1.本公开涉及煤催化气化技术领域，尤其涉及一种催化剂回收装置以及煤催化气化系统。


背景技术：

2.煤催化气化技术是洁净高效利用煤的一种重要方式。
3.采用催化气化技术，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，得到粗煤气及转化后灰渣，含催化剂灰渣排出气化炉。催化剂的加入能降低反应温度、提高反应速率，提高粗煤气中甲烷含量。但催化气化工艺采用的催化剂成本较高，需要对灰渣中的催化剂进行回收处理，以提高技术经济性。
4.现有的催化剂回收系统大都采用水洗+消解的方式进行，但是该催化剂回收系统的催化剂回收率较低，且最终形成的含水灰渣容易造成输送管线堵塞，影响系统的正常运行。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种催化剂回收装置以及煤催化气化系统。
6.第一方面，本公开提供了一种催化剂回收装置，包括外壳，所述外壳内具有物料活化区、气室以及位于所述物料活化区下方的物料反应区；
7.所述物料活化区具有灰渣入口和添加剂入口，所述添加剂包括氧化钙；所述物料活化区的底部设置有与所述物料反应区连通的物料下落管；所述气室与所述物料活化区连通，以向所述物料活化区内提供蒸汽；所述物料反应区内设置有用于喷射蒸汽的蒸汽喷嘴组以及用于喷水的喷淋水喷射管组，所述蒸汽喷嘴组位于所述喷淋水喷射管组的下方，所述物料反应区的底部具有排放口；
8.所述外壳内设置有气固分离器，所述气固分离器具有与所述排放口连通的物料入口、与所述气室连通的气体出口以及残渣排出口；所述气固分离器用于对所述物料反应区内反应产生的物料进行气固分离，且使分离出的蒸汽进入至所述气室内，分离出的固态残渣经所述残渣排出口排出至所述外壳的外部。
9.可选的，所述外壳内设置有筛孔板以及位于所述筛孔板下方的分隔板，所述物料下落管穿设在所述筛孔板和所述分隔板之间；
10.所述筛孔板与所述外壳的内壁之间共同围成所述物料活化区；所述筛孔板、所述物料下落管的外侧壁、所述分隔板以及所述外壳的内壁之间共同围成所述气室；所述筛孔板具有多个用于供所述气室内的蒸汽进入至所述物料活化区内的气孔；所述物料反应区位于所述分隔板的下方。
11.可选的，所述筛孔板为上端大、下端小的圆锥状板。
12.可选的，所述筛孔板的锥角范围为60
°
～120
°
。
13.可选的，所述外壳内还设置有上端大、下端小的锥形挡板，所述锥形挡板位于所述分隔板的下方，所述锥形挡板、所述分隔板以及所述外壳的内壁之间共同围成所述物料反应区。
14.可选的，所述外壳上具有过热蒸汽入口，所述过热蒸汽入口通过连接管与所述物料入口连通，所述排放口与所述连接管连通，以使由所述排放口排出的物料在所述连接管中与过热蒸汽混合换热后进入至所述气固分离器中。
15.可选的，所述连接管水平设置在所述外壳内，所述排放口处具有竖直向下延伸的延伸管，所述延伸管的底端与所述连接管连通。
16.可选的，所述气体出口处设置有向上延伸的气体排出管，所述气体排出管贯穿所述分隔板以伸入至所述气室内。
17.可选的，所述灰渣入口处设置有灰渣下料控制阀；
18.所述物料下落管处设置有料位调控阀。
19.第二方面，本公开提供了一种煤催化气化系统，包括煤气化炉以及如上所述的催化剂回收装置；
20.所述煤气化炉具有灰渣出口，所述灰渣出口与所述灰渣入口连通。
21.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
