本发明涉及提高能源利用率的热能回收技术领域，具体涉及一种具有煤气余热梯级利用的气化系统和方法。
背景技术
中国实用新型专利201520571134.9，名称为《一种粉煤循环节能气化炉》，公开(公告)号cn205061998u；其提供了一种采用一个高温空气煤气换热器，利用空气与高温煤气换热，回收高温煤气的热量，产600℃的高温空气，然后再配合一定比例的饱和蒸汽作为气化剂。
中国发明专利200710099134.3，名称为《循环煤流化床煤气发生炉系统》，公开(公告)号cn101063053；其提供了一种循环煤流化床煤气发生炉系统，采用一个换热器，高温煤气与空气换热，空气从常温被加热到750℃～850℃，950℃～1100℃的高温煤气下降到400～500℃，虽然这种工艺能够较大的回收煤气中的余热，被高温空气带入气化炉，但是出换热器后的煤气温度太低，如果换热器中的煤气、空气管发生泄漏，空气就会向煤气泄漏，形成空气-煤气的混合气体，由于400～500℃的煤气温度低于煤气的着火点，无法立即点火燃烧掉泄漏的煤气，导致存在煤气爆炸危险，不安全。
中国发明专利201610687493，名称为《梯级模块化气流床煤气制备系统》，公开(公告)号：cn106147873a；其采用气流床产生的高温煤气，通过带有辐射换热室的收集装置后，再依次通过蒸汽过热器、蒸发器和省煤器，加热饱和蒸汽、热水、冷水，分别产过热蒸汽、饱和蒸汽、热水。过热蒸汽没有进入气化炉，作为副产物。
中国发明专利200910235467.3，名称为《一种具有煤气余热利用的气化方法》，公开(公告)号：cn102041101a；其进入气化炉的为预热空气、过热蒸汽，目的是提高煤气热值、系统热效率。采用一个空气预热器，以过热蒸汽(约480～600℃)而非高温煤气作为热源，加热空气，预热后的空气温度不高，(260～400℃)，因受过热蒸汽温度(出口、最高)的限制；作为气化剂过热蒸汽温度(190～300℃)也不太高。
中国实用新型专利89213610.3，名称为《新型单级流化床粉煤气化炉》，公开(公告)号：cn2055503；其采用两个空气预热器，依次以高温煤气、低温煤气作为空气预热介质，最终空气预热温度应该较高(专利未给出)，水由两个空气预热器中间布置的水蒸汽发生器产过热蒸汽。与cn200710099134.3一样，由于存在低温煤气向空气换热的情况，存在有空气泄露到煤气中引起爆炸的风险，不安全。
前面列出了多种现有技术，其各自存在着不同的缺陷，因此导致余热回收系统无法满足生产的需要。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例要解决的技术问题是提出一种具有煤气余热梯级利用的气化系统和方法，能够在提高空气预热温度的同时消除安全风险，以至少部分的解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种具有煤气余热梯级利用的气化系统，包括：
用于对吸热介质进行余热的第一级空气预热器9、用于使放热介质与吸热介质之间进行热交换的第二级空气预热器5；其中所述第二级空气预热器5包括放热介质通道和吸热介质通道；
其中第一级空气预热器9连接第二级空气预热器5的吸热介质通道入口以将所述空气经过第一级空气预热器9进行预热后产生的一级预热空气输送到第二级空气预热器5的吸热介质通道，与第二级空气预热器5内的放热介质通道内的进行热交换以生成二级预热空气，作为气化剂；且所述第二级空气预热器5的放热介质通道入口连接用于提供放热介质的放热介质机构，且放热介质通道出口依次连接蒸汽过热器6、蒸发器7、省煤器8以输出带余热的煤气；其中冷水与带余热的煤气逆向的依次经过省煤器8、蒸发器7、蒸汽过热器6以与带余热的煤气依次进行热交换，以将冷水在省煤器8中加热为热水，然后在蒸发器7中加热为饱和蒸汽，再在蒸汽过热器6中加热为过热蒸汽。
进一步的，所述第一级空气预热器9包括过热蒸汽通道和空气通道，以使过热蒸汽通道店内的过热蒸汽与空气通道内的空气进行热交换以产生预热空气。
进一步的，所述第一级空气预热器9的过热蒸汽通道连接蒸汽过热器6以将蒸汽过热器6的过热蒸汽输送到第一级空气预热器9。
进一步的，所述第一级空气预热器9的过热蒸汽通道连接外部蒸汽供应机构以将外部蒸汽供应机构的过热蒸汽输送到第一级空气预热器9。
进一步的，所述系统中的放热介质机构为气化炉，其中所述气化炉具有气化炉炉膛1，所述第二级空气预热器5内的吸热介质通道连接气化炉炉膛1的气化剂入口，以将第二级空气预热器5内的二级预热空气作为气化剂输送到气化炉炉膛1。
进一步的，所述气化炉炉膛1还连接旋风分离器2、立管3、返料器4；其中所述气化炉炉膛1内产生的高温煤气输送到旋风分离器2对高温煤气进行分离以将高温煤气中的煤灰从旋风分离器2底部立管3连接的返料器4输出，并将旋风分离器2内的分离后高温煤气输送到第二级空气预热器5第二级空气预热器5的放热介质通道入口。
进一步的，所述蒸汽过热器6连接气化炉以将至少一部分饱和蒸汽输送到气化炉。
同时，本发明实施例还提出了一种利用如钱任一项所述的具有煤气余热梯级利用的气化系统的方法，包括：
