CN104152621B - 反应设备、制备气基竖炉用还原气的系统和制备气基竖炉用还原气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了反应设备、制备气基竖炉用还原气的系统和制备气基竖炉用还原气的方法，其中，反应设备包括：外壳，所述外壳内具有腔室；隔墙，所述隔墙设在所述腔室内，所述隔墙将所述腔室分隔成多个子腔，所述多个子腔分为多个气化腔室和多个燃烧腔室，所述气化腔室和所述燃烧腔室在第一方向上交替布置且所述气化腔室和所述燃烧腔室在与所述第一方向正交的第二方向上交替布置。利用上述反应设备进行气化反应，可以将气化反应和燃烧反应单独进行，可以省去制备纯氧或者富氧的设备投资以及对气化原料煤选料限制，由此可以显著降低气化反应的成本。
Description
技术领域
本发明涉及还原气生产领域，具体而言，本发明涉及反应设备、制备气基竖炉用还原气的系统和制备气基竖炉用还原气的方法。
背景技术
气基竖炉直接还原工艺是采用H2和CO气体作为还原剂，在竖炉内将铁矿石还原成海绵铁的非焦煤炼铁工艺。目前主要以天然气裂解产生还原气为主，代表性的工艺有Midrex法、HYL法等，其还原气的成分因竖炉工艺不同而具有差异。采用Midrex工艺的还原气成分：CO(23.25％)、CO2(3.00％)、H2(69.75％)、CH4(0.50％)；采用HYL工艺的还原气成分：CO(36.40％)、CO2(2.00％)、H2(54.60％)、CH4(0.10％)。总体上，气基竖炉直接还原工艺原料气要求H2+CO>90％，(H2+CO)/(H2O+CO2)>10，H2/CO在0.5～4.0。由于工艺所需上述要求还原气的生产主要是通过天然气热转化技术制备，这就使得该工艺只在天然气资源丰富的国家和地区得以工业化应用，限制了其推广应用。为此，近年来，许多公司和研究部门开发了不使用天然气热转化技术，使用鲁奇法(Lurgi)、德士古法(Texaco)、恩德法(Undok)等煤气化技术生产的煤气作为气基竖炉还原气的直接还原工艺，并已逐步实现工业化。但这三种煤气化技术——Lurgi炉、Texaco炉和Undok炉气化属于纯氧/富氧气化，气化所需热量均主要由煤在气化炉内燃烧所释放的化学热提供，且Lurgi炉和Texaco炉气化属于加压高温气化，气化工艺中空分和高温高压设备等的投入势必增加气化设备投资和运行成本，导致气基直接还原工艺生产成本提高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出了一种反应设备，以及具有该设备的制备气基竖炉用还原气的系统和利用具有该设备的制备气基竖炉用还原气的系统制备气基竖炉用还原气的方法。利用该反应设备制备气基竖炉用还原气可有效解决目前应用于气基竖炉直接还原工艺的煤气化技术采用纯氧/富氧加压气化而造成空分和高温高压设备等投资和运行成本高的缺点；同时也克服了气化炉内同时进行气化和燃烧反应对工艺操作与安全控制要求高的缺陷。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种反应设备，包括：
外壳，所述外壳内具有腔室；
隔墙，所述隔墙设在所述腔室内，所述隔墙将所述腔室分隔成多个子腔，所述多个子腔分为多个气化腔室和多个燃烧腔室，所述气化腔室和所述燃烧腔室在第一方向上交替布置且所述气化腔室和所述燃烧腔室在与所述第一方向正交的第二方向上交替布置。
利用上述反应装置进行气化反应，将气化反应和燃烧反应单独进行，可以省去制备纯氧或者富氧的设备投资以及对气化原料煤选料限制，由此可以显著降低气化反应的成本。
在本发明实施例的一些实施例中，所述外壳由内至外包括耐火砖层、硅酸铝纤维层和碳钢层，所述隔墙由硅砖、耐火砖或者合金钢形成。由此可以显著提高反应设备的保温效果和燃烧腔室向气化腔室传递热量的效果。