22.本公开提供的催化剂回收装置以及煤催化气化系统，通过在外壳内设置物料活化区、气室以及位于物料活化区下方的物料反应区，在物料活化区设置灰渣入口和添加剂入口，使气室与物料活化区连通，以向物料活化区提供蒸汽；在物料反应区内设置蒸汽喷嘴组和喷淋水喷射管组，从而使得灰渣和添加剂在物料活化区停留并混合接触，并与气室提供给物料活化区的蒸汽接触，蒸汽对灰渣有活化作用，且可增加灰渣内孔数量和面积，灰渣和添加剂经物料活化区底部的物料下落管下落至物料反应区，通过蒸汽喷嘴组向物料反应区内喷射蒸汽，通过喷淋水喷射管组向物料反应区内喷射水，添加剂中的氧化钙在蒸汽气氛下转化为氢氧化钙，更容易同灰渣中矿物质反应，将灰渣中的催化剂置换出来，从而将灰渣中的催化剂进行充分回收，从而提高了催化剂的回收率。同时，通过在壳体内设置气固分离器，通过气固分离器对物料反应区内反应产生的含水灰渣进行气固分离，将含水灰渣转化为干的固态灰渣和蒸汽，从而实现了流动性好的干态灰渣的顺畅无堵塞外送，避免含水灰渣堵塞管道等的情况发生，保证了系统的连续稳定运行，即，本公开的催化剂回收装置在实现灰渣中催化剂高效回收的同时，可将回收催化剂后的残渣顺利外送，同时将分离后的蒸汽通入至气室中，进而为物料活化区提供蒸汽，使得蒸汽得以再利用，节省了能耗。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
24.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本公开实施例所述的催化剂回收装置的结构示意图。
26.其中，1、外壳；11、物料活化区；111、灰渣入口；112、添加剂入口；113、气体释放口；
12、气室；13、物料反应区；131、蒸汽喷嘴组；132、喷淋水喷射管组；133、排放口；14、过热蒸汽入口；2、物料下落管；3、筛孔板；4、分隔板；5、锥形挡板；6、气固分离器；61、物料入口；62、气体出口；63、气体排出管；631、y型管；632、进气管；64、残渣排出口；71、连接管；72、延伸管；81、灰渣下料控制阀；82、料位调控阀。
具体实施方式
27.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.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，得到粗煤气及转化后灰渣，含催化剂灰渣排出气化炉。催化剂的加入能降低反应温度、提高反应速率，提高粗煤气中甲烷含量。但催化气化工艺采用的催化剂成本较高，需要对灰渣中的催化剂进行回收处理，进而提高技术经济性。但现有催化剂回收系统的催化剂回收率较低，且含水灰渣容易造成输送管线堵塞，影响系统的正常运行。
30.基于此，本实施例提供一种催化剂回收装置以及煤催化气化系统，以提高催化剂的回收率，且能够避免含水灰渣堵塞输送管线等情况出现。
31.实施例一
32.参照图1所示，本实施例提供一种催化剂回收装置，包括：外壳1，外壳1内具有物料活化区11、气室12以及位于物料活化区11下方的物料反应区13。
33.其中，物料活化区11具有灰渣入口111和添加剂入口112，添加剂包括氧化钙，即，添加剂以氧化钙为主。物料活化区11的底部设置有与物料反应区13连通的物料下落管2。气室12与物料活化区11连通，以向物料活化区11内提供蒸汽。
34.物料反应区13内设置有用于向物料反应区13内喷射蒸汽的蒸汽喷嘴组131以及用于向物料反应区13内喷水的喷淋水喷射管组132。其中，蒸汽喷嘴组131位于喷淋水喷射管组132的下方，物料反应区13的底部具有排放口133。
35.具体实现时，可将外壳1设置为金属外壳，外壳1的上部比如可以为椭圆或者半圆封头，外壳1的中部比如可以为圆柱体，外壳1的下部比如可以为高度较低的椭圆封头。
