非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置，屬于氣化重整技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對能源的需求也越來越大，導(dǎo)致溫室氣體（如CO2)的 大量排放而產(chǎn)生的氣候問題受到越來越多的關(guān)注。此外，隨著自然常規(guī)能源不斷被開發(fā)利 用，社會文明不斷發(fā)展，特別是人口的增長和高度向城市集中以及城市化、工業(yè)化的迅速發(fā) 展，世界各國的生活固體廢棄物均以快于其經(jīng)濟(jì)增長近3倍的速度增長，廢棄物的種類也 在不斷增加。如何緩解這兩方面對生態(tài)環(huán)境的影響，即如何將含有能源價值的固體廢棄物 能源化利用，成為當(dāng)今世界各國城市環(huán)境治理以及城市規(guī)劃所要解決的重要問題。與此同 時，我國的頁巖氣資源量豐富，開發(fā)潛力大，但開發(fā)利用才剛剛起步，頁巖氣產(chǎn)業(yè)能否在能 源需求不斷增長和節(jié)能減排的雙重壓力下?lián)P帆遠(yuǎn)航，業(yè)內(nèi)外人士都需要慎重思考。因此，如 何將捕集到的C0 2/H20/02和非常規(guī)能源資源（包括固體廢棄物，頁巖氣）的能源化利用有 機(jī)的結(jié)合在一起，是擺在我們面前所面臨的重大挑戰(zhàn)之一。
[0003] 目前利用流化床氣化爐對煤、生物質(zhì)和天然氣的C02/H20/02氣化特性的研究利用 較多，但是對城市固體廢舊物和頁巖氣的C0 2/H20/02氣化技術(shù)研究尚不足。利用循環(huán)流化 床氣化爐進(jìn)行〇) 2/氏0/02氣化實(shí)驗(yàn)，對固體廢棄物而言，可以充分利用固體廢棄物所包含的 能源，不僅避免焚燒固體廢棄物時煤炭、電力能源的消耗，大量污染物的產(chǎn)生，而且避免了 填埋時所產(chǎn)生的有害物質(zhì)對環(huán)境的污染；對頁巖氣的利用技術(shù)而言，通過對頁巖氣CO 2重整 技術(shù)，使非常規(guī)油氣資源的比例增加，同時生成的合成氣（OHH2)可以用來合成乙烯等化工 原料，從而帶動其他以石油為原料的石油化工的發(fā)展。因此利用循環(huán)流化床氣化爐進(jìn)行固 體廢舊物、煤、天然氣、頁巖氣等的C0 2/H20/02氣化實(shí)驗(yàn)對于循環(huán)利用資源、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)、 推進(jìn)低碳生活、非常規(guī)油氣資源的勘測等都有積極的意義。
[0004] 固體廢舊物、煤、天然氣、頁巖氣等C02/H20/02氣化技術(shù)通過下面的化學(xué)反應(yīng)實(shí) 現(xiàn)：
[0006] 其中，固體廢舊物、煤、天然氣、頁巖氣等C02/H20/02，氣化反應(yīng)溫度為600-800°C。 氣化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，必須為其提供穩(wěn)定的熱源，以確保反應(yīng)的正常進(jìn)行，對于固體廢舊物 與O 2的放熱反應(yīng)，使氣化爐中的熱量及時散失，在設(shè)計(jì)氣化爐時必須考慮采取適當(dāng)?shù)拇胧?維持均勻、正常的反應(yīng)溫度；另一方面，由于氣化反應(yīng)所需溫度較高，需要采用較高品位的 熱源為其供熱，為有效提高系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性將是本發(fā)明將著力解決的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。 為有效提高氣化生反應(yīng)器內(nèi)固體物料與供熱介質(zhì)間的傳熱系數(shù)，采用循環(huán)流化床反應(yīng)器是 一個理想的選擇，為保證最終獲得需要的合成氣（OHH 2)，循環(huán)流化床氣化爐中反應(yīng)條件的 合理選擇也十分重要。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型目的在于提供一種非常規(guī)能源（如固體廢棄物、頁巖氣等）氣化重整 反應(yīng)的裝置。
[0008] 本實(shí)用新型的非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置采用如下技術(shù)方案：該裝置包括鼓 風(fēng)機(jī)一、鼓風(fēng)機(jī)二、流化床重整氣化爐、埋管式換熱器、風(fēng)室、旋風(fēng)分離器、料腿、凈化裝置、 進(jìn)料漏斗、測溫/壓儀一和測溫/壓儀二；其中，所述的流化床重整氣化爐包括稀相區(qū)和密 相區(qū)，鼓風(fēng)機(jī)一的輸出端接流化床氣化爐的風(fēng)室入口，鼓風(fēng)機(jī)二的輸出端與埋管式換熱器 的下端相連，進(jìn)料漏斗連接在流化床氣化爐密相區(qū)的中部且導(dǎo)入爐膛內(nèi)；
[0009] 所述的埋管式換熱器設(shè)置在流化床重整氣化爐密相區(qū)內(nèi)，埋管式換熱器5的輸入 管通過流化床重整氣化爐密相區(qū)底部爐壁開口處導(dǎo)入，埋管式換熱器5的輸出管通過流化 床重整氣化爐密相區(qū)上端爐壁開口處導(dǎo)出；
