CN115960642A - 一种高温水活化碳氢制取天然气的设备 - Google Patents

Abstract

一种高温水活化碳氢制取天然气的设备，包括依次连接的初级混热装置、二级混热装置和高温烟气炉；初级混热装置与原料煤供给装置和水蒸气供给装置连接，用于使原料煤与第一水蒸气接触升温得到第一煤气混合物；二级混热装置与水蒸气供给装置连接，用于使第一煤气混合物与第二水蒸气接触升温得到第二煤气混合物；高温烟气炉用于对第二煤气混合物进行热解反应，得到产品气。该设备简化了现有煤制天然气的工艺过程和设备，降低生产成本，仅产生少量或不产生污染物。

Description

一种高温水活化碳氢制取天然气的设备

技术领域

本发明属于煤化工领域，具体地，涉及一种高温水活化碳氢制取天然气的设备。

背景技术

煤制天然气作为清洁产业，极大地节约了煤炭资源，提升了煤炭价值。特别是针对“缺油、少气、富煤”的能源结构，积极发展煤制天然气工业，实现煤的就地转化，减少运输成本，具有非常重要的战略意义。

全世界已投产的工业级煤制天然气装置较少，我国长期致力于煤制天然气全技术链的国产化，但真正进入工业应用的也不多。煤制天然气整个生产工艺流程可简述为：原料煤与高纯氧气和中压蒸汽进行反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和脱硫脱碳后，制成净煤气；净煤气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出天然气。主工艺生产装置包括空分、碎煤加压气化炉、耐硫耐油变换装置、气体净化装置、甲烷化合成装置及废水处理装置。

甲烷化是把煤炭变为清洁的天然气的关键核心技术之一，在高温、高压和催化剂作用下，把煤气化生成的一氧化碳、二氧化碳和氢气催化生成甲烷。其中，甲烷化催化剂在这个化学反应过程中发挥着至关重要的作用，也是限制我国煤制天然气整套系统自主化的关键点。由于主流工艺路线基本确定，很多研究都是围绕甲烷化催化剂的改进展开的。

发明内容

本发明的发明人在研究中发现，煤制天然气工艺并非必需额外添加甲烷化催化剂，可以利用煤炭中含有的催化组分实现甲烷化催化。基于该颠覆性发现，提出了一整套全新的高温水活化碳氢制取天然气的工艺设备，用于高温水活化碳氢制取天然气的制取。

为了实现上述目的，本发明提供一种高温水活化碳氢制取天然气的设备，包括依次连接的初级混热装置、二级混热装置和高温烟气炉；所述初级混热装置与原料煤供给装置和水蒸气供给装置连接，用于使原料煤与第一水蒸气接触升温得到第一煤气混合物；所述二级混热装置与所述水蒸气供给装置连接，用于使所述第一煤气混合物与第二水蒸气接触升温得到第二煤气混合物；所述高温烟气炉用于对所述第二煤气混合物进行热解反应，得到产品气。

利用该设备在全程隔绝氧气的条件下，原料煤两次与水蒸气接触、混合、升温，然后进入高温烟气炉进行热解，得到含天然气的产品气。该设备简化了现有煤制天然气的工艺过程和设备，降低生产成本，仅产生少量或不产生污染物。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的实施例的高温水活化碳氢制取天然气的设备的结构示意图。

图2示出了根据本发明的实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的主视结构示意图。

图3示出了根据本发明的实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的左视结构示意图。

图4示出了根据本发明的实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的右视结构示意图。

图5示出了图4的A向剖视结构示意图。

图6示出了根据本发明的实施例的涡流配热喷煤枪装置的喷煤枪芯的三维结构示意图。

图7示出了根据本发明的实施例的多角度分布式混热器装置的主视结构示意图。

图8示出了根据本发明的实施例的多角度分布式混热器装置的侧视结构示意图。

图9示出了图8的A向剖视结构示意图。

图10示出了图7的B向剖视结构示意图。

图11示出了根据本发明的实施例的负压烟气炉的结构示意图。

图12示出了根据本发明的实施例的分流热解反应装置的结构示意图。

图13示出了根据本发明的实施例的物料加热分配器的剖视图。

图14示出了根据本发明的实施例的物料加热分配器的立体图。

图15示出了根据本发明的实施例的物料加热分配器的另一个角度的立体图。

图16示出了根据本发明的实施例的延展螺旋热解反应器的剖视图。

图17示出了根据本发明的实施例的延展螺旋热解反应器的局部立体图。

图18示出了根据本发明的实施例的水洗滤尘装置的整体结构示意图。

图19示出了根据本发明的实施例的水洗滤尘装置的等差水封滤尘组件的三维结构示意图。

图20示出了根据本发明的实施例的水洗滤尘装置的等差水封滤尘组件的剖视结构示意图。

图21示出了图20的局部放大示意图。

图22示出了根据本发明的实施例的水洗滤尘装置的等差水封滤尘组件的截面结构示意图。

图23示出了根据本发明的实施例的水洗滤尘装置的二次稳流水洗过滤组件的三维结构示意图。

图24示出了根据本发明的实施例的水洗滤尘装置的二次稳流水洗过滤组件的剖视结构示意图。

图25示出了图24的局部放大示意图。

图26示出了根据本发明的实施例的水洗滤尘装置的二次稳流水洗过滤组件的截面结构示意图。

图27示出了根据本发明的实施例的气液分离气体回收装置的三维结构示意图。

图28示出了根据本发明的实施例的气液分离气体回收装置的剖视结构示意图。

附图标记说明

10高温水活化碳氢制取天然气的设备；101蒸汽缓冲罐；102雾化器；103煤浆搅拌装置；104煤浆泵；105缓冲罐；106储气装置；107产品气出口流量计；108水源；109软化水罐；110沉淀池；111换热器给水泵；112水泵；113增压泵；114压缩机；115燃气增压泵；116换热器进水调节阀；

200涡流配热喷煤枪装置；2001混流通道；2002雾态物料通道；2003蒸汽通道；2004分支通道；2005喷煤枪外壳；2006喷煤枪芯；2007槽；2008第一封堵部；2009环形槽；2010第一锥状部；2011第二封堵部；2012第二锥状部；2013焊接工艺孔；2014加热蒸汽入口；

300多角度分布式混热器装置；3001混热壳体；3002混热通道；3003蒸汽传输管路；3004旋流通道；3005变径连接管；3006蒸汽旋流发生部件；3007蒸汽导向槽；

400负压烟气炉；401炉体；4011耐火材料浇筑层；4012耐火材料砌筑层；4013保温材料层；4014金属外壳；4015炉膛；402燃烧器；4021火焰通道；403负压引风机；404高温烟气换热器；405低温烟气换热器；406高温产品气换热器；407低温产品气换热器；408压力控制阀；409压力控制罐；

500分流热解反应装置；501物料加热分配器；5011物料分配进口；5012物料分配出口；5013内筒；5014外筒；5015烟气出口；5016烟气管道；5017物料分配通道；5018端板；5019烟气进口；5020V型槽；5021连接板；502延展螺旋热解反应器；5021物料热解进口；5022物料出口；5023内壁；5024外壁；5025环形底壁；5026过热火道；5027螺旋片结构；

