CN104673393B - 一种煤气化系统、煤气化方法及固体激冷器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤气化系统、煤气化方法及固体激冷器，涉及煤气化技术领域，解决了煤气化系统使用性能较低的问题。所述煤气化系统包括具有内筒的气化炉，所述内筒内的下部设置有固体激冷器，所述固体激冷器包括设置有进料口和出料口的环形管，固体物料从所述环形管的进料口进入所述环形管，并从所述环形管的出料口进入所述内筒，以使内筒中的粗煤气冷却。本发明提供的煤气化系统用于提高煤气化系统的使用性能。

Description

一种煤气化系统、煤气化方法及固体激冷器

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种煤气化系统、煤气化方法及固体激冷器。

背景技术

煤是一种重要的能源，目前，煤主要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，将煤转换成煤气，以提高煤的利用率和减轻对环境的污染。

煤气化是利用煤气化系统实现的，煤在煤气化系统的气化炉中与气化剂发生气化反应生成粗煤气，由于生成的粗煤气的温度很高，因此需要利用激冷工艺使粗煤气冷却后才能进入煤气化系统的下一处理装置。目前，激冷工艺可分为气激冷工艺和水激冷工艺。由于使用水激冷工艺会增加气化炉内的水蒸气的含量，使得气化反应生成的半焦中的水分含量较高，水分含量较高的半焦容易堵塞气化炉底部的排焦口，从而导致气化炉排焦困难，在有些气化反应中还会造成碳转化率降低，因此通常使用气激冷工艺。但是，气激冷工艺过程中通入的气体可能会在气化炉中发生反应生成其他副产物，影响气化炉内的气化反应，从而影响煤气化系统的使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤气化系统、煤气化方法及固体激冷器，用于解决煤气化系统使用性能较低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤气化系统，包括具有内筒的气化炉，所述内筒内的下部设置有固体激冷器，所述固体激冷器包括设置有进料口和出料口的环形管，固体物料从所述环形管的进料口进入所述环形管，并从所述环形管的出料口进入所述内筒，以使内筒中的粗煤气冷却。

进一步地，所述环形管的出料口设置于所述环形管的上部。

可选地，所述环形管的出料口的数量为多个，且多个所述环形管的出料口沿所述环形管的圆周方向均匀排布。

优选地，所述气化炉还包括设于所述内筒下部的第一挡板，所述第一挡板的下端低于所述气化炉的出气口，所述环形管位于所述第一挡板的上部。

较佳地，所述固体激冷器还包括第二挡板，所述第二挡板设置于所述环形管的上方，所述第二挡板的上端与所述内筒相连，且所述第二挡板的上端的直径大于下端的直径，所述第二挡板上设置有开口，所述第二挡板的开口与所述环形管的出料口对应设置。

进一步地，所述第二挡板的开口与所述环形管的出料口通过连接管相连。

进一步地，所述煤气化系统还包括位于所述气化炉下方且与所述气化炉的底部的排渣口相连通的返料锁斗，所述返料锁斗设有充压口和返料口，所述返料锁斗的返料口与所述环形管的进料口之间通过第一管线连通，所述返料锁斗的充压口连接有第一充压装置，利用所述第一充压装置对所述返料锁斗内加压，使进入所述返料锁斗内的固体物料进入到所述环形管，并从所述环形管的出料口喷出。

可选地，所述煤气化系统还包括:与所述气化炉底部的排渣口相连通、具有充压口的排焦锁斗，所述排焦锁斗的充压口连接有第二充压装置。

优选地，所述煤气化系统还包括输送风管线，所述输送风管线与所述第一管线连通，经所述输送风管线进入所述第一管线中的气体用于推动固体物料进入到所述环形管。

较佳地，所述煤气化系统还包括控制装置，所述返料锁斗的返料口上设置有返料控制阀，所述返料锁斗中设置有用于检测所述返料锁斗中固体物料堆积高度的料位检测装置；所述料位检测装置与所述控制装置信号连接，所述控制装置用于根据所述料位检测装置所反馈的信息，控制所述返料控制阀的开关。

进一步地，所述煤气化系统还包括与所述第一管线连通的第二管线，反应物料经由所述第二管线和所述第一管线进入所述环形管，并从所述环形管的出料口喷出。

优选地，所述第二管线上设有反应物料控制阀，所述反应物料控制阀与所述控制装置信号连接；所述内筒内的上部设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制装置信号连接，所述控制装置用于根据所述温度传感器所反馈的信息控制所述反应物料控制阀的开合度。

本发明同时还提供了一种煤气化方法，应用于上述技术方案所述的煤气化系统，包括：

反应物料在气化炉的内筒的上部发生气化反应生成粗煤气和固体物料；向环形管中通入冷却后的固体物料，冷却后的固体物料从所述环形管的进料口进入所述环形管，并从所述环形管的出料口进入内筒，进入所述内筒的冷却后的固体物料与所述内筒中的所述粗煤气接触，使所述粗煤气的温度降低，温度降低的所述粗煤气从所述气化炉的出气口排出。

