处理气化炉渣产物的方法和系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为201080004948. 4、申请日为2010年1月6日、发明名称为"处 理气化炉渣产物的方法和系统"的专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[000引 本申请为要求2009年1月21日提交、序列号为61/146189,标题为"ASYSTEMAND APROCESSFORIMPROVEDGASIFICATIONSLAGPR孤UCTQUALITY"的美国临时申请的优先 权的国际申请，在此将其全部内容通过引用并入本发明。
技术领域
[0004] 本发明通常设及一种改进气化炉渣产物的质量的系统和方法。更特别地，本发明 设及用于改进通过将含碳原料转化成理想气态产物如合成气的气化方法生产的炉渣产物 的质量的系统和方法。
【背景技术】
[0005] 气化产物为主要包含一氧化碳和氨气的反应性气体。该气体可用作燃料气，或它 可化学转化成其它产物如合成油。在气化期间，煤的无机部分形成玻璃质的炉渣副产物，其 包含烙融的或部分烙融的粒子，该粒子与炉壁接触，向下流向炉的底部开口或放液口，然后 从炉中流出。炉渣然后降落至水浴中，在其中将它泽火，固化，并分裂成粒状聚集体材料。通 常，将炉渣作为浆料从水浴中取出。
[0006] 通常，主要由于高残余碳含量，作为气化方法副产物产生的炉渣不能满足市场预 期。炉渣的碳含量通常为20-30 %，有时高达70 %，而对于要商业销售的炉渣通常要求小于 5%。具有低碳含量的炉渣可作为聚集体用于道路或建筑填料、混凝±混合料、屋顶瓦，作为 喷砂用的砂或用于其它应用。
[0007] 已建立各种加工方法W改进炉渣质量和提高它的可销售性，例如美国专利 No. 7328805 (通过引用并入本发明）公开的筛分技术。然而，一些炉渣产物可能不呈现出显 示碳含量为主要的某一粒度分级，上述筛分方法对于运种炉渣而言不是有利的。
[0008] 因此，需要可改进含碳原料气化期间产生的炉渣产物的质量，使得所得炉渣产物 可销售的新方法。
【发明内容】
[0009] 本发明公开了改进得自气化方法的炉渣产物的质量的新方法和系统。为实现该目 的，使用具有任选脱水和水再循环装置的受阻床沉降器。受阻床沉降器使用逆流水洗涂塔 W使较轻的固体粒子如碳"漂浮"，从而将运些较轻粒子与较密实的粒子如灰分离。该装置 的操作需要大量洗涂水流W产生向上的推力。具有高固体含量的干固体进料或浆料进料料 流是优选的，使得粒子更紧密地一起装进受阻床沉降器床中W产生粒子之间较高的向上流 动速度，从而降低耗水量。通常需要收集、清洁和再使用洗涂水的系统W使净耗水量和排水 量最小。
[0010] 受阻床沉降器已广泛用于采砂和采矿工业中，W及用于从页岩中分离粉煤、从砂 中分离煤等。受阻床沉降器是市售的且对于购买而言较便宜。然而，运种设备不与气化方 法或气化炉渣产物的质量提高联合使用。重要的是注意本发明不仅包括与气化系统联合使 用受阻床沉降器。本发明的另一有益效果包括通过分离出含高碳含量的炉渣粒子，然后使 运些炉渣粒子作为燃料返回气化反应器中而提高气化方法的总碳转化效率。另外，本发明 通过使用于受阻床沉降器中的水再循环而降低成本和环境影响。
[0011] 本发明某些实施方案提供一种用于改进气化器炉渣产物质量的系统。该系统通常 包括用于使炉渣产物流化并分离成包含碳粒子的溢流料流和底流料流的受阻床沉降器；用 于将溢流料流分离成碳料流和洗涂水的重力沉降器；和用于使洗涂水再循环的循环水槽。 循环水槽中的洗涂水再循环回至受阻床沉降器中，且碳料流再循环回至气化器中。受阻床 沉降器还包括垂直部分；圆锥部分；存在于其之间的分配器；和在圆锥部分底部的开口。在 该设计中，将炉渣产物在垂直部分中通过使通过分配器分配的洗涂水上升而流化，因此分 离成（1)在垂直部分顶部的溢流料流和（2)在圆锥部分底部的底流料流。重质固体从底流 中沉降并经由出口孔从受阻床沉降器中取出。在该系统中，底流料流中的炉渣粒子具有比 溢流料流中的粒子更低的碳含量，优选小于5%的碳含量。因此，底流料流中的炉渣粒子代 表商业可行的产物。受阻床沉降器还包括在圆锥部分底部的放液口。重力沉降器可W为， 但不限于市售斜板式薄板沉降器或增稠器/澄清器。