600水洗滤尘装置；6001等差水封滤尘组件；6002水封罐；6003第一排污口；6004第一含尘气体入口；6005第一喷淋口；6006第一出气口；6007、二次稳流水洗过滤组件；6008水洗罐；6009第二排污口；6010第二含尘气体入口；6011第二出气口；6012第二喷淋口；6013检修孔；6014第一含尘气体管路；6015第一气体分布结构；6016第一竖向管；6017第一封头；6018第一含尘气体出口；6019进水分配管；6020第一排污管路；6021第一排污阀门；6022滤尘液位计安装孔；6023第二含尘气体管路；6024第二气体分布结构；6025第二竖向管；6026第二封头；6027第二含尘气体出口；6028第一阻流孔板；6029第二阻流孔板；6030连通管路；6031喷淋管路；6032喷淋头；6033含尘气体输送管路；6034止回阀；

700气液分离装置；800气固分离装置；900脱硫装置；

7000气液分离气体回收装置；7001液体存放腔；7002气体收集腔；7003气液混合物料入口；7004分离气体出口；7005分离液体出口；7006气液混合物料管路；7007横向罐体；7008竖向罐体；7009分离液体排放管路；7010分离液体排放阀门；7011气液分离液位计安装孔；

MI物料进口管；GE烟气出口管；PE产品出口管。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的实施例的高温水活化碳氢制取天然气的设备的结构示意图。如图1所示，高温水活化碳氢制取天然气的设备10包括依次连接的初级混热装置、二级混热装置和高温烟气炉；初级混热装置与原料煤供给装置和水蒸气供给装置连接，用于使原料煤与第一水蒸气接触升温得到第一煤气混合物；二级混热装置与水蒸气供给装置连接，用于使第一煤气混合物与第二水蒸气接触升温得到第二煤气混合物；高温烟气炉用于对第二煤气混合物进行热解反应，得到产品气。

在全程隔绝氧气的条件下，原料煤两次与水蒸气接触、混合、升温，然后进入高温烟气炉进行热解反应，就能够得到含天然气的产品气。本发明利用原料煤中含有的催化组分实现甲烷化催化，简化了工艺过程和设备，降低生产成本，仅产生少量或不产生污染物。

本发明的术语热解反应是指由原料煤和水蒸气至最终得到含天然气的产品气的整个反应过程。

在本实施例中，初级混热装置使原料煤与第一水蒸气接触升温至100～150℃，二级混热装置使第一煤气混合物与第二水蒸气接触升温至200～360℃，高温烟气炉最高能达到1250℃，保证700～1000℃的反应温度。

高温水活化碳氢制取天然气的设备10得到的产品气依次经过产品气换热器、水洗滤尘装置600、气液分离装置700、气固分离装置800、脱硫装置900、缓冲罐105进行换热、水洗滤尘、气液分离、气固分离、脱硫、缓冲等处理，最终产品可由储气装置106储存，或者直接供给至用户管道，或者供给至高温烟气炉作为燃料。特别地，产品气进入燃烧器的端口处依次设有第一手动球阀、燃烧器一级调压器、第二手动球阀、燃烧器二级稳压器、第三手动球阀，对进入燃烧器的产品气进行压力调节。

气液分离装置700、气固分离装置800、脱硫装置900还分别通过电动控制阀与排污管线连接，产生的污水可通过排污管线排走。脱硫装置900与缓冲罐105之间还设有止回阀、产品气出口流量计107。缓冲罐105的出口设有压力控制阀和压力调节器，用于调节缓冲罐的压力。一般情况下，缓冲罐105内的压力保持在0.45MPa左右。储气装置106可以是储气瓶，储气瓶的入口端设置压缩机114，对产品气进行压缩，一般情况下，储气瓶内的压力控制在1.5MPa左右。此外，还设置气液分离气体回收装置7000，以回收水洗滤尘装置600排出的液体中所含的产品气。

原料煤优选地以雾化状态与第一水蒸气接触。为此，原料煤供给装置包括煤浆搅拌装置103、煤浆泵104和雾化器102。煤浆泵104与煤浆搅拌装置103连接，将煤浆供给至雾化器102。雾化器102分别与储气装置106和煤浆泵104连接，通过来自于储气装置106的产品气将煤浆泵104供给的煤浆雾化，获得雾化状态的原料煤。利用产品气对煤浆进行雾化可以避免引入杂质。

在本实施例中，煤浆泵104和雾化器102之间还设有电动调节阀和煤浆流量计，用于控制煤浆泵104泵送的煤浆流量。雾化器102与储气装置106之间设有雾化气调节阀和雾化气流量计，用于控制进入雾化器102的水蒸气流量。

雾化状态的原料煤通过初级混热装置、二级混热装置与水蒸气供给装置(即蒸汽缓冲罐101)供给的水蒸气进行接触、混合、升温。优选地，雾化器102与初级混热装置之间设有止回阀和手动球阀，用于控制原料煤的供给。其中，初级混热装置包括涡流配热喷煤枪装置200，二级混热装置包括多角度分布式混热器装置300。

涡流配热喷煤枪装置

如图2至图6所示，涡流配热喷煤枪装置200包括：

喷煤枪本体，喷煤枪本体内部设置有混流通道2001、雾态物料通道2002和至少一个蒸汽通道2003，混流通道2001的一端开放，蒸汽通道2003为螺旋形，蒸汽通道2003的一端与混流通道2001的另一端连通，雾态物料通道2002的一端通过分支通道2004与蒸汽通道2003的一端连通，分支通道2004的轴线与雾态物料通道2002的轴线形成夹角。

具体的，雾态物料通道2002用于输送雾化后的物料，蒸汽通道2003用于输送高温蒸汽，雾化后的物料进入喷煤枪本体后依次经过雾态物料通道2002和分支通道2004，高温蒸汽进入喷煤枪本体后沿螺旋形的蒸汽通道2003呈螺旋流动轨迹，雾化后的物料和高温蒸汽在分支通道2004与蒸汽通道2003的交汇处混合，由于二者流动方向不同，雾化后的物料和高温蒸汽在该交汇处碰撞、混热、混合，并利用高温蒸汽对雾化后的物料进行了加热，形成混热物料，混热物料能够进入混流通道2001，混流通道2001设置在喷煤枪本体内的一端，经过混流通道2001喷出混热物料。

在一个示例中，高温蒸汽为800～1000℃的水蒸气，经高温蒸汽加热后的混热物料的温度为100～150℃。

可选地，雾态物料通道2002的另一端开放，雾态物料通道2002的另一端用于连接物料雾化结构。

进一步的，高温蒸汽与雾化气体的压力作用能够实现混热物料从混流通道2001中的喷出。

可选地，蒸汽通道2003的另一端开放，蒸汽通道2003的另一端用于连接水蒸气供给装置。

具体的，水蒸气供给装置可以为蒸汽缓冲罐101，利用蒸汽缓冲罐为上述涡流配热喷煤枪提供800～1000℃的水蒸气。

可选地，喷煤枪本体包括喷煤枪外壳2005和喷煤枪芯2006，喷煤枪外壳2005为筒状，喷煤枪芯2006穿设在喷煤枪外壳2005内，雾态物料通道2002设置在喷煤枪芯2006的内部，喷煤枪芯2006的外周上设置有至少一个螺旋形的槽2007，每个槽2007在喷煤枪外壳2005的内部形成一个蒸汽通道2003。

