專利名稱：產(chǎn)生和加熱含碳燃料氣化劑的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤的氣化和其他含碳燃料的氣化，其中所述含碳燃料包括化石燃料， 如煤、油砂，以及生物質(zhì)和有機(jī)生活垃圾等。
背景技術(shù)：
含碳燃料的氣化指向含碳燃料注人包括02、 H20、 C02和其他物質(zhì)的氣化劑，在一定 溫度和壓力下使氣化劑與含碳燃料發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng)生成合成氣的技術(shù)。
以煤氣化為例，用空氣做氣化劑是一種低成本的氣化方式，但合成氣中含有較多N2， 對(duì)后續(xù)利用有不利影響。用富氧或純02做氣化劑則制取富氧或純02的成本較高。
以煤為例，用H20和C02做氣化劑可以得到不含N2的合成氣，合成氣中的不燃組分 易于分離。尤其是采用C02做氣化劑可以減少煤氣化過(guò)程中C02的凈排放量，有助于保護(hù)
環(huán)境。但是，由于H20和C02與煤的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以只用H20和C02做氣化劑時(shí)， 除加壓加氫氣化工藝外，通常需要有供熱措施。
例如，在授權(quán)公告號(hào)為CN1062329C，名為《兩段式煤炭地下氣化工藝》的中國(guó)專利 中，在注空氣階段得到N2含量高的合成氣，并使煤層升溫；在注水蒸氣階段則利用煤層所 蓄熱量進(jìn)行水煤氣反應(yīng)，得到N2含量低的合成氣。在
公開日為2007年1月30日，公開號(hào) 為CN10112670A，名為《一種煤炭地下氣化工藝》的中國(guó)專利申請(qǐng)中則提到用為02和C02 的混合物做氣化劑以注入的02將煤部分氧化，由氧化反應(yīng)提供C02還原反應(yīng)所需熱量。 在該方法中純02耗量比較大。
2.化學(xué)鏈燃燒
化學(xué)鏈燃燒指不直接利用含02氣體助燃，而是使用載氧體中的氧原子燃燒燃料。該類 系統(tǒng)通常包括兩個(gè)反應(yīng)器空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器，分別也可稱為氧化反應(yīng)器和還原反 應(yīng)器。在燃料反應(yīng)器內(nèi)，氧化態(tài)的載氧體與燃料氣體發(fā)生還原反應(yīng)，此過(guò)程通常為吸熱反 應(yīng)或弱放熱反應(yīng)，載氧體在燃料反應(yīng)器內(nèi)轉(zhuǎn)化為還原態(tài)；還原態(tài)載氧體送回空氣反應(yīng)器用 進(jìn)料空氣中的02氧化，此過(guò)程為強(qiáng)放熱反應(yīng)。載氧體在反應(yīng)器之間循環(huán)以實(shí)現(xiàn)氧的轉(zhuǎn)移和 熱量傳遞。
在化學(xué)鏈燃燒方式中，燃料與空氣不直接接觸，在空氣反應(yīng)器中只要反應(yīng)溫度不大于 120(TC就不會(huì)產(chǎn)生熱力型NOx，燃料燃燒器燃燒產(chǎn)物主要是C02和水蒸氣,通過(guò)冷凝除去其中的水蒸氣后可以得到幾乎純的C02，可以簡(jiǎn)單而低能耗地實(shí)現(xiàn)C02的分離和捕集，通過(guò) 將C02封存或利用可以有效地減少CCb排放量。
有很多關(guān)于載氧體制備和試驗(yàn)的報(bào)道，例如，Ishida等人2002年發(fā)表于《能源轉(zhuǎn)化和 管理》(Energy Conversion and Management)第43期1469到1478頁(yè)的文章《1200。C下采 用NiO/NiAl204顆粒循環(huán)進(jìn)行化學(xué)鏈燃燒的試驗(yàn)結(jié)果》(Experimental results of chemical-looping combustion with NiO/NiAl2C)4 particle circulation at 1200。C )等。
文獻(xiàn)報(bào)道中最常見(jiàn)的化學(xué)鏈燃燒裝置多為循環(huán)流化床裝置，其中空氣反應(yīng)器為一個(gè)提 升管式流化床反應(yīng)器，在提升管底部注入空氣，并加入來(lái)自燃料反應(yīng)器的還原態(tài)的載氧體 顆粒，空氣挾帶載氧體顆粒向上流動(dòng)，同時(shí)將載氧體顆粒氧化并放出大量熱。在提升管頂 部的氣固混合物經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離，分離出的氣體用于能量回收，固體通過(guò)料腿送回到燃料反 應(yīng)器中。在鼓泡床形式的燃料反應(yīng)器中通入燃料，對(duì)載氧體進(jìn)行還原，產(chǎn)生的C02和H20 混合氣體也經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離回收載氧體，再經(jīng)過(guò)能量回收，然后冷凝后得到高純度的C02。 在燃料反應(yīng)器中的還原態(tài)載氧體顆粒通過(guò)一斜管進(jìn)入空氣反應(yīng)器底部，構(gòu)成一個(gè)完整的載 氧體循環(huán)。
3.制氧
目前的工業(yè)制氧技術(shù)包括深冷制氧、變壓或變溫吸附制氧及膜分離制氧等方法。 其中氧滲透膜屬于膜分離技術(shù)的一種。氧滲透膜指可選擇性地透過(guò)02，使02從高濃 度側(cè)向低濃度側(cè)傳遞的膜。在名為《膜及其用法(Membrane and use thereof)》的美國(guó)專 利USP 6503296中，則提到了用氧滲透膜從含02氣體向高H20和(302分壓的氣體中滲透
氧，然后將富集02的H20和C02混合氣體用于轉(zhuǎn)化含碳燃料，生產(chǎn)合成氣的方法。離子
遷移型氧滲透膜是一種低能耗的氧分離裝置，可以獲得純度非常高的02，但是目前所用的 離子遷移型氧滲透膜一般都需要在高于600°C的溫度下才能達(dá)到實(shí)用的單位面積氧滲透速 率，多數(shù)情況下要達(dá)到80(TC以上。
