CN110358582B - 一种粉煤加氢气化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉煤加氢气化装置，其包括连通的反应器和旋风分离器；反应器的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室、煤粉加氢反应室和气固冷却室；在氢气贫氧燃烧室的反应器的壳体上设有燃烧喷嘴，在煤粉加氢反应室的反应器的壳体上设有煤粉喷嘴。本发明的优点在于，部分氢气在氢气贫氧燃烧室内部与氧气进行贫氧燃烧，将其余氢气进行加热至900℃，达到反应所需温度，避免从外界运输高温高压氢气时运输管道破损导致氢气泄漏，提高了安全性；粗煤气与半焦一起排出反应器，反应器内部不需要留有料位，简化了操作过程，降低了操作难度；反应器下部没有高温半焦作料封后，反应器下部所处环境温度降低，避免了受到高温导致损坏。
Description
技术领域：
本发明涉及粉煤加氢气化领域，具体涉及一种粉煤加氢气化装置。
背景技术：
加氢气化是指含碳化合物与氢气在加氢气化炉内中温(700-1000℃)和高压(5-10MPa)的条件下反应，生成富含甲烷的粗煤气、高附加值芳烃油品和高热值半焦的过程。如图1所示，传统的粉煤加氢气化装置的反应器1内部由上向下依次为反应区1.4、分离区1.5和半焦储存区1.6，含碳化合物与高温氢气在反应区1.4进行加氢气化反应，反应产物向下进入分离区1.5进行分离，粗煤气和半焦分离后，粗煤气从反应器1中上部排出，进入旋风分离器2，半焦下落到半焦储存区1.6进行贮存，旋风分离器2分离出的高温高压半焦经料腿返回至反应器1的半焦储存区1.6，半焦储存区1.6的半焦从反应器1底部排出进入半焦冷却器19进行冷却。
传统加氢气化炉在使用过程中存在以下问题：1、通入反应器1的650℃左右的氢气来源于外界的氢气加热炉，输送管道在输送高温高压的氢气时，容易受高温高压的影响破裂，导致高温高压的氢气泄漏，需停产检修影响生产的连续性，而且高温高压的氢气泄漏到空气中后，与氧气接触后遇火源会发生爆炸，安全性低；2、反应器1底部需要控制一定的料位，通过控制反应器1与半焦锁斗之间的压差将半焦外排，反应器1内部随着反应的进行有一定的压力波动，不便于反应器1与半焦锁斗之间的压差控制；而且反应器1下部一直存有高温半焦作为料封，反应器1下部长时间与高温半焦接触，容易损坏；3、为了减少粗煤气进入旋风分离器2后分离出的高温高压半焦直接外排时的降温降压处理过程，需要返料至反应器1，随反应器1底部的半焦一起外排处理，由于半焦密度小，比较疏松，返料如果直接落到料层顶部会被粗煤气吹起，使得粗煤气中的半焦含量增加，增加后续粗煤气净化的难度，返料口如果设到料层中部，料层中的半焦会堵塞返料口，不利于返料的进行，半焦输送难度大；4、从反应器1排出的粗煤气和半焦温度在1000℃以上，对后续设备的耐高温要求比较高，设备投入及检修成本高。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种可直接对氢气进行加热，节省高温氢气输送管道投入成本，不需要对加氢气化炉内部的料位进行控制，旋风分离器分离出的半焦不需要返回加氢气化炉，简化了排料过程的粉煤加氢气化装置。
本发明由如下技术方案实施：一种粉煤加氢气化装置，其包括连通的反应器和旋风分离器；所述反应器的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室、煤粉加氢反应室和气固冷却室；在所述氢气贫氧燃烧室的所述反应器的壳体上设有燃烧喷嘴；所述燃烧喷嘴的进气管分别与燃料气管、氢气管和氧气管连通，在所述氢气贫氧燃烧室与所述煤粉加氢反应室之间设有第一圆锥料斗；在所述煤粉加氢反应室的所述反应器的壳体上设有煤粉喷嘴；在所述煤粉加氢反应室与所述气固冷却室之间设有第二圆锥料斗；在所述气固冷却室的所述反应器的壳体上由下到上依次设有冷却气进气管和与所述旋风分离器连通的出料管；在所述出料管与所述冷却气进气管之间的所述气固冷却室内设有布气装置。
进一步的，所述燃烧喷嘴的数量为位于所述氢气贫氧燃烧室顶部中心的一个；或以所述氢气贫氧燃烧室的中心为圆心、沿圆周均匀分布在所述氢气贫氧燃烧室四周的四个或四个以上的偶数个。
进一步的，所述煤粉喷嘴的数量为以所述煤粉加氢反应室的中心为圆心、沿圆周均匀分布在所述煤粉加氢反应室四周的四个或四个以上的偶数个。
进一步的，所述布气装置包括布气板，在所述布气板上均匀开设有布气孔。
进一步的，在所述第一圆锥料斗的底部出料口设有氢气文丘里管。
进一步的，在所述第二圆锥料斗的底部出料口设有气固两相文丘里管，所述气固两相文丘里管的出料口置于所述出料管的下方。
进一步的，其还包括温度控制器、氢气电控阀和煤粉电控阀，所述温度控制器的温度探头置于所述氢气贫氧燃烧室内；在所述氢气管上设有所述氢气电控阀，在所述煤粉喷嘴上设有所述煤粉电控阀，所述温度控制器分别与所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀电连接，分别控制所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀的开闭。