具体的，喷煤枪外壳2005和喷煤枪芯2006可以分别制造，再进行组装，简化制造工艺，提高制造精度；喷煤枪芯2006的外周上的螺旋形的槽2007，在喷煤枪芯2006与喷煤枪外壳2005之间形成螺旋形的蒸汽通道2003，蒸汽通道2003的数量可以根据需要进行设置。

在一个示例中，喷煤枪芯2006为圆柱状，喷煤枪外壳2005为圆筒状，槽2007在喷煤枪芯2006的外周上沿喷煤枪芯2006的圆周方向均匀设置有三个，雾态物料通道2002沿喷煤枪芯2006的轴线设置在喷煤枪芯2006的中心，分支管路设置有三个，分支管路的一端连通在雾态物料通道2002的侧壁，分支管路的另一端连通在槽2007的底部。

进一步的，分支管路与槽2007的交汇位置靠近混流通道2001的另一端，保证在分支管路内的雾化后的物料与槽2007内的高温蒸汽混合后立即进入混流通道2001并经混流通道2001喷出。

可选地，喷煤枪芯2006的一端设置有环状的第一封堵部2008，第一封堵部2008与喷煤枪外壳2005的一端密封连接。

具体的，第一封堵部2008的端面或外周与喷煤枪外壳2005的一端密封连接即可，喷煤枪芯2006内部的雾态物料通道2002的另一端在靠近第一封堵部2008的端面上开放。

可选地，喷煤枪芯2006靠近第一封堵部2008的一端的外周开设有环形槽2009，槽2007开设在喷煤枪芯2006远离第一封堵部2008的一端的外周，槽2007的一端与环形槽2009连通。

具体的，环形槽2009的设置在喷煤枪外壳2005的内部形成加热蒸汽导入槽，加热蒸汽导入槽与蒸汽通道2003连通，用于将高温蒸汽导入蒸汽通道2003。

可选地，喷煤枪芯2006远离第一封堵部2008的一端的端面上设置有第一锥状部2010，第一锥状部2010与喷煤枪外壳2005的另一端之间形成截面渐扩的混流通道2001，槽2007的另一端与混流通道2001连通。

具体的，第一锥状部2010靠近喷煤枪芯2006的一端的截面直径大于其远离喷煤枪芯2006的一端的截面直径，第一锥状部2010的设置使得混流通道2001为截面渐扩的环形通道，通过混流通道2001的另一端进入混流通道2001的混热物料经过截面渐扩的混流通道2001再喷出，对混热物料起到降压提速的作用。

可选地，雾态物料通道2002靠近第一封堵部2008的一端开放，雾态物料通道2002远离第一封堵部2008的一端内部设置有第二封堵部2011，第二封堵部2011的一端设置有第二锥状部2012，第二锥状部2012的尖端处于雾态物料通道2002与分支通道2004的交接部位。

具体的，第二锥状部2012的尖端处于雾态物料通道2002与分支通道2004的交接部位，由于分支通道2004的轴线与雾态物料通道2002的轴线形成夹角，雾态物料通道2002中的雾化后的物料需要进入各个分支通道2004内，第二锥状部2012的设置能够使得进入各个分支通道2004内的雾化后的物料量更加均匀。

可选地，喷煤枪芯2006的一端设置有焊接工艺孔2013，焊接工艺孔2013与雾态物料通道2002连通。

具体的，焊接工艺孔2013用于连接物料雾化结构的出口管线，方便与连接物料雾化结构的出口管线进行插入式的焊接，焊接工艺孔2013与雾态物料通道2002同轴，在焊接过程中保证同心度。

可选地，喷煤枪外壳2005上设置有加热蒸汽入口2014，加热蒸汽入口2014与环形槽2009连通。

具体的，加热蒸汽入口2014开设在喷煤枪外壳2005上，可以根据需要设置加热蒸汽入口2014的轴线与喷煤枪外壳2005的轴线之间的夹角角度，在一个示例中，加热蒸汽入口2014的轴线与喷煤枪外壳2005的轴线之间的夹角为90°；加热蒸汽入口2014与环形槽2009所形成的加热蒸汽导入槽连通。

在本实施例中，水煤浆与产品气同时输入雾化器102，利用产品气对水煤浆进行雾化，形成雾化后的物料。雾化后的物料进入喷煤枪本体后依次经过雾态物料通道2002和分支通道2004，高温蒸汽进入喷煤枪本体后沿螺旋形的蒸汽通道2003呈螺旋流动轨迹，雾化后的物料和高温蒸汽在分支通道2004与蒸汽通道2003的交汇处混合，由于二者流动方向不同，雾化后的物料和高温蒸汽在该交汇处碰撞、混热、混合，并利用高温蒸汽对雾化后的物料进行了加热，形成100～150℃的混热物料，混热物料能够进入混流通道2001，混流通道2001设置在喷煤枪本体内的一端，经过混流通道2001喷出混热物料，喷出的混热物料可以进入下一工序的设备。

多角度分布式混热器装置

图7和图8分别示出了根据本发明的实施例的多角度分布式混热器装置的主视结构示意图和侧视结构示意图。图9示出了图8的A向剖视结构示意图。图10示出了图7的B向剖视结构示意图。如图7至图10所示，多角度分布式混热器装置300包括：

混热壳体3001，呈筒状，混热壳体3001的内部设置有混热通道3002；

多个蒸汽传输管路3003，与混热通道3002连通，多个蒸汽传输管路3003沿混热通道3002的轴线依次间隔设置，多个蒸汽传输管路3003在混热通道3002的径向截面上处于不同的圆周角上。

具体的，混热通道3002内能够通入混热物料，通过多个蒸汽传输管路3003向混热通道3002内通入高温蒸汽，利用高温蒸汽与混热物料进行混热，使得混热物料的温度升高，到达加热效果；沿混热通道3002轴线间隔设置并且处于混热通道3002的径向截面上不同圆周角度上的多个蒸汽传输管路3003，在混热通道3002的轴线方向上形成多级式多角度的高温蒸汽混热，提高高温蒸汽与混热物料的混合和碰撞程度，进而实现对混热物料的混热升温。

可选地，蒸汽传输管路3003内设置有螺旋形的旋流通道3004。

具体的，螺旋形的旋流通道3004能够对高温蒸汽起到导流作用，在旋流通道3004的螺旋形导流作用下进入混热通道3002，提高蒸汽与混热通道3002内的混热物料的碰撞和混合程度，进而提高混热效果。

可选地，混热壳体3001的一端为混热物料入口，混热壳体3001的另一端为混热物料出口。

具体的，混热通道3002的两端均为开放的，混热物料从混热物料入口流入，在混热通道3002内流动，经过高温蒸汽的混热后，从混热物料出口流出。

可选地，混热物料出口上连接有变径连接管3005。

具体的，变径连接管3005的设置便于混热物料出口与下一工序的设备的物料入口连接。

可选地，蒸汽传输管路3003内设置有蒸汽旋流发生部件3006，蒸汽旋流发生部件3006的外周上设置有螺旋形的蒸汽导向槽3007，蒸汽导向槽3007在蒸汽传输管路3003的内部形成旋流通道3004。

具体的，蒸汽旋流发生部件3006的形状与蒸汽传输管路3003的内部形状相适配并与蒸汽传输管路3003的内壁连接，蒸汽旋流发生部件3006可以为柱状或锥状，蒸汽导向槽3007开设在蒸汽旋流发生部件3006的外周，在蒸汽旋流发生部件3006与蒸汽传输管路3003的内壁连接后，蒸汽导向槽3007与蒸汽传输管路3003的内壁之间形成螺旋形的旋流通道3004。