變溫或變壓吸附制氧是通過(guò)選擇性吸附劑對(duì)不同組分吸附能力的差別達(dá)到分離目的。 氧選擇性吸附劑有碳分子篩和氰鈷配位化合物吸附劑，后者可參見(jiàn)名為《固態(tài)氰鈷配位化 合物(Solid state cyanocobalate complexes)》的美國(guó)專利USP 5239098。

實(shí)用新型內(nèi)容
4本實(shí)用新型涉及產(chǎn)生含碳燃料氣化劑的裝置，可通過(guò)以化學(xué)鏈燃燒方式燃燒氣化爐所 產(chǎn)部分合成氣，并將化學(xué)鏈燃燒的熱量在換熱網(wǎng)絡(luò)中回收，在加入外來(lái)H20和/或C02的 情況下，得到溫度足夠高、流量盡可能大的H20和C02混合氣體作為氣化劑使用；在氣化
劑熱量不足，轉(zhuǎn)化率過(guò)低時(shí)，可通過(guò)氧分離器從含02氣體向氣化劑傳遞02。得到的氣化 劑送往地面或地下氣化爐與含碳燃料反應(yīng)，得到不含N2的合成氣。
采用本實(shí)用新型可以得到不含N2的合成氣；通過(guò)調(diào)整氣化劑組成，可按下游需要靈活 調(diào)整合成氣組成；整個(gè)氣化過(guò)程C02排放量低；對(duì)外界依賴少，氣化系統(tǒng)開工正常后，可 以用含碳燃料氣化得到的部分合成氣燃燒供能持續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。所得到的中間物流便于低成 本地向氣化劑中摻入02。
本實(shí)用新型也可用于地下氣化開采化石燃料，如煤、稠油、油砂等。
本實(shí)用新型的主要目的是獲得不含N2的氣化劑，從而能得到不含N2的合成氣。不含
N2的合成氣主要雜質(zhì)為H20和C02，分離成本遠(yuǎn)低于N2的分離成本。而在合成氣用于純 02燃燒時(shí)，高溫下N2易與02反應(yīng)生成大氣污染物NOx (氮氧化合物)，所以不含N2的 合成氣燃燒對(duì)環(huán)境污染少。
所以，本實(shí)用新型的目標(biāo)是以消耗部分合成氣為代價(jià)，產(chǎn)生溫度足夠高、流量盡可能
大的不含N2的氣化劑；此外，在氣化劑轉(zhuǎn)化率不足時(shí)，最好還可以低成本地向氣化劑加入
02來(lái)提高轉(zhuǎn)化率。
本實(shí)用新型中，通過(guò)采用化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)，在燃料反應(yīng)器中將合成氣轉(zhuǎn)化為主要成分
為H20和C02的氣體，同時(shí)還原載氧體；燃料反應(yīng)器輸入物流中還可注入外來(lái)的H20和/
或C02，以便多攜帶熱量，并可以將外來(lái)C02送入氣化爐中部分轉(zhuǎn)化為CO;在空氣反應(yīng) 器中通入空氣，使載氧體氧化，從氧化反應(yīng)器排出高溫貧氧空氣；通過(guò)使載氧體在燃料反
應(yīng)器和空氣反應(yīng)器之間循環(huán)或是燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器間歇式切換實(shí)現(xiàn)氧原子在空氣
和燃料間的傳遞；此外，將高溫貧氧氣體中的大部分熱量回收到化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的輸入物
流中，最終使反應(yīng)所產(chǎn)生的大部分熱量輸出到燃料反應(yīng)器輸出物流中，燃料反應(yīng)器輸出物 流作為外輸氣化劑進(jìn)入氣化爐。用本實(shí)用新型裝置制得的氣化劑也可以作為氣化爐氣化劑
的一部分，例如，再配入H2或02，或只用于某一氣化階段，例如，只用于煤的干餾和熱
解階段。
因此，本實(shí)用新型涉及一種產(chǎn)生和加熱產(chǎn)生和加熱含碳燃料氣化劑的裝置， 一個(gè)化學(xué)
鏈燃燒系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)；換熱網(wǎng)絡(luò)；所述化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)包括至少一個(gè)燃料反應(yīng)器和至少一個(gè)空氣反應(yīng)器，燃料反應(yīng)器和 空氣反應(yīng)器內(nèi)都含有化學(xué)鏈燃燒所用載氧體；在燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器之間設(shè)有使載氧 體循環(huán)的載氧體循環(huán)裝置；燃料反應(yīng)器設(shè)有從外部接入合成氣的燃料入口、空氣反應(yīng)器設(shè) 有空氣入口、貧氧空氣出口；
或者所述化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)包括至少一個(gè)既作為燃料反應(yīng)器又作為空氣反應(yīng)器的反應(yīng) 器；該反應(yīng)器設(shè)有從外部接入合成氣的燃料入口、空氣入口、貧氧空氣出口；
貧氧空氣出口)連接換熱網(wǎng)絡(luò)；鼓風(fēng)機(jī)出口最終通往空氣入口；
其特征在于
燃料反應(yīng)器或上述既作為燃料反應(yīng)器又作為空氣反應(yīng)器的反應(yīng)器設(shè)有用于從外部接 收H20、 C02或二者的混合物的外來(lái)氣化劑輸入口以及外輸氣化劑出口)，外輸氣化劑出口 通往氣化爐；
所述的換熱網(wǎng)絡(luò)至少連接燃料入口，外來(lái)氣化劑輸入口，空氣入口之一；當(dāng)換熱網(wǎng)絡(luò) 連接空氣入口時(shí)，換熱網(wǎng)絡(luò)連接鼓風(fēng)機(jī)出口。
當(dāng)化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)至少包括空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器時(shí)，通過(guò)燃料入口將合成氣通入 燃料反應(yīng)器，還原燃料反應(yīng)器內(nèi)載氧體，產(chǎn)生H20、 C02混合氣體；外部接收H20、 C02 或二者的混合物的外來(lái)氣化劑通過(guò)外來(lái)氣化劑輸入口(6)通入燃料反應(yīng)器，與還原燃料反應(yīng) 器內(nèi)產(chǎn)生的H20、 C02混合氣體一起從外輸氣化劑出口排出；空氣從空氣入口進(jìn)入后，氧 化空氣反應(yīng)器內(nèi)的載氧體，同時(shí)產(chǎn)生加熱后的貧氧空氣從貧氧空氣出口通往換熱網(wǎng)絡(luò)；載 氧體在燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器之間循環(huán)；
