CN105154141B - 一种煤气化反应装置及基于该装置的反应系统和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤气化反应装置，由下至上依次设置有第一直管气化段和第二直管气化段；所述第一直管气化段与所述第二直管气化段的直径之比为2:1‑3:1；所述第一直管气化段的长径比为10:1‑20:1，所述第二直管气化段的长径比为10:1‑20:1，从而所述煤气化反应装置内部的流态场分布得以优化，在装置内部随着物料床层高度的增加，固体物料减少，气体组分增多，物料的孔隙率发生变化，这时通过减小上部气化段的直径，增大内部气体流速，利于气体组分的快速导出，并对下部的物料密集区起到“牵引”作用，有利于内部流态场的持续稳定运行，保证了装置内部气化反应的持续高效运行，气化反应的转化率高，粗煤气的产率和质量都得以大幅度提升。

Description

一种煤气化反应装置及基于该装置的反应系统和工艺

技术领域

本发明涉及一种煤气化反应装置及基于该装置的反应系统和工艺，属于煤气化的技术领域。

背景技术

随着化石能源尤其是石油供应的日趋紧张，以及由化石能源使用所带来的环境污染与全球气候变暖问题的日益严峻，人类迫切需要改变传统的能源消费模式和消费结构。目前，世界能源消费结构已经完成了从固体能源向液体能源的转化，并开始向气体能源转化，而我国一次性能源消费仍以煤炭为主，所占比例高达70％左右。为实现我国能源结构的战略性调整，近年来煤气化等洁净煤利用技术得到了广泛发展，同时新能源的开发也备受关注。这些低污染、低排放技术的推广应用符合当今低碳经济发展模式，有利于促进我国经济增长方式的转变。

天然气是公认的清洁能源，由于其输送和使用方便等特点，使得天然气的消费量越来越大，但是天然气资源却越来越少。现有技术中，可采用煤气化来制备天然气，典型工艺流程为:先将煤矿中采出的煤进行煤选，分成碎煤、煤粉和煤矸石；再将碎煤用于加压气化，加压气化反应原理是在一定温度、压力下，使煤与水发生水煤气反应，产生一氧化碳、氢气和甲烷以及少量的煤焦油，其中的一氧化碳和氢气进一步甲烷化得到甲烷气体。而上述煤加压气化工艺中煤炭转化效率低，热量损失严重。

中国专利文献CN102911741公开一种循环流化床煤气化的装置，包括启动燃烧室、提升管和一级旋风分离器；启动燃烧室设置在提升管的下端，在提升管的下端还设置有排渣口和燃料入口，在提升管的中部设置有煤粉入口，在提升管的上端设置有烟气出口，所述的一级旋风分离器与提升管的烟气出口连接，其中在所述的一级旋风分离器的下端设置有一M形返料器，该M形返料器底部分别设有回料风口、松动风口及排灰风口，在所述的回料风口上端设置有回料管，在所述的排灰风口上端设置有排灰管，所述的回料管连接至所述的提升管中部。

进一步，还公开了利用上述装置进行加压煤气化的工艺，步骤如下:(1)在提升管的底端气化介质气体进口通入气化介质，煤粉经给煤口加入提升管中；(2)煤粉在提升管中反应并上升进入一级旋风分离器，灰分和未完全反应的焦炭经一级旋风分离器、一级下料管进入M形返料器，而在一级旋风分离器中无法捕捉到的灰分和未完全反应的焦炭则经过一级旋风分离器顶部由气体夹带进入二级旋风分离器；(3)在二级分离器中，一级旋风分离器中无法捕捉到的灰分和未完全反应的焦炭返回至提升管中继续参与反应，而另一部分未完全反应的煤粉和灰分则排出循环流化床；产生的煤气从二级旋风分离器上部给煤口流出。并且在上述工艺中，通过改变M形返料器下部回料风口处通入的流化风量，实现对回料量的调节；通过在M形返料器下部松动风口处通入的流化风，使颗粒流化；通过改变M型返料器下部排灰风口处通入的流化风量，实现对M形返料器的排灰管的排灰量的控制从而调节固体颗粒在流化床内的停留时间。当灰中含碳量较高时，减少排灰管的排灰量，增加固体颗粒在流化床内的停留时间；当排灰中含碳量较小时，加大排灰管的排灰量，减小固体颗粒在流化床内的停留时间。然而，采用上述煤气化工艺进行煤气化反应过程中，随着提升管高度的不同，物料间的孔隙率和压力具有较大差异，提升管内部流态场分布不均，导致气化反应不能稳定运行，反应转化率低，粗煤气产量低，此外，上述工艺制备得到粗煤气中粉尘含量较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有煤气化工艺，提升管反应器内部流态化的气化反应不能稳定运行，反应转化率低，粗煤气产量低，从而提出一种在950℃的较低温度下就可实现煤气化的煤气化反应装置和工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种煤气化反应装置，其包括由下至上依次连接设置的第一直管气化段和第二直管气化段；