本发明的优点：1、部分氢气在氢气贫氧燃烧室内部与氧气进行贫氧燃烧，将其余氢气进行加热至900℃，达到反应所需温度，避免从外界运输高温高压氢气时运输管道破损导致氢气泄漏引发爆炸，提高了安全性；2、粗煤气与半焦一起排出反应器，反应器内部不需要留有料位，简化了操作过程，降低了操作难度；反应器下部没有高温半焦作料封后，反应器下部所处环境温度降低，避免了受到高温导致损坏；3、反应器内部的半焦和粗煤气一起进入旋风分离器，旋风分离器分离出的半焦直接排入后续系统进行降压冷却，避免了返料至反应器内部，降低了半焦输送的难度；4、在气固冷却室底部的反应器的壳体上设有冷却气进气管，通入冷却气对半焦及粗煤气进行冷却，使得排出反应器的半焦及粗煤气的温度降低，降低对后续设备的耐高温要求，降低了设备的投入及检修成本；5、在出料管与冷却气进气管之间的气固冷却室内设有布气装置，使冷却气可以均匀分布，对半焦及粗煤气进行均匀冷却，而且使半焦受力均匀，防止部分半焦下方无冷却气掉落到反应器壳体底部造成半焦堆积；6、在第二圆锥料斗的底部出料口设有气固两相文丘里管，气固两相文丘里管的出料口置于出料管的下方，使得粗煤气和半焦有一个向上返料至出料管的过程，延长了粗煤气和半焦的冷却时间，保证了冷却效果。
附图说明：
图1为传统的粉煤加氢气化装置的结构示意图；
图2为实施例1中本发明的整体结构示意图；
图3为实施例1中反应器的俯视图；
图4为实施例1中反应器的仰视图；
图5为实施例2中本发明的整体结构示意图；
图6为实施例2中反应器的俯视图；
图7为实施例3至6中反应器的俯视图；
图8为实施例3中本发明的整体结构示意图；
图9为实施例4中本发明的整体结构示意图；
图10为实施例5中本发明的整体结构示意图；
图11为实施例6中本发明的整体结构示意图。
反应器1，旋风分离器2，氢气贫氧燃烧室1.1，煤粉加氢反应室1.2，气固冷却室1.3，燃烧喷嘴3，燃料气管4，氢气管5，氧气管6，第一圆锥料斗7，煤粉喷嘴8，第二圆锥料斗9，出料管10，冷却气进气管11，布气装置12，氢气文丘里管13，气固两相文丘里管14，温度控制器15，氢气电控阀16，煤粉电控阀17，温度探头18，反应区1.4，分离区1.5，半焦储存区1.6，半焦冷却器19。
具体实施方式：
实施例1：
如图2-4所示，一种粉煤加氢气化装置，其包括连通的反应器1和旋风分离器2；反应器1的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室1.1、煤粉加氢反应室1.2和气固冷却室1.3；部分氢气在氢气贫氧燃烧室1.1内部与氧气进行贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，既可以保证氢气达到反应所需温度，又能避免从外界运输高温高压氢气时运输管道破损导致氢气泄漏引发爆炸，提高了安全性；被加热后的氢气进入煤粉加氢反应室1.2与煤粉发生煤粉加氢气化反应，反应后产生的半焦和粗煤气进入气固冷却室1.3进行冷却和外排。
在氢气贫氧燃烧室1.1的反应器1的壳体上设有两个燃烧喷嘴3；每个燃烧喷嘴3的进气管分别与燃料气管4、氢气管5和氧气管6连通，在氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2之间设有第一圆锥料斗7，第一圆锥料斗7的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2分隔成两个独立的腔室，氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2通过第一圆锥料斗7底部的出料口连通；在煤粉加氢反应室1.2的反应器1的壳体上设有两个煤粉喷嘴8；在煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3之间设有第二圆锥料斗9，第二圆锥料斗9的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3分隔成两个独立的腔室，煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3通过第二圆锥料斗9底部的出料口连通；在气固冷却室1.3的反应器1的壳体上由下到上依次设有冷却气进气管11和与旋风分离器2连通的出料管10；粗煤气与半焦通过出料管10一起排出反应器1，反应器1内部不需要留有料位，简化了操作过程，降低了操作难度；旋风分离器2分离出的半焦直接排入后续系统，不需要返料至反应器1内部，减少了反应器1内部粗煤气中的半焦含量，减轻了后续粗煤气的净化难度。
在出料管10与冷却气进气管11之间的气固冷却室1.3内设有布气装置12，冷却气通过冷却气进气管11进入气固冷却室1.3对半焦及粗煤气进行初步冷却，使得排出反应器1的半焦及粗煤气的温度降低，降低对后续设备的耐高温要求，降低设备的投入及检修成本，布气装置12包括布气板，在布气板上均匀开设有布气孔；使冷却气可以均匀分布，对半焦及粗煤气进行均匀冷却，而且使半焦受力均匀，防止部分半焦下方无冷却气掉落到反应器1底部造成半焦堆积。
工作过程：
首先向反应器1内部通入燃料气和氧气进行烘炉，燃料气和氧气点燃后对氢气贫氧燃烧室1.1进行加热升温，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度≥550℃，达到氢气自燃的温度后，向反应器1内部通入氢气，部分氢气与氧气发生贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度达到900℃时，向煤粉加氢反应室1.2内通入煤粉，高温氢气通过第一圆锥料斗7进入煤粉加氢反应室1.2内，与煤粉喷嘴8喷出的煤粉发生加氢气化反应，得到粗煤气和半焦。
