[发明专利]一种高效煤气化反应装置和高效煤气化反应方法

权利要求书

1.一种高效煤气化反应装置，其特征在于，该装置包括：

煤气化气化炉(19)、至少一个氧煤枪(4)和至少一个旋风分离器；

煤气化气化炉(19)包括上下分布的气化炉上部空间(3)和气化炉下部焦炭填充区(6)，气化炉上部空间(3)与气化炉下部焦炭填充区(6)内部连通，氧煤枪(4)与煤气化气化炉(19)上部的气化炉上部空间(3)相连通；旋风分离器与气化炉下部焦炭填充区(6)相连通；按物料流入的方向，氧煤枪(4)包括氧煤枪气体入口(17)、氧煤枪上部空间(7)、氧煤枪气体渐缩管上部(8)、氧煤枪气体渐缩管中部(9)、氧煤枪气体渐缩管下部(10)、煤枪混合物料渐缩管上部(12)、氧煤枪混合物料中部(13)、氧煤枪混合物料下部(14)和氧煤枪混料出口，各相邻部分相连通；氧煤枪气体渐缩管下部(10)和煤枪混合物料渐缩管上部(12)连通形成氧煤枪物料混合区(18)，氧煤枪物料混合区(18)设置有至少一个气化粉煤入口，当气化粉煤入口为多个时，多个气化粉煤入口采用同面不同轴布置。

2.根据权利要求1所述的高效煤气化反应装置，其特征在于，所述煤气化气化炉(19)为圆柱形，煤气化气化炉(19)中气化炉上部空间(3)和气化炉下部焦炭填充区(6)体积占比为(1～3):10。

3.根据权利要求1或2所述的高效煤气化反应装置，其特征在于，所述氧煤枪(4)为对置布置，氧煤枪个数为2n，n为大于0的自然数，与竖直方向夹角为5～45°，与水平方向夹角为0～30°。

4.根据权利要求1或2所述的高效煤气化反应装置，其特征在于，所述氧煤枪(4)中氧煤枪气体渐缩管上部(8)与竖直方向夹角为10～65°，氧煤枪气体渐缩管中部(9)中部的直径为氧煤枪上部空间(7)的1/10～1/4。

5.根据权利要求1或2所述的高效煤气化反应装置，其特征在于，氧煤枪物料混合区(18)设置有2n个气化粉煤入口，n为大于0的自然数，相邻气化粉煤入口的轴间距为氧煤枪物料混合区(18)腔体直径的1/10～1/4。

6.根据权利要求1或2所述的高效煤气化反应装置，其特征在于，所述氧煤枪混合物料下部(14)靠近氧煤枪混料出口端呈向外扩大状，扩大段与竖直方向夹角为5～45°。

7.一种高效煤气化反应方法，其特征在于，该方法采用权利要求1～6中任意一项所述的高效煤气化反应装置，包括如下步骤：

(a)、气体由氧煤枪入口(17)进入氧煤枪(4)经过氧煤枪气体渐缩管上部(8)和氧煤枪气体渐缩管中部(9)加速后再经过氧煤枪气体渐 缩管下部(10)加速后进入到氧煤枪物料混合区(18)中；

(b)、进入氧煤枪物料混合区(18)的气体，与通过同面不同轴的气体粉煤入口进入氧煤枪物料混合区(18)的物料进行高度混合，再经过氧煤枪混合物料渐缩管上部(12)、氧煤枪混合物料中(13)和氧煤枪混合物料下部(14)进行加速雾化形成射流混合物；

(c)、上述射流混合物从氧煤枪混料出口进入煤气化气化炉(19)中，在射流碰撞中心区进行再混合，燃烧和气化，气化后的高温气体经过气化炉下部焦炭填充区(6)进行高温氧化性气体再还原，然后经至少一个旋风分离器分离得到合成气。

8.根据权利要求7所述的高效煤气化反应方法，其特征在于，所述氧煤枪(4)气体经过氧煤枪气体渐缩管上部(8)、氧煤枪气体渐缩管下部(10)后表观线速增加至4～10倍，氧煤枪(4)中氧煤枪物料混合区(18)的物料经过氧煤枪混合物料渐缩管上部(12)、氧煤枪混合物料中(13)和氧煤枪混合物料下部(14)后表观线速增加至4～20倍。

9.根据权利要求7或8所述的高效煤气化反应方法，其特征在于，所述煤气化气化炉(19)中粉煤粒度为10～1000μm，且低于50μm以下的颗粒含量不大于10％，大于850μm的颗粒不大于10％。

10.根据权利要求7或8所述的高效煤气化反应方法，其特征在于，煤气化气化炉(19)中压力为0～5MPa，富氧空气为5～10％，水蒸气含量为5～50％，气化炉上部空间(3)的射流碰撞中心区温度为1200～1600℃，焦炭填充区(6)温度为900～1300℃。