气化系统和气化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合成气生产领域，具体而言，本发明涉及气化系统和气化方法。
【背景技术】
[0002] 气化是指含碳有机物在一定温度和压力条件下，利用气化剂（空气或氧气和水蒸 气)与碳元素发生化学反应，生产粗合成气的技术，是对煤炭等含碳有机物进行化学加工的 一个重要办法。现有煤气化反应炉主要有三类炉型，分别为气流床炉型、流化床炉型、移动 床炉型。其中移动床气化以条件温和，气化强度和气化效率高被广泛应用。然而，移动床气 化炉均采用立式结构，仍存在诸如燃烧区温度高导致能耗大，要求物料具有良好的机械强 度和热稳定性，使得气化原料来源受限，气化炉内径小导致单台气化炉处理量小，以及反应 时间不易控制等缺陷。具体地，目前移动床气化炉均采用立式结构存在以下缺点：
[0003] 1、燃烧区在气化炉的底部，气化区在燃烧区的上部，燃烧区燃烧产生的热气向上 升，经过气化区为气化区提供气化消耗热，为保证气化炉气化区原料的碳转化率，必须提高 燃烧区温度，燃烧区高温对炉体隔热材质要求较高，同时增加了气化的能耗。
[0004] 2、立式气化炉，气化原料需要从炉顶部加入，随着下部气化渣的排除，气化物料逐 渐下移经过干燥区至气化区，空气或氧气和水蒸气从气化炉底部喷入，与气化原料在气化 区接触完成气化反应，气化产生的合成气从气化区经干燥区采出气化炉，为保证合成气能 顺利排除气化炉，要求进入气化炉的物料具有较好的机械强度和热稳定性，防止在干燥区 气化原料粉碎，阻碍气化合成气由气化炉下部至上部的采出。故气化原料来源受限。
[0005] 3、立式气化炉空气或氧气和水蒸气从气化炉底部喷入，由气化炉底部向上流动至 气化区，与气化原料在气化区接触完成气化反应，气化剂与气化原料的有效气化截面积小 (气化区的气化炉内径），即单位时间单位气化面积产生的合成气少，导致单台气化炉的处 理量小。
[0006] 4、立式气化炉物料随着下部气化反应和燃烧熔渣排渣，气化原料由上向下移动， 气化工艺参数(例如气化时间、气化温度)精确控制困难。
[0007] 5、移动床气化炉气化原料种类有限，大部分只能气化煤炭，个别气化生物质。
[0008] 因此，目前用于制备合成气的气化炉还有待进一步改进。
【发明内容】
[0009] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种气化系统和气化方法，采用该气化系统和气化方法可以实现温和条 件气化、薄料层气化、梯级气化、气化装备大型化和气化温度精确控制。
[0010] 根据本发的一个方面，本发明提出了一种气化系统，根据本发明实施例的气化系 统包括:预处理单元、环形转底气化炉、冷渣单元、油气冷却单元、油水分离单元、氧气储存 单元和水蒸气制备单元，
[0011] 其中，所述环形转底气化炉包括：
[0012] 环状炉腔，所述环状炉腔是由内周壁、外周壁、顶壁、底壁组成的密闭空间，所述环 状炉腔按照原料运动方向依次为进料区、预气化区、分质气化区、氧化气化区、合成气化区 和排渣区，其中，所述进料区具有进料口，所述预气化区具有油气出口，所述排渣区具有排 渣口；
[0013] 布料炉盘，所述布料炉盘可水平转动地位于所述环状炉腔的底部；
[0014] 传动装置，所述传动装置设置在所述布料炉盘下方且与所述布料炉盘相连，以便 驱动所述布料炉盘转动；
[0015] 多个辐射管加热装置，多个所述辐射管加热装置设置在所述预气化区和分质气化 区内，且分布于所述布料炉盘的上方并且与所述布料炉盘间隔开；以及
[0016] 多个气化剂加入装置，多个所述气化剂加入装置设置在所述氧化气化区和合成气 化区内，且分布于所述布料炉盘的上方并且与所述布料炉盘间隔开，
[0017] 其中，所述预处理单元与所述进料口相连，所述冷渣单元与所述排渣口相连，所述 油气冷却单元与所述油气出口相连，所述氧气储存单元分别与所述氧化气化区和合成气化 区内的多个所述气化剂加入装置相连，所述水蒸气制备单元与所述合成气化区内的多个所 述气化剂加入装置相连，所述油水分离单元与所述油气冷却单元相连。
[0018] 由此通过采用本发明上述实施例的气化系统，气化剂与原料接触面积大，反应速 度快且充分，温度场均匀，不存在高温燃烧区，可实现温和条件气化;进入气化炉的物料通 过布料装置平铺在水平旋转的布料炉盘上，物料在气化过程中没有扰动，没有挤压，对物料 的机械强度和热稳定性没有要求，可气化的物料选择范围广泛，实现了薄料层气化;原料随 着旋转布料炉盘的转动依次经过预气化区、分质气化区、氧化气化区、合成气化区，气化反 应剩余的渣料经过出料装置排除气化炉，实现了梯级气化和原料的分质开发利用；可通过 改变布料炉盘的旋转速度和改变每个分区的范围即可气化反应时间的调节，工艺参数可随 物料的改变而改变，进而实现了气化温度精确控制。
