聯合碳質燃料的乾燥和氣化的方法和裝置的製作方法
2023-07-13 17:17:26
專利名稱：聯合碳質燃料的乾燥和氣化的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及將具有高含溼量的顆粒固體碳質燃料轉化成供燃燒的煤氣的方法和裝置。更確切地說，本發明提供了氣化溼顆粒固體碳質燃料(不包括在乾燥段之前加入水)的改進的方法和裝置，並且，在其中，該燃料的乾燥與產物煤氣的冷卻相互聯合起來進行。本發明主要適合於將溼煤轉化成煤氣，為了方便起見，關於該申請，將在下文描述本發明。然而，當然本發明也適合於轉化其他類型的顆粒固體碳質燃料成為煤氣。
已知的是，通過各種方法可以將煤轉化成為煤氣。這些轉化方法一般在升溫下發生，溫度通常在900℃和1500℃之間，其取決於所使用的轉化方法。這些方法主要包括將煤部分燃燒，以便產生一氧化碳而不產生二氧化碳。在化學結構上在煤中含有的烴和氫也產生某些氫氣和甲烷。這些方法通常包括加入蒸汽並通過碳和水之間的反應結果產生了附加氫氣。
在產物煤氣可被淨化之前或它的流量通過閥門可被控制之前必須將其冷卻。用於冷卻該煤氣的大多數方法是使用蒸汽發生器和過熱器，在其中，熱氣體通過上部管子被冷卻，管中水沸騰以產生蒸汽。
大多數的已知氣化方法需要供給具有含溼量通常低於10至20%(其量取決於該方法)的煤。鼓氧氣化爐可接受具有較高溼量的燃料。當具有高含溼量的煤被氣化時，首先必須乾燥所說的煤，以便將溼含量減少到適合的程度。
在轉化高含溼量的煤成為煤氣的已知方法中，首先將煤乾燥，在蒸汽流化床乾燥方法中，用熱蒸汽乾燥煤，減少溼含量。該方法在大氣壓下操作，使用原煤，該原煤在送入乾燥器的床層之前被粉碎。通過在底部引入的鼓泡的熱蒸汽使煤床層達到流態化，以保持該床層中的顆粒進行恆定運動。許多根管子被安置在該床層區域內的層間，熱蒸汽通過這些管子，以便加熱和乾燥所說的煤。乾燥的煤被冷卻和貯存。然後，將煤從貯存器輸送至氣化爐，其位於該裝置的另一處。
該氣化爐具有一床層，用空氣或富氧空氣使其流態化，也與煤進行化學反應，以產生產物煤氣。以這樣方式來操作，以致使大多數反應發生在流化床中，儘管細煤顆粒和細灰分通過氣流被帶到該氣化爐的頂部，在此可另外引入空氣以完成氣化過程。當離開氣化爐時，煤氣的溫度約為1000℃，因此，需要高溫耐火旋風分離器以除去返回至氣化爐的碳顆粒。
然後，將產物煤氣冷卻，使其溫度冷至0℃至450℃，以便淨化和除硫。
其他氣化方法也是已知的，但這些方法都基本上相似，其相似程度是，在操作過程中，在氣化之前煤首先被乾燥和貯存，在淨化之前冷卻產物煤氣。
蒸汽流化床乾燥方法需要蒸汽，以便形成流態化並乾燥煤。這可通過常規的鍋爐或蒸氣再壓縮的方法來達到，使之在乾燥過程中除去水分。這兩種方法都需要消耗能量或進行能量的轉化。
在燃氣輪機動力站中，使用蒸汽葉輪機，其是靠熱回收蒸汽發生器而產生的蒸汽來開動的，所供給的用於乾燥的蒸汽可來自熱回收蒸汽發生器或來自蒸汽葉輪機的廢蒸汽。然而，這減少了通過蒸汽葉輪的用於發電的蒸汽。
使用蒸氣再壓縮需要壓縮機用於提高蒸汽壓力和溫度，這些壓縮機需要輸入大功率電能。為蒸汽流化床乾燥器(SFBD)而產生蒸汽的這兩種方法都降低了動力站的淨電力輸出功率，因此，降低了它的總功率。
對於動力站產生的電比如說400MW電容量，完全使用加工煤的常壓蒸汽流化床乾燥器(SFBD)是很大的，大大增加了動力站的基本投資，因此增加了生產電的費用。
