CN212199142U - 一种煤催化气化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种煤催化气化系统，包括：气化炉、废热锅炉装置、换热装置、冷却净化分离装置和深冷分离装置；废热锅炉装置与所述气化炉的粗煤气出口连通，废热锅炉装置的粗煤气出口与所述换热装置连通；冷却净化分离装置与换热装置连通；深冷分离装置与冷却净化分离装置连通；换热装置与深冷分离装置的液化天然气出口连通；换热装置与深冷分离装置的低温合成气出口连通，和/或废热锅炉装置与深冷分离装置的低温合成气出口连通。本实用新型通过换热装置将深冷分离的LNG与高温粗煤气换热，得到SNG，同时通过换热装置或废热锅炉装置实现了低温合成气的冷量的高效利用，实现了低温合成气的顺利返炉，提高了煤催化气化系统的综合利用效率。

Description

一种煤催化气化系统

技术领域

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体而言，涉及一种煤催化气化系统。

背景技术

随着经济的迅速发展以及环保规定的日益严格，各个领域对天然气这一清洁能源的需求量呈爆炸式增长。催化气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式，采用催化气化技术，使煤在相对较低的温度下与气化剂在催化剂的催化作用下进行气化反应，生成高浓度的甲烷。催化气化工艺采用加压流化床气化炉，煤和气化剂于催化剂作用下在气化炉内发生催化气化反应，得到富含甲烷的粗煤气。粗煤气后续经净化降温后得到主要成分为CO、H2和CH4的煤气。为了提高气化炉出口一次甲烷的含量，增加炉内甲烷化反应的发生，利用其强放热反应为碳水吸热反应的进行提供热量，实现炉内热量的耦合高效利用，需将粗煤气中合成气分离出来，部分或全部返回气化炉。

现有工艺采用深度冷却分离，在低于零下162°温度下实现甲烷和合成气的分离，得到液态天然气即LNG和合成气，合成气返回气化炉。但因产品LNG受运输作业半径影响，超过300-500公里运输成本增加、销售利润大幅下降、且目标市场有限。对于较大型的煤制气工厂，均需得到管道天然气即SNG，将之送进管网，进而经由全国天然气管网分销至千家万户。这就需要再将LNG升温气化为SNG。过程中反复的降温、升温，能耗大大增加。

因此，针对现有催化气化系统，需开发能量利用更合理、能量综合利用效率高的煤催化气化制备天然气的系统，在获取管道天然气产品的同时，实现能量的高效合理利用。

发明内容

鉴于此，本实用新型提出了一种煤催化气化系统，旨在解决现有煤催化气化系统能量综合利用效率较低的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种煤催化气化系统，包括：气化炉、废热锅炉装置、换热装置、冷却净化分离装置和深冷分离装置；其中，所述废热锅炉装置的粗煤气进口与所述气化炉的粗煤气出口连通，所述废热锅炉装置的粗煤气出口与所述换热装置的粗煤气进口连通；所述冷却净化分离装置的进口与所述换热装置的粗煤气出口连通，以对所述粗煤气进行冷却净化；所述深冷分离装置的煤气进口与所述冷却净化分离装置的粗煤气出口连通，用以从冷却净化后的所述粗煤气中分离出液化天然气和低温合成气；所述换热装置的液化天然气进口与所述深冷分离装置的液化天然气出口连通，用以将所述液化天然气气化为合成天然气；所述换热装置的低温合成气进口与所述深冷分离装置的低温合成气出口连通，所述换热装置的低温合成气出口与所述气化炉的预热合成气进口连通；和/或所述废热锅炉装置的合成气预热段的进口与所述深冷分离装置的低温合成气出口连通，所述废热锅炉装置的合成气预热段的出口与所述气化炉的预热合成气进口连通。

进一步地，上述煤催化气化系统中，所述换热装置包括：壳体和位于所述壳体内、由上到下依次相连通的第一换热段和第二换热段；其中，所述第一换热段与所述第二换热段之间设置有缓冲中空段，所述缓冲中空段中设置有蒸汽喷射装置。

进一步地，上述煤催化气化系统中，所述蒸汽喷射装置包括：沿所述壳体横截面设置的多根蒸汽管线；其中，各所述蒸汽管线的上下两侧分别间隔设置有多个第一蒸汽喷嘴和多个第二蒸汽喷嘴。

