[發明專利]一種煤催化氣化反應爐及煤催化氣化反應系統

有效

• 申請號: 202110156643.5
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112920853B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 李克忠;劉雷;王會芳;祖靜茹;毛燕東;武恒;李鵬;孫志強;蘆濤
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C10J3/72
• 分類號: C10J3/72
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

1.一種煤催化氣化反應爐，其特征在于，包括：

柱狀殼體；

所述柱狀殼體內形成有氣化反應區和高溫熔融區，所述氣化反應區位于所述高溫熔融區之上；

所述氣化反應區底部設置的氣化劑輸送裝置朝向所述氣化反應區頂部輸送高溫氣化劑時，在所述氣化反應區內形成流向所述高溫熔融區的氣化劑旋流；

所述高溫熔融區頂部設置的氧化劑輸送裝置朝向所述高溫熔融區底部輸送高溫氧化劑時，在所述高溫熔融區內形成流向所述氣化反應區的氧化劑旋流；

其中，所述氣化劑輸送裝置和所述氧化劑輸送裝置設于所述柱狀殼體的內壁；

所述氣化劑輸送裝置的輸出口與所述柱狀殼體的軸向夾角為45°-90°；

所述氣化劑輸送裝置的輸出口與垂直于所述軸向的截面的夾角為60°-90°；

所述氧化劑輸送裝置的輸出口與所述柱狀殼體的軸向夾角為15°-50°；

所述氧化劑輸送裝置的輸出口與垂直于所述軸向的截面的夾角為45°-90°。

2.根據權利要求1所述的煤催化氣化反應爐，其特征在于，

所述氣化劑輸送裝置的輸出口朝向所述氣化反應區頂部；

所述氧化劑輸送裝置的輸出口朝向所述高溫熔融區底部。

3.根據權利要求1所述的煤催化氣化反應爐，其特征在于，

所述氣化劑輸送裝置包括：多個氣體分布器、多個射流管或多個噴嘴；

所述氧化劑輸送裝置包括：多個氣體分布器、多個射流管或多個噴嘴；

每個所述氣體分布器均位于同一水平面、每個所述射流管均位于同一水平面或每個所述噴嘴均位于同一水平面。

4.根據權利要求1所述的煤催化氣化反應爐，其特征在于，

所述高溫氣化劑包括：H₂O和/或O²；

所述高溫氧化劑包括：氧氣或富氧蒸汽。

5.根據權利要求1所述的煤催化氣化反應爐，其特征在于，

所述高溫熔融區底部形成有熔融液面；

所述氧化劑旋流流入所述熔融液面以下一定深度后沿所述柱狀殼體的內壁面進入所述氣化反應區。

6.一種煤催化氣化反應系統，其特征在于，包括權利要求1-5任一項所述的煤催化氣化反應爐，還包括：備煤單元、煤氣凈化單元和排渣單元；

所述備煤單元的輸出口與所述煤催化氣化反應爐的進料口連通，以將所述備煤單元中制備好的煤樣輸送至所述煤催化氣化反應爐中；

所述煤催化氣化反應爐的排渣口與所述排渣單元連通，以將所述煤催化氣化反應爐中產生的液態熔融渣輸送至所述排渣單元中進行處理；

所述煤催化氣化反應爐的排氣口與所述煤氣凈化單元的輸入口連通，以將粗煤氣輸送至所述煤氣凈化單元中；

所述煤氣凈化單元的出灰口與所述煤催化氣化反應爐連通，以將飛灰重新輸送回所述煤催化氣化反應爐的高溫熔融區中進行循環處理。

7.根據權利要求6所述的煤催化氣化反應系統，其特征在于，

所述備煤單元通過催化劑負載的方法制備煤樣；

所述催化劑包括：堿金屬硫酸鹽、鈣的氧化物、鈣的氫氧化物、工業廢堿渣或工業廢堿液；

所述催化劑負載的方法包括：干混、浸漬或離子交換。

8.根據權利要求6所述的煤催化氣化反應系統，其特征在于，

所述排渣單元包括依次連接的：粒化器和換熱結構；

所述粒化器用于將所述液態熔融渣粒化為固態；

所述換熱結構用于對所述固態的熔融渣進行降溫并回收余熱。

9.根據權利要求6所述的煤催化氣化反應系統，其特征在于，

所述煤氣凈化單元包括依次連接的：旋風分離器、過濾器和返回裝置；

所述旋風分離器用于分離粗煤氣中攜帶的飛灰；

所述過濾器用于收集所述飛灰；

所述返回裝置用于將所述飛灰輸送回所述煤催化氣化反應爐的高溫熔融區中。

10.根據權利要求6所述的煤催化氣化反應系統，其特征在于，還包括：氣體分離單元；

所述氣體分離單元的輸入口與所述煤氣凈化單元的輸出口連通，用于對分離飛灰后的所述粗煤氣進行膜分離或深冷分離，得到CO或H₂；

所述氣體分離單元的第一輸出口與所述煤催化氣化反應爐連通，用于將全部的所述CO或H₂或部分的所述CO或H₂輸送回所述煤催化氣化反應爐內；

所述氣體分離單元的第二輸出口用于輸出所述CO或H₂。