在本发明实施例的一些实施例中，所述腔室为矩形，所述多个子腔排列成多排和多列，所述多排和多列为三排六列。由此可以进一步提高制备还原气的效率。
在本发明实施例的一些实施例中，每个所述气化腔室均具有原料煤进口、水蒸气进口和还原气出口，每个所述燃烧腔室具有进煤口、空气进口和烟气出口，每个所述气化腔室为流化床或者为固定床。
根据本发明的第二方面，本发明提出了一种制备气基竖炉用还原气的系统，包括：
还原气生成设备，所述还原气生成设备为前面所述的反应设备，所述气化腔室为气化腔室，所述燃烧腔室为燃烧腔室；
除尘器，所述除尘器与每个所述气化腔室的还原气出口相连；
水洗装置，所述水洗装置与所述除尘器相连，以便对所述还原气进行水洗处理；
脱硫脱碳装置，所述脱硫脱碳装置与所述水洗装置相连，以便对所述还原气进行脱硫脱碳处理。
利用上述制备气基竖炉用还原气的系统将气化反应和燃烧反应单独进行，可以省去制备纯氧或者富氧的设备投资以及对气化原料煤选料限制，由此可以显著降低制备气基竖炉用还原气的成本。
在本发明的一些实施例中，上述制备气基竖炉用还原气的系统进一步包括：
第一换热器，所述第一换热器设置在所述除尘器和所述水洗装置之间，以便利用冷水对粗还原气进行降温处理并得到水蒸气；
第二换热器，所述第二换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和第一换热器的水蒸气出口相连，以便利用高温烟气对通入所述气化腔室内的水蒸气进行加热；
第三换热器，所述第三换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和空气供给装置相连，以便利用高温烟气对空气进行加热，
第四换热器，所述第四换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和每个所述燃烧腔室的进煤口相连，以便利用高温烟气预先对通入所述燃烧腔室内的煤进行热解处理得到热解气、焦油和半焦，以及将所述半焦从所述进煤口输送至所述燃烧腔室内。
根据本发明的第三方面，本发明提出了一种利用前面所述的制备气基竖炉用还原气的系统制备气基竖炉用还原气的方法，包括：
从所述进煤口和空气进口分别向所述燃烧腔室内输送煤和空气，并使所述煤燃烧为所述气化腔室提供热量；
从所述原料煤进口和水蒸气进口分别向受热的所述气化腔室内输送气化原料煤和水蒸气，并使所述气化原料煤和水蒸气发生气化反应，得到粗还原气；
将所述粗还原气依次在所述除尘器、水洗装置和脱硫脱碳装置内进行除尘处理、水洗处理和脱硫脱碳处理，以便得到精制还原气。
由此，通过采用本发明上述实施例的制备气基竖炉用还原气的方法将燃烧和气化分别在独立的腔室中进行。进而较传统的制备还原气的方法省去了采用块煤、纯氧或者富氧制备还原气，由此降低了原料成本，同时克服了纯氧/富氧气化工艺操作与安全控制要求高的缺陷。
在本发明的一些实施例中，所述燃烧腔室内的燃烧温度为900～1050摄氏度，所述气化反应的温度为800～950摄氏度。由此较传统的制备还原气的方法显著节省能耗。
在本发明的一些实施例中，在将所述粗还原气在所述除尘器内进行除尘处理之后、以及在水洗装置和脱硫脱碳装置内进行水洗处理和脱硫脱碳处理之前，进一步包括：
利用冷水在第一换热器内对所述粗还原气进行降温处理，以便得到水蒸气。
在本发明的一些实施例中，上述制备气基竖炉用还原气的方法进一步包括：
将所述水蒸气输送至所述气化腔室内；
利用所述高温烟气在第二换热器内预先对输送至所述气化腔室的所述水蒸气进行加热处理；
利用所述高温烟气在第三换热器内对输送至所述燃烧腔室内的空气进行预热处理；