进一步地，上述煤催化气化系统中，所述第一换热段包括：多个第一换热管和多块第一折流板；其中，所述壳体位于所述第一换热段的侧壁上部和下部分别设置有合成天然气出口与液化天然气汽化气进口；各所述第一换热管沿与所述壳体的横截面垂直的方向并列分布，相邻两层所述第一折流板沿所述壳体的轴向相对错开设置，所述第一换热管贯穿所述第一折流板。

进一步地，上述煤催化气化系统中，所述第二换热段包括：多个第二换热管和多块第二折流板；其中，所述壳体位于所述第二换热段的侧壁上部和下部分别设置有液化天然气汽化气出口和液化天然气进口，且所述液化天然气汽化气出口和所述液化天然气进口分别位于所述壳体的两侧；各所述第二换热管沿与所述壳体的横截面垂直的方向并列分布，任意相邻的两个所述第二折流板沿所述壳体的轴向相对错开设置，所述第二换热管贯穿所述第二折流板。

进一步地，上述煤催化气化系统中，各所述第一折流板均设置在所述壳体的内壁上且呈阶梯状结构，且相邻两层所述第一折流板中，其中一层的所述第一折流板的一端设置于壳体一直径方向的第一侧，该第一折流板的另一端向该直径方向的第二侧延伸；相邻的另一层的所述第一折流板的一端设置于该直径方向的第二侧，该第一折流板的另一端向壳体直径方向的第一侧延伸，且相邻两层所述第一折流板的阶梯高度变化趋势相同；和/或各所述第二折流板均设置在所述壳体的内壁上且呈阶梯状结构，且相邻两层所述第二折流板中，其中一层的所述第二折流板的一端设置于所述壳体直径方向的第一侧，该第二折流板的另一端向该直径方向的第二侧延伸；另一层的所述第二折流板的一端设置于该直径方向的第二侧，该第二折流板的另一端向该直径方向的第一侧延伸，且相邻两层所述第二折流板的阶梯高度变化趋势相同。

进一步地，上述煤催化气化系统中，相邻两层所述第一折流板的阶梯结构的高度自所述壳体直径方向的第一侧至第二侧依次递减，并且，相邻两层所述第一折流板的阶梯结构沿径向错开设置；和/或相邻两层所述第二折流板的阶梯结构的高度自所述壳体直径方向的第一侧至第二侧依次递减，并且，相邻两层所述第二折流板的阶梯结构沿径向错开设置。

进一步地，上述煤催化气化系统中，各所述第二换热管与对应的各所述第一换热管沿所述壳体的横截面相对错开设置。

进一步地，上述煤催化气化系统中，所述换热装置还包括：依次连通的第三换热段和第四换热段；其中，所述壳体位于所述第三换热段的侧壁上部和下部分别设置有低温合成气进口和低温合成气出口；所述壳体位于所述第四换热段的侧壁上部和下部分别设置有蒸汽出口和锅炉水进口。

进一步地，上述煤催化气化系统中，所述换热装置还包括：位于所述壳体上端的顶部锥形中空段和位于所述壳体下端的底部锥形中空段；其中，所述顶部锥形中空段的进口与所述废热锅炉装置的粗煤气出口连通，所述顶部锥形中空段的出口与所述第一换热段的粗煤气进口相连通，所述底部锥形中空段的进口与所述第二换热段的粗煤气出口相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的煤催化气化系统，通过换热装置将深冷分离装置分离的LNG在气化过程中释放的冷量与高温粗煤气余热利用有效耦合起来，得到了SNG产品，同时通过换热装置或废热锅炉装置实现了低温合成气的冷量的高效利用，促进了低温合成气的顺利返炉，提高了气化炉出口的一次甲烷含量，炉内甲烷化反应的发生实现了热量、物料的耦合，提高了煤催化气化系统的综合利用效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的煤催化气化系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的煤催化气化系统的又一结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的换热装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参阅图1和图2，本实用新型实施例的煤催化气化系统包括：气化炉1、废热锅炉装置2、换热装置3、冷却净化分离装置和深冷分离装置5；其中，所述废热锅炉装置2的粗煤气进口与所述气化炉1的粗煤气出口连通，所述废热锅炉装置2的粗煤气出口与所述换热装置3的粗煤气进口连通；所述冷却净化分离装置的进口与所述换热装置3的粗煤气出口连通，以对所述粗煤气进行冷却净化；所述深冷分离装置5的煤气进口与所述冷却净化分离装置的粗煤气出口连通，用以从冷却净化后的所述粗煤气中分离出液化天然气和低温合成气；所述换热装置3的液化天然气进口与所述深冷分离装置5的液化天然气出口连通，用以将所述液化天然气气化为合成天然气；所述换热装置3的低温合成气进口与所述深冷分离装置5的低温合成气出口连通，所述换热装置3的低温合成气出口与所述气化炉的预热合成气进口连通；和/或所述废热锅炉装置2的合成气预热段的进口与所述深冷分离装置5的低温合成气出口连通，所述废热锅炉装置2的合成气预热段的出口与所述气化炉1的预热合成气进口连通。

