[实用新型]煤催化气化装置

说明书

本实用新型涉及煤催化气化技术领域，尤其涉及一种煤催化气化装置。本实用新型的煤催化气化装置包括：气化炉、飞灰分离装置和飞灰返炉装置，气化炉上设有原料煤进口、气化剂进口和煤气出口，气化炉的下部侧壁处设有飞灰/氧气喷嘴，飞灰/氧气喷嘴低于气化剂进口设置，气化炉的底部设有液态灰渣排出通道；飞灰返炉装置通过飞灰/氧气喷嘴向气化炉内通入飞灰和含氧气体。本实用新型的煤催化气化装置，飞灰与含氧气体一起经飞灰/氧气喷嘴，进入到气化炉的下部区域发生完全燃烧反应，高温热量提供给气化炉上部气化反应，提高碳转化率，灰渣在高温下熔融成为液态由气化炉底部排出，灰渣中的催化剂被固化到灰渣中。

技术领域

本实用新型涉及煤催化气化技术领域，尤其涉及一种煤催化气化装置。

背景技术

煤催化气化是指在碱金属或碱土金属催化剂的作用下，碳水反应、变换反应和甲烷化反应在同一温度(700℃～750℃)进行，直接产出高浓度甲烷气体的工艺。煤催化气化一般采用流化床工艺，因流化床气化过程中反应原料气与煤粉之间接触充分，具有气化温度均匀、气化效率高的优点。然而流化床气化炉因备料和反应导致细煤粉量较大，而这种细煤粉未完全参与反应，即被流化气体或产物气带出，因飞灰碳含量较高，且携带有催化剂，若采用的是低成本免回收催化剂，不能实现催化剂固化，含催化剂的飞灰直接排放对环境造成污染。

目前流化床飞灰再利用的方式主要有二次气化和循环燃烧。其中，二次气化工艺是将飞灰通过返料系统加入到气化炉高温区进行反应，然而因旋风分离器及后续过滤器捕集的飞灰粒径太细，且高温区温度有限，反应速率不高，入炉即很快被气流携带出去，造成飞灰无效循环；循环燃烧是利用另一台炉子对飞灰进行燃烧处理，产生的气体送回到主流化床，工艺较为复杂。

目前还没有好的返炉工艺实现煤催化气化飞灰的高效利用和无害化排放处理。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种煤催化气化装置，不仅能提高碳转化率和能量利用效率，还能实现催化剂的固化，提高整体工艺的经济性和环保性。

本实用新型提供的一种煤催化气化装置，包括：气化炉，所述气化炉上设有原料煤进口、气化剂进口和煤气出口，所述气化炉的下部侧壁处设有飞灰/氧气喷嘴，所述飞灰/氧气喷嘴低于所述气化剂进口设置，所述气化炉的底部设有液态灰渣排出通道；飞灰分离装置，与所述煤气出口连通，用于对所述煤气出口排出的夹带飞灰的煤气进行气固分离；和飞灰返炉装置，与所述飞灰分离装置连通，用于收集从所述飞灰分离装置分离出的飞灰，并通过所述飞灰/氧气喷嘴向所述气化炉内通入飞灰和含氧气体。

可选地，所述飞灰/氧气喷嘴包括内层管道和套设于所述内层管道外围的外层管道，所述内层管道和所述外层管道中的一者为飞灰通入管道、另一者为含氧气体通入管道。

可选地，所述飞灰/氧气喷嘴的喷射角度偏离所述气化炉的竖向中轴线且相对于水平面倾斜向下设置。

可选地，所述飞灰/氧气喷嘴的数量至少为两个，至少两个所述飞灰/氧气喷嘴沿所述气化炉的周向呈对称分布。

可选地，所述飞灰/氧气喷嘴的部分管段伸至所述气化炉内，至少伸至所述气化炉内的部分管段的外围设有水冷管道。

可选地，所述飞灰返炉装置包括用于收集飞灰的灰仓，所述灰仓的下部形成为上端大、下端小的倒锥部，所述倒锥部的下端连通有飞灰出口通道。

可选地，所述灰仓的底部设有第一流化气体管道，所述第一流化气体管道的管道出口经所述飞灰出口通道伸至所述灰仓内。

可选地，所述第一流化气体管道的管道出口与所述倒锥部的顶端平齐。

可选地，所述倒锥部的锥面上设有第二流化气体管道，所述第二流化气体管道的管道出口位于所述灰仓内且相对于水平面倾斜向上设置。