使用這種蒸汽流化床乾燥器的方法所建議採用的裝置包括在氣化前的乾燥煤的中間貯罐，這導致增加了煤氣生產裝置的基本投資。貯存乾燥的煤是危險的，因為可能引起自燃。
在過濾前需要冷卻產物煤氣而引起為冷卻煤氣所使用的熱交換器的另外的基本投資。由於未過濾的煤氣易於使熱交換器堵塞，這又需要經常清洗熱交換器，因此便增加了該裝置的操作費用。
在最新的專利文獻中描述了某些方法，在這些方法中使用氣化爐的產物煤氣，以便除去來自進料燃料中的水分。
在乾燥和氣化具有結合水的煤的方法[描述在USP4166802(Texaco Inc.)中]中，其聲稱可使用來自氣化區的熱煤氣來加熱由煤與水混合形成的淤漿，結果改變了煤的結構，同時將水從煤顆粒中部分地除去。該乾燥方法在很高壓力(約90巴)下操作，該壓力足以使水保持在液相的淤漿中。淤漿加熱後，某些水分從淤漿中分離出來，以便產生降低含溼量的淤漿。這種減少水分的淤漿構成了送至高壓氧吹氣化爐的進料。該方法在比標準的燃氣輪機所需的壓力高得多的壓力下操作。高壓將導致高的基本投資。因為送至氣化爐的高含溼量的燃料，則需要氧吹氣化爐生產滿意的產品氣。該氧氣裝置也增加了基本投資。水熱過程產生了很大的有機物質汙染的水物流，處理這種水將會增加該方法的投資。
在另一方法[描述在USP 4302353(Unde GmbH)中]中，為了處理汙泥，在自氣化爐中由汙泥產生的熱煤氣通過進料的汙水，以便將其乾燥使之達到足以氣化的程度，所得煤氣在通過燃燒處理之前被淨化。該方法的缺點是在進料汙泥中的所有水分仍保留在產物煤氣中，因此形成了具有很低熱值的煤氣，其不適合於在燃氣輪機中燃燒。
在日本專利號JO3039394(Ebara Seisakusho KK)所描述的方法中，來自氣化爐的熱產物煤氣通過為氣化爐所使用的含有原料的大貯罐，以便除去來自產物煤氣中的碳和焦油，同時乾燥了原料並冷卻了煤氣。該方法描述了關於氣化木材切下物和鋸屑，但它指出，這種方法也適用於通常用於氣化的其他含碳物質如泥煤、焦炭和煤。該方法可認為是產物煤氣通過在貯罐中的原料的固定床，這取決於為氣體通過的空間通道。這種方法不能處理易碎和易斷裂成小顆粒的燃料，因為在顆粒間沒有足夠的區域使氣體通過。與上述的兩種方法一樣，這種方法導致了在產物煤氣中具有過量的水分，因此，形成了具有很低熱值的煤氣，其不適合於在燃氣輪機中燃燒。
在用於氣化具有含溼量為50-60%(重量)的褐煤的方法(描述在德意志民主共和國專利號209648中)中，使用固定床氣化爐。所說的煤與水混合，以保持塊煤的尺寸為5mm至60mm，這是為保持在氣化爐中通過煤床層的氣體通道所必須的。煤首先在貯罐中被預熱至90℃，然後用加壓(通入蒸汽的壓力)的方法，使其預乾燥達含溼量為50%。然後，將其輸送至氣化爐。在此煤以向下的形式通過，而熱產物煤氣以向上形式通過該床層，以完成乾燥過程。這種方法不適合用於易碎燃料(例如Victorian褐煤)，其斷裂成尺寸小於5mm的顆粒。該方法也使用氧氣和蒸汽作為氣化介質，因為空氣吹氣化爐總是形成具有很低熱值的煤氣，其不適合於在燃氣輪機中燃燒。該方法同樣存在缺點，即需要用於預熱煤的貯罐，並需要比標準的氣化爐大的氣化爐，以便為乾燥進料的煤提供足夠的停留時間，這兩種方法都引起了基本投資的增加。