粗煤气和半焦沿第二圆锥料斗9下行，与通过布气装置12喷出的冷却气进行换热，冷却气向上吹动粗煤气和半焦，使粗煤气和半焦从出料管10排出至旋风分离器2内进行气固分离，粗煤气从旋风分离器2顶部的煤气出口排出去后系统进行换热、净化、冷却提油，分离出的半焦通过旋风分离器2底部的出口排出进入半焦处理系统。
实施例2：
如图5-6所示，一种粉煤加氢气化装置，其包括连通的反应器1和旋风分离器2；反应器1的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室1.1、煤粉加氢反应室1.2和气固冷却室1.3；部分氢气在氢气贫氧燃烧室1.1内部与氧气进行贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，既可以保证氢气达到反应所需温度，又能避免从外界运输高温高压氢气时运输管道破损导致氢气泄漏引发爆炸，提高了安全性；被加热后的氢气进入煤粉加氢反应室1.2与煤粉发生煤粉加氢气化反应，反应后产生的半焦和粗煤气进入气固冷却室1.3进行冷却和外排。
在氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上设有一个燃烧喷嘴3，每个燃烧喷嘴3的进气管分别与燃料气管4、氢气管5和氧气管6连通，燃烧喷嘴3位于氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心使得燃料气、氢气和氧气能够在氢气贫氧燃烧室1.1内分布均匀；在氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2之间设有第一圆锥料斗7，第一圆锥料斗7的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2分隔成两个独立的腔室，氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2通过第一圆锥料斗7底部的出料口连通；在煤粉加氢反应室1.2的反应器1的壳体上设有两个煤粉喷嘴8；在煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3之间设有第二圆锥料斗9，第二圆锥料斗9的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3分隔成两个独立的腔室，煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3通过第二圆锥料斗9底部的出料口连通；在气固冷却室1.3的反应器1的壳体上由下到上依次设有冷却气进气管11和与旋风分离器2连通的出料管10；粗煤气与半焦通过出料管10一起排出反应器1，反应器1内部不需要留有料位，简化了操作过程，降低了操作难度；旋风分离器2分离出的半焦直接排入后续系统，不需要返料至反应器1内部，减少了反应器1内部粗煤气中的半焦含量，减轻了后续粗煤气的净化难度。
在出料管10与冷却气进气管11之间的气固冷却室1.3内设有布气装置12，冷却气通过冷却气进气管11进入气固冷却室1.3对半焦及粗煤气进行初步冷却，使得排出反应器1的半焦及粗煤气的温度降低，降低对后续设备的耐高温要求，降低设备的投入及检修成本；布气装置12包括布气板，在布气板上均匀开设有布气孔；使冷却气可以均匀分布，对半焦及粗煤气进行均匀冷却，而且使半焦受力均匀，防止部分半焦下方无冷却气掉落到反应器1底部造成半焦堆积。
工作过程：
首先通过氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上的一个燃烧喷嘴3向反应器1内部通入燃料气和氧气进行烘炉，燃料气和氧气点燃后对氢气贫氧燃烧室1.1进行加热升温，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度≥550℃，达到氢气自燃的温度后，通过燃烧喷嘴3向反应器1内部通入氢气，部分氢气与氧气发生贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度达到900℃时，向煤粉加氢反应室1.2内通入煤粉，高温氢气通过第一圆锥料斗7进入煤粉加氢反应室1.2内，与煤粉喷嘴8喷出的煤粉发生加氢气化反应，得到粗煤气和半焦。
粗煤气和半焦沿第二圆锥料斗9下行，与通过布气装置12喷出的冷却气进行换热，冷却气向上吹动粗煤气和半焦，使粗煤气和半焦从出料管10排出至旋风分离器2内进行气固分离，粗煤气从旋风分离器2顶部的煤气出口排出去后系统进行换热、净化、冷却提油，分离出的半焦通过旋风分离器2底部的出口排出进入半焦处理系统。
实施例3：
