。或者进一步可选的，所述方法还包括步骤：在第二反应空间与第一反应空间之间设置“风切”或“水切”的激冷环结构，以将熔融态的第二产物转变为颗粒状。

技术特征：

1.一种燃料的气化设备，包括：

2.根据权利要求1所述的设备，其中：

3.根据权利要求2所述的设备，其中：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中：

5.根据权利要求4所述的设备，其中：

6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中：

7.根据权利要求6所述的设备，其中：

8.根据权利要求1所述的设备，其中：

9.根据权利要求1所述的设备，其中：

10.根据权利要求1所述的设备，其中：

11.根据权利要求1所述的设备，其中：

12.根据权利要求11所述的设备，其中：

13.根据权利要求1所述的设备，还包括：

14.根据权利要求1-13中任一项所述的设备，其中：

15.根据权利要求1-14中任一项所述的设备，还包括：

16.一种燃料的气化方法，包括步骤：

17.根据权利要求16所述的方法，还包括步骤：

18.根据权利要求16所述的方法，其中：

19.根据权利要求16所述的方法，其中：

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

21.根据权利要求16-20中任一项所述的方法，所述燃料为煤，所述第一固体产物为气化残炭，所述方法还包括步骤：

22.根据权利要求21所述的方法，还包括步骤：

23.根据权利要求21所述的方法，还包括步骤：

技术总结本发明涉及一种燃料的气化设备，包括：第一反应装置，为流态化装置且限定用于燃料的气化反应的第一反应空间，第一反应装置设置有气化产物出口，第一反应空间的顶部设置有第一入口，第一反应空间的下部设置有排料口；第二反应装置，限定有设置在第一反应空间的上方的第二反应空间，所述第二反应空间的下部与第一入口直接相通，第二反应空间的上部设置有第二入口；以及分离装置，所述气化产物出口经由第一管路与分离装置连通，经分离装置分离的固体物料适于至少经由第二管路通入第二入口。本发明还涉及一种燃料的气化方法。技术研发人员：吕清刚,李百航,李伟,王小芳,梁晨,任强强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：技术公布日：2024/5/27