當(dāng)所述化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)(l)包括至少一個(gè)既作為燃料反應(yīng)器又作為空氣反應(yīng)器的反應(yīng) 器時(shí)；該反應(yīng)器先作為還原反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，在載氧體達(dá)到還原態(tài)后，切斷合成氣，用外來(lái) 氣化劑吹掃和置換，吹掃和置換后從外輸氣化劑出口排出，后關(guān)閉外輸氣化劑出口和外來(lái) 氣化劑輸入口；然后打開空氣入口和貧氧空氣出口通入空氣對(duì)載氧體進(jìn)行氧化操作，使載 氧體升溫并蓄積熱量使載氧體升溫到90(TC到120(TC或載氧體達(dá)到氧化態(tài)后，關(guān)閉空氣入 口，打開外來(lái)氣化劑輸入口進(jìn)行吹掃置換，吹掃置換后從貧氧空氣出口放空；關(guān)閉貧氧空
氣出口，然后打開燃料入口和外輸氣化劑出口，開始進(jìn)行還原操作并利用蓄熱加熱外來(lái)氣
化劑；在還原操作期間載氧體溫度開始下降，直到溫度降到600到110(TC或載氧體達(dá)到還 原態(tài)；上述步驟循環(huán)重復(fù)進(jìn)行；
6所述換熱網(wǎng)絡(luò)至少預(yù)熱以下氣體之一通入燃料入口的從外部接入合成氣，通入外來(lái) 氣化劑輸入口的外來(lái)氣化劑，；從鼓風(fēng)機(jī)出口通往空氣入口的空氣；外來(lái)氣化劑為外部的 H20、 C02或二者混合物。
所述的換熱網(wǎng)絡(luò)至少連接燃料入口，外來(lái)氣化劑輸入口，空氣入口之一，將貧氧空氣 出口排出的貧氧空氣中的熱量回收到化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的輸入物流中；當(dāng)換熱網(wǎng)絡(luò)連接空氣 入口時(shí)，換熱網(wǎng)絡(luò)連接鼓風(fēng)機(jī)出口。鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣經(jīng)換熱網(wǎng)絡(luò)預(yù)熱后進(jìn)入空氣反應(yīng)器 或既作為燃料反應(yīng)器又作為空氣反應(yīng)器的反應(yīng)器。
換熱網(wǎng)絡(luò)由一系列換熱器構(gòu)成，用于使貧氧空氣出口排出的貧氧空氣與化學(xué)鏈燃燒系 統(tǒng)的輸入物流換熱。
在通常的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)中， 一般利用所排出的高溫氣體做功發(fā)電或是發(fā)汽。而在本 實(shí)用新型的實(shí)施方案中，為了提高氣化劑所攜帶的熱量，通過(guò)將氧化反應(yīng)器排出的貧氧空 氣與化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的輸入物流換熱，將氧化反應(yīng)器排出的貧氧空氣最終排放溫度降低使 貧氧空氣所攜帶大部分熱量回到化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)中。這樣，就可以有更多的熱量從燃料反 應(yīng)器那側(cè)輸出到所產(chǎn)生的氣化劑中。隨注入外來(lái)氣化劑量、合成氣熱值和貧氧空氣與輸入
物流的熱交換量的不同，最終得到的氣化劑溫度可以達(dá)到90(TC以上，甚至可以達(dá)到1150°C
以上或更高，具體溫度隨轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需溫度確定。這里所說(shuō)化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的輸入物流包
括輸入該系統(tǒng)的空氣、合成氣、含H20和C02的氣體,其中H20優(yōu)選為蒸汽形態(tài),但也可以 包括液態(tài)水。優(yōu)選用氧化反應(yīng)器排出的貧氧空氣來(lái)加熱氧化反應(yīng)器的進(jìn)料空氣，將氧化反 應(yīng)器的進(jìn)料空氣預(yù)熱到60(TC以上或更高溫度。如果外部不能供蒸汽，則也可選將空氣反 應(yīng)器排出的貧氧空氣中的部分熱量用來(lái)發(fā)蒸汽。
在本系統(tǒng)中，以空氣為氧化劑、合成氣為還原劑的化學(xué)鏈燃燒所產(chǎn)生的熱量除了部分 損失外，大部分都被燃燒生成氣體和外加氣化劑攜帶到氣化爐中，其供熱效果大致相當(dāng)于 在有一定熱損失的情況下，給氣化爐注入了純02和合成氣燃燒發(fā)熱，并注入一部分外來(lái) H20禾口/或C02。
燃料反應(yīng)器溫度的提高可使燃料反應(yīng)器排氣溫度高一些，多攜帶一些熱量，但是，通 常還需要向燃料反應(yīng)器注入另外的物料來(lái)將其余的熱量攜帶出,以免系統(tǒng)超溫。本文中將所 注入的來(lái)自本裝置外部的H20和C02總摩爾含量為80%以上的混合物稱為外來(lái)氣化劑。 注入外來(lái)C02可減少C02排放。
注入外來(lái)氣化劑的效果是氣化劑可攜帶到氣化爐中的熱量增大；另外，通過(guò)調(diào)整外 來(lái)氣化劑的流量和組成，可以調(diào)整最終外輸氣化劑的組成，從而調(diào)整含碳燃料氣化所得到的合成氣組成。注入外來(lái)氣化劑的量取決于所供合成氣的成分。如果合成氣中己經(jīng)含有90% 以上摩爾濃度的H20、 C02，則不需要再另外加入H20和C02。