所述第一直管气化段与所述第二直管气化段的直径之比为2:1-3:1；所述第一直管气化段的长径比为10:1-20:1，所述第二直管气化段的长径比为10:1-20:1；在所述第一直管气化段的下部设置有进煤口、蒸汽入口和氧气入口，其中所述蒸汽入口位于所述进煤口的下方；在所述第二直管气化段的顶部设置有排料口。

在所述第一直管气化段的底端设置有燃烧器。

还设置有气固分离装置，所述气固分离装置与所述第二直管气化段的排料口连通设置；

在所述第一直管气化段的下部还装置有回料口，所述气固分离装置的固体出口与所述回料口连通设置。

所述气固分离装置包括第一气固分离仓和第二气固分离仓；其中，所述第一气固分离仓的上部通过第一气体管道与所述第二直管气化段的排料口连通设置，在所述第一气固分离仓的底端设置有第一固体出口；

所述第二气固分离仓的上部通过第二气体管道与所述第一气固分离仓的顶端连通设置，所述气体管道延伸至所述第一气固分离仓的内部；在所述第二气固分离仓的顶端设置有气体出口，底端设置有第二固体出口。

所述氧气入口设置在所述第一直管气化段的底端且位于所述进煤口的下方，在所述氧气入口和所述进煤口之间设置有直管布气段，所述直管布气段与所述第一直管气化段的直径比为1:2-1:3，高度比为1:5-1:10。

在所述直管布气段的下部设置有布气板。

一种设置有所述煤气化反应装置的煤气化反应系统，其还设置有:

原煤预热器，与所第一直管气化段的进煤口连通设置；

分离除尘装置，与所述气固分离装置的气体出口连通设置；所述分离除尘装置包括依次连接设置的除尘单元和油气分离单元。

在所述除尘单元和油气分离单元之间还设置有冷却水冷却单元。

与所述油气分离单元的气体出口连接设置有喷淋净化单元。

基于所述的煤气化反应装置的煤气化工艺，其包括如下步骤:

(1)在气化反应的启动阶段，将粒径为0-30mm的原料煤、氧气和蒸汽送入第一直管气化段并点燃；

(2)继续向所述第一直管气化段中送入所述原料煤、氧气和蒸汽，原料煤在所述第一直管气化段内进行第一次气化反应并放出大量热量，所述第一直管气化段内的温度为800-1200℃，压力为10-20kPa；

(3)完成第一次气化反应后，在气体流化作用下，物料上升至所述第二直管气化段，在800-1200℃、10-15kPa的条件下进行第二次气化反应，得到气化产物。

所述第一直管气化段内气体的上升速度为5-10m/s，第二直管气化段内气体的上升速度为15-25m/s。

对步骤(3)制备得到的所述气化产物进行分离，得到气体产物和固体物料，对所述气体产物进行除尘、油气分离得到焦油和粗煤气，对所述粗煤气进行喷淋净化处理；将所述固体物料返回至所述第一直管气化段继续进行气化。

在对步骤(3)所述气体产物进行除尘后，先使用冷却水进行冷却处理再进行油气分离，冷却处理时产生的蒸汽的一部分送回至所述第一直管气化段中进行气化反应，另一部分用于对氧气进行预热。

