一种超临界水循环流化床气化系统及方法
本发明公开了一种超临界水循环流化床气化系统及方法，包括第一水箱、第一高压柱塞泵、第二高压柱塞泵、第三高压柱塞泵、排渣泵、返料泵、储料罐、第一加料器、第二加料器、排渣器、排渣冷却器、提升管、旋风分离器、立管、返料阀、脉冲阻尼器、回热器、冷却器、预热器、背压阀、气液分离器、湿式气体流量计、第二水箱、冷却塔、冷却水泵以及多个阀门、温度压力测控系统。本发明采用超临界水循环流化床作为反应器，与鼓泡流化床相比，具有更高的操作气速，可以实现高气速、高的煤通量和高的煤浓度的气化，大大提高了气化炉的效率和能力；同时床层近似无气泡，减轻了气化炉几何结构的影响，使装置易于大型化放大。
发明专利
CN201910354884.3
2019-04-29
CN109988654A
2019-07-09
C10J3/56(2006.01)
西安交通大学
吕友军;赵力星;席柯楠;薛飞;郭烈锦;金辉
710049 陕西省西安市咸宁西路28号
西安通大专利代理有限责任公司
徐文权
1.一种超临界水循环流化床气化系统，其特征在于，包括循环流化床子系统、加料子系统、热子系统以及取气子系统； 循环流化床子系统包括提升管(12)、旋风分离器(13)和返料输送装置，提升管(12)作为气化炉本体，提升管(12)底部设有超临界水入口，提升管(12)下部设有进料口和返料口，进料口的位置高于返料口的位置，提升管(12)上部出口与旋风分离器(13)入口连接，旋风分离器(13)底部排料口通过返料输送装置与提升管(12)的返料口连接，旋风分离器(13)上设有排气口； 加料子系统通过提升管(12)的进料口给提升管(12)输送气化原料； 热子系统通过提升管(12)的超临界水入口给提升管(12)输送超临界水，并将旋风分离器(13)排气口排出的超临界水和气体的混合物进行冷却，使超临界水冷却为液态水； 取气子系统用于分离和收集热子系统冷却后的液态水和气体。 2.根据权利要求1所述的超临界水循环流化床气化系统，其特征在于，返料输送装置包括立管(14)、返料阀(15)和返料泵(6)；旋风分离器(13)底部排料口通过立管(14)与返料阀(15)上部入口连接，返料阀(15)下部出口与提升管(12)的返料口连接，返料阀(15)下部返料压入口与返料泵(6)连接。 3.根据权利要求1所述的超临界水循环流化床气化系统，其特征在于，加料子系统包括第一水箱(1)、储料罐(7)、第一加料器(8)、第二加料器(9)、第二高压柱塞泵(3)和第三高压柱塞泵(4)；储料罐(7)设有气体入口、物料入口和出口，储料罐(7)的出口分两路分别与第一加料器(8)和第二加料器(9)的入口连接，第一加料器(8)和第二加料器(9)的出口汇合后与提升管(12)的进料口连接；第一加料器(8)和第二加料器(9)上部通过管路连接；第一水箱(1)的出口分两路，分别与第二高压柱塞泵(3)和第三高压柱塞泵(4)的入口连接；第二高压柱塞泵(3)的出口与第一加料器(8)和第二加料器(9)的上部连接，第三高压柱塞泵(4)的出口分成三路，一路与第一加料器(8)上部连接，一路与第二加料器(9)上部连接，还有一路与提升管(12)的进料口相连。 4.根据权利要求1所述的超临界水循环流化床气化系统，其特征在于，热子系统包括第一水箱(1)、回热器(17)、冷却器(18)和预热器(19)；回热器(17)的热流体入口与旋风分离器(13)的排气口连接，回热器(17)的热流体出口与冷却器(18)的热流体入口连接，冷却器(18)的热流体出口经背压阀(20)与取气子系统连接；第一水箱(1)通过第一高压柱塞泵(2)与回热器(17)的冷流体入口连接，回热器(17)的冷流体出口与预热器(19)的入口连接，预热器(19)的出口与提升管(12)的超临界水入口连接。 5.根据权利要求4所述的超临界水循环流化床气化系统，其特征在于，还包括脉冲阻尼器(16)，第一水箱(1)通过第一高压柱塞泵(2)与脉冲阻尼器(16)入口连接，脉冲阻尼器(16)出口分两路，一路与回热器(17)的冷流体入口连接，一路与冷却器(18)的热流体出口连接。 6.根据权利要求4所述的超临界水循环流化床气化系统，其特征在于，还包括第二水箱(23)、冷却水泵(25)和冷却塔(24)；第二水箱(23)通过冷却水泵(25)与冷却器(18)的冷却水入口连接，冷却器(18)的冷却水出口与冷却塔(24)入口连接，冷却塔(24)出口与第二水箱(23)连接。 7.根据权利要求1所述的超临界水循环流化床气化系统，其特征在于，取气子系统包括气液分离器(21)、湿式气体流量计(22)和取气袋，冷却器(18)的热流体出口与气液分离器(21)的入口连接；气液分离器(21)的气体出口分成两路，一路连接湿式气体流量计(22)，另一路连取气袋。 8.根据权利要求1所述的超临界水循环流化床气化系统，其特征在于，还包括排渣子系统，排渣子系统包括第一水箱(1)、排渣泵(5)、排渣器(10)和排渣冷却器(11)；提升管(12)下部设有排渣口，第一水箱(1)通过排渣泵(5)与排渣器(10)的水入口连接，提升管(12)的排渣口与排渣冷却器(11)的入口连接，排渣冷却器(11)的出口与排渣器(10)的废渣入口连接，排渣器(10)的底部设置有出渣口。 9.一种超临界水循环流化床煤气化方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的系统，将系统压力和温度调整至预设的压力和温度，将由气化原料制成的浆料通过提升管(12)的进料口送入提升管(12)中，将热子系统产生的超临界水以30～220kg/h的流速通过提升管(12)的超临界水入口送入提升管(12)中，未反应完的气化原料被超临界水带出提升管(12)，进入旋风分离器(13)中，经过旋风分离器(13)分离，超临界水和反应生成的气体的混合物从旋风分离器(13)排气口排出，进入热子系统进行冷却，再经取气子系统进行液态水和气体的分离和收集；经过旋风分离器(13)分离后未反应的气化原料通过返料输送装置返回提升管(12)继续参与反应。