进一步地，所述煤气化方法具体包括：

反应物料在所述内筒的上部发生气化反应生成粗煤气和固体物料，生成的固体物料落入返料锁斗内；

利用第一充压装置对所述返料锁斗内加压；

当所述返料锁斗内的压力比所述环形管内的压力高出设定值时，打开返料控制阀，所述返料锁斗内的固体物料进入所述环形管，并从所述环形管的出料口喷出，从所述环形管喷出的固体物料与所述内筒中的所述粗煤气接触，使所述粗煤气的温度降低，温度降低的所述粗煤气从所述气化炉的出气口排出。

优选地，在利用第一充压装置对所述返料锁斗内加压的步骤之前还包括：

控制装置根据料位检测装置反馈的信息判断所述返料锁斗中的固体物料堆积高度是否达到设定高度范围；

当所述返料锁斗中的固体物料堆积高度位于所述设定高度范围内时，控制装置打开充压控制阀。

可选地，煤粉在气化炉的内筒的上部发生气化反应生成粗煤气和固体物料，生成的固体物料落入返料锁斗内的步骤之后，还包括：

向输送风管线内通入气体，所述气体进入所述第一管线中，以推动所述第一管线中的固体物料进入到所述环形管。

较佳地，向所述输送风管线内通入气体，所述气体进入所述第一管线中，以推动所述第一管线中的固体物料进入到所述环形管的步骤之后，还包括：

向第二管线内通入反应物料，所述反应物料进入所述第一管线并经由所述第一管线进入到所述环形管中，且从所述环形管的出料口喷出，从所述环形管的出料口喷出的反应物料与所述粗煤气接触，使所述粗煤气的温度降低；同时，所述反应物料在所述内筒中发生气化反应。

本发明同时还提供了一种固体激冷器，应用于上述煤气化方法，所述固体激冷器设置于气化炉的内筒中且位于所述内筒的下部，所述固体激冷器包括环形管、第二挡板和连接管，其中，所述环形管上设置有进料口和出料口，所述第二挡板上设置有开口，所述第二挡板的开口与所述环形管的出料口对应设置；所述第二挡板的开口与所述环形管的出料口通过所述连接管相连，所述第二挡板的上端设置于所述环形管的上方。

进一步的，所述第二挡板的上端与所述气化炉内筒相连，且所述第二挡板的上端的直径大于下端的直径。

使用上述技术方案所提的煤气化系统进行煤气化时，反应物料与气化剂在气化炉的上方进入气化炉的内筒中，并在内筒中进行气化反应生成粗煤气和固体物料。同时，向环形管中通入冷却后的固体物料，冷却后的固体物料经由环形管的进料口进入环形管，并经由环形管的出料口进入内筒，冷却后的固体物料从环形管喷出后与内筒中的粗煤气接触，使粗煤气的温度降低，温度降低的粗煤气从气化炉的出气口排出。

由于在内筒中的气化反应会生成固体物料，因此通过环形管向内筒中通入冷却后的固体物料，不会在内筒中生成其他副产物，因而不会影响气化炉的内筒中的气化反应，因此与现有技术中的采用气激冷工艺的煤气化系统相比，上述技术方案提供的煤气化系统不会在内筒中生成其他副产物，因而不会影响气化炉的内筒中的气化反应，从而提升了煤气化系统的使用性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的煤气化系统的主视图；

图2为图1中A区的放大图；

图3为图2中激冷器的俯视图；

图4为本发明实施例提供的煤气化方法的流程图一；

图5为本发明实施例提供的煤气化方法的流程图二。

附图标记说明：

1-环形管， 11-环形管的进料口，

12-环形管的出料口， 2-第二挡板，

22-第二挡板的开口， 3-连接管，

4-第一挡板， 51-返料锁斗，

511-返料锁斗的充压口， 512-返料锁斗的泄压口，

52-排焦锁斗， 521-排焦锁斗的充压口，

53-灰仓， 61-第一管线，

62-第二管线， 63-输送风管线，

64-排焦管线， 7-内筒，

8-气化炉， 81-气化炉的出气口。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例提供的煤气化系统及煤气化方法，下面结合说明书附图进行详细描述。

实施例一

请参阅图1，本发明实施例提供了一种煤气化系统，包括：具有内筒7的气化炉8和固体激冷器，其中，固体激冷器设置于内筒7内部，且位于内筒7的下部，固体激冷器包括环形管1，环形管1上设置有进料口11和出料口12。

当使用上述实施例提供的煤气化系统进行煤气化时，反应物料与气化剂在气化炉8的上方进入气化炉8的内筒7中，并在内筒7中进行气化反应生成粗煤气和固体物料，具体地，当气化剂为氢气时，气化反应生成的固体物料为半焦颗粒，当气化剂不是氢气时，气化反应生成的固体物料为灰渣颗粒。同时，向环形管1中通入冷却后的固体物料，冷却后的固体物料经由环形管1的进料口11进入环形管1，并经由环形管1的出料口12进入内筒7，冷却后的固体物料在内筒7中与气化反应生成的粗煤气接触，使粗煤气的温度降低，温度降低的粗煤气从气化炉8的出气口81排出。