如图7-8所示，一种粉煤加氢气化装置，其包括连通的反应器1和旋风分离器2；反应器1的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室1.1、煤粉加氢反应室1.2和气固冷却室1.3；部分氢气在氢气贫氧燃烧室1.1内部与氧气进行贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，既可以保证氢气达到反应所需温度，又能避免从外界运输高温高压氢气时运输管道破损导致氢气泄漏引发爆炸，提高了安全性；被加热后的氢气进入煤粉加氢反应室1.2与煤粉发生煤粉加氢气化反应，反应后产生的半焦和粗煤气进入气固冷却室1.3进行冷却和外排。
在氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上设有一个燃烧喷嘴3；燃烧喷嘴3的进气管分别与燃料气管4、氢气管5和氧气管6连通，燃烧喷嘴3位于氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心使得燃料气、氢气和氧气能够在氢气贫氧燃烧室1.1内分布均匀；在氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2之间设有第一圆锥料斗7，第一圆锥料斗7的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2分隔成两个独立的腔室，氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2通过第一圆锥料斗7底部的出料口连通；在煤粉加氢反应室1.2四周的反应器1的壳体上以煤粉加氢反应室1.2的中心为圆心、沿圆周均匀分布有四个煤粉喷嘴8，使得煤粉能够均匀进入煤粉加氢反应室1.2，与氢气充分接触反应；在煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3之间设有第二圆锥料斗9，第二圆锥料斗9的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3分隔成两个独立的腔室，煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3通过第二圆锥料斗9底部的出料口连通；在气固冷却室1.3的反应器1的壳体上由下到上依次设有冷却气进气管11和与旋风分离器2连通的出料管10；粗煤气与半焦通过出料管10一起排出反应器1，反应器1内部不需要留有料位，简化了操作过程，降低了操作难度；旋风分离器2分离出的半焦直接排入后续系统，不需要返料至反应器1内部，减少了反应器1内部粗煤气中的半焦含量，减轻了后续粗煤气的净化难度。冷却气通过冷却气进气管11进入气固冷却室1.3对半焦及粗煤气进行初步冷却，使得排出反应器1的半焦及粗煤气的温度降低，降低对后续设备的耐高温要求，降低设备的投入及检修成本。在出料管10与冷却气进气管11之间的气固冷却室1.3内设有布气装置12，布气装置12包括布气板，在布气板上均匀开设有布气孔；使冷却气可以均匀分布，对半焦及粗煤气进行均匀冷却，而且使半焦受力均匀，防止部分半焦下方无冷却气掉落到反应器1底部造成半焦堆积。
工作过程：
首先通过氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上的一个燃烧喷嘴3向反应器1内部通入燃料气和氧气进行烘炉，燃料气和氧气点燃后对氢气贫氧燃烧室1.1进行加热升温，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度≥550℃，达到氢气自燃的温度后，通过燃烧喷嘴3向反应器1内部通入氢气，部分氢气与氧气发生贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度达到900℃时，通过煤粉加氢反应室1.2四周的反应器1的壳体上四个煤粉喷嘴8向煤粉加氢反应室1.2内通入煤粉，高温氢气通过第一圆锥料斗7进入煤粉加氢反应室1.2内，与煤粉喷嘴8喷出的煤粉发生加氢气化反应，得到粗煤气和半焦。
粗煤气和半焦沿第二圆锥料斗9下行，与通过布气板均匀喷出的冷却气进行换热，冷却气向上吹动粗煤气和半焦，使粗煤气和半焦从出料管10排出至旋风分离器2内进行气固分离，粗煤气从旋风分离器2顶部的煤气出口排出去后系统进行换热、净化、冷却提油，分离出的半焦通过旋风分离器2底部的出口排出进入半焦处理系统。
实施例4：
如图7、图9所示，一种粉煤加氢气化装置，其包括连通的反应器1和旋风分离器2；反应器1的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室1.1、煤粉加氢反应室1.2和气固冷却室1.3；部分氢气在氢气贫氧燃烧室1.1内部与氧气进行贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，既可以保证氢气达到反应所需温度，又能避免从外界运输高温高压氢气时运输管道破损导致氢气泄漏引发爆炸，提高了安全性；被加热后的氢气进入煤粉加氢反应室1.2与煤粉发生煤粉加氢气化反应，反应后产生的半焦和粗煤气进入气固冷却室1.3进行冷却和外排。
在氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上设有一个燃烧喷嘴3；燃烧喷嘴3的进气管分别与燃料气管4、氢气管5和氧气管6连通，燃烧喷嘴3位于氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心使得燃料气、氢气和氧气能够在氢气贫氧燃烧室1.1内分布均匀；在氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2之间设有第一圆锥料斗7，在煤粉加氢反应室1.2内的第一圆锥料斗7的底部出料口设有氢气文丘里管13，高温氢气经过氢气文丘里管13后加速喷出，第一圆锥料斗7的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2分隔成两个独立的腔室，氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2通过氢气文丘里管13连通；在煤粉加氢反应室1.2四周的反应器1的壳体上以煤粉加氢反应室1.2的中心为圆心、沿圆周均匀分布有四个煤粉喷嘴8，煤粉与加速喷出的高温氢气撞击，发生煤粉加氢气化反应，撞击使反应更充分；在煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3之间设有第二圆锥料斗9，第二圆锥料斗9的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3分隔成两个独立的腔室，煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3通过第二圆锥料斗9底部的出料口连通；在气固冷却室1.3的反应器1的壳体上由下到上依次设有冷却气进气管11和与旋风分离器2连通的出料管10；粗煤气与半焦通过出料管10一起排出反应器1，反应器1内部不需要留有料位，简化了操作过程，降低了操作难度；旋风分离器2分离出的半焦直接排入后续系统，不需要返料至反应器1内部，减少了反应器1内部粗煤气中的半焦含量，减轻了后续粗煤气的净化难度。冷却气通过冷却气进气管11进入气固冷却室1.3对半焦及粗煤气进行初步冷却，使得排出反应器1的半焦及粗煤气的温度降低，降低对后续设备的耐高温要求，降低设备的投入及检修成本。
在出料管10与冷却气进气管11之间的气固冷却室1.3内设有布气装置12，布气装置12包括布气板，在布气板上均匀开设有布气孔；使冷却气可以均匀分布，对半焦及粗煤气进行均匀冷却，而且使半焦受力均匀，防止部分半焦下方无冷却气掉落到反应器1底部造成半焦堆积。
工作过程：
首先通过氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上的一个燃烧喷嘴3向反应器1内部通入燃料气和氧气进行烘炉，燃料气和氧气点燃后对氢气贫氧燃烧室1.1进行加热升温，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度≥550℃，达到氢气自燃的温度后，通过燃烧喷嘴3向反应器1内部通入氢气，部分氢气与氧气发生贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度达到900℃时，通过煤粉加氢反应室1.2四周的反应器1的壳体上四个煤粉喷嘴8向煤粉加氢反应室1.2内通入煤粉，高温氢气依次通过第一圆锥料斗7和氢气文丘里管13进入煤粉加氢反应室1.2内，从氢气文丘里管13高速喷出的氢气文丘里管13与煤粉喷嘴8喷出的煤粉撞击，并发生加氢气化反应，得到粗煤气和半焦。
粗煤气和半焦沿第二圆锥料斗9下行，与通过布气板均匀喷出的冷却气进行换热，冷却气向上吹动粗煤气和半焦，使粗煤气和半焦从出料管10排出至旋风分离器2内进行气固分离，粗煤气从旋风分离器2顶部的煤气出口排出去后系统进行换热、净化、冷却提油，分离出的半焦通过旋风分离器2底部的出口排出进入半焦处理系统。
实施例5：
如图7、图10所示，一种粉煤加氢气化装置，其包括连通的反应器1和旋风分离器2；反应器1的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室1.1、煤粉加氢反应室1.2和气固冷却室1.3；部分氢气在氢气贫氧燃烧室1.1内部与氧气进行贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，既可以保证氢气达到反应所需温度，又能避免从外界运输高温高压氢气时运输管道破损导致氢气泄漏引发爆炸，提高了安全性；被加热后的氢气进入煤粉加氢反应室1.2与煤粉发生煤粉加氢气化反应，反应后产生的半焦和粗煤气进入气固冷却室1.3进行冷却和外排。
在氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上设有一个燃烧喷嘴3；燃烧喷嘴3的进气管分别与燃料气管4、氢气管5和氧气管6连通，燃烧喷嘴3位于氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心使得燃料气、氢气和氧气能够在氢气贫氧燃烧室1.1内分布均匀；在氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2之间设有第一圆锥料斗7，在煤粉加氢反应室1.2内的第一圆锥料斗7的底部出料口设有氢气文丘里管13，高温氢气经过氢气文丘里管13后加速喷出，第一圆锥料斗7的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2分隔成两个独立的腔室，氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