化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)包括燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器，其中都裝有載氧體。其中的燃料反應(yīng) 器和空氣反應(yīng)器即可以是不可互換的設(shè)備，也可以是可互換的設(shè)備，即，同一個(gè)反應(yīng)器既 可充當(dāng)燃料反應(yīng)器，又可充當(dāng)空氣反應(yīng)器切換運(yùn)行。所述可互換的含義是指一臺(tái)反應(yīng)器上 配有燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器的所有連接口，根據(jù)內(nèi)部載氧體的氧化程度和進(jìn)料的不同， 可在操作周期不同的階段分別作為燃料反應(yīng)器或空氣反應(yīng)器使用。
在已有的用于燃燒發(fā)電的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)技術(shù)方案中，多采用循環(huán)流化床技術(shù)，缺點(diǎn) 是設(shè)備復(fù)雜、操作難度高、載氧體磨損大，動(dòng)力消耗高。
為此，本實(shí)用新型還進(jìn)一步提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活方便的間歇蓄熱式反應(yīng)器， 在不同階段，同一個(gè)反應(yīng)器既可以當(dāng)作燃料反應(yīng)器使用，也可以當(dāng)作空氣反應(yīng)器使用。該 反應(yīng)器在氧化反應(yīng)期間蓄熱并氧化載氧體。氧化完成后，用該反應(yīng)器進(jìn)行還原反應(yīng)，在還 原反應(yīng)期間用所蓄熱量來(lái)維持載氧體床層溫度不致下降過(guò)快，并通過(guò)加熱通過(guò)反應(yīng)器的氣 體，使反應(yīng)器排出的作為外輸氣化劑的氣體溫度提高。本實(shí)用新型中，優(yōu)選采用2個(gè)到4 個(gè)間歇蓄熱式反應(yīng)器，可用于交替切換操作。
以氣化劑顯熱形式攜帶的熱量能量密度比較低，所以，在氣化揮發(fā)性組分較少、反應(yīng) 活性較低的含碳燃料時(shí)，即使氣化劑溫度達(dá)到1150'C，轉(zhuǎn)化率仍可能偏低。氣化劑轉(zhuǎn)化率 過(guò)低會(huì)使大量的C02和H20在系統(tǒng)中循環(huán)，造成動(dòng)力能耗升高。所以，在燃料與H20和 C02反應(yīng)的活性比較低時(shí)，為了降低能耗，優(yōu)選在氣化劑注入氣化爐的同時(shí)加入一定量的 02， 一方面可以氧化含碳燃料使其氣化，另一方面也可以供熱輔助H20和C02轉(zhuǎn)化為可燃 組分。
為此，在本實(shí)用新型裝置的一些實(shí)施例中，還包括了與化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)耦合的氧分離 器。所述氧分離器可以是基于氧滲透膜的，也可以是變溫吸附型或其他類型的。本實(shí)用新 型可得到高溫氣化劑流，所以可利用汽化劑溫度和與空氣的02濃度差，低成本地?fù)饺?2。 尤其是在本實(shí)用新型還有高溫的空氣流可以用，所以特別適合采用基于離子遷移型氧滲透 膜的氧分離器。
在基于氧滲透膜的氧分離器中， 一側(cè)為溫度60(TC以上的含O2氣體，另一側(cè)為本實(shí)用 新型的裝置所產(chǎn)溫度為60(TC以上的氣化劑，由于兩側(cè)溫度都足夠高，且具有天然的02濃 度差，所以會(huì)有一部分02從含02氣體側(cè)傳遞到外輸氣化劑中。這里所說(shuō)的溫度60(TC以 上的含02氣體有兩種選擇， 一種是選擇氧化反應(yīng)器出口排出的貧氧空氣，優(yōu)點(diǎn)是溫度高，缺點(diǎn)是02濃度較低；另一種是選擇預(yù)熱到60(TC以上的氧化反應(yīng)器進(jìn)料空氣，優(yōu)點(diǎn)是02 濃度高，缺點(diǎn)是溫度稍低。
變溫吸附型的氧分離器中，優(yōu)選采用可在常溫下吸附，并具有較高的氧選擇性的吸附 劑。該型氧分離器使用中，可先通入常溫空氣冷卻吸附劑床層，并使吸附劑吸附02;然后 用外來(lái)冷C 02氣化劑吹掃放空；最后將外來(lái)冷C02氣化劑和外輸氣化劑各分出一部分混 合，通過(guò)調(diào)整混合比例使混合后的氣體溫度達(dá)到使吸附劑上02充分脫附的溫度后將其通入 氧分離器，吸附劑床層升溫、并吹掃吸附劑，使02脫附；脫附的02與混合氣體一起從氧
分離器流出，與其余的外輸氣化劑匯合后一起送往氣化爐。 本實(shí)用新型效果
如前所述，通?；瘜W(xué)鏈燃燒系統(tǒng)是用于燃燒燃料做熱力功，用于驅(qū)動(dòng)透平或者發(fā)汽，
副產(chǎn)少量C02和H20混合氣體。而在本實(shí)用新型中，化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)中燃燒合成氣所產(chǎn)生 的熱量除部分熱損失外，全部用于產(chǎn)生和加熱氣化劑，所用助燃物為空氣，但燃燒產(chǎn)生的 作為氣化劑的氣體中不含N2，所達(dá)到的總體效果大致相當(dāng)于間接地給氣化爐供應(yīng)了一些純
02，因此可以少用或不用純02就得到不含N2的合成氣。
據(jù)初步估算，在外來(lái)氣化劑以H20為主，不加純02地下氣化褐煤時(shí)，氣化劑單程轉(zhuǎn) 化率可達(dá)約10%，或者在同等H20轉(zhuǎn)化率的情況下，使氣化劑中所需純02摩爾濃度降低 約4%。而本實(shí)用新型的裝置中會(huì)產(chǎn)生高溫氣化劑流和高溫空氣流，又非常適合通過(guò)使用 離子遷移型氧滲透膜、氧吸附劑等，以不需外供能量的方式低成本地給氣化劑中摻入純02， 使氣化劑中02摩爾濃度達(dá)到10%或更高，所以完全可以不用外供純02和熱量，僅憑本實(shí) 用新型中的氣化劑生成和加熱裝置和與之耦合的簡(jiǎn)單的氧分離器就使氣化劑達(dá)到較高的 轉(zhuǎn)化率。
所以，采用本實(shí)用新型可以不需另外設(shè)專門的制氧裝置就得到不含N2的合成氣，從而
