一种用于煤炭地下催化气化的催化剂供给系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于煤炭地下催化气化的催化剂供给系统，由依次连接的高压雾化装置和水蒸气夹带装置组成。其中所述高压雾化装置由两部分组成：催化剂配比部分和雾化部分；所述催化剂配比部分主要由催化剂水溶液储箱、高压液泵、管路系统、控制系统组成；所述雾化部分主要由雾化喷嘴和管路系统组成，水蒸气夹带装置主要由依次连接的喷管、吸气装置、混合器、扩压管组成，蒸汽从喷管进，经高压雾化装置雾化后的雾状催化剂从吸气装置下方进口进入吸气室。本实用新型专利技术的催化剂供给系统用于在煤炭地下的气化，用于在气化剂中加入催化剂进行催化气化，通过此催化剂供给系统的使用，大幅提高了煤气组分的热值，并且加速了气化反应的进行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及洁净煤
，具体涉及一种用于煤炭地下催化气化的催化剂供给系统。
技术介绍
目前，煤炭在中国的能源消耗比重约占60-70％，虽然中国面临着日益严峻的环境问题，但由于特殊的国情和资源赋存情况，在未来的几十年内，我国的能源结构还是以传统化石能源为主，水力、核能、风能、太阳能、海洋能源、生物质能等新能源为辅。中国是世界第一产煤大国，受目前露天、井工采矿技术水平的限制，煤炭回采率一般为50％左右甚至更低，常规物理开采往往造成大量煤炭资源的浪费。如果采用煤炭地下气化、煤炭地下液化等先进洁净煤技术对传统开采法无法利用的废弃煤炭资源，以及急倾斜煤层、薄煤层、深部煤层、三下压煤等复杂煤层就地进行转化为化工产品，即符合我国能源发展战略又满足了国家的节能减排政策。煤炭地下气化是一种集采矿、矿物加工工程、煤矿地质学、化工工艺、环境科学、计算机测控技术等多学科为一体的综合性洁净煤技术，其工艺原理就是将地下煤炭资源不经过井工开采，通过特殊技术手段原地转化为荒煤气并输送到地面进行集中处理和使用。该技术将钻井、采煤、选矿、气化在地下煤层直接进行并将荒煤气输送到地面进行集中处理，将常规物理法井工采煤变为井下气化采煤，即把具有复杂稠环芳香族结构的原煤大分子转变为结构简单的以H2、CO、CH4为主要成分的可燃气体。与地面气化炉造气不同，在煤炭地下气化过程中原煤部分燃烧、气化后的固体残余物留在地下，这样可减少由地下煤层燃烧、气化所产生的燃空区造成的上覆岩层塌陷及固体废弃物对大气环境的污染，因此煤炭地下气化可有效降低对外界环境的污染。此外，地下荒煤气经管道输送至地面后经冷却、除尘、回收焦油、脱硫、脱碳后可以作为燃料气直接用于发电和民用，也可以用于作为化工合成气提取高纯氢气及制备合成氨、醇醚燃料等。因此，煤炭地下气化技术具有显著的环境效益、经济效益和社会效益，已成为我国洁净煤技术研究的重要方向。目前，我国已在内蒙、山西、山东、甘肃、新疆等省份开展了煤炭地下气化的工业化试验，尤其以内蒙古无井式地下气化工业性试验的成功出气推动了我国地下气化技术的发展。但从我国地下气化技术现状及工业性试验的效果来看，存在着很多难以有效解决的技术瓶颈，比如缺乏对地下气化过程的实时监测和控制手段，煤气产量、质量指标、长周期运行无法有效保证，这些问题已严重制约了煤炭地下气化商业化的运营。由于煤炭地下气化技术受煤层赋存状况、水文地质条件、工艺操作方法等因素影响，其产出的一次煤气在热值、组分、稳定出气、产气率、碳转化率等方面都无法与地面煤制气相比。由于目前煤炭地下气化在点火成功后无法对地下煤层实际气化工况进行有效监测，只能通过地面管道和阀门来调节改变气化压力、鼓风量、气汽比来控制气化过程，而这些常规措施经过中试及现场的工业化试验证明并不能很好的调节气化过程。煤炭地下气化的目标是就地直接气化煤层并获得稳定的高热值煤气，因此在常规物理措施并不能满足实际生产的前提下，研究者有必要开发出一种经济、快捷、效果明显的化学方法来提高地下荒煤气的质量。在地面气化中，催化剂可以使气化反应在较低的温度条件下进行，并且有较高的反应速度及过程能量利用率。而煤炭地下催化气化就是在地下气化过程中添加适宜催化剂，从而改变地下气化炉中不同气化反应的反应途径、降低反应的活化能、提高气化反应速率。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术提供一种专用于煤炭地下催化气化的催化剂供给系统。本技术的技术方案为：一种用于煤炭地下催化气化的催化剂供给系统，由依次连接的高压雾化装置和水蒸气夹带装置组成。其中所述高压雾化装置由两部分组成：催化剂配比部分和雾化部分；所述催化剂配比部分主要由催化剂水溶液储箱、高压液泵、管路系统、控制系统组成；所述雾化部分主要由雾化喷嘴和管路系统组成，所述雾化喷嘴通过高压液泵与催化剂水溶液储箱相连，所述控制系统位于催化剂水溶液储箱上方。其中所述水蒸气夹带装置主要由依次连接的喷管、吸气装置、混合器、扩压管组成，蒸汽从喷管进，经高压雾化装置雾化后的雾状催化剂从吸气装置下方进口进入吸气室。高压雾化装置的喷嘴与水蒸气夹带装置的吸气室下方进口相连接。本技术用于煤炭地下气化，催化剂供给系统在使用时，将催化剂水溶液配置于高压雾化装置的储液箱中，通过改变喷雾压力和喷嘴孔径，可得到不同粒径的雾滴。按照特定要