利用所述高温烟气在第四换热器内预先对输送至所述燃烧腔室的所述煤进行热解处理，得到热解气、焦油和半焦；
将所述半焦输送至所述燃烧腔室内进行所述燃烧。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的反应设备的俯视图。
图2是根据本发明一个实施例的反应设备的主视图。
图3是根据本发明一个实施例的制备气基竖炉用还原气的系统的结构示意图。
图4是根据本发明另一个实施例的制备气基竖炉用还原气的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种反应设备，下面参考图1描述本发明实施例的反应设备，具体包括：外壳10和隔墙20。根据本发明的具体实施例，外壳10内具有腔室；隔墙20设在腔室内，隔墙20将腔室分隔成多个子腔，多个子腔分为多个气化腔室30和多个燃烧腔室40，气化腔室30和燃烧腔室40在第一方向上交替布置且气化腔室和燃烧腔室在与第一方向正交的第二方向上交替布置。利用上述反应设备可以分别在独立的气化腔室30和燃烧腔室40内发生气化反应和燃烧反应，燃烧腔室40为相邻的气化腔室30提供气化反应所需的热量。
根据本发明的具体实施例，在燃烧腔室内燃烧放出的热量可以以热传导和辐射传热的方式为相邻的气化腔室提供热量，以使气化腔室内的气化反应顺利进行。利用上述反应装置进行气化反应，将气化反应和燃烧反应单独进行，可以省去制备纯氧或者富氧的设备投资以及对气化原料煤选料限制，由此可以显著降低气化反应的成本。
根据本发明的具体实施例，上述反应设备的外壳由内至外包括耐火砖层、硅酸铝纤维层和碳钢层，耐火砖层可以由粘土耐火砖形成，粘土耐火砖的厚度可以为400～500mm。由此可以防止热能损耗，提高热量利用率。根据本发明的具体实施例，隔墙可以由硅砖、耐火砖或者合金钢形成，厚度约为90～105mm。由此可以使得燃烧腔室内产生的热量传递至气化腔室，根据本发明的具体示例，热量可以以热传导和辐射传热的方式传递给气化腔室。由此当气化腔室为气化腔室，燃烧腔室为燃烧腔室时，燃烧腔室内产生的热量可以传递给气化腔室，使气化腔室内发生气化反应制备还原气。
根据本发明的具体实施例，外壳内可以限定为矩形腔室，且矩形腔室被分隔成多排多列。由此每两个气化腔室不相邻，每两个燃烧腔室不相邻。根据本发明的具体示例，矩形腔室可以被分隔成三排六列。由此，每个气化腔室至少与三个燃烧腔室相邻，每个燃烧腔室至少与三个气化腔室相邻。
根据本发明的具体示例，制备还原气用的上述反应设备中的每个气化腔室均可以为流化床或者均为固定床，优选为流化床。由此可以进一步保持气化腔室内的热量分布均匀，提高气化反应效率和还原气质量。
根据本发明的具体实施例，如图2所示，上述反应设备中的每个气化腔室均具有原料煤进口31、水蒸气进口32和还原气出口33，每个燃烧腔室具有进煤口41、空气进口42和烟气出口43。由此煤可以在燃烧腔室内燃烧，为气化腔室提供热量，使原料煤与水蒸气发生气化反应制备还原气。根据本发明的具体示例，采用上述反应设备制备得到的还原气可以满足气基竖炉用还原气的要求。
由此，通过采用本发明的上述反应设备可以制备气基竖炉用还原气。上述反应设备较传统的还原气生产设备相比，降低了对原料煤和设备的要求。传统的制备还原气的设备多采用一个气化炉，气化和燃烧过程在气化炉内同时进行，并且要求原料煤为块煤，原料成本高，工艺纯氧加压气化的操作条件导致空分和高温高压设备等建设和维护成本增加。而采用本发明的上述设备将燃烧反应和气化反应独立进行，只需低阶碎煤与水蒸气发生气化反应即可制备得到还原气，省去原料煤成本，同时工艺上将气化和燃烧耦合，常压稳定条件下生产得到的还原气即可满足气基竖炉直接还原工艺所需的还原气的要求，并且投资和运营成本低。
