[发明专利]一种无氧催化气化炉、催化气化系统及煤甲烷化方法

权利要求书

1.一种无氧催化气化炉，其特征在于，包括炉壳以及设在所述炉壳内的炉腔，所述炉腔的底部开设有排渣口，所述炉腔的顶部开设有煤气出口；沿着炉腔底部到炉腔顶部的方向，所述炉腔至少分为气室区，以及与排渣口连通的密相区，所述炉壳对应气室区的表面开设有与所述气室区连通的水蒸气入口，所述炉壳对应密相区的表面分别开设有与所述密相区连通的飞灰入口、合成气入口和密相煤粉入口，所述密相煤粉入口到炉腔底部所在平面的距离大于所述合成气入口到炉腔底部所在平面的距离；所述飞灰入口到炉腔底部所在平面的距离小于所述合成气入口到炉腔底部所在平面的距离；沿着炉腔底部到炉腔顶部的方向，所述密相区分为第一子密相区、第二子密相区和第三子密相区；所述第一子密相区位于所述气室区和所述第二子密相区之间，所述第二子密相区位于所述第一子密相区和所述第三子密相区之间；

所述飞灰入口开设在所述炉壳对应第一子密相区的表面，所述飞灰入口与所述第一子密相区连通，所述合成气入口开设在所述炉壳对应第二子密相区的表面，所述合成气入口与所述第二子密相区连通，所述密相煤粉入口开设在所述第三子密相区的表面，所述密相煤粉入口与所述第三子密相区连通；

所述气室区与所述密相区之间设有锥形分布板，所述锥形分布板的锥底与所述密相区相对，所述排渣口开设在所述锥形分布板的锥顶，所述排渣口还与排渣单元连通；所述第二子密相区和所述第三子密相区之间设有平板分布板，从所述平板分布板的边缘到所述平板分布板的几何中心，所述平板分布板所具有的各个分布孔的孔径逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的无氧催化气化炉，其特征在于，所述第一子密相区的轴向长度是所述第一子密相区的径向长度的1倍-2倍，所述第二子密相区相对第一子密相区的表面径向长度与所述第二子密相区相对第三子密相区的表面径向长度的比例为1:(1.1-1.3)；所述第三子密相区的轴向长度是所述第三子密相区的径向长度的3倍-5倍。

3.根据权利要求1所述的无氧催化气化炉，其特征在于，所述飞灰入口的数量大于等于1，当所述飞灰入口的数量为多个，各个所述飞灰入口到炉腔底部所在平面的距离相等；

所述合成气入口的数量为多个，各个所述合成气入口到炉腔底部所在平面的距离相等或不等。

4.根据权利要求1所述的无氧催化气化炉，其特征在于，所述飞灰入口内设有飞灰喷嘴，所述飞灰喷嘴的喷射方向与重力方向所呈的飞灰喷射夹角为锐角；

所述合成气入口内设有合成气喷嘴，所述合成气喷嘴的喷射方向与重力方向所呈的合成气喷射夹角为钝角。

5.根据权利要求4所述的无氧催化气化炉，其特征在于，所述飞灰喷射夹角为35°～65°，所述合成气喷射夹角为115°～145°。

6.根据权利要求1～5任一项所述的无氧催化气化炉，其特征在于，所述锥形分布板的锥顶开设有底部开孔，所述底部开孔内设有射流管，所述射流管的外壁和所述底部开孔的内壁之间形成所述排渣口；

所述炉腔还包括稀相区，沿着炉腔底部到炉腔顶部的方向，所述密相区位于所述气室区和所述稀相区之间，所述炉壳对应稀相区的表面开设有与所述稀相区连通的稀相煤粉入口，所述密相煤粉入口和所述稀相煤粉入口分别与进料单元连通。

7.一种催化气化系统，其特征在于，包括备料单元和权利要求1～6任一项所述的无氧催化气化炉，所述备料单元用于将煤粉和催化剂混合；所述备料单元与所述无氧催化气化炉包括的密相煤粉入口连通。

8.根据权利要求7所述的催化气化系统，其特征在于，所述无氧催化气化炉还包括稀相煤粉入口时，所述备料单元至少包括破碎模块和用于混合煤和催化剂的混料模块，所述破碎模块的出口与所述混料模块的入口连通，所述混料模块的出口分别与所述密相煤粉入口和/或所述稀相煤粉入口连通。

9.根据权利要求8所述的催化气化系统，其特征在于，所述催化气化系统还包括与所述排渣口连通的催化剂分离单元，所述催化剂分离单元的催化剂出口与所述混料模块连通。