进一步的，蒸汽旋流发生部件3006可以单独制造加工，蒸汽旋流发生部件3006制造好后可以与蒸汽传输管路3003进行装配，这样可以降低内部带有螺旋形的旋流通道3004的蒸汽传输管路3003的制造难度，降低制造成本。

可选地，蒸汽传输管路3003包括直管部分和变径管部分，直管部分与混热壳体3001连接，蒸汽旋流发生部件3006设置在变径管部分内部。

具体的，直管部分与混热壳体3001连接，在一个示例中，直管部分的轴线垂直于混热通道3002的轴线；变径管部件的设置便于实现蒸汽传输管路3003与水蒸气供给装置的连接。

可选地，蒸汽传输管路3003用于连接水蒸气供给装置。

具体的，水蒸气供给装置可以为蒸汽缓冲罐101，利用蒸汽缓冲罐为上述多角度分布式混热器装置提供800～1000℃的水蒸气。

可选地，混热壳体3001的外壁上开设有多个蒸汽传输管路3003连接孔，蒸汽传输管路3003与蒸汽传输管路3003连接孔连接。

具体的，蒸汽传输管路3003可以焊接在混热壳体3001上，使得蒸汽传输管路3003与蒸汽传输管路3003连接孔连通。

可选地，多个蒸汽传输管路3003连接孔沿混热通道3002的轴线方向等间距设置。

具体的，沿混热通道3002的轴线方向等间距设置的多个蒸汽传输管路3003在混热物料的流动路径上形成多级式的高温蒸汽混热，提高混热效果。

可选地，蒸汽传输管路3003连接孔设置有三个，三个蒸汽传输管路3003连接孔沿混热壳体3001的圆周方向均布。

具体的，三个蒸汽传输管路3003沿混热物料的流动路径依次为第一蒸汽传输管路3003、第二蒸汽传输管路3003和第三蒸汽传输管路3003，若第一蒸汽传输管路3003所连接的第一蒸汽传输管路3003连接孔处于混热壳体3001圆周方向上的0°圆周角上，则第二蒸汽传输管路3003所连接的第二蒸汽传输管路3003连接孔处于混热壳体3001圆周方向上的120°圆周角上，第三蒸汽传输管路3003所连接的第三蒸汽传输管路3003连接孔处于混热壳体3001圆周方向上的240°圆周角上；多个蒸汽传输管路3003在混热通道3002的径向截面上处于不同的圆周角上，使得加热蒸汽从混热通道3002的径向截面上不同的圆周角方位上进入混热通道3002内，实现多角度式进汽混热，提高混热效果。

多角度分布式混热器装置使用时，混热物料入口用于与该多角度分布式混热器装置前一工序的涡流配热喷煤枪装置的混热物料的出口连接，涡流配热喷煤枪装置能够输出100～150℃的混热物料，混热物料进入混热通道3002后，通过与水蒸气供给装置连接的蒸汽传输管路3003向混热通道3002内通入高温蒸汽，高温蒸汽进入混热通道3002后与混热物料进行碰撞混合，对混热物料进行高温蒸汽混热，使得100～150℃的混热物料升温至200～360℃，再通过变径连接管3005输送至下一工序的设备中。

负压烟气炉

在本实施例中，高温烟气炉为负压烟气炉。图11示出了根据本发明的实施例的负压烟气炉的结构示意图。如图11所示，负压烟气炉400包括：

炉体401，炉体上设有贯穿炉壁的物料进口管MI、烟气出口管GE和产品出口管PE；

分流热解反应装置500，包括物料加热分配器501和延展螺旋热解反应器502，物料加热分配器501设于炉体401内，物料加热分配器501的物料分配进口与物料进口管MI连接，用于加热物料并将物料分配至延展螺旋热解反应器502，以进行热解反应；延展螺旋热解反应器502设于炉体401内，延展螺旋热解反应器502的物料热解进口5021和物料出口5022分别连接于物料加热分配器501的物料分配出口5012和产品出口管PE；

燃烧器402，燃烧器的火焰通道4021穿过炉壁与炉膛4015连通，用于向炉膛内供给高温烟气；以及

负压引风控制系统，用于控制炉膛的温度和烟气出口管排出的烟气温度。

负压烟气炉工作时，燃烧器工作，通过火焰通道向炉膛内供热。经过混热的物料通过物料进口管进入物料加热分配器，在此被加热并分配至延展螺旋热解反应器，在延展螺旋热解反应器内被加热、进行热解反应。反应得到的产品通过产品出口管排出，进行下一工艺步骤；烟气通过烟气出口管排出。负压引风控制系统用于控制炉膛的温度和烟气出口管排出的烟气温度，保证反应的正常进行。

在本实施例中，炉体401由耐火材料制成，炉体401的外壁设有保温材料层，保温材料层的外部罩设有金属外壳4014。具体地，炉体401由耐火材料浇筑和/或砌筑而成，在本实施例中，炉体的内层为耐火材料砌筑层，外层为耐火材料浇筑层。保温材料层包括保温涂料层和保温棉层。通过设置保温材料层，能够增强炉体的保温效果，节约能源。

炉壁为圆筒形，包括前壁、后壁和设于前壁与后壁之间的侧壁，物料进口管MI和烟气出口管GE贯穿前壁，产品出口管PE从底部贯穿侧壁，燃烧器402设于炉体的后段，其火焰通道穿过后壁与炉膛连通，向炉膛内供给热量。

负压烟气炉为卧式结构，其中的物料加热分配器501、延展螺旋热解反应器502和燃烧器的火焰通道4021沿水平方向同轴设置，能使热量更均匀地传递至延展螺旋热解反应器。根据需要，负压烟气炉也可设计为立式。物料加热分配器501和延展螺旋热解反应器502与炉体401的炉壁之间均设有间隙，该间隙被有利地设置以利于高温烟气的流动。

分流热解反应装置

图12示出了根据本发明的实施例的分流热解反应装置的结构示意图。如图12所示，分流热解反应装置500包括同轴设置且相互连接的物料加热分配器501和延展螺旋热解反应器502，物料加热分配器501用于加热物料并将物料分配至延展螺旋热解反应器502，以进行热解反应。

反应时，物料经喷射进入物料加热分配器501，在物料加热分配器501中被加热升温；然后，经过加热的物料被分配至延展螺旋热解反应器502，在此被再次加热升温，进行热解反应。延展螺旋热解反应器502具有螺旋形的物料热解通道，能够延长物料的热解反应路径，保证物料进行充分热解。完成热解反应的物料从延展螺旋热解反应器排出，进行下一工艺步骤。

图13、图14和图15分别示出了根据本发明的实施例的物料加热分配器的剖视图和立体图，图16和图17分别示出了根据本发明的实施例的延展螺旋热解反应器的剖视图和局部立体图。

如图13至17所示，物料加热分配器501设有物料分配进口5011和物料分配出口5012，延展螺旋热解反应器502设有物料热解进口5021和物料出口5022；

物料加热分配器501的物料分配进口5011用于与物料进口管连接，物料热解进口5021与物料5加热分配器501的物料分配出口5012连接，延展螺旋热解反应器502的物料出口5022用于与产品出口管连接。