具体而言，气化炉1可以为加压流化床气化炉，气化炉1侧壁的中部和底部均设有气化剂入口，通入以水蒸气、氧气为主的气化剂，其中，气化炉1侧壁中部的气化剂入口可与炉煤共用同一入口；气化炉1侧壁中下部设有预热合成气入口，其与换热装置3的低温合成气出口连通，预热合成气由气化炉1的无氧区通入，可以作为气化剂参与甲烷化反应。炉煤和气化炉1中通入的以水蒸气、氧气为主的气化剂及预热合成气在催化剂的催化作用下发生煤气化反应，得到以CH₄/CO/H₂/CO₂为主要成分的粗煤气。

所述废热锅炉装置2为管壳式换热结构，高温粗煤气走管程，其包括依次连通的汽包、高温过热段、低温过热段和合成气预热段。汽包中通入锅炉水，以产生饱和蒸汽；高温过热段中通入低温过热蒸汽，产生高温过热蒸汽；低温过热段：将最上部汽包产生的饱和蒸汽通入，换热产生低温过热蒸汽；合成气预热段：通入深冷分离系统得到的低温合成气，与一定温度粗煤气换热，得到预热合成气，返回气化炉参与甲烷化反应。

本实施例中还可以包括除尘装置6；其中，所述除尘装置6的进口与所述气化炉1的出口连通，所述除尘装置6的出口与所述废热锅炉装置2的进口连通。除尘装置6可以为多级旋风除尘装置，除尘装置6可以包括两级或多级旋风分离器。除尘装置6的进口与所述气化炉1的粗煤气出口连通，对从气化炉顶部排出的高温粗煤气中夹带的部分粉尘进行除尘处理，得到了去除较大颗粒粉尘后的粗煤气。除尘装置6的出口与废热锅炉装置2的粗煤气进口连通，以使除尘后的粗煤气换热降温。

冷却净化分离装置包括依次连通的水洗冷却净化单元41和酸性气体去除单元42。其中，水洗冷却净化单元41包括多级水洗单元和换热单元，以将粗煤气中的粉尘及水蒸气、焦油冷凝后进一步去除。酸性气体去除单元42可以为低温甲醇洗装置，将从水洗冷却净化单元41排出的以CO₂为主的酸性气体进行脱除，得到以CO/H₂/CH₄为主的煤气。冷却净化分离装置的出口与深冷分离装置5的煤气进口连通，以将冷却净化后得到的以CO/H₂/CH₄为主的煤气输送至深冷分离装置5进行分离。

深冷分离装置5对以CH₄/CO/H₂为主要成分的煤气中的合成气及甲烷产品进行分离，在-162℃左右下得到塔底LNG(液化天然气)产品及塔顶低温CO/H₂气体，实现甲烷产品的分离。深冷分离装置5的液化天然气出口与换热装置3的第一换热段连通，以对液化天然气换热使其气化为合成天然气。

在本实施例的第一种具体实施方式中，经深冷分离装置5排出的LNG及低温合成气经换热装置3换热后，分别得到SNG(合成天然气)及预热合成气。SNG经换热装置3排出至后续管道作为产品使用；换热装置3的预热合成气出口与气化炉1的预热合成气出口连通，以使预热后的所述低温合成气在气化炉中与炉煤参与甲烷化反应，有利于提高气化炉出口的一次甲烷含量。