本發明的目的是提供用於氣化具有高含溼量的顆粒固定碳質燃料的方法和裝置，其克服或至少減少一種或多種上述現有技術的缺點。
因此，本發明提供了用於氣化具有高含溼量的顆粒固定碳質燃料的方法，所說的方法包括在不向所說的燃料中加入水的情況下，將該燃料輸入到一個或多個加壓乾燥器中;
在所說的乾燥器中降低了所說燃料的含溼量，使其達到適合於氣化的程度，使用的方法是，熱產物煤氣通過該乾燥器或每個乾燥器，使燃料的顆粒夾帶在煤氣氣流中，因此冷卻和增溼了該煤氣;
從所說的燃料中分離所說的冷卻的和增溼的煤氣;將降低含溼量的燃料從該乾燥器或每個乾燥器輸送至氣化爐中;
在所說的氣化爐中氣化所說的燃料，以便產生所說的熱產物煤氣;和引入至少部分所說的熱產物煤氣至該乾燥器或每個乾燥器中。
本發明也提供了用於氣化具有高含溼量的顆粒固體碳質燃料的裝置，所說的裝置包括用於氣化所說的燃料以產生熱產物煤氣的氣化爐;
用於降低所說燃料的含溼量，使其達到適合於氣化程度的一個或多個加壓乾燥器，並且至少將部分煤氣通過所說的乾燥器，使所說的燃料顆粒夾帶在煤氣氣流中，以冷卻和增溼至少部分所說的熱產物煤氣;
在不向燃料中加入水的情況下，將所說的燃料輸入到該乾燥器或每個乾燥器的設備;
用於將至少部分所說的熱產物煤氣從所說的氣化爐引入到該乾燥器或每個乾燥器中的設備;
用於將所說的冷卻和增溼的煤氣從該批燃料中或每批燃料中分離出來的設備;和用於將所說的降低含溼量的燃料從該乾燥器或每個乾燥器輸入到所說的氣化爐中的設備。
在另外的實施方案中，本發明提供了用於從具有高含溼量的顆粒固體碳質燃料產生電力的聯合方法，所說的方法包括在不向所說的燃料中加入水的情況下，將所說的燃料輸入到一個或多個加壓乾燥器中;
在所說的乾燥器中，降低所說燃料的含溼量，使其達到適合於氣化的程度，使用的方法是，熱產物煤氣通過該乾燥器或每個乾燥器，使燃料顆粒夾帶在煤氣氣流中，因此冷卻和增溼了所說的煤氣;
從所說的燃料中分離出所說的冷卻的和增溼的煤氣;
將所說的冷卻的和增溼的煤氣任意通過煤氣淨化系統和/或冷凝器而引入到燃氣輪機中，以便產生動力;
將所說的降低了含溼量的燃料從該乾燥器或每個乾燥器中輸入到氣化爐中;
在所說的氣化爐中氣化所說的燃料，以產生所說的熱產物煤氣;和將所說的熱產物煤氣引入到該乾燥器或每個乾燥器中。
本文中所使用的「氣化」一詞指的是將固體碳質燃料轉化成用於燃燒的煤氣。該碳質燃料可以是任何固體碳基燃料如煤、泥煤、廢木、生物物質、甘蔗渣、鋸屑等。
某些碳質物質需要進行預處理，例如粉碎篩選、預乾燥等，以便產生具有流動特性的顆粒，其適合用於將該顆粒輸送到加壓乾燥器使用的特定方法，並且需要足夠小的顆粒，以便能夠使他們夾帶在煤氣流中而通過乾燥器。雖然在該方法中所使用的顆粒的大小取決於多種因素，包括該物質的密度、該物質結塊的可能性、通過乾燥器的熱煤氣的壓力，湍流度和速度等，仍然已發現，具有最大粒度約為6mm顆粒是特別適合於本方法的。
適用於本發明方法的碳質燃料具有高含溼量。本發明所表示的「高含溼量」指的是比在該氣化方法中可使用的最大含溼量高的含溼量。大多數的氣化方法需要具有含溼量一般低於10至20%的固體進料煤，其取決於該方法的吹氧氣化爐可接受較高含溼量進料的程度。因此，所表示的「高含溼量」通常指的是具有高於10或20%的含溼量的燃料。該方法特別適用於氣化具有高於50%含溼量的原煤。