可以大幅降低煤氣化裝置的建造和運(yùn)行成本。尤其是在煤地下氣化中，往往外部條件有限， 單一地點(diǎn)生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間相對(duì)不長(zhǎng)，所以特別需要有一種簡(jiǎn)單、對(duì)外部條件依賴少、設(shè)備易 于搬遷的裝置來(lái)進(jìn)行氣化操作。
此外，本實(shí)用新型的裝置所輸出的氣化劑組成和溫度還非常適合用于含碳燃料的干餾 和熱解，也比較適合用于含碳燃料的加氫氣化。


9圖1為本實(shí)用新型中化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)1包括至少一個(gè)燃料反應(yīng)器2和至少一個(gè)空氣反 應(yīng)器3時(shí)的裝置流程圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1所用間歇蓄熱式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2裝置示意圖。 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型中的具體實(shí)施方法包括以下部分
(1) 在一個(gè)包括空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)中，將氣化爐所產(chǎn)部分
合成氣通入燃料反應(yīng)器，還原燃料反應(yīng)器內(nèi)載氧體，產(chǎn)生H20和C02混合氣體；向燃料反
應(yīng)器注入H20和C02總摩爾濃度大于80%的外來(lái)氣化劑；加熱后的含H20和C02的混合 氣體作為外輸氣化劑送往氣化爐；所述燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器既可以是可互換的，也可 以是不可互換的；
(2) 將空氣經(jīng)換熱網(wǎng)絡(luò)預(yù)熱后通入空氣反應(yīng)器，氧化空氣反應(yīng)器內(nèi)的載氧體，同時(shí) 產(chǎn)生溫度在80(TC以上的貧氧空氣；
(3) 使載氧體在燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器之間循環(huán)，或是間歇地切換燃料反應(yīng)器和
空氣反應(yīng)器；
(4) 將氧化反應(yīng)器排出的貧氧空氣通入換熱網(wǎng)絡(luò)，與化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的輸入物流換 熱來(lái)回收熱量，將氧化反應(yīng)器排出的貧氧空氣的最終排放溫度降低到35(TC以下；所述化 學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的輸入物流選自輸入化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的空氣、合成氣和外來(lái)氣化劑；
在應(yīng)用本實(shí)用新型中的另一個(gè)具體實(shí)施方案中，除以上所述(1)到(4)的步驟外，
還可以進(jìn)一步包括給氣化劑中加入02的步驟。具體實(shí)施方法可采用一下兩種方法之一 加02措施1:
將前面所述外輸氣化劑通入一個(gè)氧滲透膜型氧分離器中，進(jìn)入氧滲透膜的一側(cè)，與從
氧滲透膜滲透過(guò)來(lái)的02混合后再送往氣化爐；使一股溫度在60(TC以上的含02氣體流經(jīng) 氧分離器中氧滲透膜的另一側(cè)，其中所述溫度在60(TC以上的含O2氣體為進(jìn)入空氣反應(yīng)器 前的預(yù)熱空氣或空氣反應(yīng)器排出的貧氧空氣； 加02措施2:向一個(gè)裝有氧選擇性吸附劑的氧分離器中通入常溫空氣冷卻吸附劑床層并使吸附劑
吸附02;然后將部分冷、熱氣化劑配制為氧氣脫附所需的溫度，通入吸附劑床層升溫、吹 掃和使02脫附，所得含02氣化劑流與其余外輸氣化劑一起送往氣化爐。 以下結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式加以總體性的說(shuō)明。
本實(shí)用新型中產(chǎn)生和加熱含碳燃料氣化劑的裝置包括一個(gè)化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)1，所述化 學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)1進(jìn)一步包括至少一個(gè)燃料反應(yīng)器2和至少一個(gè)空氣反應(yīng)器3，燃料反應(yīng)器 2和空氣反應(yīng)器3內(nèi)都含有化學(xué)鏈燃燒所用載氧體；所述燃料反應(yīng)器2和空氣反應(yīng)器3既 可以是可互換的，也可以是不可互換的；燃料反應(yīng)器2和空氣反應(yīng)器3不可互換時(shí)，有載 氧體循環(huán)裝置使載氧體在燃料反應(yīng)器2和空氣反應(yīng)器3之間循環(huán)；
燃料反應(yīng)器2設(shè)有燃料入口4、外輸氣化劑出口5、外來(lái)氣化劑輸入口6，其中燃料入 口 4從外部接入合成氣，外輸氣化劑出口 5通往氣化爐，外來(lái)氣化劑輸入口 6從外部接收 H20和C02總摩爾濃度大于80%的外來(lái)氣化劑；
空氣反應(yīng)器3設(shè)有空氣入口7、貧氧空氣出口8;
本實(shí)用新型的裝置還包括鼓風(fēng)機(jī)9和換熱網(wǎng)絡(luò)10，鼓風(fēng)機(jī)9出口空氣最終通到空氣反 應(yīng)器3的空氣入口 7;換熱網(wǎng)絡(luò)10高溫側(cè)物流包括從空氣反應(yīng)器3的貧氧空氣出口 8排出 的貧氧空氣，在換熱網(wǎng)絡(luò)10中，從貧氧空氣出口 8排出的氣體溫度降低，最終的排放溫 度低于350'C，優(yōu)選低于200'C。
換熱網(wǎng)絡(luò)10的冷側(cè)物流為化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)1的輸入物流，所述化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)的輸 入物流可選擇輸入化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)1的空氣、合成氣和外來(lái)氣化劑。