由于在内筒7中的气化反应会生成固体物料，因此通过环形管1向内筒7中通入冷却后的固体物料，不会在内筒7中生成其他副产物，因而不会影响气化炉8的内筒7中的气化反应，因此与现有技术中的采用气激冷工艺的煤气化系统相比，本实施例提供的煤气化系统在使内筒7中的粗煤气的温度降低的同时，不会在内筒7中生成其他副产物，因而不会影响气化炉8的内筒7中的气化反应，从而提升了煤气化系统的使用性能。

请参阅图2，上述煤气化系统中，环形管1的出料口12可位于环形管1的上部、中部或下部，优选地，环形管1的出料口12位于环形管1的上部。如此设计，使得经由环形管1的出料口12喷出的固体物料向上喷出，固体物料在向上喷出一定距离后才向下落，使得固体物料与内筒7中的粗煤气的接触时间延长，从而提高了煤气化系统对粗煤气的冷却效果。

上述环形管1的出料口12的数量可以为一个或多个，为了进一步提高煤气化系统对粗煤气的冷却效果，请参阅图2和图3，优选地，环形管1的出料口12的数量为多个，且环形管1的多个出料口12沿环形管1的圆周方向均匀排布。在进行煤气化工艺时，冷却后的固体物料从环形管1的多个出料口12喷出，均匀地进入内筒7中，与内筒7中的粗煤气接触，在相同时间，经由多个出料口12喷出的冷却后的固体物料的量比经由一个出料口12喷出的冷却后的固体物料的量大，因此，内筒7中的粗煤气与冷却后的固体物料的接触面积变大，使得粗煤气的冷却速度变快。值得一提的是，环形管1的横截面和环形管1的出料口12的形状可以为圆形、矩形、三角形或椭圆形，如图2所示，环形管1的横截面和环形管1的出料口12的形状分别为圆形，且环形管1的横截面的直径为内筒7的直径的1/10-1/20，环形管1的出料口12的直径为环形管1的横截面的直径的3/10-7/10。

请参阅图2，为避免温度降低的粗煤气将固体物料从内筒7的出气口71带出，气化炉8还包括固设于内筒7下部的第一挡板4，第一挡板4的下端低于气化炉8的出气口81，环形管1位于第一挡板14的上部。内筒7中与固体物料接触后温度降低的粗煤气和固体物料一起向下运动，粗煤气和固体物料在运动到第一挡板4的下端后，粗煤气进入第一挡板4与内筒7的间隙中，并向上运动，最终从气化炉8的出气口81排出煤气化系统，固体物料受到第一挡板4的阻挡不会随粗煤气进入到第一挡板4与内筒7之间的间隙，而是与粗煤气分离并受重力落到气化炉8的底部，从而减少了粗煤气将固体物料从气化炉8的出气口81带出的现象。

为了避免固体物料落到环形管1的上表面上后在环形管1的上表面积累，优选地，请继续参阅图2，上述固体激冷器还包括第二挡板2，第二挡板2设置于环形管1的上方，第二挡板2的上端与内筒7相连，且第二挡板2的上端的直径大于下端的直径，第二挡板2上设置有开口22，第二挡板2的开口22与环形管1的出料口12对应设置，且环形管1的出料口12与第二挡板2的开口22通过连接管3相连。如此设计，使得固体物料下落的过程中，部分固体物料落到第二挡板2上，并沿第二挡板2的内表面滑落，从而避免固体物料落到环形管1的上表面上后在环形管1的上表面积累，同时避免固体物料将环形管1的表面刮损。由于环形管1的出料口12优选为设置于环形管1的上部，因此，连接管3为竖直设置或斜向上设置，为了便于环形管1中固体物料从环形管1中喷出，连接管3为向气化炉8的中心轴方向斜向上设置。同时，为了利于固体物料从第二挡板2的内表面滑落，优选地，第二挡板2的内表面为光滑表面，且如图2所示，第二挡板2的内表面与水平面之间的夹角a为45°-60°；第二挡板2的厚度在本实施例中不作具体限定，例如，第二挡板2的厚度可为3mm-6mm。

经由环形管1进入内筒7的冷却后的固体物料，可以使用事先收集的固体物料，或者使用内筒7中的气化反应生成的固体物料。在一种优选实施方式中，煤气化系统还包括返料锁斗51、第一充压装置(未画出)和第一管线61，返料锁斗51位于气化炉8的下方且与气化炉8的底部的排渣口相连通，返料锁斗51设有充压口511和返料口，返料锁斗51的返料口与环形管1的进料口11之间通过第一管线61连通，返料锁斗51的充压口511与第一充压装置相连。