在一個或多個夾帶氣流乾燥器中降低了碳質燃料的含溼量，所說的乾燥在加壓下操作，最好其壓力與氣化爐操作的壓力相似。乾燥方法是，燃料顆粒被輸送到熱煤氣氣流中，並與熱煤氣氣流一道被帶走，隨著它們的運行而得到乾燥，然後將其送到分離器例如旋風分離器。在夾帶氣流中仍然可以是溼的原煤顆粒可任意在粒度分級器中進行分離，並為進一步乾燥而進行再循環。所設想的其他乾燥方法是，將兩種基本操作原理即夾帶氣流方法和流化床方法(在此原料的床層被乾燥)相結合，該方法是通過熱煤氣使之達到流態化，但在此煤氣氣流在床層上方夾帶較大部分的原料，以便以夾帶氣流的方式而進行乾燥，並且為了進一步乾燥，在上方如此夾帶的原料可進行再循環。
與該氣化爐結合可以使用一個或多個乾燥器。所需乾燥器的實際數量將取決於多種因素，其包括燃料的含溼量、氣化爐的大小等，但一般1-6個乾燥器足夠了。
將溼燃料輸送到乾燥器的方法同樣取決於夾帶氣流乾燥器的類型。在優選的方法中，通過密封進料鬥系統將燃料裝入到該乾燥器或每個乾燥器中，在所說的密封進料鬥系統中，壓力提高到乾燥器的操作壓力。燃料需要預處理，以保證在通過密封進料鬥時燃料進行流動。當達到所說的壓力時，可使用螺旋輸送系統，燃料輸送到乾燥器。
在本發明的方法和裝置中，氣化爐和氣化方法可以是任何以前已知的設備和方法。氣吹氣化爐是優選的，因為它們避免了分離氧氣裝置的高基本投資。特別適合的氣化爐是高溫溫克勒型的氣吹流化床氣化爐，然而，與其他這種類型的實例不同，上方夾帶的碳可以與氣化產物煤氣一起入乾燥器，而不是將其分離並返至氣化爐。其他氣化爐例如使用夾帶氣流系統操作的那些氣化爐也可以使用，而流化床氣化爐是特別適合的。但是因為這些氣化爐通常在高溫下操作，在產物煤氣進入乾燥器之前，它們可能需要再次進行冷卻。
氣化方法主要包括將碳、氧和水轉化成為氫氣和一氧化碳，雖然在該方法中也產生其他氣體並發生其他反應。在大多數的氣化方法中，用於該方法的熱量是通過將含氧氣體泵送到氣化爐而引起燃料的部分燃燒來產生的。含氧氣體可以是直接來自大氣的空氣、富氣空氣、純氧等。在氣化爐的下遊處，該空氣泵可以與燃氣輪機或蒸汽葉機結合起來。
可以用空氣來噴射一些蒸汽或水，以控制氣化爐的操作溫度。在該氣化爐中產生的至少部分煤氣被輸送到乾燥器中，在此使其與溼燃料接觸。優選的是，將氣化爐中產生的全部熱煤氣輸送到乾燥器中，引入乾燥器中的煤氣的溫度可控制的方法是，通過冷卻煤氣的側線餾分並將其與主要煤氣氣流再混合，然後引入乾燥器，通過熱交換器冷卻全部煤氣氣流，通過加入水蒸汽或水或通過再循環和通過將離開乾燥器的部分冷卻煤氣與引入乾燥器的熱煤氣相混合。對於該方法的總熱效率來說，乾燥器的出口溫度的控制是需要的，並且是為了使乾燥器的出口溫度與控制淨化等下遊所需要的溫度相適應。在乾燥期間，溫度的控制也是必須的，這是為了避免燃料的大量的熱解和釋放焦油。所限定的溫度取決於使用的碳質燃料的性質。
特別方便的是，該乾燥器或每個乾燥器在與氣化爐相似的壓力下操作，因為這避免了在合成氣體進入乾燥器之前需要將其壓縮或降壓。實際上，由於在氣體輸送管線中的壓力損失，乾燥器中的壓力通常將是稍低於氣化爐中的壓力。優選的是，該乾燥器或每個乾燥(以及氣化爐)在15和40大氣壓之間的壓力下操作。對於聯合方法而言，其中，離開乾燥器的冷卻的和增溼的煤氣輸送到燃氣輪機中，同樣方便的是，使乾燥器中的壓力與燃氣輪機中所需要的壓力相適應。
燃料的含溼量和煤氣的溫度都隨著熱煤氣通過乾燥器而降低。起乾燥器和冷卻器雙重作用的該乾燥器或每個乾燥器可部分或全部省去所需的分離冷卻器。
