[发明专利]一种热解与气化解耦气化炉

说明书

本发明公开了一种热解与气化解耦气化炉，上封头的顶部设有热解气出口，上直筒段上均匀环设有至少2个热解氧气与粉煤喷嘴，热解氧气与粉煤喷嘴上方的直筒段高度为3～10D，热解氧气与粉煤喷嘴的轴线在水平面上与气化炉径向之间的夹角为6°～10°；下直筒段上均匀环设有至少2个气化氧气喷嘴，下封头的底部设有合成气与熔渣出口，气化氧气喷嘴距离热解氧气与粉煤喷嘴的直筒段高度为1～3D，气化氧气喷嘴下方的直筒段高度为2～3D，气化氧气喷嘴的轴线在水平面上与气化炉径向之间的夹角为0°或4.5°，热解气出口与合成气与熔渣出口的直径之比为1/2.5～1/4。本发明的气化炉能同时制备高浓度甲烷热解气和低浓度甲烷合成气。

技术领域

本发明涉及一种热解与气化解耦气化炉。

背景技术

煤气化技术是将煤炭等固态一次能源转化为气态清洁二次能源的主要途径，该技术主要运用于合成氨、合成甲醇、炼厂制氢、高炉还原炼铁化工冶金行业、联合循环发电装置以及工业和民用燃气领域中。

气化炉是煤气化技术的关键装备，其内反应流动特点直接影响到整个气化工艺的配置与性能。现有的煤气化炉按气化原料尺寸和温度可分为固定床气化炉、流化床气化炉和气流床气化炉。固定床气化炉因煤尺寸大、气化反应温度低，气化生成合成气与煤热解气一同流出气化炉，产物富含一定浓度的甲烷和焦油，其后续净化单元和废水处理较为复杂。流化床为中等尺度煤颗粒进料，气化温度中等，合成气内含有一定量的甲烷，但其对原料尺寸和结焦性有较高的要求。气流床气化炉采用粉煤进料，气化温度高，出口气体不含甲烷和焦油，气化负荷大，易于大型化。

煤是一种富含C-H键结构的复杂有机质，常规低温气化的产物中含有大分子键的C-H化合物(如焦油)；高温气化则将C-H键全部打破，使得产物中只含有小分子气体组分。而对于以煤制天然气为主要产品的煤化工行业，产物为含C-H键的甲烷气化，因此开发一种富含甲烷、不含焦油、处理负荷大的煤气化技术变得越来越迫切。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的缺乏一种同时制备富含甲烷的热解气和含低浓度甲烷的合成气的清洁高效气流床气化炉的缺陷，而提供了一种热解与气化解耦气化炉。本发明提供的气化炉特别适用于以含碳物质为原料，同时制备高浓度甲烷热解气和低浓度甲烷合成气的工艺。

本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了一种热解与气化解耦气化炉，所述气化炉包括一金属壳体，其分为一上壳体和一下壳体，所述上壳体包括一上封头和一上直筒段，所述下壳体包括一下直筒段和一下封头，所述上直筒段和所述下直筒段等径设置，其特点在于，所述上封头的顶部设有一热解气出口，在所述上直筒段的同一高度上均匀环设有至少2个热解氧气与粉煤喷嘴，所述热解氧气与粉煤喷嘴上方的直筒段高度为3～10D，所述热解氧气与粉煤喷嘴的轴线在水平面上与气化炉径向之间的夹角α为6°～10°；在所述下直筒段的同一高度上均匀环设有至少2个气化氧气喷嘴，所述下封头的底部还设有一合成气与熔渣出口，所述气化氧气喷嘴距离所述热解氧气与粉煤喷嘴的直筒段高度为1～3D，所述气化氧气喷嘴下方的直筒段高度为2～3D，所述气化氧气喷嘴的轴线在水平面上与气化炉径向之间的夹角β为0°或4.5°，所述热解气出口与所述合成气与熔渣出口的直径之比为1/2.5～1/4。

较佳地，所述热解氧气与粉煤喷嘴的个数为2～4个，更佳地为4个。具体数量可以根据气化炉处理负荷进行确定。

较佳地，所述热解氧气与粉煤喷嘴上方的直筒段高度为5D。

较佳地，所述热解氧气与粉煤喷嘴的轴线在水平面上与气化炉径向之间的夹角α为8°。该夹角的设置是为了降低顶部的热解气出口处煤焦飞灰颗粒含量。

较佳地，所述热解氧气与粉煤喷嘴的轴线在竖直面上与气化炉径向之间的夹角为3～9°，更佳地为6°。

较佳地，所述气化氧气喷嘴的个数为2～6个，更佳地为4个。