当使用上述实施例提供的煤气化系统进行煤气化时，反应物料与气化剂在气化炉8的上方进入气化炉8的内筒7中，并在内筒7中进行气化反应生成粗煤气和固体物料，固体物料从气化炉8的排渣口落入返料锁斗51中后，利用第一充压装置对返料锁斗51内加压；当返料锁斗51内的压力比环形管1内的压力高出设定值时，返料锁斗51内的固体物料在返料锁斗51与环形管1之间的压力差的作用下经由第一管线61进入环形管1，并从所述环形管1的出料口12喷出；由于反应后生成的固体物料具体为半焦颗粒或灰渣颗粒，而半焦颗粒和灰渣颗粒的比热容均较小，因此半焦颗粒和灰渣颗粒的冷却速度均较快，在进入环形管1之前固体物料已经冷却，冷却后的固体物料从环形管1的出料口12喷出后与内筒7中的粗煤气接触，使粗煤气的温度降低，温度降低的粗煤气从内筒7的出气口71排出。

由于在内筒7中的气化反应会生成固体物料，因此通过环形管1向内筒7中通入冷却后的固体物料，不会在内筒7中生成其他副产物，因而不会影响气化炉8的内筒7中的气化反应，从而提升了煤气化系统的使用性能。此外，由于半焦颗粒和灰渣颗粒中均含有为未反应完全的煤粉，因此当固体物料落入返料锁斗51中，并经由第一管线61和环形管1喷入内筒7中后，固体物料中未反应完全的煤粉与内筒7中的气化剂发生气化反应，从而提高了煤气化系统的碳转化率。

为了将内筒7中生成的固体物料更好的排出，优选地，上述煤气化系统还包括具有充压口521的排焦锁斗52，排焦锁斗52的充压口521连接有第二充压装置(未画出)，排焦锁斗52的顶部与气化炉8底部的排渣口相连通，排焦锁斗52的充压口521设置于排焦锁斗52的下部。通过第二充压装置向排焦锁斗52内充压，当排焦锁斗52中的压力与气化炉8中的压力接近，且略小于气化炉8内的压力时，气化炉8内的部分固体物料在压力差的作用下进入排焦锁斗52；如此设计，使得内筒7中生成的固体物料一部分落入返料锁斗51中，并经由第一管线61和环形管1喷入内筒7，使内筒7中的粗煤气的温度降低；另一部分固体物料落入排焦锁斗52中，并经由排焦锁斗52排出。值得一提的是，上述第二充压装置可以为单独设置的充压装置，或借用第一充压装置。为了辅助第一管线61中的固体物料进入环形管1并从环形管1的出料口12喷出，优选地，上述煤气化系统还包括与第一管线61连通的输送风管线63，输送风管线63与第一管线61连通，通过输送风管线63向第一管线61内通入气体，经输送风管线63进入第一管线61中的气体推动固体物料进入到环形管1并从环形管1的出料口12喷出；如此设计，使得返料锁斗51中的固体物料经由第一管线61进入环形管1的速度变快，从而使得相同时间经由环形管1进入内筒7内的固体物料的量增加，因此，内筒7中的粗煤气与冷却后的固体物料的接触面积变大，进而使得粗煤气的冷却速度变快。

为了避免由于返料锁斗51中的固体物料的量过多或过少使得充压时固体物料不能稳定进入第一管线61中，优选地，上述煤气化系统还包括控制装置(未画出)，返料锁斗51的返料口上设置有返料控制阀(未画出)，返料锁斗51中设置有用于检测返料锁斗51中的固体物料堆积高度的料位检测装置(未画出)；料位检测装置与控制装置信号连接，控制装置根据料位检测装置所反馈的信息，控制返料控制阀的开关。举例来说，设返料锁斗51中的固体物料堆积高度为返料锁斗51的高度的1/5-4/5为设定高度范围，也就是说，当固体物料堆积高度位于返料锁斗51的高度的1/5-4/5之间时，控制装置打开返料控制阀；料位检测装置检测返料锁斗51中固体物料堆积高度，并将堆积高度的信息反馈给控制装置，控制装置根据料位检测装置反馈的信息判断返料锁斗51中的固体物料堆积高度是否达到设定高度范围，当返料锁斗51中的固体物料堆积高度位于返料锁斗51的高度的1/5-4/5之间时，控制装置打开返料控制阀，使返料锁斗51内的固体物料在压力差的作用下进入第一管线61。

为了便于收集清理返料锁斗51中未进入第一管线61的部分固体物料，煤气化系统还包括灰仓53，灰仓53设置于返料锁斗51的下方，返料锁斗51的底部设有与灰仓51连通的排焦管线64，排焦管线64上设有排焦控制阀(未画出)，返料锁斗51的充压口511上设有充压控制阀(未画出)，排焦控制阀和充压控制阀分别与控制装置信号连接，控制装置根据料位检测装置所反馈的信息，控制排焦控制阀和充压控制阀的开关。