在夾帶氣流乾燥器中，乾燥的燃料用冷卻的煤氣帶出乾燥器。使用任何適合的分離設備如旋風分離器可將乾燥的燃料從冷卻的煤氣中分離出來。如果碳質原料的顆粒性質需要的話，可混入返至乾燥器的分粒和再循環的較大煤顆粒。然後，乾燥燃料可以從分離器直接送到氣化爐，而冷卻的煤氣被輸送到氣體燃燒設備(其可為燃氣輪機或其他燃燒器)的下遊處。乾燥煤克服反向壓力梯度從分離器輸送到氣化爐可通過任何適合的設備例如重力進料管、空氣噴咀、迴轉伐、螺旋輸送器、密封進料鬥等或這些設備的結合來進行。
離開分離器的冷卻煤氣最好通過氣體淨化系統。該系統包括分離器例如另一旋風分離器，以便除去任何煤顆粒，該氣體淨化系統也可另外包括過濾器例如陶瓷隔板顆粒固體過濾器或靜電除塵器，以便除去細小顆粒包括遺留下的煤和凝聚蠟、焦油和鹼金屬鹽。
該氣體淨化系統可包括水洗滌系統和/或除硫工序。可以使用水洗滌系統來代替陶瓷過濾器或類似陶瓷過濾器的設備。如果燃料含有大量的硫或氮，可需要這樣的系統。水洗滌系統也具有從產物煤氣中除去某些水蒸汽的作用。
在氣化爐中產生的沒有引入到乾燥器的任何熱煤氣，可與離開乾燥器之後的冷卻煤氣再混合，最好在冷卻煤氣通過氣體淨化裝置之前。
因為本發明的方法不包括在碳質原料進入乾燥器之前向其中加入水，所以該產物煤氣具有對於大多數工業應用的足夠的高比能。然而如果需要提高產物煤氣的比能以滿足特殊的需要，這可用包括下述的一些方法來進行。
可提高全部或部分冷卻的產物煤氣的比能的方法是將其通過冷凝器，在此它被進一步冷卻，以便將某些水冷凝出來。如果用此方法僅冷卻部分煤氣，然後它可與剩餘的產物煤氣再混合，因此提高了混合煤氣氣流的比能。
用冷凝法除水是比較容易的，並可實現提高煤氣的比能量。同時，水的冷凝將引起某些水洗滌該煤氣從而減少了包括氨的有害汙染物。
避免需要從產物煤氣中除去水的另外可採用的方法是用來自空氣分離裝置的氧氣對氣化爐進行空氣的部分濃縮，這會產生較高能量的煤氣，並且地某些情況下，可避免需要從產物煤氣中除去水。
產物煤氣可在燃氣輪機中燃燒，以便產物電力，並且保持在廢氣中的熱量可用來驅動蒸汽葉輪機同樣可產生電力，它也可用於其他工業方法中。
參照說明本發明優選實施方案的附圖將可方便地描述本發明。該實施方案是基於使用具有流動特性的高含溼量的褐煤，其阻礙通過密封進料鬥系統的流動。後者的特性需要使用預乾燥器，以使煤達到所需要的狀態。預乾燥煤的好處是，用這種方法可以除去結合在煤中的某些水分，以致使其不與最終產物煤氣相混合，於是提高了煤氣的比熱，結果形成了適合於在燃氣輪機中燃燒的氣體產物。本發明可存在其他實施方案，因此，不能認為附圖的特性可代替本發明在前描述的一般特性。
圖1是本發明實施方案的圖解表示，其包括流化床氣化爐和夾帶氣流乾燥器及預乾燥器。
原煤(1)送到粉碎機(2)中，在此煤的顆粒大小減小到約6mm最高粒度，並在此與通過蒸汽管線(26)供給的具有溫度約400至500℃的過熱蒸汽混合。然後，煤和熱氣體通過一段夾帶氣流預熱器(3)，在此煤被部分乾燥，以便使其繼之能夠通過密封進料鬥流動。