[0012] 本发明某些实施方案提供一种用于改进气化反应器产生的炉渣产物的质量的系 统。该系统通常包括：用于将炉渣产物浓缩成浓炉渣料流和第一溢流料流的脱水器；用于 使浓炉渣料流流化并分成含碳粒子的第二溢流料流和底流料流的受阻床沉降器；用于将第 一和第二溢流料流分成碳料流和洗涂水的重力沉降器；和用于使来自重力沉降器的洗涂水 再循环的循环水槽。碳料流再循环回至所述气化器中，并且循环水槽中的洗涂水再循环回 至受阻床沉降器中。在该系统中，脱水器可W为分离器，其包括：用于将炉渣产物沉降并浓 缩成浓炉渣料流和第一溢流料流的分离器容器；用于遍及分离器容器均匀分配炉渣的流量 分配器；和用于将第一溢流料流从分离器容器中取出的溢流堪。将浓炉渣料流送至受阻床 沉降器。受阻床沉降器中的底流的碳含量小于5%。脱水器也可W为螺旋脱水器，其包括 容许固体沉降的明槽（opentrou曲）；用于将固体取出和脱水的输送螺旋（transportation spiral);和将炉渣均匀地铺在明槽中的进料分配器。在运一设计中，将固体在送至受阻床 沉降器W前通过输送螺旋连续取出并通过在输送螺旋上部滴渐而脱水。
[0013] 本发明某些实施方案提供一种改进来自气化器的炉渣产物质量的方法。该方法通 常包括：将炉渣在受阻床沉降器中流化并分离成包含碳粒子的溢流料流和底流料流；在重 力沉降器中将溢流料流分离成碳料流和洗涂水；将洗涂水输送至循环水槽；使水从循环水 槽再循环W再用于受阻床沉降器中，并使碳料流再循环回气化反应器。
[0014] 本发明某些实施方案提供一种改进来自气化器的炉渣产物质量的方法。该方法通 常包括：将炉渣在脱水器中浓缩W产生浓炉渣料流和第一溢流料流；在受阻床沉降器中将 浓炉渣料流流化，并将所述料流分离成包含碳粒子的第二溢流料流和底流料流；使用重力 沉降器将第一和第二溢流料流分离成碳料流和洗涂水；将洗涂水从重力沉降器输送至循环 水槽；使碳料流再循环回气化反应器，并使水从循环水槽再循环W再用于受阻床沉降器中。
【附图说明】
[0015] 为更详细地描述本发明实施方案，现在参考附图，其中：
[0016] 图1为本发明一个实施方案的图示。
[0017] 图2为本发明一个实施方案的图示。
[001引图3为本发明一个实施方案的图示。
【具体实施方式】
[0019] W下本发明各个实施方案的详述参考附图，其阐述可进行本发明的具体实施方 案。实施方案意欲足够详细地描述本发明的各方面W使本领域技术人员能够实践本发明。 可使用其它实施方案并可不偏离本发明范围地作出改变。因此，W下详述不意欲将本发明 范围仅限于具体公开的实施方案。本发明的实际范围仅受所附权利要求书，连同该权利要 求书的全部等效范围限定。
[0020] 根据如图1所示的一个实施方案，阐述了对于成渣气化器中产生的炉渣，进行炉 渣处理、精选、碳回收/浓缩/再循环的方法和系统的图。进一步参考图1，该系统主要包 括受阻床沉降器（下文皿巧40,其又包括皿S垂直容器100,其具有圆锥部分110和分配器 130,所述圆锥部分110用于固体沉降、收集并通过圆锥部分110底部的开孔120除去，所述 分配器130用于供料并均匀地分配在受阻床沉降器40的垂直部分100底部和圆锥部分110 上方供入的洗涂水。由于主要包含高密度粒子的粒子通过流化床的不同沉降速率，皿S实 现固体粒子的密度离析。皿S40中的垂直部分100还包括淘析塔，其中重质粒子通过在垂直 部分100底部注入的水上升而流化。流化床沿着淘析塔的高度形成，分离基本在受阻沉降 条件下进行。密度大于流化床的粒子提供底流，而不能透过床的较轻材料提供溢流。具有 高固体含量的浆料进料料流20是皿S优选的，使得粒子更紧密地一起装进流化床中，从而 在粒子之间产生较大的向上流动速度。具有高固体含量的浆料进料料流需要较少的水注入 W保持分离所需的向上流动速度，运还降低了耗水量。将在皿S40中从炉渣浆料料流20中 分离和"漂浮"出的洗涂水及较轻和较小的粒子（包括碳粒子）经由