将高于90%的碳转化成合成气。
5.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于:所述系统气化灰分含量高于约15被％且灰分的初始变形温度高于约1500°C的烟煤，可实现将高于98%的碳转化成合成气。
6.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于:所述气化炉为循环流化床输送式气化炉，所述部分氧化器为流化床部分氧化器。
7.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于:所述蒸汽与烟煤流和气化炉氧化剂流相结合以产生所述气化炉合成气流。
8.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于:所述气化炉操作温度范围为约900°C至约1100°C，所述气化炉操作气体空塔速度范围为约12ft/s至约50ft/s，以及所述气化炉出口处的气化炉操作压力范围为30psia至约lOOOpsia。
9.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于:所述部分氧化器操作温度范围为约1100°C至约1400°C，所述部分氧化器操作气体空塔速度范围为约3ft/s至约6ft/s，且所述部分氧化器出口处的部分氧化器操作压力范围低于所述气化炉出口处的气化炉压力范围约 5psia 至约 35psia。
10.根据权利要求4所述的气化系统，其特征在于:所述气化炉操作温度为低于所述灰分初始变形温度至少350 °C。
11.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于:所述副产物包括焦炭。
12.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于:所述副产物包括焦油。
13.根据权利要求1所述的气化系统，其特征在于:所述副产物包括细粉。
14.高灰分、高灰熔点烟煤的处理系统，包括: 结合烟煤和氧化剂以产生气化炉合成气的气化炉，所述气化炉合成气中含有至少一种副产物； 接收所述气化炉合成气并将至少一部分的副产物转换成合成气以产生部分氧化器合成气的部分氧化器； 去除所述部分氧化合成气中至少一部分所述副产物的副产物去除系统； 冷却所述部分氧化合成气的合成气冷却器；以及 将去所述除系统中至少一部分所述副产物返回至所述部分氧化器的去除系统至部分氧化器的返料单元。
15.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:还包括供冷却的合成气通过的过滤单元。
16.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述气化炉在约9O O °C至约1100°C以及至少低于灰分初始变形温度350°C下运行以生产含有至少一种副产物的所述气化炉合成气。
17.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述部分氧化器在约1100°C至约1400 °C下运行。
18.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述副产物包括焦炭。
19.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述副产物包括焦炭和焦油。
20.根据权利要求18所述的气化系统，其特征在于:所述副产物去除系统包括收集至少一部分未反应焦炭的旋风分离器。
21.根据权利要求18所述的气化系统，其特征在于:所述去除系统至部分氧化器返料系统将所述合成气冷却器下游的所述副产物去除系统收集到的至少一部分所述焦炭送至所述部分氧化器以实现高碳利用率。
22.根据权利要求19所述的气化系统，其特征在于:所述部分氧化器接收来自于所述气化炉的含有焦炭和焦油的所述气化炉合成气，并将至少一部分所述焦炭和焦油转换成额外的合成气，所述部分氧化器在约1100 °C至约1400 °C的温度范围下运行。
23.根据权利要求15所述的气化系统，其特征在于:所述合成气冷却器包括将所述部分氧化器合成气从所述部分氧化器工作温度冷却至过滤单元进料口温度的多级合成气冷却器。
24.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述系统气化灰分含量高于约15wt%且所述灰分初始变形温度高于约1500°C的烟煤，可实现将高于90%的碳转化成合成气。