将所述原料煤送入所述第一直管气化段之前，先对所述原料煤进行干燥预热。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:

(1)本发明所述的煤气化反应装置，通过由下至上依次设置有第一直管气化段和第二直管气化段；所述第一直管气化段与所述第二直管气化段的直径之比为2:1-3:1；所述第一直管气化段的长径比为10:1-20:1，所述第二直管气化段的长径比为10:1-20:1，从而所述煤气化反应装置内部的流态场分布得以优化，较之现有技术中提升管反应器内部流态化的气化反应不能稳定运行，反应转化率低，粗煤气产量低；本发明所述煤气化反应装置内部，随着物料床层高度的增加，固体物料减少，气体组分增多，物料的孔隙率发生变化，这时通过减小上部气化段的直径，增大内部气体流速，利于气体组分的快速导出，并对下部的物料密集区起到“牵引”作用，有利于内部流态场的持续稳定运行，保证了装置内部气化反应的持续高效运行，气化反应的转化率高，粗煤气的产率和质量都得以大幅度提升。

(2)本发明所述的煤气化反应装置，通过与所述排料口连通设置气固分离装置，并将所述气固分离装置的固体出口与所述第一直管气化段的回料口连通设置，从而使得气化反应不完全的原料煤能够经气固分离装置分离出来，并重新返回至第一直管气化段继续进行气化，有效避免现有技术中需要在1400℃以上的高温且4MPa以上的高压条件下进行原料煤的气化反应，并且在气化反应过程中，由于流化气上升速度过快导致部分原料煤来不及气化就被带出第二直管气化段，导致原料煤气化反应的转化率较低，煤气产量低的问题，本发明所述装置在800-1200℃的较低温度下、10-20kPa的较低压力下就可实现煤气化，并能够有效提高原料煤的气化反应转化率，以及煤气的产量和质量。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述的煤气化反应系统的结构示意图；

图中附图标记表示为:1-原煤预热器，11-破碎室，12-分选室，13-粒径调节室，14-分离器，15-干煤仓，21-第一直管气化段，22-第二直管气化段，23-气固分离装置，24-直管布气段，25-布气板，3-除尘单元，4-余热回收单元，5-喷淋净化单元，6-储气罐。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种煤气化反应系统，其结构如图1所示，依次连接设置包括:原煤预热器1、煤气化反应装置、分离除尘装置、喷淋净化单元5。

所述原煤预热器1用于对原料煤进行预热，所述原煤预热器1的顶部设置有原煤输入口，底部设置有高温烟气输入口，下部设置有出煤口，上部设置有烟气输出口；在原煤预热器1的上游，与原煤预热器1的原煤输入口依次连接设有破碎室11、分选室12、粒径调节室13，用于对预热前的原煤进行筛选；在原煤预热器1的下游，与原煤预热器1的出煤口连接设置有干煤仓15，与所述原煤预热器1的烟气输出口连接设置有分离器14，所述分离器14的顶部设有气体出口，底部设置有固体排出口，与所述分离器14的气体出口还连接设置有除尘排灰装置，所述分离器14位于所述干煤仓15的上方且所述干煤仓15与所述分离器14的固体排出口连通设置，所述干煤仓15的底部设有出煤口。

所述煤气化反应装置的结构如图1所示，包括第一直管气化段21、第二直管气化段22、直管布气段24以及气固分离装置23。

所述第一直管气化段21与所述第二直管气化段22的直径之比为2:1；所述第一直管气化段21的长径比为20:1，所述第二直管气化段22的长径比为20:1；在所述第一直管气化段21的下部设置有进煤口和回料口，所述进煤口与干煤仓15底部的出煤口连通设置；在所述第二直管气化段22的顶部设置有排料口。

所述直管布气段24设置在所述第一直管气化段21的下方，所述直管布气段24的下部设置有蒸汽入口，底部设置有氧气入口；本实施例中，在所述直管布气段24的下部且位于所述蒸汽入口和所述氧气入口之间设置有布气板25；所述直管布气段24与所述第一直管气化段21的直径比为1:2，高度比为1:10。

