[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

说明书

本发明公开了一种高效煤气化反应装置，该装置包括：煤气化气化炉、至少一个氧煤枪和至少一个旋风分离器；煤气化气化炉包括上下分布的气化炉上部空间和气化炉下部焦炭填充区；氧煤枪包括氧煤枪气体入口、氧煤枪上部空间、氧煤枪气体渐缩管上部、氧煤枪气体渐缩管中部、氧煤枪气体渐缩管下部、煤枪混合物料渐缩管上部、氧煤枪混合物料中部、氧煤枪混合物料下部和氧煤枪混料出口，各相邻部分相连通；氧煤枪物料混合区设置有至少一个气化粉煤入口。使用本发明的高效煤气化反应装置及方法，使得煤气化反应能够大幅度降低剂耗，有效提高反应效率和碳转化率，得到有效气体成分高的合成气，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于煤气化技术领域，具体涉及一种高效煤气化反应装置及高效煤气化反应方法。

背景技术

煤是一种重要的能源，煤是通过直接燃烧的方式进行使用，但直接燃烧的方式导致煤的利用率较低，同时还会污染环境。为此，出现了一种煤气化技术，即煤气化，煤气化是指在特定的设备内、一定温度及压力下，将煤发生气化反应，将煤转换成煤气，以提高煤的利用率和减轻对环境的污染。

以往，为了将煤气化有效地生产可燃性气体，研究了具有固定床、流化床以及气流床等各种煤气化技术和系统。所涉及的设备较多，能耗大，流程长，系统能量转化率低。

在煤气化为核心的气化技术中存在能耗高和过程中累计CO₂排放量大等问题。造成CO₂排放量大和能耗高的原因主要是，煤气化中原料和气化剂接触不充分以及对产生的高温气体不能够有效充分的利用，转化过程消耗了大量的能量。

因此，本领域仍然亟需更好的煤气化技术。

发明内容

鉴于现有的煤气化技术还存在上述缺陷，本发明提供一种高效煤气化反应装置及高效煤气化反应方法，使得煤气化反应能够大幅度降低剂耗，有效提高反应效率和碳转化率，得到有效气体成分高的合成气。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种高效煤气化反应装置，其中，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。

在本发明的实施方式中，所述煤气化气化炉19可以为圆柱形，优选地，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。

在本发明的某种实施方式中，高效煤气化反应装置包括两个旋风分离器旋风分离器16A和旋风分离器16B。

在本发明的实施方式中，氧煤枪个数为2n，n为大于0的自然数，所述氧煤枪4优选为对置布置，与竖直方向夹角为5～45°，与水平方向夹角为0～30°。

在本发明的实施方式中，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。

在本发明的实施方式中，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，例如氧煤枪物料混合区18设置有2个气化粉煤入口，气化粉煤入口11A和气化粉煤入口11B；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。