在本实施例的第二种具体实施方式中，经深冷分离装置5排出的LNG经换热装置3换热后，得到SNG(合成天然气)，SNG经换热装置3排出至后续管道作为产品使用；经深冷分离装置5排出的低温合成气经废热锅炉装置2换热后，得到预热合成气；废热锅炉装置2的合成气预热段的出口与气化炉1的预热合成气出口连通，以使预热后的所述低温合成气在气化炉中与炉煤参与甲烷化反应，有利于提高气化炉出口的一次甲烷含量。

在本实施例的第三种具体实施方式中，经深冷分离装置5排出的LNG经换热装置3换热后，得到SNG(合成天然气)，SNG经换热装置3排出至后续管道作为产品使用；经深冷分离装置5排出的低温合成气可以分为两路，一路经废热锅炉装置2预热后，返回气化炉1在气化炉中与炉煤参与甲烷化反应，另一路经换热装置3预热后返回气化炉1在气化炉中与炉煤参与甲烷化反应，提高了气化炉出口的一次甲烷含量。

上述显然可以得出，本实施例中提供的煤催化气化系统，通过换热装置将深冷分离装置分离的LNG在气化过程中释放的冷量与高温粗煤气余热利用有效耦合起来，得到了SNG产品，同时通过换热装置或废热锅炉装置实现了冷量的高效利用，实现了低温合成气的顺利返炉，提高了气化炉出口的一次甲烷含量，炉内甲烷化反应的发生实现了热量、物料的耦合，提高了煤催化气化系统的综合利用效率。

参阅图3，上述实施例中，所述换热装置3包括：壳体30和位于所述壳体内、由上到下依次相连通的第一换热段31和第二换热段32；其中，所述第一换热段31与所述第二换热段32之间设置有缓冲中空段35，缓冲中空段35中设置有蒸汽喷射装置7。

具体而言，第一换热段31和第二换热段32可以均为管壳式结构，第一换热段31与废热锅炉装置2的粗煤气出口连通，主要进行高温粗煤气和来自深冷分离装置3的LNG的间接换热，LNG吸热气化得到SNG产品。第二换热段32与深冷分离装置3的低温合成气出口连通，以使经过第一换热段31换热后的温度较高的粗煤气与低温合成气进行热量交换得到预热合成气，粗煤气降温后进入后续冷却净化分离装置。本实施例中，还可以在第二换热段33的底部增设一段合成气预热段。

本实施例中，蒸汽喷射装置7中通入压力大于粗煤气压力的蒸汽以对第一换热段31和/或第二换热段32的换热管口及内部进行喷射，防止换热管口及换热管内发生焦油部分冷凝堵塞管口的现象。

优选的，蒸汽喷射装置7可以包括：沿所述壳体20横截面设置的多根蒸汽管线70，各所述蒸汽管线70的上下两侧分别间隔设置有多个第一蒸汽喷嘴71和多个第二蒸汽喷嘴72。位于蒸汽管线70上侧的第一蒸汽喷嘴71与第一换热段31中的各个换热管正对设置，位于蒸汽管线7下侧的第一蒸汽喷嘴72与第二换热段32中的各个换热管正对设置。

各根蒸汽管线7中均通入有高压蒸汽或过热蒸汽，压力高于粗煤气压力0.3-1MPa。由于进入换热装置3的粗煤气为经过废热锅炉装置2回收部分热量的气体，在与LNG冷介质换热过程中如果粗煤气温度降低较多，其中含有的焦油有部分冷凝风险，容易造成换热管堵塞。在缓冲中空段35增加热蒸汽喷射系统，可以避免第一换热段31和第二换热段32的换热管口及换热管内发生焦油部分冷凝堵塞管口的现象。

进一步的，所述第一换热段31包括：多个第一换热管311和多块第一折流板312；其中，所述壳体30位于所述第一换热段31的侧壁上部和下部分别设置有合成天然气出口314和液化天然气汽化气进口313；各所述第一换热管311沿与所述壳体30的横截面垂直的方向并列分布，相邻两层所述第一折流板312沿所述壳体的轴向相对错开设置，所述第一换热管311贯穿所述第一折流板312。

多块第一折流板312逐层错开分布，每个第一折流板312的一端与壳体30固定连接，另一端深入壳体30内部，这样的管壳结构，使得来自废热锅炉装置的高温粗煤气走管程、来自第二换热段32的LNG汽化气冷介质走壳程，实现高温粗煤气与液化天然气(LNG)的汽化气的二次换热，使得LNG汽化气升温变成SNG后经合成天然气出口314排出，经后续压缩工序可得到管道级别SNG。合成天然气出口314和液化天然气汽化气进口313可以位于壳体30的同侧。