2通过氢气文丘里管13连通；在煤粉加氢反应室1.2四周的反应器1的壳体上以煤粉加氢反应室1.2的中心为圆心、沿圆周均匀分布有四个煤粉喷嘴8，煤粉与加速喷出的高温氢气撞击，发生煤粉加氢气化反应，撞击使反应更充分；在煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3之间设有第二圆锥料斗9，在气固冷却室1.3内的第二圆锥料斗9的底部出料口设有气固两相文丘里管14，第二圆锥料斗9的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3分隔成两个独立的腔室，煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3通过气固两相文丘里管14连通，气固两相文丘里管14底部的出料口置于出料管10的下方，使得粗煤气和半焦有一个向上返料至出料管10的过程，延长粗煤气和半焦的冷却时间，保证冷却效果。
在气固冷却室1.3的反应器1的壳体上由下到上依次设有冷却气进气管11和与旋风分离器2连通的出料管10；粗煤气与半焦通过出料管10一起排出反应器1，反应器1内部不需要留有料位，简化了操作过程，降低了操作难度；旋风分离器2分离出的半焦直接排入后续系统，不需要返料至反应器1内部，减少了反应器1内部粗煤气中的半焦含量，减轻了后续粗煤气的净化难度。冷却气通过冷却气进气管11进入气固冷却室1.3对半焦及粗煤气进行初步冷却，使得排出反应器1的半焦及粗煤气的温度降低，降低对后续设备的耐高温要求，降低设备的投入及检修成本。
在出料管10与冷却气进气管11之间的气固冷却室1.3内设有布气装置12，布气装置12包括布气板，在布气板上均匀开设有布气孔；使冷却气可以均匀分布，对半焦及粗煤气进行均匀冷却，而且使半焦受力均匀，防止部分半焦下方无冷却气掉落到反应器1底部造成半焦堆积。
工作过程：
首先通过氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上的一个燃烧喷嘴3向反应器1内部通入燃料气和氧气进行烘炉，燃料气和氧气点燃后对氢气贫氧燃烧室1.1进行加热升温，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度≥550℃，达到氢气自燃的温度后，通过燃烧喷嘴3向反应器1内部通入氢气，部分氢气与氧气发生贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，当氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度达到900℃时，通过煤粉加氢反应室1.2四周的反应器1的壳体上四个煤粉喷嘴8向煤粉加氢反应室1.2内通入煤粉，高温氢气依次通过第一圆锥料斗7和氢气文丘里管13进入煤粉加氢反应室1.2内，从氢气文丘里管13高速喷出的氢气文丘里管13与煤粉喷嘴8喷出的煤粉撞击，并发生加氢气化反应，得到粗煤气和半焦。
粗煤气和半焦依次沿第二圆锥料斗9和气固两相文丘里管14下行，气固两相文丘里管14底部的出料口置于出料管10的下方，从气固两相文丘里管14喷出的粗煤气和半焦与通过布气板均匀喷出的冷却气进行换热，冷却气向上吹动粗煤气和半焦，使粗煤气和半焦从出料管10排出至旋风分离器2内进行气固分离，粗煤气从旋风分离器2顶部的煤气出口排出去后系统进行换热、净化、冷却提油，分离出的半焦通过旋风分离器2底部的出口排出进入半焦处理系统。
实施例6：
如图7、图11所示，一种粉煤加氢气化装置，其包括连通的反应器1和旋风分离器2；反应器1的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室1.1、煤粉加氢反应室1.2和气固冷却室1.3；部分氢气在氢气贫氧燃烧室1.1内部与氧气进行贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，既可以保证氢气达到反应所需温度，又能避免从外界运输高温高压氢气时运输管道破损导致氢气泄漏引发爆炸，提高了安全性；被加热后的氢气进入煤粉加氢反应室1.2与煤粉发生煤粉加氢气化反应，反应后产生的半焦和粗煤气进入气固冷却室1.3进行冷却和外排。
在氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上设有一个燃烧喷嘴3；燃烧喷嘴3的进气管分别与燃料气管4、氢气管5和氧气管6连通，燃烧喷嘴3位于氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心使得燃料气、氢气和氧气能够在氢气贫氧燃烧室1.1内分布均匀；在氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2之间设有第一圆锥料斗7，在煤粉加氢反应室1.2内的第一圆锥料斗7的底部出料口设有氢气文丘里管13，高温氢气经过氢气文丘里管13后加速喷出，第一圆锥料斗7的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2分隔成两个独立的腔室，氢气贫氧燃烧室1.1与煤粉加氢反应室1.2通过氢气文丘里管13连通；在煤粉加氢反应室1.2四周