[0019] 另外，根据本发明上述实施例的气化系统还可以具有如下附加的技术特征：
[0020] 在本发明的一些实施方案中，所述布料炉盘通过密封组件分别与所述内周壁和所 述外周壁相连。
[0021] 在本发明的一些实施方案中，所述多个气化剂加入装置沿所述环形转底气化炉的 圆周均匀分布，并且每个所述气化剂加入装置分别与所述内周壁和所述外周壁相连。
[0022] 在本发明的一些实施方案中，所述气化剂加入装置包括：
[0023] 气体总管，所述气体总管的延伸线垂直穿过所述环形转底气化炉的中心轴，所述 气体总管具有水蒸气入口和氧气入口，所述水蒸气入口与穿过所述顶壁设置的水蒸气管线 连通所述氧气入口与穿过所述外周壁设置的氧气管线连通；
[0024] 加热构件，所述加热构件设置在所述气体总管的外周；
[0025] 多个气体分布管，所述气体分布管竖直地设置在所述气体总管的下方且与所述气 体总管连通，所述气体分布管的底端与所述布料炉盘间隔开。
[0026]在本发明的一些实施方案中，所述预处理单元包括依次相连的破碎机、筛分机和 烘干机。
[0027]根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种利用前面所述的气化系统进行气化 的方法，根据本发明实施例的气化方法，包括：
[0028] 对气化原料进行预处理，以便得到气化物料；
[0029] 将所述气化物料从所述环形转底气化炉的进料口加入并在所述布料炉盘上进行 布料，开启位于所述预气化区和分质气化区内的辐射管加热装置，并通过所述气化剂加入 装置分别向所述氧化气化区通入氧气，向所述合成气化区通入氧气和水蒸气，使所述气化 物料依次经过所述预气化区、分质气化区、氧化气化区、合成气化区，并依次被升温、发生氧 化反应和气化反应，以便得到油气混合物和残渣；
[0030] 将所述残渣从所述排渣口排出，并进入所述冷渣单元进行处理；
[0031 ] 对所述油气混合物进行油气冷凝处理，以便得到合成气和油水混合物；
[0032]对所述油水混合物进行油水分离处理，以便得到焦油和冷凝水。
[0033]由此通过采用本发明上述实施例的气化系统，气化剂与原料接触面积大，反应速 度快且充分，温度场均匀，不存在高温燃烧区，可实现温和条件气化;进入气化炉的物料通 过布料装置平铺在水平旋转的布料炉盘上，物料在气化过程中没有扰动，没有挤压，对物料 的机械强度和热稳定性没有要求，可气化的物料选择范围广泛，实现了薄料层气化;原料随 着旋转布料炉盘的转动依次经过预气化区、分质气化区、氧化气化区、合成气化区，气化反 应剩余的渣料经过出料装置排除气化炉，实现了梯级气化和原料的分质开发利用；可通过 改变布料炉盘的旋转速度和改变每个分区的范围即可气化反应时间的调节，工艺参数可随 物料的改变而改变，进而实现了气化温度精确控制。
[0034] 另外，根据本发明上述实施例的气化方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0035] 在本发明的一些实施方案中，对所述气化原料进行预处理包括:对所述气化原料 依次进行破碎、筛分和烘干，以便使得到的所述气化物料的平均粒径为lmm-50mm、lmm-2Ctam、5-3Ctam、15謹_5Ctam、和<5Ctam中的之一，且含水率< 15质量％。
[0036] 在本发明的一些实施方案中，所述环形转底气化炉内各区温度分布为预气化区 350~450摄氏度，分质气化区为450~750摄氏度，氧化气化区为750~900摄氏度，合成气化 区为900~1100摄氏度。
[0037] 在本发明的一些实施方案中，通过所述气化剂加入装置向所述氧化气化区内通入 氧气，且通入的氧气与所述气化物料中碳的摩尔比为1:85~1:40。
[0038] 在本发明的一些实施方案中，通过所述气化剂加入装置向所述合成气化区内通入 水蒸气和氧气，且通入的水蒸气与所述气化物料中碳的摩尔比为〇. 1:1~〇. 5:1，通入的氧 气与所述气化物料中碳的摩尔比为0.1:1~0.45:1。
【附图说明】
[0039] 图1是根据本发明一个实施例的气化系统的结构示意图。
[0040] 图2是根据本发明一个实施例的气化系统中环形转底气化炉的主视图。
[0041] 图3是根据本发