举例来说，设返料锁斗51中固体物料的堆积高度为返料锁斗51的高度的1/5-4/5为设定高度范围，也就是说，当固体物料堆积高度位于返料锁斗51的高度的1/5-4/5之间时，控制装置打开充压控制阀向返料锁斗51内充压；料位检测装置检测返料锁斗51中的固体物料堆积高度，并将固体物料堆积高度的信息反馈给控制装置，控制装置根据料位检测装置反馈的信息判断返料锁斗51中的固体物料堆积高度是否达到设定高度范围，当返料锁斗51中的固体物料堆积高度位于返料锁斗51的高度的1/5-4/5之间时，控制装置打开充压控制阀，向返料锁斗51内充压，具体地，可向返料锁斗51内充入合成气或惰性气体，此时，排焦控制阀保持关闭状态，当返料锁斗51内的压力比环形管1内的压力大出设定值时，控制装置打开返料控制阀，使返料锁斗51内的固体物料在压力差的作用下进入第一管线61；当返料锁斗51中的固体物料堆积高度高于返料锁斗51的高度的4/5时，控制装置打开排焦控制阀，使返料锁斗51中部分固体物料经由排焦管线64落入灰仓53中，直至返料锁斗51中的固体物料堆积高度位于返料锁斗51的高度的1/5-4/5时，控制装置关闭排焦控制阀，然后打开充压控制阀；当返料锁斗51中的固体物料堆积高度未达到返料锁斗51的高度的1/5时，控制装置控制充压控制阀和排焦控制阀保持关闭状态，直至落入返料锁斗51中的固体物料堆积高度位于返料锁斗51的高度的1/5-4/5之间时，控制装置打开充压控制阀。需要说明的是，上述返料锁斗51内的压力比环形管1内的压力大的设定值的数值可为0.05MPa-0.25MPa。

值得一提的是，排焦锁斗52上也可设置料位检测装置，当排焦锁斗52中的固体物料的堆积高度达到一定高度的时候，再将排焦锁斗52中的固体物料排出。

由于在向返料锁斗51中充压后返料锁斗51内的压力远大于灰仓53内的压力，为了防止在打开排焦控制阀时由于返料锁斗51与灰仓53之间的压力差过大而发生危险状况，优选地，返料锁斗51的上部还设有泄压口512，泄压口512上设置有泄压控制阀(未画出)，泄压控制阀与控制装置信号连接，控制装置根据料位检测装置反馈的信息判断是否需要打开泄压控制阀。当返料锁斗内的固体物料堆积高度高于设定高度范围时，需要向灰仓53中排焦，此时控制装置打开泄压控制阀，使返料锁斗51中的压力逐渐降低，当返料锁斗51中的压力与灰仓53中的压力接近，且返料锁斗51中的压力略大于灰仓53中的压力时，关闭泄压控制阀，打开排焦控制阀，使返料锁斗51中的部分固体物料在压力差及自身重力的作用下进入灰仓53。

为避免在上述返料锁斗51未达到返料所需的条件时无法进入内筒7中使内筒7中的粗煤气冷却，在一种优选实施方式中，上述煤气化系统还包括第二管线62，第二管线62与第一管线61连通，如此设计，在返料锁斗51未达到返料所需的条件时可将反应物料通入第二管线62中，反应物料经由第二管线62和第一管线61进入环形管1，并从环形管1的出料口12喷出，从环形管1的出料口12喷出的反应物料与内筒7中的粗煤气接触，使粗煤气的温度下降。在煤气化的过程中，内筒7中不同的温度会产生不同的产物，如果通入内筒7中的气化剂是氢气，在温度较高时，反应物料与氢气反应的产物主要是粗煤气，产物中不含有焦油，在温度较低时，反应物料与氢气反应的产物主要是粗煤气和焦油；为了控制煤气化反应生成的产物的分布，获得更多的焦油，在一种优选实施方式中，第二管线62上设有反应物料控制阀(未画出)，反应物料控制阀与控制装置信号连接；内筒7内的上部设有温度传感器(未画出)，温度传感器与控制装置信号连接，控制装置根据温度传感器所反馈的信息控制反应物料控制阀的开合度。

举例来说，温度传感器实时检测内筒7内上部的温度，并将信息反馈给控制装置，当控制装置判断内筒7内上部的温度较高时，控制装置控制反应物料控制阀的开度增大，使得经由环形管1进入内筒7内的反应物料在内筒7的下部反应，由于内筒7下部的温度要低于内筒7上部的温度，因此，经由环形管1进入内筒7的反应物料气化反应生成粗煤气和焦油，从而使得煤气化系统中生成的焦油的量增加；当控制装置判断内筒7内上部的温度较低时，控制装置控制反应物料控制阀的开度减小甚至控制反应物料控制阀关闭，使得经由环形管1进入内筒7内的反应物料的量减小，避免反应物料在更低的温度下产生重质焦油。

实施例二

本发明实施例二提供了一种煤气化方法，应用于上述实施例一所述的煤气化系统，本发明实施例二提供的煤气化方法包括：

反应物料在气化炉的内筒7的上部发生气化反应生成粗煤气和固体物料；向环形管1中通入冷却后的固体物料，冷却后的固体物料从环形管1的进料口11进入环形管1，并从环形管1的出料口12进入内筒7，进入内筒7的冷却后的固体物料与内筒7中的粗煤气接触，使粗煤气的温度降低，温度降低的粗煤气从气化炉8的出气口81排出。