根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种制备气基竖炉用还原气的系统，下面参考图3详细描述本发明实施例的。
根据本发明的具体实施例的制备气基竖炉用还原气的系统包括：还原气生成设备100，除尘器200，水洗装置300和脱硫脱碳装置400。
根据本发明的具体实施例，上述还原气生成设备100为前面所述的反应设备，其中，气化腔室30为气化腔室，燃烧腔室40为燃烧腔室；除尘器200与每个气化腔室30的还原气出口相连；水洗装置300与除尘器200相连，以便对还原气进行水洗处理；脱硫脱碳装置400与水洗装置300相连，以便对还原气进行脱硫脱碳处理。
采用本发明上述实施例的制备气基竖炉用还原气的系统制备还原气可以显著降低生产成本。由此，通过采用本发明的上述反应设备可以制备气基竖炉用还原气。上述反应设备较传统的还原气生产设备相比，降低了对原料煤和设备的要求。传统的制备还原气的设备多采用一个气化炉，气化和燃烧过程在气化炉内同时进行，并且要求原料煤为块煤，原料成本高，工艺纯氧加压气化的操作条件导致空分和高温高压设备的建设和维护成本增加。而采用本发明的上述设备将燃烧反应和气化反应独立进行，只需低阶碎煤与水蒸气发生气化反应即可制备得到还原气，省去原料煤成本，同时工艺上将气化和燃烧耦合，常压稳定条件下生产得到的还原气即可满足气基竖炉直接还原工艺所需的还原气的要求，并且投资和运营成本低。
如图4所示，根据本发明上述实施例的制备气基竖炉用还原气的系统还可以进一步包括：第一换热器500，第二换热器600，第三换热器700和第四换热器800。
根据本发明的具体实施例，第一换热器500设置在除尘器200和水洗装置300之间，以便利用冷水对粗还原气进行降温处理并得到水蒸气；由此产生的水蒸气可以作为气化腔室内的气化反应原料用于制备还原气。
根据本发明的具体实施例，第二换热器600与每个燃烧腔室40的烟气出口43和第一换热器500的水蒸气出口相连，以便利用燃烧腔室40内排出的高温烟气对通入气化腔室30内的水蒸气进行加热。由此可以充分利用高温烟气的热量，同时提高气化腔室30内的气化反应的效率。
根据本发明的具体实施例，第三换热器700与每个燃烧腔室40的烟气出口43和空气供给装置(未示出)相连，以便利用高温烟气对空气进行加热。由此可以提高燃烧腔室40内的燃烧反应的效率，更好地为气化腔室提供热量，最终提高制备还原气的效率。
根据本发明的具体实施例，第四换热器800(未示出)与每个燃烧腔室40的烟气出口43和每个燃烧腔室40的进煤口41相连，以便利用燃烧腔室40内排出的高温烟气对进去燃烧腔室40内的煤进行热解处理得到热解气、焦油和半焦，以及将半焦从进煤口41输送至燃烧腔室40内。由此可以对煤进行充分利用，提取其中可再利用的热解气和焦油，提高煤的利用率，降低生产成本。
根据本发明的具体实施例，每个气化腔室均为流化床或者均为固定床，优选为流化床。由此可以进一步提高气化腔室内温度的均匀性，以便进一步提高制备还原气的效率。气化腔室采用流化床操作时，进煤方式采用浓相床层进料，保证煤热解过程产生的C1以上烃类气体和焦油在床层内进行蒸汽重整，生成H2、CO等还原气；气化腔室采用固定床操作时，进煤时可与气化过程产生高温还原气直接换热，高温重整煤热解产生的热解气和热解焦油，生成热解半焦再沿气化炉排灰方向进行半焦气化，生成H2、CO等还原气。
根据本发明的第三方面，本发明还提出了一种利用前面所述的制备气基竖炉用还原气的系统制备气基竖炉用还原气的方法，下面参描述本发明实施例的制备气基竖炉用还原气的方法，具体包括：
从进煤口和空气进口分别向燃烧腔室内输送煤和空气，并使煤燃烧为气化腔室提供热量；
从原料煤进口和水蒸气进口分别向受热的气化腔室内输送气化原料煤和水蒸气，并使气化原料煤和水蒸气发生气化反应，得到粗还原气；