的反应器1的壳体上以煤粉加氢反应室1.2的中心为圆心、沿圆周均匀分布有四个煤粉喷嘴8，煤粉与加速喷出的高温氢气撞击，发生煤粉加氢气化反应，撞击使反应更充分；在煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3之间设有第二圆锥料斗9，在气固冷却室1.3内的第二圆锥料斗9的底部出料口设有气固两相文丘里管14，第二圆锥料斗9的侧壁与反应器1的壳体内壁密封接触，将煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3分隔成两个独立的腔室，煤粉加氢反应室1.2与气固冷却室1.3通过气固两相文丘里管14连通，气固两相文丘里管14底部的出料口置于出料管10的下方，使得粗煤气和半焦有一个向上返料至出料管10的过程，延长粗煤气和半焦的冷却时间，保证冷却效果。在气固冷却室1.3的反应器1的壳体上由下到上依次设有冷却气进气管11和与旋风分离器2连通的出料管10；粗煤气与半焦通过出料管10一起排出反应器1，反应器1内部不需要留有料位，简化了操作过程，降低了操作难度；旋风分离器2分离出的半焦直接排入后续系统，不需要返料至反应器1内部，减少了反应器1内部粗煤气中的半焦含量，减轻了后续粗煤气的净化难度。冷却气通过冷却气进气管11进入气固冷却室1.3对半焦及粗煤气进行初步冷却，使得排出反应器1的半焦及粗煤气的温度降低，降低对后续设备的耐高温要求，降低设备的投入及检修成本。
在出料管10与冷却气进气管11之间的气固冷却室1.3内设有布气装置12，布气装置12包括布气板，在布气板上均匀开设有布气孔；使冷却气可以均匀分布，对半焦及粗煤气进行均匀冷却，而且使半焦受力均匀，防止部分半焦下方无冷却气掉落到反应器1底部造成半焦堆积。
其还包括温度控制器15、氢气电控阀16和煤粉电控阀17，温度控制器15的温度探头18置于氢气贫氧燃烧室1.1内，检测氢气贫氧燃烧室1.1内的温度；在氢气管5上设有氢气电控阀16，在煤粉喷嘴8上设有煤粉电控阀17，温度控制器15分别与氢气电控阀16和煤粉电控阀17电连接，分别控制氢气电控阀16和煤粉电控阀17的开闭，当氢气贫氧燃烧室1.1内的温度达到烘炉温度时开始通入氢气，当氢气贫氧燃烧室1.1内的温度达到加氢气化反应所需温度时，开始通入煤粉。
工作过程：
首先通过氢气贫氧燃烧室1.1顶部中心的反应器1的壳体上的一个燃烧喷嘴3向反应器1内部通入燃料气和氧气进行烘炉，燃料气和氧气点燃后对氢气贫氧燃烧室1.1进行加热升温，当温度控制器15的温度探头18检测到氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度≥550℃，达到氢气自燃的温度后，温度控制器15向氢气电控阀16发送开启信号，通过燃烧喷嘴3向反应器1内部通入氢气，部分氢气与氧气发生贫氧燃烧，对其余氢气进行加热，当温度控制器15的温度探头18检测到氢气贫氧燃烧室1.1内部的温度达到900℃时，温度控制器15向煤粉电控阀17发送开启信号，通过煤粉加氢反应室1.2四周的反应器1的壳体上四个煤粉喷嘴8向煤粉加氢反应室1.2内通入煤粉，高温氢气依次通过第一圆锥料斗7和氢气文丘里管13进入煤粉加氢反应室1.2内，从氢气文丘里管13高速喷出的氢气文丘里管13与煤粉喷嘴8喷出的煤粉撞击，并发生加氢气化反应，得到粗煤气和半焦。
粗煤气和半焦依次沿第二圆锥料斗9和气固两相文丘里管14下行，气固两相文丘里管14底部的出料口置于出料管10的下方，从气固两相文丘里管14喷出的粗煤气和半焦与通过布气板均匀喷出的冷却气进行换热，冷却气向上吹动粗煤气和半焦，使粗煤气和半焦从出料管10排出至旋风分离器2内进行气固分离，粗煤气从旋风分离器2顶部的煤气出口排出去后系统进行换热、净化、冷却提油，分离出的半焦通过旋风分离器2底部的出口排出进入半焦处理系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，其包括连通的反应器和旋风分离器；所述反应器的内腔由上到下依次分为氢气贫氧燃烧室、煤粉加氢反应室和气固冷却室；在所述氢气贫氧燃烧室的所述反应器的壳体上设有燃烧喷嘴；所述燃烧喷嘴的进气管分别与燃料气管、氢气管和氧气管连通，在所述氢气贫氧燃烧室与所述煤粉加氢反应室之间设有第一圆锥料斗；在所述煤粉加氢反应室的所述反应器的壳体上设有煤粉喷嘴；在所述煤粉加氢反应室与所述气固冷却室之间设有第二圆锥料斗；在所述气固冷却室的所述反应器的壳体上由下到上依次设有冷却气进气管和与所述旋风分离器连通的出料管；在所述出料管与所述冷却气进气管之间的所述气固冷却室内设有布气装置。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，所述燃烧喷嘴的数量为位于所述氢气贫氧燃烧室顶部中心的一个；或以所述氢气贫氧燃烧室的中心为圆心、沿圆周均匀分布在所述氢气贫氧燃烧室四周的四个或四个以上的偶数个。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，所述煤粉喷嘴的数量为以所述煤粉加氢反应室的中心为圆心、沿圆周均匀分布在所述煤粉加氢反应室四周的四个或四个以上的偶数个。
4.根据权利要求1或2任意一项所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，所述布气装置包括布气板，在所述布气板上均匀开设有布气孔。