反应时，物料从物料进口管经物料分配进口5011进入物料加热分配器501，被加热升温后，经物料分配出口5012进入物料热解进口5021进入延展螺旋热解反应器502，在延展螺旋热解反应器502内再次被加热，发生热解反应后，经物料出口5022从产品出口管排出。

0在本实施例中，物料加热分配器501包括内筒5013和套设于内筒外的外筒5014；物料分配进口5011设于外筒5014的前端，外筒的侧壁上设有烟气出口5015。内筒5013的前端封闭，后端设有烟气进口5019，外筒的烟气出口5015通过烟气管道5016与内筒5013的内部连通，以允许通过烟气进口进入内筒的烟气依次通过烟气管道和烟气出口排出。内筒与外筒之间形成物料分配通道5017，物料分配通道5017的前端与物料分配进口5011连通，后端设有物料分配出口5012。

5反应时，物料加热分配器501和延展螺旋热解反应器502均设于烟气炉内。一部分高温烟气流经外筒的外侧，从外侧对物料分配通道5017内的物料进行加热，另一部分高温烟气经烟气进口5019进入内筒5013的内部，从内侧对物料分配通道5017内的物料进行加热，然后经烟气管道5016从烟气出口5015排出；物料被高温烟气加热后从物料分配出口5012排出，进入延展螺旋热解反应器502。

通过这种方式，可以从内外侧对物料分配通道5017内的物料进行充分加热，提高了加热效率。

0在本实施例中，外筒5014包括锥形的第一前端和圆筒形的第一后端，物料分配进口5011设于第一前端的头部，烟气出口5015设于第一后端的侧壁上。内筒5013包括依次连接的第二前端、第二后端和端板5018。第二前端为锥形，第二后端为圆筒形，端板5018为环形，设于第二后端的端部外周。烟气进口5019设于端板5018的中心，端板5018的外周设有V型槽5020，V型槽5020与物料分配通道5017连通，连通部即为物料分配出口5012。

5物料分配出口5012是由V型槽5020与物料分配通道5017的连通部形成的，在实际应用时，

根据设计流量调整V型槽的深度，即可调整物料分配出口5012的截面积，从而改变物料的流量。

烟气出口5015和烟气管道5016均为多个，多个烟气出口5015和多个烟气管道5016沿外筒5014的周向均布，且每个烟气出口5015的位置与一个烟气管道5016的位置相对应；相应的，V型槽5020也为多个，多个V型槽沿端板5018的外周均布，且沿端板5018的周向，V型槽5020与烟气出口0 5015交替设置。通过这种设置，从物料分配进口5011进入物料分配通道5017的物料被均匀分配至多条流动路径，然后分别通过各物料分配出口5012离开物料加热分配器501。

在本实施例中，内筒5013还包括从端板5018的外周向外筒的前端延伸的多个连接板5021，多个连接板连接于外筒5014的外周壁，从而实现内筒与外筒的固定连接。

参考图16和图17，延展螺旋热解反应器502为环形，包括环形的内壁5023、套设于内壁外的环形的外壁5024、连接于内壁和外壁之间的环形底壁5025。

内壁5023连接于内筒5013的第二后端，且限定供烟气通过的过热火道5026，内壁和外壁之间设有绕所述内壁设置的螺旋片结构5027，以便在内壁和外壁之间形成螺旋形的物料热解通道。

物料热解进口5021设于物料热解通道的前端，与物料加热分配器501的物料分配出口5012连通，物料热解通道的后端由底壁5025封闭，外壁5024上设有分别与物料热解通道和产品出口管连通的物料出口。

物料分配通道5017与物料热解通道通过物料分配出口5012、物料热解进口5021连通，且形成封闭空间，在该封闭空间内，物料被加热并进行热解反应，然后经物料出口排出。一部分高温烟气流经外壁的外侧，从外侧对物料热解通道内的物料进行加热，另一部分高温烟气进入过热火道5026，从内侧对物料热解通道内的物料进行加热，双侧加热保证物料被充分加热，提高了加热和热解反应的效率。过热火道内的温度可达到1150～1250℃，使内筒的温度保持在1000～1150℃。此外，螺旋形的物料热解通道能够延长物料的热解反应路径，保证物料进行充分热解。

过热火道5026与烟气进口5019连通，高温烟气先进入过热火道5026，再进入烟气进口5019，对物料进行加热。

进一步地，参考图11，该设备还包括烟气换热器和产品气换热器，烟气换热器设于烟气出口管GE的出口端，产品气换热器设于产品出口管PE的出口端。具体地，烟气换热器包括串接的高温烟气换热器404和低温烟气换热器405，产品气换热器包括串接的高温产品气换热器406和低温产品气换热器407。高温烟气先经过高温烟气换热器404进行第一次换热，再经过低温烟气换热器405进行第二次换热，以充分利用烟气的热量。排出的产品先经过高温产品气换热器406进行第一次换热，再经过低温产品气换热器407进行第二次换热。负压引风机403设于低温烟气换热器405的出口端。

在本实施例中，为了充分利用烟气和产品气的热量，水蒸气供给装置(即蒸汽缓冲罐101)依次通过高温烟气换热器404、高温产品气换热器406和低温产品气换热器407与水源108连接，这样水源108所供给的水依次与低温产品气换热器407、高温产品气换热器406、高温烟气换热器404进行换热，形成水蒸气，进入蒸汽缓冲罐101，再供给至初级混热装置和二级混热装置。经过换热的水蒸气温度可达到800～1000℃。水源108和低温产品气换热器407之间依次设有管道泵、软化水罐109、蒸汽给水泵、蒸汽给水流量泵及流量计，用于水的泵送、软化、进量及温度控制。低温烟气换热器405与软化水罐109之间设有换热器进水调节阀116，换热器进水调节阀116用于调节低温烟气换热器405的冷却水流量和烟气排出温度。

负压引风控制系统

在本实施例中，负压引风控制系统包括控制器、负压引风机403、炉膛温度传感器、出炉烟气温度传感器，负压引风机403与烟气出口管GE连接，炉膛温度传感器和出炉烟气温度传感器分别用于测量炉膛温度T1和烟气温度T2。

控制器根据炉膛温度传感器和出炉烟气温度传感器的测量结果控制负压引风机的转速和燃烧器的功率，以使炉膛温度保持在第一温度范围内，使烟气温度保持在第二温度范围内。在本实施例中，第一温度范围为1150～1250℃，第二温度范围为1000～1100℃。可以利用各种现有技术手段实现引风机的转速调节，例如采用变频器等。

具体地，当炉膛温度T1高于第一温度范围的上限(例如高于1250℃时)且烟气温度T2高于第二温度范围的上限(例如高于1100℃)时，控制器控制负压引风机的转速增大，并控制燃烧器的功率减小，从而使得炉膛温度T1和烟气温度T2同时降低。当炉膛温度T1低于第一温度范围的下限(例如低于1150℃时)且烟气温度T2低于第二温度范围的下限(例如低于1000℃时)时，控制器控制压引风机的转速减小，并控制燃烧器的功率增大，从而使得炉膛温度T1和烟气温度T2同时升高；同时炉膛温度控制与物料进量进行连锁，根据炉温的升温速率调整物料进量来参与炉膛温度的调控。通过这种方式，将炉膛温度保持在合适的反应温度范围内，同时将烟气温度控制在合理范围内。控制器可以选用PLC控制器。