将粗还原气依次在除尘器、水洗装置和脱硫脱碳装置内进行除尘处理、水洗处理和脱硫脱碳处理，以便得到精制还原气。
由此，通过采用本发明上述实施例的制备气基竖炉用还原气的方法将燃烧和气化分别在独立的腔室中进行。进而较传统的制备还原气的方法省去了采用块煤、纯氧或者富氧制备还原气，由此降低了原料成本，同时克服了纯氧/富氧气化工艺操作与安全控制要求高的缺陷。
根据本发明的具体实施例，上述方法中的燃烧腔室内的燃烧温度为900～1050摄氏度，通过燃烧腔室供热的气化腔室内的温度为800～950摄氏度，由此可以保证气化反应的顺利进行。本发明方法中的气化腔室内的气化反应所需热量来自围绕在气化腔室四周的燃烧腔室内的燃烧反应所释放的反应热，反应热可以以热传导和辐射传热方式进行，可有效保障气化腔室内的反应温度均匀。本发明实施例的制备气基竖炉用还原气的方法所需达到的温度显著低于目前气基竖炉直接还原工艺的煤气化技术(鲁奇炉Lurgi，气化温度1300～1500摄氏度，压力2.0～3.0MPa；德士古Texaco，气化温度1300～1400摄氏度，压力2.7～6.5MPa)所需的温度。由此可以显著节省能耗。
根据本发明的具体实施例，在将所述粗还原气在所述除尘器内进行除尘处理之后、以及在水洗装置和脱硫脱碳装置内进行水洗处理和脱硫脱碳处理之前，进一步包括：由此利用冷水在第一换热器内对粗还原气进行降温处理，制备得到了水蒸气，并且水蒸气为饱和水蒸气，进一步地，利用产生的水蒸气作为制备还原气的原料，由此降低了制备还原气的成本。本发明利用水蒸气与煤发生气化反应制备得到还原气，较传统的采用纯氧或者富氧加压气化制备还原气的工艺省去了大量的设备投资。
根据本发明的具体实施例，用于气化腔室内气化反应所需的水蒸气中可以含有少量的空气，由此在保证还原气的质量的同时，进一步降低成本。例如采用过热水蒸气+少量空气气化时，气化腔室内所产生的还原气组成为：CO(17％～34.5％)、CO2为(19.5％～22％)、H2(40％～45％)、CH4(1.6％～1.8％)、N2(5.0％～6.9％)，可以满足气基竖炉用还原气的要求。
根据本发明上述实施例的制备气基竖炉用还原气的方法还可以进一步包括：
将所述第一换热器产生的水蒸气输送至所述气化腔室内；
利用所述高温烟气在第二换热器内预先对输送至所述气化腔室的所述水蒸气进行加热处理；
利用所述高温烟气在第三换热器内对输送至所述燃烧腔室内的空气进行预热处理。
由此，利用产生的水蒸气作为制备还原气的原料，降低了制备还原气的成本。同时利用燃烧腔室内产生的高温烟气的热量，提高气化反应和燃烧反应的效率和制备还原气的效率。
根据本发明上述实施例的制备气基竖炉用还原气的方法还可以进一步包括：利用高温烟气在第四换热器内预先对输送至燃烧腔室的所述煤进行热解处理，以便得到热解气、焦油和半焦；将半焦输送至燃烧腔室内进行燃烧。由此可以对煤进行充分利用，提取其中可再利用的热解气和焦油，提高煤的利用率，降低生产成本。
根据本发明的具体实施例，上述方法采用的气化原料煤可以为低阶碎煤，无需采用块煤或者粉煤，对原料品质要求低。低阶碎煤为褐煤、长焰煤和次烟煤中的至少一种。燃烧腔室所用煤也可以为低阶碎煤。由此本发明的制备还原气的方法无需采用块煤，也无需对煤进行粉碎。进而可以显著降低原料成本。
采用本发明的上述实施例的制备还原气的方法解决了目前应用于气基竖炉直接还原工艺的煤气化技术(鲁奇炉(Lurgi)、德士古(Texaco)恩德炉(Undok)等)采用纯氧/富氧加压气化而造成空分和高温高压设备等投资和运行成本高的缺点；同时也克服了气化炉内同时进行气化和燃烧反应对工艺操作与安全控制要求高的缺陷。采用本发明上述实施例的制备气基竖炉用还原气的方法制备得到的精制还原气中包含：22～39％的一氧化碳、10～19％的二氧化碳、46～54％的氢气、3.2～5.4％的甲烷。由此该精制还原气可以用于气基竖炉进行冶炼。