優(yōu)選換熱網(wǎng)絡(luò)10的至少一部分冷側(cè)物流采用來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)9的空氣。在此情況下，預(yù) 熱后的空氣進(jìn)空氣入口 7前的溫度為60(TC以上，優(yōu)選800'C以上。
上述換熱網(wǎng)絡(luò)10可由一系列換熱器構(gòu)成。按換熱器溫度段分，最高操作溫度卯(TC以 上時(shí)所用的換熱器可以采用切換蓄熱式換熱器或陶瓷轉(zhuǎn)輪式換熱器，最高操作溫度為 950。C到50(TC時(shí)可采用高溫?zé)峁軗Q熱器，最高操作溫度低于60(TC時(shí)可采用中溫和低溫?zé)?管換熱器、板翅式換熱器等類型的換熱器。為了防止高溫?fù)p壞設(shè)備，在換熱器高溫側(cè)入口 可設(shè)注水降溫裝置，以防止超溫?fù)p壞換熱設(shè)備。本段對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)10的說(shuō)明僅為例舉，并 不具有限定性。
在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)1包括一個(gè)或多個(gè)可互換的間歇 蓄熱式反應(yīng)器，在不同操作階段同一反應(yīng)器既可作為燃料反應(yīng)器2使用，也可作為空氣反 應(yīng)器3使用。反應(yīng)器內(nèi)有一個(gè)載氧體床層。該間歇蓄熱式反應(yīng)器以交替進(jìn)行氧化操作和還原操作的方式循環(huán)切換使用。對(duì)于單個(gè) 反應(yīng)器，所述循環(huán)切換操作步驟指
U)作為還原反應(yīng)器運(yùn)行的反應(yīng)器，在載氧體床層將溫到設(shè)計(jì)最低操作溫度，或是 達(dá)到載氧體床層還原態(tài)后，切斷入口合成氣，如有必要，用外來(lái)氣化劑將載氧體床層吹掃 和置換一段時(shí)間，吹掃氣從氣化劑出口 5排出，吹掃合格后關(guān)閉氣化劑出口 5和外來(lái)氣化 劑輸入口 6。然后打開空氣入口 7和貧氧空氣出口 8通入空氣對(duì)載氧體床層進(jìn)行氧化操作， 使載氧體床層升溫并蓄積熱量，最高可使載氧體床層升溫到120(TC。
(2)載氧體床層升溫到120(TC或載氧體床層達(dá)到氧化態(tài)后，關(guān)閉空氣入口7，打開 外來(lái)氣化劑輸入口6進(jìn)行吹掃置換，吹掃置換氣體可從貧氧空氣出口8放空。置換合格后 關(guān)閉貧氧空氣出口8，然后打開燃料入口4和氣化劑出口5，開始進(jìn)行還原操作。在還原 操作期間載氧體床層溫度開始下降，直到達(dá)到設(shè)計(jì)最低操作溫度或是載氧體床層達(dá)到還原 態(tài)。
以上步驟(1)和(2)循環(huán)交替進(jìn)行。載氧體床層操作溫度變化范圍為600'C到1200°C， 優(yōu)選在900。C到120(TC之間，其中設(shè)計(jì)最高操作溫度為90(TC到120(TC，設(shè)計(jì)最低操作溫 度為600到IIO(TC。其中載氧體床層達(dá)到氧化態(tài)的判斷標(biāo)志為貧氧空氣出口 8排出的貧氧 空氣中02濃度開始較快地上升，達(dá)到一定值，例如10%摩爾濃度以上；載氧體床層達(dá)到 還原態(tài)的判斷標(biāo)志為氣化劑出口 5排出的外輸氣化劑內(nèi)可燃?xì)怏w的濃度開始較快地上升， 達(dá)到一定值，例如，2%摩爾濃度以上。具體的數(shù)字隨所用載氧體類型、反應(yīng)器類型和操作 參數(shù)的不同而異。所說(shuō)氧化態(tài)和還原態(tài)是針對(duì)載氧體床層中大部分載氧體而言。
通過(guò)在間歇蓄熱式反應(yīng)器內(nèi)加入蓄熱體，可使反應(yīng)器操作周期內(nèi)載氧體床層溫度變化 范圍縮小到30(TC以內(nèi)。蓄熱體可以采用混入載氧體床層的固體顆粒形式，如不含載氧體 的八1203顆粒，也可以采用蓄熱結(jié)構(gòu)體的形式，例如使用蓄熱墻或其他可蓄積熱量的裝置。 當(dāng)然，制備載氧體時(shí)多混入惰性支撐材料也可以。
在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案中，采用2個(gè)以上間歇蓄熱式反應(yīng)器，可以在兩個(gè)反應(yīng) 器中分別同時(shí)進(jìn)行載氧體床層的還原和氧化操作，通過(guò)互相切換實(shí)現(xiàn)半連續(xù)式的生產(chǎn)。優(yōu) 選采用3個(gè)以上反應(yīng)器，其中l(wèi)個(gè)反應(yīng)器可以備用，這樣就能在不中斷下游氣化過(guò)程的情 況下輪換對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行檢修、加料等操作。在反應(yīng)器臺(tái)數(shù)較多時(shí)，可以通過(guò)不同的串聯(lián)、 并聯(lián)組合方式的切換使生產(chǎn)過(guò)程更為連續(xù)化。在本實(shí)用新型的裝置另一個(gè)實(shí)施方案中，間歇蓄熱式反應(yīng)器可以是單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行，間 歇地產(chǎn)生氣化劑，但是，由于這種操作方式無(wú)法同時(shí)提供高溫氣化劑流和高溫含02氣體流， 難以進(jìn)行前述加02措施1。
采用間歇蓄熱式反應(yīng)器達(dá)到的效果是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和維護(hù)，用于輸送流化 氣體的動(dòng)力消耗低，載氧體磨損小，固體粉塵產(chǎn)生量少，載氧體損耗低。特別適合做成便 于移動(dòng)的橇裝式設(shè)備，方便野外使用。
實(shí)施例1
