[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

说明书

本发明公开一种无氧催化气化炉、催化气化系统及煤甲烷化方法，涉及煤气化技术领域，以保证碳水气化反应正常进行，使得炉内碳转化率提高，从而增大催化气化炉的煤炭处理量。所述无氧催化气化炉的炉腔沿着炉腔底部到炉腔顶部的方向至少分为气室区以及与排渣口连通的密相区，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，炉壳对应密相区的表面分别开设有与密相区连通的飞灰入口、合成气入口和密相煤粉入口，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。所述催化气化系统包括上述无氧催化气化炉。本发明提供的无氧催化气化炉、催化气化系统及煤甲烷化方法用于煤制甲烷。

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种无氧催化气化炉、催化气化系统及煤甲烷化方法。

背景技术

天然气是一种以甲烷为主要成分的混合气体，其燃烧产物主要为水和二氧化碳，对空气的污染度较小，被认为是替代传统煤炭燃料的清洁能源。然而，由于天然气在自然界中的存储量有限，属于不可再生资源，因此，人们一般采用催化气化技术对煤炭进行清洁化处理，生成高浓度的甲烷，以使得煤炭的应用无害化。

现有技术采用无氧催化气化对煤炭进行清洁化处理，其具体是在无氧催化气化炉内使得煤粉与水蒸气发生碳水气化反应，将生成的初始煤气进行净化处理，生成高浓度的甲烷，与此同时，将净化处理过程中所分离出的一氧化碳、氢气等气体所组成的循环合成气从无氧催化气化炉的底部注入无氧催化气化炉内，以利用一氧化碳和氢气反应放热，向碳水气化反应提供反应所需的热量。但是，由于循环合成气所含有的一氧化碳、氢气会抑制煤粉与水蒸气所发生的碳水气化反应，导致炉内碳转化率低、固相停留时间长、无氧催化气化炉的煤炭处理量低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无氧催化气化炉、催化气化系统及煤甲烷化方法，以保证碳水气化反应正常进行，使得炉内碳转化率提高，从而增大无氧催化气化炉的煤炭处理量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无氧催化气化炉，该无氧催化气化炉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。

与现有技术相比，本发明提供的无氧催化气化炉中，炉壳对应气室区的表面开设有与气室区连通的水蒸气入口，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，而飞灰入口到炉腔底部所在平面的距离小于合成气入口到炉腔底部所在平面的距离，这使得水蒸气从炉腔底部进入气室区并分布至密相区后，可以在没有合成气或者合成气含量较低的情况下，与飞灰及床料中所含有的碳发生碳水气化反应，这样就能够降低合成气所含有的一氧化碳和氢气对于碳水气化反应的抑制能力，使得炉内碳转化率提高，固相停留时间缩短，从而在一次能够程度上保证无氧催化气化炉的煤炭处理量。

本发明还提供了一种催化气化系统，该催化气化系统包括备料单元和上述技术方案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。

与现有技术相比，本发明提供的催化气化系统的有益效果与上述技术方案提供的无氧催化气化炉的有益效果相同，在此不做赘述。

本发明还提供了一种煤甲烷化方法，该煤甲烷化方法应用上述技术方案所述的催化气化系统，所述煤甲烷化方法包括：

利用备料单元将煤粉和催化剂混料，获得负载煤粉；