本实施例中，在所述第一直管气化段21的底端还连接设置有燃烧器(图中未示出)，在气化反应的启动阶段，采用所述燃烧器将送入第一直管气化段21的气化反应物料点燃；

所述气固分离装置23与所述第二直管气化段22的排料口连通设置；所述气固分离装置23的固体出口与所述回料口连通设置；本实施例中，所述气固分离装置23包括第一气固分离仓和第二气固分离仓；所述第一气固分离仓的上部通过第一气体管道与所述第二直管气化段22的排料口连通设置，在所述第一气固分离仓的底端设置有第一固体出口；所述第二气固分离仓的上部通过第二气体管道与所述第一气固分离仓的顶端连通设置，所述气体管道延伸至所述第一气固分离仓的内部；在所述第二气固分离仓的顶端设置有气体出口，底端设置有第二固体出口。

与所述气固分离装置23的气体出口连通设置分离除尘装置，所述分离除尘装置包括除尘单元3和余热回收单元4；本实施例中，在与所述余热回收单元4的气体出口连接设置有喷淋净化单元5；本实施例中，所述喷淋净化单元5的气体出口连接设置储气罐6。

进一步，提供基于所述煤气化反应系统的煤气化工艺，其包括如下步骤:

(1)将依次经过破碎室11、分选室12和粒径调节室13筛选处理得到的粒径小于30mm的原煤，送入原煤预热器1中进行预热干燥，本实施例中，采用高温烟气对原煤进行预热干燥，所述预热干燥的温度为160℃，预热干燥的原煤从所述原煤预热器1的出煤口输出进入干煤仓15，高温烟气对原煤预热后从烟气输出口排出并进入分离器14，在分离器14中将携带的少量原煤分离并从底部的固体排出口排出后收集于所述干煤仓5，而分离出原煤的烟气从气体出口排出后进入除尘排灰装置；

(2)在气化反应的启动阶段，用启动燃烧器进行烘炉，将系统升温至700℃后，将粒径为0-30mm的经干燥预热后的原料煤、氧气和蒸汽送入第一直管气化段21并点燃；继续向所述第一直管气化段21中送入所述原料煤、氧气和蒸汽，原料煤在所述第一直管气化段21内进行第一次气化反应并放出大量热量，所述第一直管气化段21内的温度为800℃，压力为10kPa；所述第一直管气化段内气体的上升速度为5m/s；

(3)完成第一直管段气化反应后，在气体流化作用下，固体物料上升至所述第二直管气化段22，在800℃、10kPa的条件下继续进行气化反应，得到气化产物；所述第二直管气化段内气体的上升速度为15m/s；

对所述气化产物进行分离，得到气体产物和固体物料，对所述气体产物依次进行除尘、冷却水冷却处理、油气分离得到焦油和粗煤气，对所述粗煤气进行净化处理；将所述固体物料返回至所述第一直管气化21继续进行气化，完成固体物料的一个循环。本实施例中，所述气体产物进行除尘后，先使用冷却水进行冷却处理再进行油气分离，冷却处理时产生的蒸汽的一部分送回至所述第一直管气化段21中进行气化反应，另一部分用于对氧气进行预热，预热后氧气温度为200℃。

利用上述煤气化工艺进行煤气化处理时，有利于低阶粉煤的轻度气化，反应条件相对温和，反应温度、压力低于传统工艺，但对固体物料进行多次循环反应，同样保证了气化效率，粗煤气收率较高为18％，并可副产部分高温煤焦油。