按前述文獻(xiàn)《120(TC下采用NiO/NiAl204顆粒循環(huán)進(jìn)行化學(xué)鏈燃燒的試驗(yàn)結(jié)果》中所 述方法，制備NiO/NiAl204載氧體顆粒。在載氧體顆粒中摻入粒徑與制得載氧體顆粒接近
的不含Ni的Al203顆粒，以提高床層熱容量。然后將載氧體顆粒與Al203顆粒的混合物裝
入間歇蓄熱式反應(yīng)器。
本實(shí)施例中，采用3個(gè)間歇蓄熱式反應(yīng)器。在操作中， 一個(gè)間歇蓄熱式反應(yīng)器進(jìn)行還 原操作， 一個(gè)間歇蓄熱式反應(yīng)器進(jìn)行氧化操作， 一個(gè)間歇蓄熱式反應(yīng)器備用。
所用間歇蓄熱式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖2所示。間歇蓄熱式反應(yīng)器為一有錐底的圓筒，內(nèi)襯 耐火蓄熱材料。錐底有一個(gè)噴動(dòng)進(jìn)氣口 11,錐面處有一個(gè)鼓泡進(jìn)氣分布器12。其中鼓泡 進(jìn)氣分布器12可以選用任何公知的形式，如篩板，枝狀分布管等。這里采用的形式為分 布管式，具體是將進(jìn)氣總管分為16個(gè)支管，連接到錐面上均勻分布的16個(gè)孔上。鼓泡進(jìn) 氣分布器12和噴動(dòng)進(jìn)氣口 11都分別通過(guò)閥門和管道與前述空氣入口 7相連。鼓泡進(jìn)氣分 布器12還通過(guò)閥門和管道與燃料入口 4和外來(lái)氣化劑入口相連。間歇蓄熱式反應(yīng)器頂部 有一個(gè)旋風(fēng)分離器13，以耐高溫材料構(gòu)筑，用于將氣體中的粉塵分離后送回載氧體床層。 旋風(fēng)分離器13出口經(jīng)過(guò)相應(yīng)的管道和閥門分別與外輸氣化劑出口 5和貧氧空氣出口 8相 連。間歇蓄熱式反應(yīng)器還有一個(gè)底部卸料口 14和一個(gè)頂部加料口 15，側(cè)壁開有一個(gè)檢修 人孔16。
在氧化操作期間，預(yù)熱后的空氣一部分從鼓泡進(jìn)氣分布器12進(jìn)入，以鼓泡方式與載 氧體反應(yīng)；另一部分預(yù)熱后的空氣從噴動(dòng)進(jìn)氣口 ll進(jìn)入，用于使床層循環(huán)，以達(dá)到使床 層溫度均勻的目的。從旋風(fēng)分離器13出口排出的氣體進(jìn)入換熱網(wǎng)絡(luò)10回收熱量。
氧化進(jìn)行到反應(yīng)器內(nèi)溫度達(dá)到120(TC，或是排氣氧含量達(dá)到10%以上后，停止注入空 氣，注入外來(lái)氣化劑，對(duì)床層和空氣管道進(jìn)行吹掃置換，然后關(guān)閉貧氧空氣出口8，氧化 操作完成。還原操作中，僅通過(guò)鼓泡進(jìn)氣分布器12進(jìn)氣，所進(jìn)氣體為合成氣和外來(lái)氣化劑的混 合物。通過(guò)以鼓泡方式還原載氧體床層并加熱氣化劑，床層溫度逐漸降低。待床層溫度降 低到卯(TC，或是所產(chǎn)外輸氣化劑中可燃組分摩爾濃度達(dá)到2%時(shí)，停止注入燃料，僅注入 外來(lái)氣化劑對(duì)床層和燃料進(jìn)行吹掃置換，然后關(guān)閉外來(lái)氣化劑輸入口 6和外輸氣化劑出口 5。進(jìn)行下一個(gè)周期的氧化操作。上述氧化操作和還原操作通過(guò)2臺(tái)以上間歇蓄熱式反應(yīng) 器交替切換半連續(xù)式地進(jìn)行。
在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方案中，燃料反應(yīng)器2和空氣反應(yīng)器3為不可互換的連續(xù) 式反應(yīng)器。所述燃料反應(yīng)器2和空氣反應(yīng)器3中含有載氧體顆粒。通過(guò)采用氣力輸送、重 力輸送或壓差輸送方式或這些方式的組合使載氧體顆粒在燃料反應(yīng)器2和空氣反應(yīng)器3之 間循環(huán)。
如果出現(xiàn)氣化劑轉(zhuǎn)化率過(guò)低的現(xiàn)象，則需要向氣化劑中加入02。這里可以采用氧滲透 膜型氧分離器，通過(guò)含02氣體中02的滲透給來(lái)自外輸氣化劑出口 5的外輸氣化劑中加入 02。所述含02氣體可選進(jìn)入空氣反應(yīng)器空氣入口 7前的預(yù)熱空氣或是來(lái)自貧氧空氣出口 8 的高溫貧氧空氣。
實(shí)施例2
如圖3所示，氧分離器17為一內(nèi)裝氧滲透膜18的設(shè)備，氧滲透膜將氧分離器17內(nèi) 空間分割為兩部分，來(lái)自燃料反應(yīng)器2外輸氣化劑出口 5的外輸氣化劑流經(jīng)氧分離器17 內(nèi)氧滲透膜的一側(cè)，然后送往氣化爐；來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)換熱網(wǎng)絡(luò)10預(yù)熱后的空氣逆流流 經(jīng)氧滲透膜的另一側(cè)，然后再進(jìn)空氣反應(yīng)器3的空氣入口7。這里的側(cè)為邏輯概念，實(shí)際 設(shè)備為多層膜夾層結(jié)構(gòu)。在外輸氣化劑進(jìn)氧分離器17前，可以設(shè)一個(gè)分流三通閥19，可 使部分外輸氣化劑繞過(guò)氧分離器17，通過(guò)調(diào)整分流三通閥19，可以調(diào)整氣化側(cè)02濃度。
所用氧滲透膜為離子遷移型氧滲透膜。氣化劑側(cè)設(shè)計(jì)溫度為900到115(TC，空氣側(cè)設(shè) 計(jì)溫度為700到85(TC。膜面積按氣化側(cè)02濃度達(dá)到10%摩爾濃度設(shè)計(jì)。
此外，還可以采用氧選擇吸附劑變溫吸附系統(tǒng)作為氧分離器17給氣化劑中加入02。 可以單臺(tái)間歇式操作氧分離器，也可以采用多臺(tái)氧分離器交替切換操作。氧分離器17以 空氣為供02氣體，以外輸氣化劑、外來(lái)氣化劑或二者的混合物為脫附吹掃氣體。該方法的 缺點(diǎn)是所得到的02中會(huì)混有較多N2，所以優(yōu)選在吸附完之后先以冷外來(lái)氣化劑吹掃脫除 大部分N2，然后再升溫使02脫附。該型氧分離器的具體實(shí)施方案如下
實(shí)施例3