25.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述系统气化灰分含量高于约15wt%且所述灰分初始变形温度高于约1500°C的烟煤，可实现将高于98%的碳转化成合成气。
26.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述气化炉为烟煤以切线方向送入密相床并在富氧气化炉下部区以最大限度地减小烟煤结块趋势的循环流化床输送式气化炉。
27.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述部分氧化器为气体空塔速度范围为3ft/s至6ft/s，利用蒸汽以及氧化剂以进一步气化所述合成气中的细粉耐火焦炭和焦油的湍流流化床。
28.根据权利要求14所述的气化系统，其特征在于:所述合成气冷却器为在产生蒸汽以及过热蒸汽时，将所述部分氧化器合成气从入口温度约为1100°C至约1400°C冷却至出口温度约为300°C至约500°C的内循环流化床冷却器。
29.气化高灰分、高灰熔点烟煤并达到高于90%碳转化率的方法，所述方法包括: 进料烟煤含有约15wt%至约45wt%的灰分； 进料烟煤的灰熔点高于约1150°C ； 将平均尺寸范围约为150至约300微米的进料烟煤颗粒送入富氧、循环流化床输送气化炉的下部提升管密相床环境中； 将熔块烟煤以固体循环速度至少为煤进料速度的100倍送入循环流化床输送气化炉流动密封阀式返料机构的提升管中以限制结块的形成， 在约900°C至约1100°C范围下操作所述气化炉以形成合成气； 将来自于所述气化炉的耐火焦炭和焦油细粉送入部分氧化器； 在约1100 °C至约1400 °C范围下操作所述部分氧化器以产生额外合成气； 在内循环流化床冷却器中利用中间介质将所述合成气的热量传递给传热表面来冷却来自于所述部分氧化器的所述合成气，且所述传热表面不与所述合成气直接接触； 在旋风分离器中、于约300°C至约500°C范围下分离来自于所述合成气中的细粉焦炭和焦油以减少至下游杂质过滤单元的负载； 必要的话，回收细粉至所述部分氧化器中以达到所需的碳转化率； 在杂质过滤单元中过滤杂质以产生下游进一步加工的清洁合成气流；以及 对来自于所述旋风分离器和所述过滤单元的所述杂质进行减压处理以供存储和处理。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于:所述系统气化灰分含量高于约15wt%且灰分初始变形温度高于约1500°C的烟煤，可实现将高于98%的碳转化成合成气。
31.根据权利要求29所述的方法，其特征在于:还包括将蒸汽和气化炉氧化剂与烟煤结合以产生合成气。
32.根据权利要求29所述的方法，其特征在于:还包括所述气化炉在气体空塔速度范围为约12ft/s至约50ft/s下运行。
33.根据权利要求29所述的方法，其特征在于:还包括所述气化炉在气化炉出口处压力范围约30psia至约100psia下运行。
34.根据权利要求29所述的方法，其特征在于:还包括所述部分氧化器在气体空塔速度3ft/s至约6ft/s下运行。
35.根据权利要求29所述的方法，其特征在于:还包括所述部分氧化器在部分氧化器出口处压力范围低于所述气化炉出口处气化炉压力范围约5psia至约35psia下运行。
36.根据权利要求29所述的方法，其特征在于:还包括控制气化炉内气体空塔速度、控制气化炉内固体循环比、和控制进料煤颗粒尺寸以调整所述气化炉焦炭和焦油的排放，以及随着所述合成气排放的未反应焦炭和焦油。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于:还包括通过基于进入所述氧化器的所述合成气中所述焦炭和焦油的含量调节所述氧气流以及蒸汽-氧气比来控制所述部分氧化器操作温度。
【专利摘要】本发明涉及具有高灰熔点的高灰分烟煤的气化。烟煤的灰分含量范围可以是15至45wt％且灰熔点范围为1150℃至1500℃以及超过1500℃。在优选的实施方式中，此类煤以两段式气化工艺进行处理——在循环流化床输送式气化炉中于相对较低温度下的初级气化步骤，以及随后在相对较高温度下的剩余焦炭和少量焦油的部分氧化步骤。处理此类煤的系统还包括借助于中间介质有效冷却高温合成气且合成气不与传热表面直接接触的内循环流化床。
【IPC分类】C10J3-54
【公开号】CN104583377
【申请号】CN201380003768
【发明人】刘国海, 帕纳拉尔·维摩乾德, 彭万旺
【申请人】南方公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年7月8日
【公告号】CA2877401A1, EP2870223A2, US20140008580, WO2014011541A2, WO2014011541A3