实施例1
利用如图4所示的制备气基竖炉用还原气的系统制备气基竖炉用还原气。具体步骤如下：首先，从燃烧腔室40顶部的进煤口和底部的空气进口分别向燃烧腔室40内输送煤和空气，并使煤燃烧为气化腔室30提供热量，燃烧腔室40内的燃烧温度约为1000～1050摄氏度，通过热传导和辐射传热的方式将热量传递给气化腔室30，使得气化腔室30内的温度达到900～950摄氏度。
从气化腔室30顶部的原料煤进口和底部的水蒸气进口分别向受热的气化腔室30内输送气化原料煤和饱和水蒸气，并使气化原料煤和水蒸气发生气化反应，得到粗还原气。气化腔室采用流化床。其中，气化原料煤为褐煤碎煤(粒径不大于6毫米)。将粗还原气在除尘器200内进行除尘处理、利用冷水在第一换热器内对粗还原气进行降温处理得到水蒸气、在水洗装置300和脱硫脱碳装置400内进行水洗处理和脱硫脱碳处理，以便得到精制还原气。精制还原气的成分为含有22～39％的一氧化碳、10～19％的二氧化碳、46～54％的氢气、3.2～5.4％的甲烷。
将所述第一换热器产生的水蒸气输送至所述气化腔室30内作为气化反应原料。利用高温烟气在第二换热器600内预先对输送至气化腔室30的水蒸气进行加热处理；利用高温烟气在第三换热器700内对输送至燃烧腔室40内的空气进行预热处理；进而提高气化腔室30内的反应效率和燃烧腔室40内的反应温度。利用高温烟气在第四换热器内预先对输送至燃烧腔室40的煤进行热解处理，以便得到热解气、焦油和半焦；将半焦输送至燃烧腔室40内进行燃烧，为气化腔室30提供热量。由此可以利用高温烟气的显热，提高热量利用率，节省能耗。
实施例2
利用如图4所示的制备气基竖炉用还原气的系统制备气基竖炉用还原气。具体步骤如下：首先，从燃烧腔室40顶部的进煤口和底部的空气进口分别向燃烧腔室40内输送煤和空气，并使煤燃烧为气化腔室30提供热量，燃烧腔室40内的燃烧温度约为900～950摄氏度，通过热传导和辐射传热的方式将热量传递给气化腔室30，使得气化腔室30内的温度达到800～900摄氏度。
从气化腔室30顶部的原料煤进口和底部的水蒸气进口分别向受热的气化腔室30内输送气化原料煤和水蒸气，其中，水蒸气中含有少部分空气，并使气化原料煤和水蒸气发生气化反应，得到粗还原气。气化腔室采用固定床。其中，气化原料煤为长焰煤碎煤(粒径约为5-50毫米)。将粗还原气在除尘器200内进行除尘处理、利用冷水在第一换热器内对粗还原气进行降温处理得到水蒸气、在水洗装置300和脱硫脱碳装置400内进行水洗处理和脱硫脱碳处理，以便得到精制还原气。精制还原气的成分为含有CO(17％～34.5％)、CO2为(19.5％～22％)、H2(40％～45％)、CH4(1.6％～1.8％)、N2(5.0％～6.9％)。
水蒸气输送至气化腔室30内作为气化反应原料。利用高温烟气在第二换热器600内预先对输送至气化腔室30的水蒸气进行加热处理；利用高温烟气在第三换热器700内对输送至燃烧腔室40内的空气进行预热处理；进而提高气化腔室30内的反应效率和燃烧腔室40内的反应温度。利用高温烟气在第四换热器内预先对输送至燃烧腔室40的煤进行热解处理，以便得到热解气、焦油和半焦；将半焦输送至燃烧腔室40内进行燃烧，为气化腔室30提供热量。由此可以利用高温烟气的显热，提高热量利用率，节省能耗。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种反应设备，其特征在于，包括：
外壳，所述外壳内具有腔室；
隔墙，所述隔墙设在所述腔室内，所述隔墙将所述腔室分隔成多个子腔，所述多个子腔分为多个气化腔室和多个燃烧腔室，所述气化腔室和所述燃烧腔室在第一方向上交替布置且所述气化腔室和所述燃烧腔室在与所述第一方向正交的第二方向上交替布置，