離開預乾燥器(3)後，預乾燥的煤和蒸汽在旋風分離器(4)中分離。蒸汽在過濾器或靜電除塵器(5)中被淨化，在此除去細小的固體顆粒，然後，將其再循環返回到熱量回收蒸汽發生器(25)中，而由煤蒸發出的水而產生的過剩蒸汽通過管線(28)排出輸送至冷凝器(33)，在此加熱用於蒸汽循環的進料水。預乾燥的煤顆粒進入串連的密封進料鬥(6)，以便產生壓力的改變，即由大氣壓區變為約25大氣壓區。在該密封進料鬥的底部，煤進入螺旋輸送器(7)中，其將煤送入夾帶氣流乾燥筒(8)的底部，該乾燥筒被加壓至約25大氣壓。
煤被夾帶在來自氣化器(16)的熱產物煤氣的氣流中。煤氣通過氣體管線(9)被輸送到乾燥筒的底部。進入乾燥筒時，煤氣具有的溫度約為750℃至1050℃。熱煤氣通過蒸發來自溼煤中的水分而在乾燥器內部被冷卻，通過出口管線(10)離開乾燥器的煤氣的溫度在200℃和250℃之間。乾燥的煤和冷卻的煤氣在旋風分離器(11)中被分離。乾燥的煤顆粒通過管線(12)被送到氣化爐。通過出口管線(13)離開旋風分離器的煤氣可直接送入氣體淨化系統(14)，以便除去細小顆粒和有害氣體。
乾燥的煤從旋風分離器(11)通過管線(12)進入氣化爐(16)，在此發生煤的氣化。至氣化爐的煤的流量通過迴轉伐(15)來控制。
氣化爐(16)是空氣吹流化床氣化爐。用通過與燃氣輪機的膨脹器(20)相結合的壓縮機(19)產生的加壓空氣使氣化爐床層流態化。來自大氣的空氣通過進口管線(21)被吸入到壓縮機，並且加壓空氣通過管線(22)進入氣化爐(16)。與管線(22)相連的二級壓縮機(17)使空氣達到所需的壓力。空氣中的氧氣與煤進行化學反應，以便有助於產生產物煤氣。熱產物煤氣從氣化爐通過管線(9)進入夾帶氣流乾燥器。
產物煤氣的側線餾分(31)在熱交換器(32)中被冷卻，在該熱交換器中產生用於蒸汽工序的蒸汽，冷卻的氣體在管線(9)中與主要煤氣氣流再進行混合。
來自氣化爐的碳和灰分用表示的物流(18)除去。
離開氣體淨化系統(14)的煤氣具有的溫度為約200℃，壓力約24大氣壓，含溼量約32%(v/v)和比能約4.1MJ/kg(25℃下)。該比能足以達到現代燃氣輪機的最大輸出功率。
煤氣進入燃氣輪機燃燒室(23)，在此煤氣進行燃燒，以產生驅動燃氣輪機膨脹器(20)所需要的熱氣體，通過發生器(29)產生電力。然後，燃氣輪機的廢氣通過管線(24)輸送到熱量回收蒸汽發生器(25)，以便產生用於蒸汽裝置(27)的蒸汽，所說的蒸汽裝置通過發生器(30)進一步產生電力。熱量回收蒸汽發生器(25)也產生用於預乾燥器(3)的蒸汽。這種蒸汽沿著蒸汽管線(26)返回到預乾燥器(3)和粉碎機(2)。
為了把本發明的方法與傳統的聯合氣化結合循環(IGCC)方法區別開來，該新的結合方法已被稱為「聯合乾燥氣化結合循環(IDGCC)方法」。已評價了該IDGCC方法的效率，並與由IGCC方法得到的結果進行了比較。
表1高熱值煤流 燃氣 蒸汽葉 產生的(HHV)產量 輪機 輪機 能量生基準kg/秒 MW MW MW效率%申請IDGCC 91.1 235 138 339 37.1傳統IGCC 91.7 216 162 331 36.2(蒸汽再次壓縮蒸汽流化床乾燥)可以看出，由相同的燃氣輪機並在相似的總轉化效率下，所說的IDGCC系統產生了更多的電力，這是因為通過較高含溼量的可燃氣體增加了氣體的流量。兩種方法產生放入大氣的相似量的二氧化碳。本發明的方法比IGCC方法具有非常低的基本投資。
本方法能夠氣化顆粒固體碳質原料，該原粒是溼的，但沒有游離水，所說的原料為例如在現有開採條件下的Victorian褐煤。本方法特別適合於氣化易碎的顆粒固體碳質原料，其可減小到顆粒度為6mm和更小。