36.具体使用时，使煤催化气化产生的灰渣从灰渣入口111进入至物料活化区11，使包含有氧化钙的添加剂从添加剂入口112进入至物料活化区11。具体可以在灰渣入口111处设置灰渣下料控制阀81，以控制灰渣的下渣量，使得灰渣下落的可控性更好。灰渣和添加剂在物料活化区11内停留、充分混合接触。气室12内具有蒸汽，通过气室12向物料活化区11提供蒸汽，蒸汽对灰渣有活化作用，同时可增加灰渣内孔数量和面积，能够提高灰渣中催化剂的回收率。在物料活化区11与蒸汽充分接触、混合均匀的活化后物料经物料下落管2下落至物料反应区13内，具体地，可以在物料下落管2处设置料位调控阀82，活化后物料在料位调控阀82作用下定量下排，提高装置的可控性。
37.通过物料反应区13内的蒸汽喷嘴组131向物料反应区13内的物料喷射蒸汽，通过
物料反应区13内的喷淋水喷射管组132向物料反应区13内的物料喷射水。具体地，热蒸汽经蒸汽喷嘴组131进入，向上喷射于进入至物料反应区13内的物料上，水经喷淋水喷射管组132进入，均匀喷洒在进入至物料反应区13内的物料上。通过控制喷射的水量和蒸汽量，保证物料反应区13为气液固三相区，即物料反应区13内的反应温度为对应压力下蒸汽饱和温度，具体反应压力为1mpa～2mpa。物料在物料反应区13充分反应，将灰渣中的催化剂进行充分回收，催化剂溶解进入水中。渣水混合物经物料反应区13底部的排放口133排出。
38.其中，外壳1内设置有气固分离器6，气固分离器6比如可以为旋风分离器。气固分离器6具有与排放口133连通的物料入口61、与气室12连通的气体出口62以及残渣排出口64。气固分离器6用于对物料反应区13内反应产生的物料进行气固分离，且使分离出的蒸汽进入至气室12内，分离出的固态残渣经残渣排出口64排出至外壳1的外部。
39.也就是说，通过气固分离器6对经物料反应区13的排放口133排出的渣水混合物进行气固分离，渣水混合物由物料入口61进入气固分离器6中，气固分离器6对其进行分离，即，将其分离成蒸汽和固态残渣，可以理解的是，固态残渣中具有被回收的催化剂。通过使气体出口62与气室12连通，使得经气固分离器6分出的蒸汽进入至气室12中，进而向物料活化区11提供蒸汽，使得蒸汽得以充分利用，节省了能耗。分离出的固态残渣经残渣排出口64排出。参照图1所示，外壳1的底部具有出渣口，残渣排出口64与该出渣口连通，以使被分离出的固态残渣最终经出渣口排出至外壳1的外部，进而进入至下游设备中。
40.本实施例提供的催化剂回收装置，通过在外壳1内设置物料活化区11、气室12以及位于物料活化区11下方的物料反应区13，在物料活化区11设置灰渣入口111和添加剂入口112，使气室12与物料活化区11连通，以向物料活化区11提供蒸汽；在物料反应区13内设置蒸汽喷嘴组131和喷淋水喷射管组132，从而使得灰渣和添加剂在物料活化区11停留并混合接触，并与气室12提供给物料活化区11的蒸汽接触，蒸汽对灰渣有活化作用，且可增加灰渣内孔数量和面积，灰渣和添加剂经物料活化区11底部的物料下落管2下落至物料反应区13，通过蒸汽喷嘴组131向物料反应区13内喷射蒸汽，通过喷淋水喷射管组132向物料反应区13内喷射水，添加剂中的氧化钙在蒸汽气氛下转化为氢氧化钙，更容易同灰渣中矿物质反应，将灰渣中的催化剂置换出来，从而将灰渣中的催化剂进行充分回收，从而提高了催化剂的回收率。同时，通过在壳体内设置气固分离器6，通过气固分离器6对物料反应区13内反应产生的含水灰渣进行气固分离，将含水灰渣转化为干的固态灰渣和蒸汽，从而实现了流动性好的干态灰渣的顺畅无堵塞外送，避免含水灰渣堵塞管道等的情况发生，保证了系统的连续稳定运行，即，本公开的催化剂回收装置在实现灰渣中催化剂高效回收的同时，可将回收催化剂后的残渣顺利外送，同时将分离后的蒸汽通入至气室12中，进而为物料活化区11提供蒸汽，使得蒸汽得以再利用，节省了能耗。
41.继续参照图1所示，具体地，外壳1内设置有筛孔板3以及位于筛孔板3下方的分隔板4，物料下落管2穿设在筛孔板3和分隔板4之间。
42.其中，筛孔板3与外壳1的内壁之间共同围成物料活化区11。筛孔板3、物料下落管2的外侧壁、分隔板4以及外壳1的内壁之间共同围成气室12。物料反应区13位于分隔板4的下方。