实施例2

本实施例提供一种煤气化反应系统，其结构如图1所示，依次连接设置包括:原煤预热器1、煤气化反应装置、分离除尘装置、喷淋净化单元5。

所述原煤预热器1用于对原料煤进行预热，所述原煤预热器1的顶部设置有原煤输入口，底部设置有高温烟气输入口，下部设置有出煤口，上部设置有烟气输出口；在原煤预热器1的上游，与原煤预热器1的原煤输入口依次连接设有破碎室11、分选室12、粒径调节室13，用于对预热前的原煤进行筛选；在原煤预热器1的下游，与原煤预热器1的出煤口连接设置有干煤仓15，与所述原煤预热器1的烟气输出口连接设置有分离器14，所述分离器14的顶部设有气体出口，底部设置有固体排出口，与所述分离器14的气体出口还连接设置有除尘排灰装置，所述分离器14位于所述干煤仓15的上方且所述干煤仓15与所述分离器14的固体排出口连通设置，所述干煤仓15的底部设有出煤口。

所述煤气化反应装置的结构如图1所示，包括第一直管气化段21、第二直管气化段22、直管布气段24以及气固分离装置23。

所述第一直管气化段21与所述第二直管气化段22的直径之比为2:1；所述第一直管气化段21的长径比为20:1，所述第二直管气化段22的长径比为20:1；在所述第一直管气化段21的下部设置有进煤口和回料口，所述进煤口与干煤仓15底部的出煤口连通设置；在所述第二直管气化段22的顶部设置有排料口。

所述直管布气段24设置在所述第一直管气化段21的下方，所述直管布气段24的下部设置有蒸汽入口，底部设置有氧气入口；本实施例中，在所述直管布气段24的下部且位于所述蒸汽入口和所述氧气入口之间设置有布气板25；所述直管布气段24与所述第一直管气化段21的直径比为1:3，高度比为1:5。

本实施例中，在所述第一直管气化段21的底端还连接设置有燃烧器(图中未示出)，在气化反应的启动阶段，采用所述燃烧器将送入第一直管气化段21的气化反应物料点燃；

所述气固分离装置23与所述第二直管气化段22的排料口连通设置；所述气固分离装置23的固体出口与所述回料口连通设置；本实施例中，所述气固分离装置23包括第一气固分离仓和第二气固分离仓；所述第一气固分离仓的上部通过第一气体管道与所述第二直管气化段22的排料口连通设置，在所述第一气固分离仓的底端设置有第一固体出口；所述第二气固分离仓的上部通过第二气体管道与所述第一气固分离仓的顶端连通设置，所述气体管道延伸至所述第一气固分离仓的内部；在所述第二气固分离仓的顶端设置有气体出口，底端设置有第二固体出口。

与所述气固分离装置23的气体出口连通设置分离除尘装置，所述分离除尘装置包括除尘单元3和余热回收单元4；本实施例中，与所述余热回收单元4的气体出口连接设置有喷淋净化单元5；本实施例中，所述喷淋净化单元5的气体出口连接设置储气罐6。

进一步，提供基于所述煤气化反应系统的煤气化工艺，其包括如下步骤:

(1)将依次经过破碎室11、分选室12和粒径调节室13筛选处理得到的粒径小于30mm的原煤，送入原煤预热器1中进行预热干燥，本实施例中，采用高温烟气对原煤进行预热干燥，所述预热干燥的温度为160℃，预热干燥的原煤从所述原煤预热器1的出煤口输出进入干煤仓15，高温烟气对原煤预热后从烟气输出口排出并进入分离器14，在分离器14中将携带的少量原煤分离并从底部的固体排出口排出后收集于所述干煤仓5，而分离出原煤的烟气从气体出口排出后进入除尘排灰装置；

(2)在气化反应的启动阶段，用启动燃烧器进行烘炉，将系统升温至700℃后，将粒径为0-30mm的经干燥预热后的原料煤、氧气和蒸汽送入第一直管气化段21并点燃；继续向所述第一直管气化段21中送入所述原料煤、氧气和蒸汽，原料煤在所述第一直管气化段21内进行第一次气化反应并放出大量热量，所述第一直管气化段21内的温度为950℃，压力为15kPa；所述第一直管气化段内气体的上升速度为8m/s；

(3)完成第一直管段气化反应后，在气体流化作用下，固体物料上升至所述第二直管气化段22，在950℃、15kPa的条件下继续进行气化反应，得到气化产物；所述第二直管气化段内气体的上升速度为20m/s；