正如在前面本說明書中所論述的在所說的專利說明書中被披露的那樣，使用在用於燃燒乾燥的產物煤氣中的熱量的現有技術涉及了氣化原料，該原料每一種都已經是以汙泥(例如汙水處理生成的汙泥)的形式存在，其在氣化該原料之前需要形成淤漿，或者需要加入水，以便使煤保持適合於在固定床方法中氣化和/或乾燥的塊煤尺寸的形式。本發明的方法在不向碳質原料中加入水的情況下操作，於是，形成了在熱量的利用上更有效的方法，並產生了具有較高比能量的產物煤氣。因此，就動力站來說，每一給出的消耗的燃料量所產生的電能量是較多的。
本乾燥方法在一個或多個夾帶氣流乾燥器中進行，該方法在不加入水的情況下能夠乾燥顆粒度較小的顆粒固體燃料，因此，與固定床或流化床乾燥器相比，其是更便宜的。本乾燥方法是與氣化方法相聯合的，它是利用產物煤氣的熱量來乾燥進料燃料，因此，乾燥燃料和冷卻煤氣是在單一聯合步驟中進行，這使得在淨化和最終使用煤氣之前省去了為冷卻產物煤氣所需要的分離熱交換器。
本乾燥方法也在與實際使用的氣化爐有關的壓力下操作，這樣的壓力同樣適合於直接進入燃氣輪機。因此，這種方法不需要象使用水熱脫水方法那樣需要為升高壓力而採取的特殊措施。水熱乾燥也產生必須進行處理的汙染的汙水，而夾帶氣流乾燥不產生這樣的汙水。
最後，認為在不違背本發明的精神或範圍的情況下，各種變換、改進或增加的內容都可引入前面所述的本發明的方法和裝置中。
權利要求
1.一種用於氣化具有高含溼量的顆粒固體碳質燃料的方法，所說的方法包括在不向燃料中加入水的情況下，將所說的燃料輸入到一個或多個加壓乾燥器中；在所說的乾燥器中，降低所說燃料的含溼量，使其達到適合於氣化的程度，使用的方法是，熱產物煤氣通過該乾燥器或每個乾燥器，以致使燃料顆粒夾帶在煤氣氣流中，因此冷卻和增溼了所說的煤氣；從所說的燃料中分離出所說的冷卻的和增溼的煤氣；將降低了含溼量的燃料從該乾燥器或每個乾燥器輸送到氣化爐中；在所說的氣化爐中氣化所說的燃料，以便產生熱產物煤氣；和引入至少部分所說的熱產物煤氣至該乾燥器或每個乾燥器中。
2.根據權利要求1的方法，其中所說的顆粒固體碳質燃料具有最大顆粒度約6mm。
3.根據權利要求1或2的方法，其中使用密封進料鬥系統，以便將顆粒固體碳質燃料輸入到該乾燥器或每個乾燥器中。
4.根據權利要求1至3的任一方法，其中在該乾燥器或每個乾燥器中的壓力是這樣的，以致使離開乾燥器的冷卻和增溼的煤氣處在適合燃氣輪機操作的壓力下。
5.根據權利要求4的方法，其中在該乾燥器或每個乾燥器中的壓力為15至40大氣壓。
6.根據權利要求5的方法，其中在該乾燥器或每個乾燥器中的壓力為約25大氣壓。
7.根據權利要求1至6的任一方法，其中氣化爐在與該乾燥器或每個乾燥器相似的壓力下操作。
8.根據權利要求1至7的任一方法，其中顆粒固體碳質燃料在預乾燥器中進行部分乾燥。
9.根據權利要求8的方法，其中是在預乾燥器中從顆粒的表面除去水分，以便有助於將燃料顆粒輸入至該乾燥器或每個乾燥器中。
10.根據權利要求8或9的方法，其中熱量是通過由乾燥器的下遊處所產生的蒸汽來供給預乾燥器。
