[发明专利]煤加氢气化系统以及方法

说明书

本公开涉及一种煤加氢气化系统以及方法，该煤加氢气化系统包括氢气燃烧炉和喷嘴结构；氢气燃烧炉用于使氢气和氧气在氢气燃烧炉内发生燃烧反应，以将氢气加热至预设温度；喷嘴结构包括氢气分配腔和至少一个煤粉管道，氢气分配腔与氢气燃烧炉连通，氢气分配腔的腔壁上开设有至少两个氢气射流口，氢气射流口用于向气化炉内喷射被加热至预设温度的氢气；煤粉管道穿设在氢气分配腔中，且与氢气分配腔互不连通，煤粉管道的进煤口延伸至氢气分配腔的外部，煤粉管道的出煤口与气化炉的内腔连通，用于向气化炉内喷射煤粉，氢气射流口朝向出煤口的轴线方向倾斜设置，从而能够直接将氢气加热至反应温度，且提高了煤粉与氢气的混合效果。

技术领域

本公开涉及煤加氢气化技术领域，尤其涉及一种煤加氢气化系统以及方法。

背景技术

煤加氢气化是煤粉与高温高压氢气发生加氢裂解、加氢气化等反应，生成富含甲烷的粗煤气，并富产轻质煤焦油及半焦的工艺过程。

在进行煤加氢气化时，需先对氢气进行加热，将氢气加热至反应温度，进而使氢气与煤粉发生反应。现有技术主要是通过氢气加热炉对氢气进行间接加热，氢气加热炉具体通过金属盘管换热的方式对氢气进行加热，其中，氢气走管程，通过燃烧燃料气将管程内的氢气间接加热。

然而，由于金属盘管受高温限制，氢气无法通过间接换热达到反应温度，因此，现有技术在利用氢气加热炉对氢气进行间接加热后，还需通过其他装置对氢气进行二次升温，导致整个加氢气化工序较复杂；同时，现有的气化炉中，煤粉与氢气混合效果较差，影响气化效率。

发明内容

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，本公开提供了一种煤加氢气化系统以及方法。

第一方面，本公开提供了一种煤加氢气化系统，包括氢气燃烧炉和设置在气化炉上的喷嘴结构；所述氢气燃烧炉具有用于供氢气和氧气进入的气体入口，所述氢气燃烧炉用于使氢气和氧气在所述氢气燃烧炉的内腔发生燃烧反应，以将氢气加热至预设温度；

所述喷嘴结构包括氢气分配腔和至少一个煤粉管道，所述氢气分配腔与所述氢气燃烧炉连通，以使被加热至预设温度的氢气进入至所述氢气分配腔内；所述氢气分配腔的腔壁上开设有至少两个氢气射流口，所述氢气射流口与所述气化炉的内腔连通，用于向所述气化炉内喷射所述被加热至预设温度的氢气；

所述煤粉管道穿设在所述氢气分配腔中，且与所述氢气分配腔互不连通，所述煤粉管道的进煤口延伸至所述氢气分配腔的外部，所述煤粉管道的出煤口与所述气化炉的内腔连通，用于向所述气化炉内喷射煤粉，所述氢气射流口朝向所述出煤口的轴线方向倾斜设置。

可选的，所述煤粉管道至少为两个，至少两个所述煤粉管道沿所述氢气分配腔的周向间隔排布。

可选的，每个所述煤粉管道对应至少两个所述氢气射流口，且每个所述煤粉管道对应的至少两个氢气射流口沿所述煤粉管道的出煤口的周向间隔排布。

可选的，所述氢气射流口的轴线与所述出煤口的轴线之间的夹角范围为10°～60°。

可选的，所述氢气射流口的轴线与所述出煤口的轴线之间的夹角为30°。

可选的，所述氢气燃烧炉与所述氢气分配腔通过氢气管道连通，所述氢气管道用于至少供所述被加热至预设温度的氢气进入至所述氢气分配腔中；

所述氢气管道的内径小于所述氢气燃烧炉的内径。

可选的，所述氢气分配腔的内壁、所述氢气管道的内壁以及所述氢气燃烧炉的内壁上均设置有耐火隔热层。

可选的，所述氢气分配腔的腔壁包括底壁以及设置在所述底壁上的弧形侧壁，所述底壁和所述弧形侧壁共同围成所述氢气分配腔，所述底壁与所述气化炉连接，所述氢气射流口开设在所述底壁上；

所述煤粉管道沿竖向依次穿设于所述弧形侧壁和所述底壁上。