对所述气化产物进行分离，得到气体产物和固体物料，对所述气体产物依次进行除尘、冷却水冷却处理、油气分离得到焦油和粗煤气，对所述粗煤气进行净化处理；将所述固体物料返回至所述第一直管气化21继续进行气化，完成固体物料的一个循环。本实施例中，所述气体产物进行除尘后，先使用冷却水进行冷却处理再进行油气分离，冷却处理时产生的蒸汽的一部分送回至所述第一直管气化段21中进行气化反应，另一部分用于对氧气进行预热，预热后氧气温度为200℃。

利用上述煤气化工艺进行煤气化处理时，有利于低阶粉煤的轻度气化，反应条件相对温和，反应温度、压力低于传统工艺，但对固体物料进行多次循环反应，同样保证了气化效率，粗煤气收率较高为20％，并可副产部分高温煤焦油。

实施例3

本实施例提供一种煤气化反应系统，包括:原煤预热器1、煤气化反应装置、分离除尘装置、煤气净化单元5。

所述原煤预热器1用于对原料煤进行预热，所述原煤预热器1的顶部设置有原煤输入口，底部设置有高温烟气输入口，下部设置有出煤口，上部设置有烟气输出口。

所述煤气化反应装置与所述原煤预热器1的出煤口连通设置，所述煤气化反应装置包括第一直管气化段21、第二直管气化段22以及气固分离装置23。

所述第一直管气化段21与所述第二直管气化段22的直径之比为3:1；所述第一直管气化段21的长径比为10:1，所述第二直管气化段22的长径比为10:1；在所述第一直管气化段21的下部由上至下依次设置有进煤口、回料口和蒸汽入口，底部设置有氧气入口，所述进煤口与干煤仓15底部的出煤口连通设置；在所述第二直管气化段22的顶部设置有排料口。

在所述第一直管气化段21的底端还设置配套燃烧器(外置设备)，在气化反应的启动阶段，采用所述燃烧器将送入第一直管气化段21的气化反应物料点燃。

所述气固分离装置23与所述第二直管气化段22的排料口连通设置；所述气固分离装置23的固体出口与所述回料口连通设置。

与所述气固分离装置23的气体出口连通设置分离除尘装置，所述分离除尘装置包括除尘单元3和余热回收单元4；与所述余热回收单元4的气体出口连接设置有喷淋净化单元5；所述喷淋净化单元5的气体出口连接设置储气罐6。

进一步，提供基于所述煤气化反应系统的煤气化工艺，其包括如下步骤:

(1)将粒径小于30mm的原煤，送入原煤预热器1中进行预热干燥，本实施例中，采用高温烟气对原煤进行预热干燥，所述预热干燥的温度为160℃，预热干燥的原煤从所述原煤预热器1的出煤口输出；

(2)在气化反应的启动阶段，将经干燥预热后的原料煤、氧气和蒸汽送入第一直管气化段21并点燃；继续向所述第一直管气化段21中送入所述原料煤、氧气和蒸汽，原料煤在所述第一直管气化段21内进行第一次气化反应并放出大量热量，所述第一直管气化段21内的温度为1200℃，压力为20kPa；所述第一直管气化段内气体的上升速度为10m/s；

(3)完成第一直管段气化反应后，在气体流化作用下，固体物料上升至所述第二直管气化段22，在1200℃、20kPa的条件下继续进行气化反应，得到气化产物；所述第二直管气化段内气体的上升速度为25m/s；

对所述气化产物进行分离，得到气体产物和固体物料，对所述气体产物依次进行除尘、油气分离得到焦油和粗煤气，对所述粗煤气进行喷淋净化处理；将所述固体物料返回至所述第一直管气化段21继续进行气化。

利用上述煤气化工艺进行煤气化处理时，有利于低阶粉煤的轻度气化，反应条件相对温和，反应温度、压力低于传统工艺，但对固体物料进行多次循环反应，同样保证了气化效率，粗煤气收率较高为10％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种煤气化反应装置，其特征在于，包括由下至上依次连接设置的第一直管气化段和第二直管气化段；

