负压烟气炉的制作方法

本技术属于煤化工领域，具体地，涉及一种负压烟气炉。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、本实用新型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，本实用新型提出了一种负压烟气炉，用于这种全新的高温水活化碳氢制取天然气的工艺。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供一种负压烟气炉，其特征在于，包括：

3、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；

4、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；

5、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

6、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；

7、其中，所述分流热解反应装置为卧式，所述物料加热分配器、所述螺旋热解反应器和所述燃烧器的火焰通道沿水平方向同轴设置。

8、优选地，所述炉体由耐火材料制成，所述炉体的外壁设有保温材料层，所述保温材料层的外部罩设有金属外壳；其中，所述炉体由耐火材料浇筑和/或砌筑而成，所述保温材料层包括保温涂料层和保温棉层；

9、所述炉壁包括前壁、后壁和设于所述前壁和后壁之间的侧壁，所述物料进口管和所述烟气出口管贯穿所述前壁，所述产品出口管从底部贯穿所述侧壁，所述燃烧器的火焰通道穿过所述后壁与所述炉膛连通。

10、优选地，所述物料加热分配器和所述延展螺旋热解反应器与所述炉体的炉壁之间均设有间隙。

11、优选地，所述物料加热分配器设有物料分配进口和物料分配出口，所述延展螺旋热解反应器设有物料热解进口和物料出口；

12、所述物料加热分配器的物料分配进口用于与物料进口管连接，所述物料热解进口与所述物料加热分配器的物料分配出口连接，所述延展螺旋热解反应器的物料出口用于与产品出口管连接；

13、所述物料加热分配器包括内筒和套设于所述内筒外的外筒；

14、所述物料分配进口设于所述外筒的前端，所述外筒的侧壁上设有烟气出口；

15、所述内筒的前端封闭，后端设有烟气进口，所述外筒的烟气出口通过烟气管道与所述内筒的内部连通，以允许通过所述烟气进口进入所述内筒的烟气依次通过所述烟气管道和所述烟气出口排出；

16、所述内筒与外筒之间形成物料分配通道，所述物料分配通道的前端与所述物料分配进口连通，后端设有所述物料分配出口。

17、优选地，所述延展螺旋热解反应器为环形，包括环形的内壁、套设于所述内壁外的环形的外壁、连接于所述内壁和外壁之间的环形底壁；

18、所述内壁连接于所述内筒，且限定供烟气通过的过热火道，所述内壁和外壁之间设有绕所述内壁设置的螺旋片结构，以便在所述内壁和外壁之间形成螺旋形的物料热解通道；

19、所述物料热解进口设于所述物料热解通道的前端，所述物料热解进口与所述物料加热分配器的物料分配出口连通，所述物料热解通道的后端由所述底壁封闭，所述外壁上设有分别与所述物料热解通道和所述产品出口管连通的物料出口。

20、优选地，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；

21、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；

22、其中，当所述炉膛温度高于所述第一温度范围的上限且所述烟气温度高于所述第二温度范围的上限时，所述控制器控制所述负压引风机的转速增大，并控制所述燃烧器的功率减小；当所述炉膛温度低于所述第一温度范围的下限且所述烟气温度低于所述第二温度范围的下限时，所述控制器控制所述负压引风机的转速减小，并控制所述燃烧器的功率增大。

23、优选地，所述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，所述进料阀门设于所述物料进口管上，所述产品初始温度传感器用于测量所述产品出口管排出的产品温度；

24、所述控制器根据所述产品初始温度传感器的测量结果控制所述进料阀门的开度和/或所述燃烧器的功率，以使所述产品温度保持在第三温度范围内；

25、其中，当所述产品温度高于所述第三温度范围的上限时，所述控制器控制所述进料阀门的开度增大和/或控制所述燃烧器的功率减小；当所述产品温度低于所述第三温度的下限范围时，所述控制器控制所述进料阀门的开度减小和/或控制所述燃烧器的功率增大。

26、优选地，所述的负压烟气炉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；

27、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。

28、优选地，所述负压引风机设于所述低温烟气换热器的出口端；

29、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；

30、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；

31、其中，当所述烟气的最终排放温度高于所述第四温度范围的上限时，所述控制器控制所述冷却水流量增大；当所述烟气的最终排放温度低于所述第四温度范围的下限时，所述控制器控制所述冷却水流量减小。

32、优选地，所述负压引风控制系统还包括设于所述高温产品气换热器和低温产品气换热器之间的压力传感器和压力控制阀，所述控制器根据所述压力传感器的测量结果调节所述压力控制阀，以使通过所述产品出口管排出的产品压力保持在预设压力范围内。

33、本实用新型的有益效果在于：提供一种在绝氧条件下、无需额外添加甲烷化催化剂的高温水活化碳氢制取天然气的负压烟气炉设备。

34、本实用新型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。