[0010] 所述的旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口通過導(dǎo)氣管導(dǎo)入流化床重整氣化爐稀相區(qū)3的頂部 爐膛，旋風(fēng)分離器的頂端連接凈化裝置，旋風(fēng)分離器的底端通過料腿導(dǎo)入流化床氣化爐密 相區(qū)的底部爐膛內(nèi)，測溫/壓儀一和測溫/壓儀二和分別接在流化床氣化爐的頂端和底端。
[0011] 埋管式換熱器在吸熱反應(yīng)時采用埋管式加熱器且均勻布置在氣化爐密相區(qū)內(nèi)。埋 管式換熱器在放熱反應(yīng)時采用埋管式散熱器且均勻布置在流化床重整氣化爐密相區(qū)內(nèi)。
[0012] 所述的流化床重整氣化爐采用循環(huán)流化床操作方式。
[0013] 本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：1、非常規(guī)能源（如固體廢棄 物、頁巖氣等）氣化重整裝置的CO2吸收和利用效率高，設(shè)備和運(yùn)行成本較低。2、有效利用 了蒸汽輪機(jī)內(nèi)的廢氣，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。3、采用循環(huán)流化床操作方式，使反應(yīng)器內(nèi) 物料混合充分，溫度分布均勻，有利于反應(yīng)進(jìn)行，也使得未反應(yīng)完的物料循環(huán)利用，有效簡 化了系統(tǒng)，節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。4、該裝置所需熱量由鍋爐煙氣提供，提高了系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì) 性。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，鼓風(fēng)機(jī)一 1 ;鼓風(fēng)機(jī)二2 ;流化床重整 氣化爐稀相區(qū)3 ;流化床重整氣化爐密相區(qū)4 ;埋管式換熱器5 ;風(fēng)室6 ;旋風(fēng)分離器7 ;料腿 8 ;凈化裝置9 ;進(jìn)料漏斗10 ;測溫/壓儀一 11 ;測溫/壓儀二12 ;流化床重整氣化爐13。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例及圖1對本專利做更進(jìn)一步的說明，應(yīng)該理解以下實(shí)施例僅旨在 說明，不應(yīng)被視為對本專利范圍的限制。
[0016] -種非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置，其特征在于，該裝置包括鼓風(fēng)機(jī)一 1、鼓風(fēng) 機(jī)二2、流化床重整氣化爐13、風(fēng)室6、旋風(fēng)分離器7、料腿8、凈化裝置9、進(jìn)料漏斗10、測溫 /壓儀一 11和測溫/壓儀二12 ;其中，所述的流化床重整氣化爐13包括稀相區(qū)3和密相區(qū) 4,鼓風(fēng)機(jī)一 1的輸出端接流化床氣化爐13的風(fēng)室6入口，鼓風(fēng)機(jī)二2的輸出端與埋管式換 熱器5的下端相連，進(jìn)料漏斗10設(shè)置在流化床氣化爐13密相區(qū)4的中部且導(dǎo)入爐膛內(nèi)；
[0017] 所述的埋管式換熱器5設(shè)置在流化床重整氣化爐13密相區(qū)4內(nèi)，埋管式換熱器5 的輸入管通過流化床重整氣化爐13密相區(qū)4底部爐壁開口處導(dǎo)入，埋管式換熱器5的輸出 管通過流化床重整氣化爐13密相區(qū)4上端爐壁開口處導(dǎo)出；
[0018] 所述的旋風(fēng)分離器7的進(jìn)氣口通過導(dǎo)氣管導(dǎo)入流化床重整氣化爐13稀相區(qū)3的 頂部爐膛，旋風(fēng)分離器7的頂端連接凈化裝置9,旋風(fēng)分離器7的底端通過料腿8導(dǎo)入流化 床氣化爐密相區(qū)4的底部爐膛內(nèi)，測溫/壓儀一 11和測溫/壓儀二12和分別接在流化床 氣化爐13的頂端和底端。
[0019] 所述的流化床重整氣化爐13采用循環(huán)流化床操作方式。
[0020] 本實(shí)用新型的非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的工藝流程為：