所述第一直管气化段与所述第二直管气化段的直径之比为2:1-3:1；所述第一直管气化段的长径比为10:1-20:1，所述第二直管气化段的长径比为10:1-20:1；在所述第一直管气化段的下部设置有进煤口、蒸汽入口和氧气入口，其中所述蒸汽入口位于所述进煤口的下方；在所述第二直管气化段的顶部设置有排料口；

所述氧气入口设置在所述第一直管气化段的底端且位于所述进煤口的下方，在所述氧气入口和所述进煤口之间设置有直管布气段，所述直管布气段与所述第一直管气化段的直径比为1:2-1:3，高度比为1:5-1:10。

2.根据权利要求1所述的煤气化反应装置，其特征在于，在所述第一直管气化段的底端设置有燃烧器。

3.根据权利要求1或2所述的煤气化反应装置，其特征在于，还设置有气固分离装置，所述气固分离装置与所述第二直管气化段的排料口连通设置；

在所述第一直管气化段的下部还设置有回料口，所述气固分离装置的固体出口与所述回料口连通设置。

4.根据权利要求3所述的煤气化反应装置，其特征在于，所述气固分离装置包括第一气固分离仓和第二气固分离仓；其中，所述第一气固分离仓的上部通过第一气体管道与所述第二直管气化段的排料口连通设置，在所述第一气固分离仓的底端设置有第一固体出口；

所述第二气固分离仓的上部通过第二气体管道与所述第一气固分离仓的顶端连通设置，所述第二气体管道延伸至所述第一气固分离仓的内部；在所述第二气固分离仓的顶端设置有气体出口，底端设置有第二固体出口。

5.根据权利要求1所述的煤气化反应装置，其特征在于，在所述直管布气段的下部设置有布气板。

6.一种设置有权利要求1-5任一所述煤气化反应装置的煤气化反应系统，其特征在于，还设置有:

原煤预热器，与所第一直管气化段的进煤口连通设置；

分离除尘装置，与所述气固分离装置的气体出口连通设置；所述分离除尘装置包括依次连接设置的除尘单元和油气分离单元。

7.根据权利要求6所述的煤气化反应系统，其特征在于，在所述除尘单元和油气分离单元之间还设置有冷却水冷却单元。

8.根据权利要求7所述的煤气化反应系统，其特征在于，与所述油气分离单元的气体出口连接设置有喷淋净化单元。

9.基于权利要求1所述的煤气化反应装置的煤气化工艺，其特征在于，包括如下步骤:

(1)在气化反应的启动阶段，将粒径为0-30mm的原料煤、氧气和蒸汽送入第一直管气化段并点燃；

(2)继续向所述第一直管气化段中送入所述原料煤、氧气和蒸汽，原料煤在所述第一直管气化段内进行第一次气化反应并放出大量热量，所述第一直管气化段内的温度为800-1200℃，压力为10-20kPa；

(3)完成第一次气化反应后，在气体流化作用下，物料上升至所述第二直管气化段，在800-1200℃、10-15kPa的条件下进行第二次气化反应，得到气化产物。

10.根据权利要求9所述的煤气化工艺，其特征在于，所述第一直管气化段内气体的上升速度为5-10m/s，第二直管气化段内气体的上升速度为15-25m/s。

11.根据权利要求9或10所述的煤气化工艺，其特征在于，对步骤(3)制备得到的所述气化产物进行分离，得到气体产物和固体物料，对所述气体产物进行除尘、油气分离得到焦油和粗煤气，对所述粗煤气进行喷淋净化处理；将所述固体物料返回至所述第一直管气化段继续进行气化。

12.根据权利要求11所述的煤气化工艺，其特征在于，在对步骤(3)所述气体产物进行除尘后，先使用冷却水进行冷却处理再进行油气分离，冷却处理时产生的蒸汽的一部分送回至所述第一直管气化段中进行气化反应，另一部分用于对氧气进行预热。

13.根据权利要求11所述的煤气化工艺，其特征在于，将所述原料煤送入所述第一直管气化段之前，先对所述原料煤进行干燥预热。