气化炉炉膛1内燃烧后产生的高温煤气经过旋风分离器2分离后，将分离后高温煤气输送到第二级空气预热器5；然后与第一级空气预热器9输送来的一级预热空气进行热交换后输出二级预热空气，并作为气化剂再输送回气化炉炉膛1内；且该分离后高温煤气再依次经过蒸汽过热器6、蒸发器7、省煤器8，并与逆向输送的冷水进行热交换，将将冷水在省煤器8中加热为热水，然后在蒸发器7中加热为饱和蒸汽，再在蒸汽过热器6中加热为过热蒸汽；
其中，该第一级空气预热器9通过过热蒸汽将空气加热为一级预热空气。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种具有煤气余热梯级利用的气化系统和方法，能够实现
煤气显热梯级利用，提高系统热效率；增加进入气化炉的空气预热温度和蒸汽温度，提高了进入气化炉的热量，可减少用作气化的空气流量及提供煤气化的煤燃烧份额，也就是同时降低了煤气中的co2和n2含量，提高有效气co+h2的含量，提高煤气热值及冷煤气效率；同时更安全，因为即使由于泄露，空气向高温煤气泄漏，也会被点着，燃烧掉，消除爆炸的风险。
附图说明
图1为本发明实施例的逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
具体的，如图1所示的，本发明实施例提出的一种具有煤气余热梯级利用的气化系统，包括：
用于对吸热介质进行余热的第一级空气预热器9、用于使放热介质与吸热介质之间进行热交换的第二级空气预热器5；其中所述第二级空气预热器5包括放热介质通道和吸热介质通道；其中第一级空气预热器9连接第二级空气预热器5的吸热介质通道入口以将所述空气经过第一级空气预热器9进行预热后产生的一级预热空气输送到第二级空气预热器5的吸热介质通道，与第二级空气预热器5内的放热介质通道内的进行热交换以生成二级预热空气，作为气化剂；且所述第二级空气预热器5的放热介质通道入口连接用于提供放热介质的放热介质机构，且放热介质通道出口依次连接蒸汽过热器6、蒸发器7、省煤器8以输出带余热的煤气；其中冷水与带余热的煤气逆向的依次经过省煤器8、蒸发器7、蒸汽过热器6以与带余热的煤气依次进行热交换，以将冷水在省煤器8中加热为热水，然后在蒸发器7中加热为饱和蒸汽，再在蒸汽过热器6中加热为过热蒸汽。
如图1所示的，所述第一级空气预热器9包括过热蒸汽通道和空气通道，以使过热蒸汽通道店内的过热蒸汽与空气通道内的空气进行热交换以产生预热空气。其中该第一级空气预热器9所使用的过热蒸汽可以来自外部蒸汽供应机构，也可以来自系统中的蒸汽过热器6。
所述第一级空气预热器9的蒸汽通道连接外部蒸汽供应机构以将外部蒸汽供应机构的蒸汽输送到第一级空气预热器9。或，所述第一级空气预热器9的过热蒸汽通道连接蒸汽过热器6以将蒸汽过热器6的过热蒸汽输送到第一级空气预热器9。
如图1所示的，所述系统中的放热介质机构为气化炉，其中所述气化炉具有气化炉炉膛1，所述第二级空气预热器5内的放热介质通道连接气化炉炉膛1的气化剂入口，以将第二级空气预热器5内的二级预热空气作为气化剂输送到气化炉炉膛1。所述气化炉炉膛1还连接旋风分离器2、立管3、返料器4；其中所述气化炉炉膛1内产生的高温煤气输送到旋风分离器2对高温煤气进行分离以将高温煤气中的煤灰从旋风分离器2底部立管3连接的返料器4输出，并将旋风分离器2内的分离后高温煤气输送到第二级空气预热器5第二级空气预热器5的放热介质通道入口。
以35000nm3/h干煤气为例，若煤气温度为950℃，降温到650℃，相应作为气化剂的空气从25℃大致被加热到595℃左右，以煤热值5700kcal/kg为例，高温煤气在空气-煤气换热器中被空气带走的热量占入炉煤热功率的5.15％；若相同数量的空气被加热到850℃左右，则煤气温度降低到440℃左右，被空气带入气化炉的热量占入炉煤热功率的8.76％，提高了3.61％；若空气加热到900℃，则煤气温度降低到410℃，空气带入气化炉的热量占入炉煤热功率的9.28％，提高了4.13％。
煤气中co2和n2降低约3％，相应的有效气co+h2提高3％左右，煤气热热值提高约80～100kcal/nm3，产气率提高5％左右，冷煤气效率提高约9％。
本发明实施例有两级空气预热器，分别采用高温煤气(900～1000℃)、过热蒸汽(400～600℃)对空气分级预热；不存在空气吸收低温热，也就是不存在低温煤气与低温空气混合产生爆炸的危险，系统安全；最终空气预热温度更高(可达850～950℃)。
在使用时将气化炉炉膛中加热固体燃料，并通入气化剂，产生煤气，所述气化剂为空气(或富氧空气或纯氧)、蒸汽。采用两级空气预热器，分别以高温煤气(第二级空气预热器)和过热蒸汽(第一级空气预热器)逐级预热空气，产高温空气(750～950℃，或富氧空气或纯氧)；过热蒸汽由经第二级空气预热器出口煤气依次通过蒸汽过热器、蒸发器、省煤器回收煤气余热，产过热蒸汽。
煤气显热梯级利用，提高系统热效率；增加进入气化炉的空气预热温度和蒸汽温度，提高了进入气化炉的热量，可减少用作气化的空气流量及提供煤气化的煤燃烧份额，也就是同时降低了煤气中的co2和n2，提高有效气co+h2含量；提高煤气热值及冷煤气效率；安全，无泄漏引起的爆炸风险。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。