由于在内筒7中的气化反应会生成固体物料，因此通过环形管向内筒中通入冷却后的固体物料使内筒7中的粗煤气冷却的煤气化方法，与现有技术中的采用气激冷工艺的煤气化方法相比，不会在内筒7中生成其他副产物，因而不会影响气化炉8的内筒7中的气化反应，从而提升了煤气化系统的使用性能。

在上述煤气化方法中，经由环形管1进入内筒7的冷却后的固体物料，可以利用事先收集的固体物料，或者利用内筒7中的气化反应生成的固体物料。当利用内筒7中的气化反应生成的固体物料时，请参阅图4，上述煤气化方法具体包括：

步骤100、反应物料在内筒7的上部发生气化反应生成粗煤气和固体物料，生成的固体物料落入返料锁斗51内；

步骤200、利用第一充压装置对返料锁斗51内加压；

步骤300、当返料锁斗51内的压力比环形管1内的压力大出设定值时，打开返料控制阀，返料锁斗51内的固体物料进入环形管1，并从环形管1的出料口12喷出，从环形管1喷出的固体物料与内筒7中的粗煤气接触，使粗煤气的温度降低，温度降低的粗煤气从气化炉8的出气口81排出。

由于反应后生成的固体物料具体为半焦颗粒或灰渣颗粒，而半焦颗粒和灰渣颗粒的比热容均较小，因此半焦颗粒以及灰渣颗粒的冷却速度都较快，在进入环形管1之前固体物料已经冷却，冷却后的固体物料从环形管1的出料口12喷出后与内筒7中的粗煤气接触，使粗煤气的温度降低，温度降低的粗煤气从内筒7的出气口71排出。由于将内筒7中的气化反应生成的固体物料冷却后再通过环形管1喷入内筒7中，因此不会在内筒7中生成其他副产物，因而不会影响内筒7中的气化反应，所以本实施例提供的煤气化方法在使内筒7中的粗煤气的温度降低的同时，不会在内筒7中生成其他副产物，不会影响内筒7中的气化反应，从而提升了煤气化系统的使用性能。此外，由于半焦颗粒和灰渣颗粒中均含有未反应完全的煤粉，因此当固体物料落入返料锁斗51中，并经由第一管线61和环形管1喷入内筒7中后，固体物料中的未反应完全的煤粉与内筒7中的气化剂发生气化反应，从而提高了煤气化系统的碳转化率。

为了避免由于返料锁斗51中的固体物料的量过多或过少使得充压时固体物料不能稳定进入第一管线61中，请参阅图5，优选地，在步骤200之前还包括：

步骤130、控制装置根据料位检测装置反馈的信息判断返料锁斗51中的固体物料堆积高度是否达到设定高度范围；

步骤140、当返料锁斗51中的固体物料堆积高度位于设定高度范围时，控制装置打开充压控制阀。

更加详细地说，料位检测装置检测返料锁斗51中的固体物料堆积高度，并将堆积高度的信息反馈给控制装置，控制装置根据料位检测装置反馈的信息判断返料锁斗51中的固体物料堆积高度是否达到设定高度范围，当返料锁斗51中的固体物料堆积高度达到设定高度范围时，控制装置打开充压控制阀，向返料锁斗51内充压，具体地，可向返料锁斗51内充入合成气或惰性气体；当返料锁斗51中的固体物料堆积高度高于设定高度范围时，控制装置打开排焦控制阀，使返料锁斗51中部分固体物料的经由排焦管线64落入灰仓53中，直至返料锁斗51中的固体物料堆积高度位于设定高度范围内时，控制装置关闭排焦控制阀，然后打开充压控制阀；当返料锁斗51中的固体物料堆积高度未位于设定高度范围时，控制装置控制充压控制阀和排焦控制阀保持关闭状态，直至落入返料锁斗51中的固体物料堆积高度位于设定高度范围内时，控制装置打开充压控制阀。

需要说明的是，由于在向返料锁斗51中充压后返料锁斗51内的压力远大于灰仓53内的压力，为了防止在打开排焦控制阀时由于返料锁斗51与灰仓53之间的压力差过大而发生危险状况，优选地，当返料锁斗内的固体物料的堆积高度高于设定高度范围时，需要向灰仓53中排入部分固体物料，此时控制装置打开泄压控制阀，使返料锁斗51中的压力逐渐降低，当返料锁斗51中的压力与灰仓53中的压力接近，且返料锁斗51中的压力略大于灰仓53中的压力时，关闭泄压控制阀，打开排焦控制阀，使返料锁斗51中的部分固体物料在压力差及自身重力的作用下进入灰仓53。