11.用於氣化具有高含溼量的顆粒固體碳質燃料的裝置，所說的裝置包括用於氣化所說的燃料以產生熱產物煤氣的氣化爐;用於降低所說燃料的含溼量，使其達到適合於氣化程度的一個或多個加壓乾燥器，並且至少將部分煤氣通過該乾燥器或每個乾燥器，以致使所說的燃料顆粒夾帶在煤氣氣流中，以冷卻和增溼至少部分所說的熱產物煤氣;在不向燃料中加入水的情況下，用於將所說的燃料輸入到該乾燥器或每個乾燥器中的設備;用於將至少部分所說的熱產物煤氣從所說的氣化爐引入到該乾燥器或每個乾燥器中的設備;用於將冷卻的和增溼的煤氣從所說的燃料中分離出來的設備;和用於將所說的降低含溼量的燃料從該乾燥器或每個乾燥器輸入到所說的氣化爐中的設備。
12.根據權利要求11的裝置，其包括1至6個加壓乾燥器。
13.根據權利要求11或12的裝置，其中在該乾燥器或每個乾燥器中的壓力為15至40大氣壓。
14.根據權利要求13的裝置，其在該乾燥器或每個乾燥器中的壓力為約25大氣壓。
15.根據權利要求11至14的任一裝置，其中乾燥器和氣化爐在相似的壓力下操作。
16.根據權利要求11至15的任一裝置，其另外包括用於部分乾燥顆粒固體碳質原料的預乾燥器，以便從顆粒的表面除去水分，因此有助於將原粒輸入到該乾燥器或每個乾燥器中。
17.根據權利要求16的裝置，其中熱量是通過由乾燥器的下遊處所產生的蒸汽來供給預乾燥器。
18.一種用於由具有高含溼量的顆粒固體碳質燃料產生電力的聯合方法，所說的方法包括在沒有向所說的燃料中加入水的情況下，將所說的燃料輸入到一個或多個加壓乾燥器中;在所說的乾燥器中，降低所說燃料的含溼量，使其達到適合於氣化的程度，使用的方法是，熱產物煤氣通過該乾燥器或每個乾燥器，以致使燃料的顆粒夾帶在煤氣氣流中，因此冷卻和增溼了所說的煤氣;從所說的燃料中分離出所說的冷的和增溼的煤氣;將所說的冷卻的和增溼的煤氣任意通過煤氣淨化系統和/或冷凝器而引入到燃氣輪機中，以便產生電力;將所說的降低了含溼量的燃料從該乾燥器或每個乾燥器中輸入到氣化爐中;在所說的氣化爐中氣化所說的燃料，以產生所說的熱產物煤氣;和將至少部分所說的熱產物煤氣引入到該乾燥器或每個乾燥器中。
19.根據權利要求18的方法，其中顆粒固體碳質原粒在預乾燥器中進行部分乾燥，以便從顆粒的表面除去水分，因此，有助於將原料輸入到該乾燥器或每個乾燥器中。
20.根據權利要求19的方法，其中熱量是由乾燥器的下遊處而產生的蒸汽來供給預乾燥器。
21.根據權利要求20的方法，其中來自燃氣輪機的廢氣被輸送到蒸汽發生器中，由此產生的部分蒸汽用來產生電力，一部分送至預乾燥器。
22.根據權利要求1或權利要求18的方法，該方法實際上如上文所描述及參照附圖所說明的實施方案。
23.根據權利要求11的裝置，該裝置實際上如上文所描述及參照附圖所說明的實施方案。
全文摘要
用於氣化具高含溼量的顆粒碳質燃料的方法和裝置，該方法包括不向燃料加入水，將燃料輸入到一個或多個加壓乾燥器中；在乾燥器中降低燃料的含溼量，使其達到適於氣化的程度，是藉助於熱產物煤氣通過各該乾燥器，使燃料顆粒夾帶在煤氣氣流中，冷卻和增溼該煤氣，從燃料中分離出冷卻和增溼的煤氣；將降低含溼量的燃料從各該乾燥器輸送至氣化爐中；在氣化爐中氣化燃料，產生熱產物煤氣；引入至少部分熱產物煤氣至各該乾燥器中。還涉及由顆粒碳質燃料產生動力特別是產生電力的聯合方法。
文檔編號C10J3/46GK1083851SQ9310633
公開日1994年3月16日 申請日期1993年5月8日 優先權日1992年5月8日
發明者T·R·詹森, D·M·威爾遜, A·坎皮西, B·安德遜, Q·H·段, G·E·普萊曾斯 申請人:維多利亞州電力委員會