14如圖4所示，氧分離器17內(nèi)裝固態(tài)的氧選擇性吸附劑20，氧分離器17設(shè)有連接到空 氣源的空氣入口、廢氣放空口、與外來(lái)氣化劑管道和化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)外輸氣化劑管道相連 的氣化劑入口，以及與去氣化爐的外輸氣化劑管道相連的含氧氣化劑出口。這里以鼓風(fēng)機(jī) 出口空氣為空氣源。共有兩個(gè)可互換操作的氧分離器17。在操作期間，其中一個(gè)氧分離器 中通入來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的空氣，冷卻吸附劑床層并使吸附劑吸附02，吸附氧以后的空氣直接經(jīng) 廢氣放空口排放到大氣；另一個(gè)氧分離器中則先用來(lái)自外來(lái)氣化劑管道的冷外來(lái)氣化劑吹 掃經(jīng)廢氣放空口排出，然后關(guān)閉廢氣放空口，通入部分外來(lái)氣化劑和少量化學(xué)鏈燃燒裝置 所產(chǎn)高溫氣化劑的混合物，通過(guò)調(diào)整冷熱氣化劑配比使混合物溫度達(dá)到12(TC，以加熱吸 附劑床層并使吸附劑吸附的02脫附進(jìn)入氣化劑流。所得到的含02氣化劑流從含氧氣化劑 出口流出，與本裝置所產(chǎn)其余外輸氣化劑匯合后一起送往氣化爐。
本實(shí)用新型的裝置用于地下燃料氣化時(shí)，所述氣化劑的注入溫度還受到氣化劑注入口 耐受溫度的限制。通常，如果注氣溫度達(dá)到32(TC以上，就需要采用特別設(shè)計(jì)的高溫注氣 口。例如，采用套管形式，內(nèi)管為耐高溫管，外管與內(nèi)管間隙則起到隔熱作用。如果在環(huán) 形間隙中通入冷氣體，則可以起冷卻外管的作用。
權(quán)利要求1.一種產(chǎn)生和加熱產(chǎn)生和加熱含碳燃料氣化劑的裝置，它包括一個(gè)化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)(1)，鼓風(fēng)機(jī)(9)；換熱網(wǎng)絡(luò)(10)；所述化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)(1)包括至少一個(gè)燃料反應(yīng)器(2)和至少一個(gè)空氣反應(yīng)器(3)，燃料反應(yīng)器(2)和空氣反應(yīng)器(3)內(nèi)都含有化學(xué)鏈燃燒所用載氧體；在燃料反應(yīng)器(2)和空氣反應(yīng)器(3)之間設(shè)有使載氧體循環(huán)的載氧體循環(huán)裝置；燃料反應(yīng)器(2)設(shè)有從外部接入合成氣的燃料入口(4)、空氣反應(yīng)器(3)設(shè)有空氣入口(7)、貧氧空氣出口(8)；或者所述化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)(1)包括至少一個(gè)既作為燃料反應(yīng)器又作為空氣反應(yīng)器的反應(yīng)器；該反應(yīng)器設(shè)有從外部接入合成氣的燃料入口(4)、空氣入口(7)、貧氧空氣出口(8)；貧氧空氣出口(8)連接換熱網(wǎng)絡(luò)(10)；鼓風(fēng)機(jī)(9)出口最終通往空氣入口(7)；其特征在于燃料反應(yīng)器(2)或上述既作為燃料反應(yīng)器又作為空氣反應(yīng)器的反應(yīng)器設(shè)有用于從外部接收H2O、CO2或二者的混合物的外來(lái)氣化劑輸入口(6)以及外輸氣化劑出口(5)，外輸氣化劑出口(5)通往氣化爐；所述的換熱網(wǎng)絡(luò)(10)至少連接燃料入口(4)，外來(lái)氣化劑輸入口(6)，空氣入口(7)之一；當(dāng)換熱網(wǎng)絡(luò)(10)連接空氣入口(7)時(shí)，換熱網(wǎng)絡(luò)(10)連接鼓風(fēng)機(jī)(9)出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，所述既作為燃料反應(yīng)器又作為空氣反應(yīng)器的 反應(yīng)器為間歇蓄熱式反應(yīng)器；所述間歇蓄熱式反應(yīng)器內(nèi)裝有蓄熱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述間歇蓄熱式反應(yīng)器底部為 錐形，錐底有一個(gè)噴動(dòng)進(jìn)氣口(ll)，錐面上有一個(gè)鼓泡進(jìn)氣分布器(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括氧分離器(17);所述氧分離器(17)內(nèi)裝氧滲透膜(18)，氧滲透膜將氧分離器(17)內(nèi)空間分 割為兩部分；外輸氣化劑出口(5)連接氧分離器(17)內(nèi)氧滲透膜的一側(cè)后連接氣 化爐；空氣入口(7)或貧氧空氣出口(8)連接氧分離器(17)內(nèi)氧滲透膜的另一側(cè)。
專利摘要產(chǎn)生和加熱含碳燃料氣化劑的裝置屬于含碳燃料的氣化領(lǐng)域。本實(shí)用新型以化學(xué)鏈燃燒方式燃燒氣化爐所產(chǎn)部分合成氣，并將化學(xué)鏈燃燒的熱量在換熱網(wǎng)絡(luò)中回收，在加入外來(lái)H₂O和/或CO₂的情況下，得到溫度足夠高、流量盡可能大的H₂O和CO₂混合氣體作為氣化劑使用；在氣化劑熱量不足，轉(zhuǎn)化率過(guò)低時(shí)，通過(guò)氧分離器從含O₂氣體向氣化劑傳遞O₂。本實(shí)用新型得到的氣化劑送往地面或地下氣化爐與含碳燃料反應(yīng)，得到不含N₂的合成氣。本實(shí)用新型通過(guò)調(diào)整氣化劑組成，可按下游需要靈活調(diào)整合成氣組成；整個(gè)氣化過(guò)程CO₂排放量低；對(duì)外界依賴少，氣化系統(tǒng)開工正常后，可用含碳燃料氣化得到的部分合成氣燃燒供能持續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，得到的中間物流便于低成本地向氣化劑中摻入O₂。
文檔編號(hào)C10J3/02GK201309913SQ20082012336
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者鵬 張 申請(qǐng)人:鵬 張