43.筛孔板3具有多个用于供气室12内的蒸汽进入至物料活化区11内的气孔，可以理解的是，该气孔的直径小于灰渣直径，能够保证灰渣不会经气孔下落。具体地，气孔可以沿
竖直方向开设，即，气孔的轴向沿竖直方向。较为优选的，筛孔板3为上端大、下端小的圆锥状板。通过将筛孔板3设置为圆锥状板，有助于灰渣的下落，避免灰渣在筛孔板3上堆积而影响整个装置的正常运行。其中，筛孔板3的锥角可以设置在60
°
～120
°
之间。
44.分隔板4具体可以为圆环形金属板。分隔板4、物料下落管2与外壳1内壁之间围成的空间作为气室12，用于缓冲存储下部进入的蒸汽，进而送入物料活化区11，用于活化物料，同时保证物料活化区11内物料混合均匀、活化充分。
45.其中，外壳1内还设置有上端大、下端小的锥形挡板5，锥形挡板5位于分隔板4的下方，锥形挡板5、分隔板4以及外壳1的内壁之间共同围成物料反应区13。具体实现时，锥形挡板5具体为金属板，锥形挡板5的锥角可设置在60
°
～90
°
之间。
46.进一步地，外壳1上具有过热蒸汽入口14，过热蒸汽入口14通过连接管71与物料入口61连通，排放口133与连接管71连通，以使由排放口133排出的物料在连接管71中与过热蒸汽混合换热后进入至气固分离器6中。
47.具体地，连接管71水平设置在外壳1内，排放口133处具有竖直向下延伸的延伸管72，延伸管72的底端与连接管71连通。物料反应区13内反应产生的渣水混合物经竖直的延伸管72下落，进入水平设置的连接管71中，与由过热蒸汽入口14进入的较高温度的热蒸汽混合、换热，将渣水混合物中的水气化为蒸汽，得到的残渣及蒸汽的混合物经连接管71进入气固分离器6中进行气固分离，残渣下落经底部的残渣排出口64排出。
48.其中，气固分离器6的气体出口62处设置有向上延伸的气体排出管63，通过该气体排出管63将气体出口62与气室12连通。在一些实施例中，气体排出管63贯穿分隔板4以伸入至气室12内。
49.具体地，气体排出管63具体可包括：y型管631和进气管632，y型管631的底端与气体出口62连通，y型管631的顶端分别连接一个进气管632，进气管632竖向设置并贯穿分隔板4。进气管632具体可与分隔板4焊接在一起。其中，物料活化区11可以设置气体释放口113。气固分离器6分离出的气体上行至y型管631中，随后经竖直深入气室12的进气管632向上运动，与物料活化区11的物料接触、反应、活化后，经气体释放口113外排。
50.具体实现时，可以在外壳1上设置一个或者多个测压口，在使用时，可将测压口连接现场压力计，用于保证和判断装置内压力控制。还可以在外壳1的侧壁上开设料位计口，查看不同空间的物料位置。此外，还可以在外壳1的侧壁上开设一个或者多个测温口，用于测量装置内温度，控制装置内的温度在设定范围。
51.实施例二
52.本实施例提供一种煤气化系统，包括：煤气化炉以及催化剂回收装置。
53.其中，煤气化炉具有灰渣出口，灰渣出口与催化剂回收装置的灰渣入口连通。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，得到粗煤气及含催化剂的灰渣。
54.含催化剂的灰渣经灰渣出口排出，由于灰渣出口与催化剂回收装置的灰渣入口连通，含催化剂的灰渣进入至催化剂回收装置，实现对催化剂的回收。
55.本实施例中的催化剂回收装置的具体结构与实现原理与实施例一相同，并能带来相同或者类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。
56.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一
个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。