优选的，各所述第一折流板312均设置在所述壳体30的内壁上且呈阶梯状结构，其中一层的第一折流板312自壳体30的一端设置于壳体30一直径方向的第一侧，该第一折流板312的另一端向该直径方向的第二侧延伸；相邻的另一层的所述第一折流板312的一端设置于该直径方向的第二侧，该第一折流板312的另一端向该直径方向的第一侧延伸，且相邻两层所述第一折流板的阶梯高度变化趋势相同。需要说明的是，这里可以相邻两层第一折流板312所在平面的任一直径的延伸方向作为参考方向，该直径方向的第一侧也即该直径方向的第一端，相应的，该直径的第二侧也即该直径方向的第二端。

进一步优选的，相邻两层所述第一折流板312的阶梯结构的高度自所述壳体直径方向的第一侧至第二侧依次递减，并且，相邻两层所述第一折流板312的阶梯结构沿径向错开设置。这样的结构设置，使得在壳体30内形成弯折的换热通道，以保证壳程介质流动过程中形成更好的湍流状态，便于提高换热效率。

所述第二换热段32包括：多个第二换热管321和多块第二折流板322；其中，所述壳体30位于所述第二换热段32的侧壁上部和下部分别设置有液化天然气汽化气出口324和液化天然气进口323，且所述液化天然气汽化气出口324和所述液化天然气进口323分别位于所述壳体30的两侧；各所述第二换热管321沿与所述壳体的横截面垂直的方向并列分布，任意相邻的两个所述第二折流板沿所述壳体30的轴向相对错开设置，所述第二换热管322贯穿所述第二折流板321。

为了保证蒸汽喷射装置中的各个第一蒸汽喷嘴71和第二蒸汽喷嘴72的合理分布，各所述第二换热管321与对应的各所述第一换热管311沿所述壳体30的横截面相对错开设置。

各所述第二折流板322均设置在所述壳体30的内壁上且呈阶梯状结构，且相邻两层所述第二折流板322中，其中一层的所述第二折流板322的一端设置于所述壳体直径方向的第一侧，该第二折流板322的另一端向该直径方向的第二侧延伸；另一层的所述第二折流板322的一端设置于该直径方向的第二侧，该第二折流板322的另一端向该直径方向的第一侧延伸，且相邻两层所述第二折流板322的阶梯高度变化趋势相同。需要说明的是，这里可以相邻两层第二折流板322所在平面的任一直径的方向作为参考方向，该直径方向的第一侧也即该直径方向的第一端，相应的，该直径方向的第二侧也即该直径方向的第二端。

进一步优选的，相邻两层所述第二折流板322的阶梯结构的高度自所述壳体直径方向的第一侧至第二侧依次递减，并且，相邻两层所述第二折流板322的阶梯结构沿径向错开设置。这样的结构设置，使得在壳体30内形成弯折的换热通道，以保证壳程介质流动过程中形成更好的湍流状态，便于提高换热效率。

多块第二折流板322逐层错开分布，每块第二折流板322的一端与壳体30固定连接，另一端深入壳体30内部，这样的管壳结构，使得来自第一换热段31温度较高的粗煤气走管程、来自深冷分离装置5的冷却介质走壳程。液化天然气进口323与深冷分离装置5的液化天然气出口连通，将液化天然气预热至一定温度后得到LNG汽化气经液化天然气汽化气出口324排出，液化天然气汽化气出口324与第一换热段31的液化天然气汽化气进口连通，在第一换热段31中将液化天然气汽化气继续升温得到SNG。在该两段式换热装置3的煤催化气化系统中，来自深冷分离装置5的低温合成气与废热锅炉装置2的合成气预热段连通，经预热后，从废热锅炉装置2的合成气预热段的出口输送至气化炉作为气化剂参与甲烷化反应，以增加气化炉出口的甲烷含量。