在本实施例中，负压引风控制系统还包括进料阀门和产品初始温度传感器，进料阀门设于物料进口管MI上，产品初始温度传感器用于测量产品出口管PE排出的产品温度T3。

控制器根据产品初始温度传感器的测量结果控制进料阀门的开度和/或燃烧器的功率，以使产品温度T3保持在第三温度范围内；在本实施例中，第三温度范围为850～950℃。

具体地，当产品温度T3高于第三温度范围的上限(例如高于950℃)时，控制器控制进料阀门的开度增大，使得进料流量增大从而产品温度T3降低，或者控制燃烧器的功率减小，使得产品温度T3降低，或者同时控制进料阀门的开度增大并控制燃烧器的功率减小，使得产品温度T3降低。当产品温度T3低于第三温度范围的下限(例如低于850℃)时，控制器控制进料阀门的开度减小，使得进料流量减小从而产品温度T3升高，或控制燃烧器的功率增大，使得产品温度T3升高，或者同时控制进料阀门的开度减小并控制燃烧器的功率增大，使得产品温度T3升高。

负压引风控制系统还包括烟气最终排放温度传感器，烟气最终排放温度传感器设于负压引风机和403低温烟气换热器405的出口端之间，用于测量烟气的最终排放温度。

控制器根据烟气最终排放温度传感器的测量结果调节进水调节阀116，从而控制低温烟气换热器405的冷却水流量，以使烟气的最终排放温度T5保持在第四温度范围内；在本实施例中，第四温度范围为50～60℃。

具体地，当烟气的最终排放温度T5高于第四温度范围的上限(例如高于60℃)时，控制器调节进水调节阀116使冷却水流量增大，以降低烟气的最终排放温度T5；当烟气的最终排放温度T5低于第四温度范围的下限(例如低于50℃)时，控制器调节进水调节阀116使冷却水流量减小，以提高烟气的最终排放温度T5。

优选地，负压引风控制系统还包括设于高温产品气换热器406和低温产品气换热器407之间的压力传感器、压力控制罐409和压力控制阀408，控制器根据压力传感器的测量结果调节压力控制罐和压力控制阀，以使通过产品出口管排出的产品压力保持在预设压力范围内。在本实施例中，预设压力范围为0.5～1.0MPa。

水洗滤尘装置

如图18至图26所示，水洗滤尘装置600包括：

等差水封滤尘组件6001，等差水封滤尘组件6001包括水封罐6002，水封罐6002由下至上依次设置有第一排污口6003、第一含尘气体入口6004、第一喷淋口6005和第一出气口6006；

二次稳流水洗过滤组件6007，二次稳流水洗过滤组件6007包括水洗罐6008，水洗罐6008由下至上依次设置有第二排污口6009、第二含尘气体入口6010、第二出气口6011和第二喷淋口6012，水洗罐6008内设置有阻流孔板，阻流孔板设置在第二含尘气体入口6010的上方，第二含尘气体入口6010与第一出气口6006连接。

具体的，该装置具有等差水封滤尘组件6001和二次稳流水洗过滤组件6007，能够对含尘气体进行两级式的水洗滤尘，提高滤尘效果；在水封罐6002内第一排污口6003由水进行水封，避免通过第一含尘气体入口6004进入水封罐6002的含尘气体从第一排污口6003排出，利用第一喷淋口6005对含尘气体进行第一次喷淋，实现一级滤尘，经过一级滤尘的含尘气体通过第二含尘气体入口6010进入水洗罐6008，进行水洗滤尘，即二级滤尘，水洗罐6008内的阻流孔板能够消除含尘气体在水中上升时形成的鼓泡，经过水洗滤尘后的洁净气体通过第二出气口6011排出。

进一步的，含尘气体可以通过处于该水洗滤尘装置上游的工艺流程设备的含尘气体排放管路输入水封罐6002，经过等差水封滤尘组件6001和二次稳流水洗过滤组件6007的两级式水洗滤尘后，第一排污口6003和第二排污口6009排出含尘液体，洁净气体则从第二出气口6011排出，含尘液体和洁净气体分别可以排入处于该水洗滤尘装置下游的不同工艺流设备中。

可选地，第一含尘气体入口6004与第一含尘气体管路6014连接，第一含尘气体管路6014延伸至水封罐6002的内部，第一含尘气体管路6014处于水封罐6002内的部分连接有第一气体分布结构6015。

具体的，第一气体分布结构6015能够使得进入水封罐6002内的含尘气体尽量均匀的分布在水封罐6002的截面上，使得含尘气体与第一喷淋口6005喷淋下来的水进行充分地接触混合，进而洗去含尘气体中的固体物料。

可选地，第一气体分布结构6015包括第一竖向管6016，第一竖向管6016的轴线与水封罐6002的轴线共线，第一竖向管6016的下端与第一含尘气体管路6014连接，第一竖向管6016的上端设置有第一封头6017，第一封头6017的下部设置有向第一竖向管6016内沿延伸的第一锥体部，第一竖向管6016的外壁上处于第一锥体部的外周位置上开设有多个第一含尘气体出口6018。

具体的，多个第一含尘气体出口6018沿第一竖向管6016的周向均布，经过第一含尘气体出口6018的含尘气体呈放射状进入水封罐6002。优选地，第一竖向管6016与水封罐6002同轴。

可选地，第一喷淋口6005沿水封罐6002的周向设置有多个，水封罐6002的外周设置有环形的进水分配管6019，多个第一喷淋口6005与进水分配管6019连通。

具体的，多个第一喷淋口6005在水封罐6002的周向上均布，通过第一喷淋口6005进入水封罐6002的喷淋水也呈放射状，使得喷淋水尽量均布在水封罐6002的截面上，与含尘气体充分地接触混合，进而洗去含尘气体中的固体物料。

在一个示例中，进水分配管6019的截面为半圆形，进水分配管6019的内周与水封罐6002的外壁连接，在多个第一喷淋口6005的外侧形成环形的进水分配通道，保证进水水流均匀流入多个第一喷淋口6005。

可选地，第一排污口6003上连接有第一排污管路6020，第一排污管路6020上设置有第一排污阀门6021，水封罐6002内设置有滤尘液位计，第一排污阀门6021用于根据滤尘液位计监测的液位信息进行排污，使得水封罐6002内的液位低于第一含尘气体出口6018。

具体的，可以根据滤尘液位计监测的液位信息控制第一排污阀门6021的开闭，进行排污，将水封罐6002内的液位控制在一定的液位以下，例如低于第一含尘气体出口6018，利用水封罐6002下部的积水，实现对第一排污口6003的水封，避免气体从排污口排出；水封罐6002上设置有两个滤尘液位计安装孔6022，用于安装滤尘液位计。

可选地，第二含尘气体入口6010与第二含尘气体管路6023连接，第二含尘气体管路6023延伸至水洗罐6008的内部，第二含尘气体管路6023处于水封罐6002内的部分连接有第二气体分布结构6024。

具体的，第二气体分布结构6024与第一气体分布结构6015类似，在一个示例中，第二气体分布结构6024包括第二竖向管6025，第二竖向管6025的轴线与水洗罐6008的轴线共线，第二竖向管6025的下端与第二含尘气体管路6023连接，第二竖向管6025的上端设置有第二封头6026，第二竖向管6025靠近第二封头6026的一端的外壁上开设有多个第二含尘气体出口6027。