每个所述气化腔室均具有原料煤进口、水蒸气进口和还原气出口，每个所述燃烧腔室具有进煤口、空气进口和烟气出口，每个所述气化腔室为流化床或者为固定床。
2.根据权利要求1所述的反应设备，其特征在于，所述外壳由内至外包括耐火砖层、硅酸铝纤维层和碳钢层，所述隔墙由硅砖、耐火砖或者合金钢形成。
3.根据权利要求1所述的反应设备，其特征在于，所述腔室为矩形，所述多个子腔排列成多排和多列，所述多排和多列为三排六列。
4.一种制备气基竖炉用还原气的系统，其特征在于，包括：
还原气生成设备，所述还原气生成设备为权利要求1-3任一项所述的反应设备；
除尘器，所述除尘器与每个所述气化腔室的还原气出口相连；
水洗装置，所述水洗装置与所述除尘器相连，以便对所述还原气进行水洗处理；
脱硫脱碳装置，所述脱硫脱碳装置与所述水洗装置相连，以便对所述还原气进行脱硫脱碳处理。
5.根据权利要求4所述的制备气基竖炉用还原气的系统，其特征在于，进一步包括：
第一换热器，所述第一换热器设置在所述除尘器和所述水洗装置之间，以便利用冷水对粗还原气进行降温处理并得到水蒸气；
第二换热器，所述第二换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和第一换热器的水蒸气出口相连，以便利用高温烟气对通入所述气化腔室内的水蒸气进行加热；
第三换热器，所述第三换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和空气供给装置相连，以便利用高温烟气对空气进行加热；
第四换热器，所述第四换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和每个所述燃烧腔室的进煤口相连，以便利用高温烟气预先对通入所述燃烧腔室内的煤进行热解处理得到热解气、焦油和半焦，以及将所述半焦从所述进煤口输送至所述燃烧腔室内。
6.一种利用权利要求4或5所述的制备气基竖炉用还原气的系统制备气基竖炉用还原气的方法，其特征在于，包括：
从所述进煤口和空气进口分别向所述燃烧腔室内输送煤和空气，并使所述煤燃烧为所述气化腔室提供热量；
从所述原料煤进口和水蒸气进口分别向受热的所述气化腔室内输送气化原料煤和水蒸气，并使所述气化原料煤和水蒸气发生气化反应，得到粗还原气；
将所述粗还原气依次在所述除尘器、水洗装置和脱硫脱碳装置内进行除尘处理、水洗处理和脱硫脱碳处理，以便得到精制还原气。
7.根据权利要求6所述的制备气基竖炉用还原气的方法，其特征在于，所述燃烧腔室内的燃烧温度为900～1050摄氏度，所述气化反应的温度为800～950摄氏度。
8.根据权利要求6所述的制备气基竖炉用还原气的方法，其特征在于，在将所述粗还原气在所述除尘器内进行除尘处理之后、以及在水洗装置和脱硫脱碳装置内进行水洗处理和脱硫脱碳处理之前，进一步包括：
利用冷水在第一换热器内对所述粗还原气进行降温处理，以便得到水蒸气。
9.根据权利要求8所述的制备气基竖炉用还原气的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述第一换热器产生的所述水蒸气输送至所述气化腔室内；
利用所述高温烟气在第二换热器内预先对输送至所述气化腔室的所述水蒸气进行加热处理；
利用所述高温烟气在第三换热器内对输送至所述燃烧腔室内的空气进行预热处理；
利用所述高温烟气在第四换热器内预先对输送至所述燃烧腔室的所述煤进行热解处理，以便得到热解气、焦油和半焦；
将所述半焦输送至所述燃烧腔室内进行所述燃烧。
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