本实施例中，换热装置3还可以包括：位于所述壳体上端的顶部锥形中空段33和位于壳体下端的底部锥形中空段34；其中，所述顶部锥形中空段33的进口331与废热锅炉装置2的粗煤气出口连通，所述顶部锥形中空段33的出口与第一换热段31的粗煤气进口相连通，以使高温粗煤气经缓冲分散后再进入第一换热段31。所述底部锥形中空段34的进口与第二换热段32的粗煤气出口相连通，以将从第二换热段32中出来的温度较高的粗煤气经缓冲分散后输送至后续冷却净化分离装置。顶部锥形中空段33呈扩口结构，其直径自锥顶端向锥底端逐渐增大；底部锥形中空段34的呈缩口结构，其直径自锥顶端向锥底端逐渐减小。

结合图2，上述各实施例中，所述换热装置还可以包括：依次连通的第三换热段(图中未示出)和第四换热段(图中未示出)；其中，所述壳体30位于所述第三换热段的侧壁上部和下部分别设置有低温合成气进口和低温合成气出口；所述壳体位于所述第四换热段的侧壁上部和下部分别设置有蒸汽出口和锅炉水进口。第一换热段和第二换热段的换热过程与上述两段式换热装置3的换热过程相同，此处不再赘述。第三换热段、第四换热段的结构可以与第一换热段、第二换热段的结构可以相同。在第三换热段与第四换热段之间也可以设置具有蒸汽喷射装置的缓冲部。第四换热段的粗煤气出口与底部锥形中空段34连通。在该种分为四段的换热装置3中，第三换热段的换热管中的温度较高的粗煤气与经低温合成气进口进入的低温合成气进行热量交换后，将该来自深冷分离装置5的低温合成气预热至一定温度后经低温合成气出口排出，返回气化炉作为气化剂参与甲烷化反应。第四换热段主要为副产饱和蒸汽，壳程底部为锅炉水进口，第四换热段的换热管中的温度较高的粗煤气与水进行热量交换，产生的蒸汽经上部蒸汽出口排出，换热后的低温粗煤气可以经过底部锥形中空段34输送至后续的水洗冷却净化单元41和酸性气体去除单元42等处理装置。

继续参阅图1，以换热装置3分为两段，从深冷分离装置5输出的低温合成气经废热锅炉装置2预热的系统为例，说明换热装置3中换热过程如下：经除尘装置6去除掉部分颗粒粉尘的高温粗煤气经换热装置3顶部进口331首先进入顶部锥形中空段33，得以缓冲分散后，经第一换热管311上部入口进入第一换热段31。第一换热管311中的高温粗煤气与壳程的LNG汽化气冷介质进行热量交换，将LNG汽化气升温变成SNG后经合成天然气出口314排出，经压缩得到管道级别SNG。换热降温后的粗煤气进入缓冲中空段35得到缓冲分散后，经第二换热管321上部入口进入第二换热段32，第二换热管321中的温度较高的粗煤气与液化天然气进口323进入的液化天然气进行热量交换后，将液化天然气预热得到的LNG汽化气经LNG汽化气出口324排出后进入第一换热段的LNG汽化气进口313继续升温变为SNG排出粗煤气自第二换热管321换热后进入底部锥形中空段34，经底部出口341排出至后续的处理装置中。

综上，本实用新型提供的煤催化气化系统，通过换热装置将深冷分离装置分离的LNG在气化过程中释放的冷量与高温粗煤气余热利用有效耦合起来，得到了SNG产品，同时通过换热装置或废热锅炉装置实现了冷量的高效利用，实现了低温合成气的顺利返炉，提高了气化炉出口的一次甲烷含量，炉内甲烷化反应的发生实现了热量、物料的耦合，提高了煤催化气化系统的综合利用效率。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种煤催化气化系统，其特征在于，包括：气化炉、废热锅炉装置、换热装置、冷却净化分离装置和深冷分离装置；其中，

所述废热锅炉装置的粗煤气进口与所述气化炉的粗煤气出口连通，所述废热锅炉装置的粗煤气出口与所述换热装置的粗煤气进口连通；

所述冷却净化分离装置的进口与所述换热装置的粗煤气出口连通，以对所述粗煤气进行冷却净化；所述深冷分离装置的煤气进口与所述冷却净化分离装置的粗煤气出口连通，用以从冷却净化后的所述粗煤气中分离出液化天然气和低温合成气；