可选地，阻流孔板包括由下至上依次设置的第一阻流孔板6028和第二阻流孔板6029，第一阻流孔板6028和第二阻流孔板6029上分布开设有多个第一阻流孔和多个第二阻流孔，第一阻流孔的孔径大于第二阻流孔的孔径。

具体的，第一阻流孔板6028和第二阻流孔板6029均处于水洗罐6008内液面以下，含尘气体经过第二气体分布结构6024排出至水洗罐6008内后，与水接触，为避免气流在水中形成鼓泡，固体物料随气流上升脱离水面随气流排出，设置第一阻流孔板6028和第二阻流孔板6029，形成二级式的阻流，去除液体中的鼓泡，提高除尘效果。

可选地，水洗罐6008的外壁上由下至上依次开设有第一连通孔、第二连通孔、第三连通孔和第四连通孔，第一连通孔处于第二排污口6009与第二含尘气体入口6010之间，第二连通孔处于第二含尘气体入口6010与第一阻流孔板6028之间，第三连通孔处于第一阻流孔板6028与第二阻流孔板6029之间，第四连通孔处于第二阻流孔板6029与第二出气口6011之间，第一连通孔、第二连通孔、第三连通孔和第四连通孔通过设置在水洗罐6008外侧的连通管路6030连通。

具体的，第一连通孔、第二连通孔、第三连通孔、第四连通孔和连通管路6030的设置使得水洗罐6008内的水能够通过连通管路6030向水洗罐6008的下部回流，气体进入水面以下后上升，而由此带来的水流扰动沿连通管路6030向水洗罐6008的下部回流，水在水洗罐6008内是流动的，避免因气流冲击造成的水向偏移。

可选地，第二喷淋口6012连接有喷淋管路6031，喷淋管路6031的一端延伸至水洗罐6008的内部，喷淋管路6031的一端设置有喷淋头6032，喷淋头6032处于第二出气口6011的下方。

具体的，喷淋管路6031用于向水洗罐6008内输入水，水经过喷淋头6032向下喷出，对气体进行水洗。

可选地，第二含尘气体入口6010通过含尘气体输送管路6033与第一出气口6006连接，含尘气体输送管路6033上设置有止回阀6034。

具体的，止回阀6034的设置能够避免由等差水封滤尘组件6001排出并进入二次稳流水洗过滤组件6007的含尘气体的回流。

可选地，水洗罐上由下至上依次设置有三个检修孔6013，分别为：第一检修孔、第二检修孔和第三检修孔，第一检修孔设置在第一阻流孔板6028的下方，第二检修孔设置在第一阻流孔板6028与第二阻流孔板6029之间，第三检修孔设置在第二阻流孔板6029的上方。

具体的，检修孔的设置便于对水洗罐内进行局部检修。

水洗滤尘装置使用时，物料经过卧式分流热解反应装置后，生成气固混合物料，即含尘气体，含尘气体换热后通过含尘气体排放管路经过第一含尘气体入口6004进入水封罐6002，含尘气体在第一气体分布结构6015的作用下，降速分流并变向进入水封罐6002，清洗水通过进水分配管6019经过多个第一喷淋口6005喷淋进入水封罐6002，对含尘气体进行一级滤尘，在水封罐6002中，液位始终控制在一定液位以下，利用水对第一排污口6003进行水封，避免含尘气体从排污口排出。经过一级滤尘的含尘气体通过第二含尘气体入口6010进入水洗罐6008，进行水洗滤尘，即二级滤尘，进入水洗罐6008内的含尘气体先经过第二气体分布结构6024降速分流并变向进入水洗罐6008，第二气体分布结构6024处于水洗罐6008内液面以下，含尘气体中的大部分灰尘与水黏附后重量加大下沉，随排污时排出至下一工序的设备中，而气体则上升，气体依次经过第一阻流孔板6028和第二阻流孔板6029，由第一阻流孔板6028和第二阻流孔板6029消除含尘气体在水中上升时形成的鼓泡，连通管路6030消除气流冲击造成的水向偏移，进一步加强水洗除尘效果，水洗除尘后的洁净气体通过第二出气口6011排出。

气液分离气体回收装置

图27和图28分别示出了根据本发明的实施例的气液分离气体回收装置的三维结构示意图和剖视结构示意图，如图27和图28所示，本发明提供一种气液分离气体回收装置7000，该装置包括：

气液分离罐，气液分离罐的内部由下至上依次设置有液体存放腔7001和气体收集腔7002，液体存放腔7001的一侧设置有气液混合物料入口7003，气体收集腔7002的顶部设置有分离气体出口7004，液体存放腔7001的底部设置有分离液体出口7005；

气液混合物料入口7003上连接有气液混合物料管路7006，气液混合物料管路7006在气液分离罐内部的出口端朝向气液分离罐的内壁。

具体的，气液混合物料从气液混合物料入口7003进入液体存放腔7001，经过静置后，气液混合物中的气体与液体分离并进入气体收集腔7002，进而能够通过分离气体出口7004排出，实现气液分离，气液混合物料管路7006在气液分离罐内部的出口端朝向气液分离罐的内壁，使得进入气液分离罐的气液混合物料冲击在气液分离罐的内壁上，一方面形成紊流，提高气液分离效率，另一方面避免进入的气液混合物料形成水柱冲向分离气体出口7004。

可选地，气液分离罐包括横向罐体7007和竖向罐体7008，横向罐体7007和竖向罐体7008均为筒状，横向罐体7007的轴线与竖向罐体7008的轴线相互垂直，横向罐体7007与竖向罐体7008相连通。

具体的，横向罐体7007和竖向罐体7008均可以为圆筒形的罐，竖向罐体7008的下端与横向罐体7007连通，在横向罐体7007与竖向罐体7008内分别形成液体存放腔7001和气体收集腔7002。

可选地，横向罐体7007内形成液体存放腔7001，竖向罐体7008内形成气体收集腔7002，竖向罐体7008的下端连接在横向罐体7007的中部。

具体的，液体存放腔7001内的气液混合物料中的气体与液体分离后向上流动进入气体收集腔7002内，并能够通过分离气体出口7004排出。

可选地，气液混合物料入口7003设置在横向罐体7007的下部，处于气液分离罐内部的气液混合物料管路7006向上倾斜设置。

具体的，气液混合物料入口7003设置在横向罐体7007的下部，处于气液分离罐内部的气液混合物料管路7006向上倾斜设置，并朝向气液分离罐的内壁，气液混合物料管路7006的出口端与竖向罐体7008的内壁之间形成间隙，使得进入气液分离罐的气液混合物料倾斜冲击在竖向罐体7008的内壁上，一方面提高形成紊流的效果，提高气液分离效率，另一方面避免进入的气液混合物料形成水柱冲向分离气体出口7004。

可选地，分离液体出口7005上连接有分离液体排放管路7009，分离液体排放管路7009上设置有分离液体排放阀门7010。

具体的，由分离液体排放阀门7010控制分离液体的排放。

可选地，气体收集腔7002内设置有气液分离液位计。

具体的，气液分离液位计用于监测气体收集腔7002内的液位。

可选地，还包括控制单元，控制单元与气液分离液位计和分离液体排放阀门7010电性连接，控制单元能够根据气液分离液位计监测的液位信息控制分离液体排放阀门7010，使气体收集腔7002内的液位低于液位阈值。