求，将喷雾压力设定在0.1-5MP之间，喷嘴孔径一般在0.1-1mm。将高压饱和水蒸气与催化剂雾滴在混合器充分混合后通过管路系统直接送入地下气化炉内进行煤炭地下水蒸气催化气化。水蒸气夹带装置的作用是：高压饱和水蒸气经压力管路后进入喷管发生绝热膨胀，蒸汽流速大大增加，此时高压蒸汽的热力学能转化为动能，压力降低。高压蒸汽流将高压雾化装置喷嘴处的雾状催化剂不断的带走，从而将催化剂源源不断的吸入吸气装置中，并在混合器内同蒸汽发生高速混合。然后，蒸汽-雾状催化剂混合物流入扩压管中减速增压，将压力提高一定程度后输送至地下气化炉内。该系统可同时加氧气，进行富氧-水蒸气催化气化。碱土金属的钙盐对煤炭气化制水煤气具有一定的催化作用，并且对煤气中的硫化物和焦油有很好的脱除作用。从煤炭地下气化成本考虑，本系统选用的催化剂可以是廉价的石灰水溶液。本技术的催化剂供给系统用于在煤炭地下的气化，用于在气化剂中加入催化剂进行催化气化，通过此催化剂供给系统的使用，可以提高煤气组分中有效气体(CO+H2+CH4)的含量，并且加速了气化反应的进行。根据实验结果显示，以反应活性不高的无烟煤为原料进行煤炭地下气化，利用此系统进行催化气化所产出的煤气与常规气化进行比较，其组分、热值和稳定产气方面均得到很大的提高。附图说明图1是本技术的催化剂供给系统的高压雾化装置示意图；图2是本技术的催化剂供给系统的水蒸气夹带装置示意图；图3是本技术的催化剂供给系统用于煤炭地下气化工艺的示意图。具体实施方式为进一步说明本技术，结合以下实施例具体说明：一种用于煤炭地下催化气化的催化剂供给系统，由依次连接的高压雾化装置和水蒸气夹带装置组成。其后可直接连接至地下气化炉，进行煤炭地下催化气化工艺，总体如图3所示。其中高压雾化装置具体如图1所示，由两部分组成：催化剂配比部分和雾化部分；催化剂配比部分主要由催化剂水溶液储箱1、高压液泵2、管路系统、控制系统3组成；雾化部分主要由雾化喷嘴4和管路系统组成，雾化喷嘴4通过高压液泵2与催化剂水溶液储箱1相连，控制系统3位于储液箱1上方。其中水蒸气夹带装置具体如图2所示，主要由依次连接的喷管5、吸气装置6、混合器7、扩压管8组成，蒸汽从喷管5进，经高压雾化装置雾化后的雾状催化剂从吸气装置6下方进口9进入吸气装置6。高压雾化装置的雾化喷嘴4与水蒸气夹带装置的吸气装置下方进口9相连接。本技术用于煤炭地下气化，催化剂供给系统在使用时，将催化剂水溶液配置于高压雾化装置的储液箱中，通过改变喷雾压力和喷嘴孔径，可得到不同粒径的雾滴。按照特定要求，将喷雾压力设定在0.1-5MP之间，喷嘴孔径一般在0.1-1mm。将高压饱和水蒸气与催化剂雾滴在混合器充分混合后通过管路系统直接送入地下气化炉内进行煤炭地下水蒸气催化气化。高压饱和水蒸气经压力管路后进入喷管发生绝热膨胀，蒸汽流速大大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤炭地下催化气化的催化剂供给系统，其特征在于：由依次连接的高压雾化装置和水蒸气夹带装置组成；所述高压雾化装置由两部分组成：催化剂配比部分和雾化部分；所述催化剂配比部分主要由催化剂水溶液储箱(1)、高压液泵(2)、管路系统、控制系统(3)组成；所述雾化部分主要由雾化喷嘴(4)和管路系统组成，所述雾化喷嘴(4)通过高压液泵(2)与催化剂水溶液储箱(1)相连，所述控制系统(3)位于催化剂水溶液储箱(1)上方。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤炭地下催化气化的催化剂供给系统，其特征在于：由依次连接的高压雾化装置和水蒸气夹带装置组成；所述高压雾化装置由两部分组成：催化剂配比部分和雾化部分；所述催化剂配比部分主要由催化剂水溶液储箱(1)、高压液泵(2)、管路系统、控制系统(3)组成；所述雾化部分主要由雾化喷嘴(4)和管路系统组成，所述雾化喷嘴(4)通过高压液泵(2)与催化剂水溶液储箱(1)相连，所述控制系统(3)位于催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新星，王菲，
申请(专利权)人：北京盛科今泽科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11