所述换热装置的液化天然气进口与所述深冷分离装置的液化天然气出口连通，用以将所述液化天然气气化为合成天然气；

所述换热装置的低温合成气进口与所述深冷分离装置的低温合成气出口连通，所述换热装置的低温合成气出口与所述气化炉的预热合成气进口连通；和/或所述废热锅炉装置的合成气预热段的进口与所述深冷分离装置的低温合成气出口连通，所述废热锅炉装置的合成气预热段的出口与所述气化炉的预热合成气进口连通。

2.根据权利要求1所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述换热装置包括：壳体和位于所述壳体内、由上到下依次相连通的第一换热段和第二换热段；其中，

所述第一换热段与所述第二换热段之间设置有缓冲中空段，所述缓冲中空段中设置有蒸汽喷射装置。

3.根据权利要求2所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述蒸汽喷射装置包括：沿所述壳体横截面设置的多根蒸汽管线；其中，

各所述蒸汽管线的上下两侧分别间隔设置有多个第一蒸汽喷嘴和多个第二蒸汽喷嘴。

4.根据权利要求2所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述第一换热段包括：多个第一换热管和多块第一折流板；其中，

所述壳体位于所述第一换热段的侧壁上部和下部分别设置有合成天然气出口与液化天然气汽化气进口；各所述第一换热管沿与所述壳体的横截面垂直的方向并列分布，相邻两层所述第一折流板沿所述壳体的轴向相对错开设置，所述第一换热管贯穿所述第一折流板。

5.根据权利要求4所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述第二换热段包括：多个第二换热管和多块第二折流板；其中，

所述壳体位于所述第二换热段的侧壁上部和下部分别设置有液化天然气汽化气出口和液化天然气进口，且所述液化天然气汽化气出口和所述液化天然气进口分别位于所述壳体的两侧；各所述第二换热管沿与所述壳体的横截面垂直的方向并列分布，任意相邻的两个所述第二折流板沿所述壳体的轴向相对错开设置，所述第二换热管贯穿所述第二折流板。

6.根据权利要求5所述的煤催化气化系统，其特征在于，各所述第一折流板均设置在所述壳体的内壁上且呈阶梯状结构，且相邻两层所述第一折流板中，其中一层的所述第一折流板的一端设置于壳体一直径方向的第一侧，该第一折流板的另一端向该直径方向的第二侧延伸；相邻的另一层的所述第一折流板的一端设置于该直径方向的第二侧，该第一折流板的另一端向该直径方向的第一侧延伸，且相邻两层所述第一折流板的阶梯高度变化趋势相同；和/或各所述第二折流板均设置在所述壳体的内壁上且呈阶梯状结构，且相邻两层所述第二折流板中，其中一层的所述第二折流板的一端设置于所述壳体直径方向的第一侧，该第二折流板的另一端向该直径方向的第二侧延伸；另一层的所述第二折流板的一端设置于该直径方向的第二侧，该第二折流板的另一端向该直径方向的第一侧延伸，且相邻两层所述第二折流板的阶梯高度变化趋势相同。

7.根据权利要求6所述的煤催化气化系统，其特征在于，相邻两层所述第一折流板的阶梯结构的高度自所述壳体直径方向的第一侧至第二侧依次递减，并且，相邻两层所述第一折流板的阶梯结构沿径向错开设置；和/或相邻两层所述第二折流板的阶梯结构的高度自所述壳体直径方向的第一侧至第二侧依次递减，并且，相邻两层所述第二折流板的阶梯结构沿径向错开设置。

8.根据权利要求5所述的煤催化气化系统，其特征在于，各所述第二换热管与对应的各所述第一换热管沿所述壳体的横截面相对错开设置。

9.根据权利要求2所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述换热装置还包括：依次连通的第三换热段和第四换热段；其中，

所述壳体位于所述第三换热段的侧壁上部和下部分别设置有低温合成气进口和低温合成气出口；所述壳体位于所述第四换热段的侧壁上部和下部分别设置有蒸汽出口和锅炉水进口。

10.根据权利要求2所述的煤催化气化系统，其特征在于，所述换热装置还包括：位于所述壳体上端的顶部锥形中空段和位于所述壳体下端的底部锥形中空段；其中，

所述顶部锥形中空段的进口与所述废热锅炉装置的粗煤气出口连通，所述顶部锥形中空段的出口与所述第一换热段的粗煤气进口相连通，所述底部锥形中空段的进口与所述第二换热段的粗煤气出口相连通。

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