为了辅助第一管线61中固体物料进入环形管1并从环形管1的出料口12喷出，请继续参阅图5，优选地，在步骤100之后还包括：

步骤110、向输送风管线63内通入气体，气体进入第一管线61中，以推动第一管线61中的固体物料进入到环形管1。

具体地，经输送风管线63进入第一管线61的气体可以为净化后的合成气、内筒7中气化反应所用的气化剂或惰性气体，例如，内筒7中的参与煤气化反应的气化剂是氢气，那么可将氢气作为输送风，氢气经由输送风管线63进入第一管线61，使第一管线61中的固体物料在输送风的推动、以及返料锁斗51和环形管1之间的压差的共同作用下进入到环形管1并从环形管1的出料口12喷出。除此之外，还可以通过控制经输送风管线63进入第一管线61的气体的流速，来控制第一管线61中的固体物料进入环形管1的速度，从而控制返料锁斗51中的固体物料堆积高度。具体地，当经输送风管线63进入第一管线61的气体的流速较快时，第一管线61中的固体物料进入环形管1的速度较快，返料锁斗51中的固体物料进入第一管线61的速度变快，从而使得返料锁斗51中的固体物料堆积高度下降较快；因而当返料锁斗51中的固体物料堆积高度高于设定高度范围时，除了将固体物料排入灰仓53的方法外，还可以使经输送风管线63进入第一管线61的气体的流速变快，从而返料锁斗51中的固体物料进入第一管线61的速度变快，进而使得返料锁斗51中的固体物料堆积高度快速下降至设定高度范围。

为避免在上述返料锁斗51未达到返料所需的条件时无法进入内筒7中使内筒7中的粗煤气冷却，在一种优选实施方式中，在步骤110之后还包括：

步骤120、向第二管线62内通入反应物料，反应物料进入第一管线61中并与第一管线61中的固体物料混合，以使反应物料进入到环形管1中并从环形管1的出料口12喷出，从环形管1的出料口12喷出的反应物料与粗煤气接触，使粗煤气的温度降低；同时，反应物料在内筒7中发生气化反应。

从环形管1的出料口12喷出的反应物料与内筒7中的粗煤气接触，使粗煤气的温度下降。此外，通过控制进入内筒7中的反应物料的量还可控制煤气化反应生成的产物的分布，获得更多的焦油；举例来说，温度传感器实时检测内筒7内上部的温度，并将信息反馈给控制装置，当控制装置判断内筒7内上部的温度较高时，控制装置控制反应物料控制阀的开度增大，使得经由环形管1进入内筒7内的反应物料在内筒7的下部反应，由于内筒7的下部的温度要低于内筒7的上部的温度，因此，经由环形管1进入内筒7的反应物料气化反应生成粗煤气和焦油，从而使得煤气化系统中生成的焦油的量增加；当控制系统判断内筒7内上部的温度较低时，控制装置控制反应物料控制阀的开度减小甚至控制反应物料控制阀关闭，使得经由环形管1进入内筒7内的反应物料的量减小，避免反应物料在更低的温度下产生重质焦油。此外，从环形管1的出料口12喷出的反应物料与内筒7中的粗煤气接触可使粗煤气的温度下降。

实施例三

请参阅图1和图2，本发明实施例三提供了一种固体激冷器，可以应用于上述实施例二提供的煤气化方法中，具体地，固体激冷器设置于煤气化系统中的气化炉8的内筒7中，且位于内筒7的下部，固体激冷器包括环形管1、第二挡板2和连接管3；其中，环形管1上设置有进料口11和出料口12，第二挡板2上设置有开口22，第二挡板2的开口22与环形管1的出料口12对应设置；第二挡板2的开口22与环形管1的出料口12通过连接管3相连，且第二挡板2的上端设置于环形管1的上方，第二挡板2的上端的直径大于下端的直径。

使用时，使冷却后的固体物料从环形管1的进料口11进入环形管1，并从环形管1的出料口12、连接管3和第二挡板2的开口22进入内筒，进入内筒7的冷却后的固体物料与内筒7中的粗煤气接触，使粗煤气的温度降低，温度降低的粗煤气从气化炉8的出气口81排出。由于在内筒7中的气化反应会生成固体物料，因此通过环形管1向内筒7中通入冷却后的固体物料，不会在内筒7中生成其他副产物，因而不会影响气化炉8的内筒7中的气化反应，所以本实施例提供的固体激冷器在使内筒7中的粗煤气的温度降低的同时，不会在内筒7中生成其他副产物，因而不会影响气化炉8的内筒7中的气化反应，从而提升了煤气化系统的使用性能。同时，固体物料在下落的过程中，部分固体物料落到第二挡板2上，由于第二挡板2的上端的直径大于下端的直径，因此固体物料沿第二挡板2的内表面滑落，从而避免固体物料落到环形管1的上表面上后在环形管1的上表面积累，同时避免固体物料将环形管1的表面刮损。

需要说明的是，在上述实施例一、实施例二和实施例三中提到的反应物料具体可以为煤粉或煤焦等含碳的化石燃料，气化反应后产生的固体物料具体可以为半焦颗粒或灰渣颗粒。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种煤气化系统，包括具有内筒的气化炉，其特征在于，所述内筒内的下部设置有固体激冷器，所述固体激冷器包括设置有进料口和出料口的环形管，固体物料从所述环形管的进料口进入所述环形管，并从所述环形管的出料口进入所述内筒，以使内筒中的粗煤气冷却；

所述煤气化系统还包括位于所述气化炉下方且与所述气化炉的底部的排渣口相连通的返料锁斗，所述返料锁斗设有充压口和返料口，所述返料锁斗的返料口与所述环形管的进料口之间通过第一管线连通，所述返料锁斗的充压口连接有第一充压装置，利用所述第一充压装置对所述返料锁斗内加压，使进入所述返料锁斗内的固体物料进入到所述环形管，并从所述环形管的出料口喷出。