5.根据权利要求3所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，所述布气装置包括布气板，在所述布气板上均匀开设有布气孔。
6.根据权利要求1、2或5任意一项所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，在所述第一圆锥料斗的底部出料口设有氢气文丘里管。
7.根据权利要求3所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，在所述第一圆锥料斗的底部出料口设有氢气文丘里管。
8.根据权利要求4所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，在所述第一圆锥料斗的底部出料口设有氢气文丘里管。
9.根据权利要求1、2、5、7或8任意一项所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，在所述第二圆锥料斗的底部出料口设有气固两相文丘里管，所述气固两相文丘里管的出料口置于所述出料管的下方。
10.根据权利要求3所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，在所述第二圆锥料斗的底部出料口设有气固两相文丘里管，所述气固两相文丘里管的出料口置于所述出料管的下方。
11.根据权利要求4所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，在所述第二圆锥料斗的底部出料口设有气固两相文丘里管，所述气固两相文丘里管的出料口置于所述出料管的下方。
12.根据权利要求6所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，在所述第二圆锥料斗的底部出料口设有气固两相文丘里管，所述气固两相文丘里管的出料口置于所述出料管的下方。
13.根据权利要求1、2、5、7、8、10、11或12任意一项所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，其还包括温度控制器、氢气电控阀和煤粉电控阀，所述温度控制器的温度探头置于所述氢气贫氧燃烧室内；在所述氢气管上设有所述氢气电控阀，在所述煤粉喷嘴上设有所述煤粉电控阀，所述温度控制器分别与所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀电连接，分别控制所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀的开闭。
14.根据权利要求3所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，其还包括温度控制器、氢气电控阀和煤粉电控阀，所述温度控制器的温度探头置于所述氢气贫氧燃烧室内；在所述氢气管上设有所述氢气电控阀，在所述煤粉喷嘴上设有所述煤粉电控阀，所述温度控制器分别与所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀电连接，分别控制所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀的开闭。
15.根据权利要求4所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，其还包括温度控制器、氢气电控阀和煤粉电控阀，所述温度控制器的温度探头置于所述氢气贫氧燃烧室内；在所述氢气管上设有所述氢气电控阀，在所述煤粉喷嘴上设有所述煤粉电控阀，所述温度控制器分别与所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀电连接，分别控制所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀的开闭。
16.根据权利要求6所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，其还包括温度控制器、氢气电控阀和煤粉电控阀，所述温度控制器的温度探头置于所述氢气贫氧燃烧室内；在所述氢气管上设有所述氢气电控阀，在所述煤粉喷嘴上设有所述煤粉电控阀，所述温度控制器分别与所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀电连接，分别控制所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀的开闭。
17.根据权利要求9所述的一种粉煤加氢气化装置，其特征在于，其还包括温度控制器、氢气电控阀和煤粉电控阀，所述温度控制器的温度探头置于所述氢气贫氧燃烧室内；在所述氢气管上设有所述氢气电控阀，在所述煤粉喷嘴上设有所述煤粉电控阀，所述温度控制器分别与所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀电连接，分别控制所述氢气电控阀和所述煤粉电控阀的开闭。
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