[0021] 氣化氣0)2/氏0/02由增壓鼓風(fēng)機(jī)一 1送入風(fēng)室6,通過風(fēng)室6進(jìn)入流化床重整氣 化爐13,固體廢舊物、煤、天然氣、頁巖氣等通過進(jìn)料漏斗10送入流化床重整氣化爐13,爐 內(nèi)裝載適量一種或多種堿金屬、堿土金屬或過渡金屬催化劑（如CuO、ZnO、Fe203、MgO、NiO 等）做床料，反應(yīng)器溫度維持在600°C~800°C之間。氣化爐13采用循環(huán)流化床的操作方 式，流化介質(zhì)為氣化氣C02/H 20/02，從氣化爐的13底部進(jìn)入風(fēng)室6,在保證固體廢舊物、煤、 天然氣、頁巖氣等正常流化的同時提高氣化效率。若氣化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，流化床氣化爐13 密相區(qū)4均勻布置的埋管式換熱器5為埋管式加熱器，埋管式加熱器內(nèi)的放熱介質(zhì)為來自 鍋爐過熱煙氣，由增壓鼓風(fēng)機(jī)二2送入，為氣化反應(yīng)提供所需熱量，過熱煙氣在埋管式吸熱 器內(nèi)放熱降溫后再送入鍋爐的再熱器內(nèi)，可有效回收利用氣化反應(yīng)后剩余的熱量；若氣化 反應(yīng)為放熱反應(yīng)，流化床氣化爐密相區(qū)4均勻布置的埋管式換熱器5為埋管式散熱器，反應(yīng) 產(chǎn)生熱量由在反應(yīng)器密相區(qū)均勻布置的埋管式散熱器帶走，埋管內(nèi)的吸熱介質(zhì)為來自鍋爐 鼓風(fēng)機(jī)的冷空氣，由增壓鼓風(fēng)機(jī)二2送入，空氣在埋管內(nèi)吸熱升溫后再送入鍋爐的空氣預(yù) 熱器內(nèi)，這樣可有效利用氣化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。反應(yīng)后的 物質(zhì)和氣體共同進(jìn)入旋風(fēng)分離器7,未反應(yīng)完的含能固體燃料經(jīng)過旋風(fēng)分離器7由料腿8重 新返回到氣化爐13密相區(qū)4內(nèi)，生成的合成氣送入凈化裝置9處理，反應(yīng)前后的溫度和壓 力分別由測溫/壓儀一 11和測溫/壓儀二12測得。氣化反應(yīng)需要的0)2來源于燃煤電廠 脫硫脫碳后捕集到的純CO2，水蒸氣來源于汽輪機(jī)做功后的乏汽，O 2來源于分離空氣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置，其特征在于，該裝置包括鼓風(fēng)機(jī)一（1)、鼓風(fēng) 機(jī)二（2)、流化床重整氣化爐（13)、埋管式換熱器（5)、風(fēng)室（6)、旋風(fēng)分離器（7)、料腿（8)、 凈化裝置（9)、進(jìn)料漏斗（10)、測溫/壓儀一（11)和測溫/壓儀二（12);其中，所述的流化 床重整氣化爐（13)的爐膛內(nèi)包括稀相區(qū)（3)和密相區(qū)4,鼓風(fēng)機(jī)一（1)的輸出端接流化床 重整氣化爐（13)的風(fēng)室（6)入口，鼓風(fēng)機(jī)二（2)的輸出端與埋管式換熱器（5)的下端相連， 進(jìn)料漏斗（10)連接在流化床氣化爐密相區(qū)（4)的中部且導(dǎo)入爐膛內(nèi)； 所述的埋管式換熱器5設(shè)置在流化床重整氣化爐（13)密相區(qū)（4)內(nèi)，埋管式換熱器 (5)的輸入管通過流化床重整氣化爐（13)密相區(qū)（4)底部爐壁開口處導(dǎo)入，埋管式換熱器 (5)的輸出管通過流化床重整氣化爐（13)密相區(qū)（4)上端爐壁開口處導(dǎo)出； 所述的旋風(fēng)分離器（7)的進(jìn)氣口通過導(dǎo)氣管導(dǎo)入流化床重整氣化爐（13)稀相區(qū)（3) 的頂部爐膛，旋風(fēng)分離器（7)的頂端連接凈化裝置（9)，旋風(fēng)分離器（7)的底端通過料腿 (8)導(dǎo)入流化床重整氣化爐（13)密相區(qū)（4)的底部爐膛內(nèi)，測溫/壓儀一（11)和測溫/壓 儀二（12)分別從流化床重整氣化爐（13)的頂端和底端導(dǎo)入。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置，其特征在于，所述埋管式 換熱器（5)在吸熱反應(yīng)時采用埋管式加熱器且均勻布置在流化床重整氣化爐（13)密相區(qū) (4)內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置，其特征在于，所述埋管式 換熱器（5)在放熱反應(yīng)時采用埋管式散熱器且均勻布置在流化床重整氣化爐密相區(qū)（4) 內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置，其特征在于，所述的流化 床重整氣化爐（13)采用循環(huán)流化床操作方式。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種非常規(guī)能源氣化重整反應(yīng)的裝置。該裝置由鼓風(fēng)機(jī)一、鼓風(fēng)機(jī)二、流化床重整氣化爐、埋管式換熱器、風(fēng)室、旋風(fēng)分離器、料腿、凈化裝置、進(jìn)料漏斗、測溫/壓儀一和測溫/壓儀二組成。本實(shí)用新型采用循環(huán)流化床操作方式，有利于物料混合、布溫均勻。該裝置可與燃煤發(fā)電系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，利用燃煤煙氣提供系統(tǒng)所需能量，能夠提高含能燃料的氣化重整效率，降低投資和能耗。
【IPC分類】C10J3/84, C10J3/86, C10J3/56
【公開號】CN205062001
【申請?zhí)枴緾N201520782736
【發(fā)明人】吳燁, 溫成, 劉冬, 張睿, 鄭林
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月10日