2.根据权利要求1所述的煤气化系统，其特征在于，所述环形管的出料口设置于所述环形管的上部。

3.根据权利要求2所述的煤气化系统，其特征在于，所述环形管的出料口的数量为多个，且多个所述环形管的出料口沿所述环形管的圆周方向均匀排布。

4.根据权利要求1所述的煤气化系统，其特征在于，所述气化炉还包括设于所述内筒下部的第一挡板，所述第一挡板的下端低于所述气化炉的出气口，所述环形管位于所述第一挡板的上部。

5.根据权利要求1所述的煤气化系统，其特征在于，所述固体激冷器还包括第二挡板，所述第二挡板设置于所述环形管的上方，所述第二挡板的上端与所述内筒相连，且所述第二挡板的上端的直径大于下端的直径，所述第二挡板上设置有开口，所述第二挡板的开口与所述环形管的出料口对应设置。

6.根据权利要求5所述的煤气化系统，其特征在于，所述第二挡板的开口与所述环形管的出料口通过连接管相连。

7.根据权利要求1所述的煤气化系统，其特征在于，所述煤气化系统还包括：与所述气化炉底部的排渣口相连通、具有充压口的排焦锁斗，所述排焦锁斗的充压口连接有第二充压装置。

8.根据权利要求1所述的煤气化系统，其特征在于，所述煤气化系统还包括输送风管线，所述输送风管线与所述第一管线连通，经所述输送风管线进入所述第一管线中的气体用于推动固体物料进入到所述环形管。

9.根据权利要求1所述的煤气化系统，其特征在于，所述煤气化系统还包括控制装置，所述返料锁斗的返料口上设置有返料控制阀，所述返料锁斗中设置有用于检测所述返料锁斗中固体物料堆积高度的料位检测装置；所述料位检测装置与所述控制装置信号连接，所述控制装置用于根据所述料位检测装置所反馈的信息，控制所述返料控制阀的开关。

10.根据权利要求9所述的煤气化系统，其特征在于，所述煤气化系统还包括与所述第一管线连通的第二管线，反应物料经由所述第二管线和所述第一管线进入所述环形管，并从所述环形管的出料口喷出。

11.根据权利要求10所述的煤气化系统，其特征在于，所述第二管线上设有反应物料控制阀，所述反应物料控制阀与所述控制装置信号连接；所述内筒内的上部设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制装置信号连接，所述控制装置用于根据所述温度传感器所反馈的信息控制所述反应物料控制阀的开合度。

12.一种煤气化方法，应用于如权利要求1-11任一项所述的煤气化系统，其特征在于，包括：

反应物料在气化炉的内筒的上部发生气化反应生成粗煤气和固体物料；向环形管中通入冷却后的固体物料，冷却后的固体物料从所述环形管的进料口进入所述环形管，并从所述环形管的出料口进入内筒，进入所述内筒的冷却后的固体物料与所述内筒中的所述粗煤气接触，使所述粗煤气的温度降低，温度降低的所述粗煤气从所述气化炉的出气口排出；

所述煤气化方法具体包括：

反应物料在所述内筒的上部发生气化反应生成粗煤气和固体物料，生成的固体物料落入返料锁斗内；

利用第一充压装置对所述返料锁斗内加压；

当所述返料锁斗内的压力比所述环形管内的压力高出设定值时，打开返料控制阀，所述返料锁斗内的固体物料进入所述环形管，并从所述环形管的出料口喷出，从所述环形管喷出的固体物料与所述内筒中的所述粗煤气接触，使所述粗煤气的温度降低，温度降低的所述粗煤气从所述气化炉的出气口排出。

13.根据权利要求12所述的煤气化方法，其特征在于，在利用第一充压装置对所述返料锁斗内加压的步骤之前还包括：

控制装置根据料位检测装置反馈的信息判断所述返料锁斗中的固体物料堆积高度是否达到设定高度范围；

当所述返料锁斗中的固体物料堆积高度位于所述设定高度范围内时，控制装置打开充压控制阀。

14.根据权利要求12所述的煤气化方法，其特征在于，煤粉在气化炉的内筒的上部发生气化反应生成粗煤气和固体物料，生成的固体物料落入返料锁斗内的步骤之后，还包括：

向输送风管线内通入气体，所述气体进入所述第一管线中，以推动所述第一管线中的固体物料进入到所述环形管。

15.根据权利要求14所述的煤气化方法，其特征在于，向所述输送风管线内通入气体，所述气体进入所述第一管线中，以推动所述第一管线中的固体物料进入到所述环形管的步骤之后，还包括：

向第二管线内通入反应物料，所述反应物料进入所述第一管线并经由所述第一管线进入到所述环形管中，且从所述环形管的出料口喷出，从所述环形管的出料口喷出的反应物料与所述粗煤气接触，使所述粗煤气的温度降低；同时，所述反应物料在所述内筒中发生气化反应。