具体的，控制单元根据气液分离液位计的监测结果控制分离液体排放阀门7010的开闭，进而使得气体收集腔7002内的液位始终低于设定好的液位阈值，避免液位过高影响气液分离效果。

可选地，分离液体排放管路7009用于与沉淀设备连接。

具体的，经分离液体排放管路7009排出的液体经过沉淀设备沉淀处理后，上层清液可以作为循环水共工艺流程使用，下层残渣经干燥处理后可以作为生产材料。

可选地，分离气体出口7004连接有分离气体输出管路。

具体的，分离气体输出管路可以与下一工序的设备连接，对分离气体进行利用。

可选地，气体收集腔7002的外壁上设置有两个气液分离液位计安装孔7011。

具体的，气液分离液位计安装孔7011用于安装气液分离液位计。

气液分离气体回收装置使用时，产品气通过水洗滤尘装置后可获得部分洁净气体和含有一定量气体的液体，该含有一定量气体的液体即为气液混合物料，为避免气体随液体排出，将气液混合物5料通过气液混合物料管路7006经过气液混合物料入口7003输入至气液分离罐内，气液混合物料入口7003设置在横向罐体7007的下部，处于气液分离罐内部的气液混合物料管路7006向上倾斜设置，并朝向气液分离罐的内壁，使得进入气液分离罐的气液混合物料冲击在气液分离罐的内壁上，一方面形成紊流，提高气液分离效率，另一方面避免进入的气液混合物料形成水柱冲向分离气体出口7004；气液混合物料从气液混合物料入口7003进入液体存放腔7001，经过静置后，气液混合物中0的气体与液体分离并进入气体收集腔7002，进而能够通过分离气体出口7004排出，实现气液分离；控制单元根据气液分离液位计的监测结果控制分离液体排放阀门7010的开闭，进而使得气体收集腔7002内的液位始终低于设定好的液位阈值，避免液位过高影响气液分离效果；经分离液体排放管路7009排出的液体经过沉淀池110沉淀处理后，上层清液可以作为循环水供工艺流程使用，下层残渣经干燥处理后可以作为生产材料。

5以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，包括依次连接的初级混热装置、二级混热装置和高温烟气炉；所述初级混热装置与原料煤供给装置和水蒸气供给装置连接，用于使原料煤与第一水蒸气接触升温得到第一煤气混合物；所述二级混热装置与所述水蒸气供给装置连接，用于使所述第一煤气混合物与第二水蒸气接触升温得到第二煤气混合物；所述高温烟气炉用于对所述第二煤气混合物进行热解反应，得到产品气。

2.根据权利要求1所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，所述初级混热装置包括涡流配热喷煤枪装置，所述涡流配热喷煤枪装置包括：

喷煤枪本体，所述喷煤枪本体内部设置有混流通道、雾态物料通道和至少一个蒸汽通道，所述混流通道的一端开放，所述蒸汽通道为螺旋形，所述蒸汽通道的一端与所述混流通道的另一端连通，所述雾态物料通道的一端通过分支通道与所述蒸汽通道的所述一端连通，所述分支通道的轴线与所述雾态物料通道的轴线形成夹角。

3.根据权利要求1所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，所述二级混热装置包括多角度分布式混热器装置，所述多角度分布式混热器装置包括：

混热壳体，呈筒状，所述混热壳体的内部设置有混热通道；

多个蒸汽传输管路，与所述混热通道连通，多个所述蒸汽传输管路沿所述混热通道的轴线依次间隔设置，多个所述蒸汽传输管路在所述混热通道的径向截面上处于不同的圆周角上。

4.据权利要求1所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，所述高温烟气炉为负压烟气炉，所述负压烟气炉包括：

炉体，所述炉体上设有贯穿炉壁的物料进口管、烟气出口管和产品出口管；

分流热解反应装置，包括物料加热分配器和延展螺旋热解反应器，所述物料加热分配器设于所述炉体内，所述物料加热分配器的物料分配进口与所述物料进口管连接，用于加热物料并将所述物料分配至延展螺旋热解反应器，以进行热解反应；所述延展螺旋热解反应器设于所述炉体内，所述延展螺旋热解反应器的物料热解进口和物料出口分别连接于所述物料加热分配器的物料分配出口和所述产品出口管；

燃烧器，所述燃烧器的火焰通道穿过所述炉壁与炉膛连通，用于向炉膛内供给高温烟气；以及

负压引风控制系统，用于控制所述炉膛的温度和所述烟气出口管排出的烟气温度。

5.根据权利要求4所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，还包括烟气换热器和产品气换热器，所述烟气换热器设于所述烟气出口管的出口端，所述产品气换热器设于所述产品出口管的出口端；

所述烟气换热器包括串接的高温烟气换热器和低温烟气换热器，所述产品气换热器包括串接的高温产品气换热器和低温产品气换热器。

6.根据权利要求5所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，所述水蒸气供给装置包括蒸汽缓冲罐，所述蒸汽缓冲罐依次通过所述高温烟气换热器、所述高温产品气换热器和所述低温产品气换热器与水源连接。

7.根据权利要求5所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，还包括依次连接于所述低温产品气换热器的水洗滤尘装置、气液分离装置、气固分离装置、脱硫装置和缓冲罐；

所述缓冲罐的出口分别与储气装置、所述燃烧器和用户管道连接，以将所述产品气储存至所述储气装置、供给至所述燃烧器和用户；

所述原料煤供给装置包括煤浆搅拌装置、煤浆泵和雾化器，所述煤浆泵与所述煤浆搅拌装置连接，所述雾化器分别与所述储气装置和所述煤浆泵连接，通过来自于所述储气装置的产品气将所述煤浆泵供给的煤浆雾化，获得雾化状态的原料煤。

8.根据权利要求7所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，所述水洗滤尘装置包括：

等差水封滤尘组件，所述等差水封滤尘组件包括水封罐，所述水封罐由下至上依次设置有第一排污口、第一含尘气体入口、第一喷淋口和第一出气口；

二次稳流水洗过滤组件，所述二次稳流水洗过滤组件包括水洗罐，所述水洗罐由下至上依次设置有第二排污口、第二含尘气体入口、第二出气口和第二喷淋口，所述水洗罐内设置有阻流孔板，所述阻流孔板设置在所述第二含尘气体入口的上方，所述第二含尘气体入口与所述第一出气口连接。

9.根据权利要求5所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，所述负压引风控制系统包括控制器、负压引风机、炉膛温度传感器、出炉烟气温度传感器，所述负压引风机与所述烟气出口管连接，所述炉膛温度传感器和所述出炉烟气温度传感器分别用于测量所述炉膛温度和所述烟气温度；

所述控制器根据所述炉膛温度传感器和所述出炉烟气温度传感器的测量结果控制所述负压引风机的转速和所述燃烧器的功率，以使所述炉膛温度保持在第一温度范围内，使所述烟气温度保持在第二温度范围内。

10.根据权利要求9所述的高温水活化碳氢制取天然气的设备，其特征在于，所述负压引风机设于所述低温烟气换热器的出口端；

所述负压引风控制系统还包括烟气最终排放温度传感器，所述烟气最终排放温度传感器设于所述负压引风机和所述低温烟气换热器的出口端之间，用于测量烟气的最终排放温度；

所述控制器根据所述烟气最终排放温度传感器的测量结果控制所述低温烟气换热器的冷却水流量，以使所述烟气的最终排放温度保持在第四温度范围内。

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