本发明专利技术公开了一种高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置及方法，装置主要包括提质反应室、废液催化气化反应室、温度压力监控器、气体进出管道、支架等。将高碱煤与去离子水放入提质反应室进行碱金属脱除提质反应，反应后废液经废液管排入催化气化反应室，提质煤被过滤取出后重新添加新煤进行新一轮提质反应；与此同时，催化气化反应室中废液与催化剂反应生成CO、H2、CH4和水，反应完成后排出气体和水，重新再接收上一级废液，进行新一轮催化气化反应。本发明专利技术结构简单，不仅能大幅度降低煤中碱金属含量，提升煤的品质，改善物理化学性质，解决高碱煤的沾污、结渣、腐蚀等问题，而且同时实现了废液催化气化利用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高碱煤改性提质及废液处理领域，具体涉及一种高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置及方法。
技术介绍
我国是能源消费大国，而以煤为主的能源结构决定了我国也是一个煤炭消费大国，煤炭消耗量的逐年增大导致我国优质动力煤资源越来越少，开采费用日益增高，因此，近年来各种低阶煤、劣质煤、高碱煤的开发利用技术越来越受到全社会范围内的关注。准东煤田位于新疆昌吉回族自治州，2005年被勘探确认储藏着3900亿吨的煤炭资源，是我国目前最大的整装煤田，以我国目前煤炭年消耗量计算，一个准东煤田就能够全国使用一百年以上。因此，准东煤田成为“新电东送”、“西气东输”、“新煤东运”最主要的能源保障基地，也是新疆煤电煤化工最主要的煤炭供应来源。准东煤的煤质具有特低灰、低硫、开采成本低、燃烧活性好、低污染排放、易着火、易燃尽等优点和中高水分、中低热值、高碱金属含量、强沾污结渣积灰结焦等缺点。由于历史成因和准东地区当地特殊的自然地理环境，准东煤灰中碱金属Na2O的含量总体都在2％以上，有的煤种Na2O含量高达5％以上甚至10％，远高于其他地区动力用煤Na2O含量(中国其他地区动力煤Na2O含量基本小于1％)。因此，虽然准东煤作为动力煤使用具有开采成本低、燃烧活性好、低污染排放等诸多优点，但其高碱金属含量易导致燃用准东煤的锅炉出现结渣、沾污、积灰和腐蚀等问题，严重
影响锅炉的正常运行，致使目前准东煤的大规模开发利用受到局限。目前针对准东高碱煤出现的上述问题，国内主要采取如下几种解决措施缓解降低高碱煤的结渣特性：合理掺烧、在燃烧中投入添加剂、锅炉重新设计改造、燃烧优化运行调整、防腐材料和防腐喷涂以及增加吹灰次数等。以上几个措施均为被动方法，成本高昂且只能一定程度上减轻高碱煤燃烧结渣造成的影响，不能从源头、根本上解决问题。近年来高碱煤燃烧前提质改性处理越来越受到关注。水热提质改性处理从源头入手，在燃烧前对燃料进行预处理脱Na，不仅能大幅度降低煤中碱金属含量，而且能提升煤的煤阶、成熟度和品质，改善煤的物理化学性质，解决高碱煤燃烧中出现的沾污、积灰、结渣、腐蚀等问题，但是水热提质处理后会产生大量废液，废液中含有大量有机碳TOC、碱金属、重金属等，至今尚未有经济、有效、大规模的妥善处理方法。综上所述，我国高碱煤储量巨大，但是高碱金属含量导致的结渣问题十分严重；高碱煤燃烧前提质改性处理可以大幅度降低煤中碱金属含量，提升煤的品质，但是如何解决提质工艺中产生的大量废液是个难题。
技术实现思路
针对现有技术的迫切技术需求，本专利技术提出一种用于高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置及方法，其目的在于，实现高碱煤燃烧前提质改性处理，大幅度降低煤中碱金属含量，提升煤的煤阶、成熟度、品质和发热量，改善煤的物理化学性质，解决高碱煤燃烧中出现的沾污、积灰、结渣、腐蚀等问题，与此同时，实现提质工艺中大量废液的催化气化和重复利用。为了实现本专利技术的技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种用于高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置，装置包括提质反应室、废液催化气化反应室、废液管、温度压力监控器、供气装置、
进气管道、出气管道、气体阀门、加热丝、传感器、磁力搅拌器、螺旋桨、储水罐、支架等。供气装置通过进气管道连通提质反应室与废液催化气化反应室，通过出气管道将气体排出；气体管道上设有气体阀门；提质反应室的底端与废液催化气化反应室的顶端通过废液管连通；提质反应室和废液催化气化反应室内均设有加热丝和传感器，加热丝与传感器均连接温度压力监控器。应用所述装置实现高碱煤提质及废液催化气化双级反应的方法具体为：将高碱煤与去离子水放入提质反应室，在高温高压下进行碱金属脱除等提质反应，反应后废液经废液管排入下一级的催化气化反应室，在提质煤被过滤取出后，重新添加新煤进行新一轮提质反应；与此同时，催化气化反应室中废液与催化剂在高温高压环境下催化气化生成CO、H2、CH4等气体和水，催化气化完成后排出气体和水，重新再接收上一级提质反应室的废液，进行新一轮催化气化反应。进一步地，高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置还具有这样的特征：两级反应室中均安装有磁力搅拌器，通过磁力搅拌器来调整螺旋桨转速，使反应物混合均匀，反应更加充分。进一步地，高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置还具有这样的特征：催化气化反应室生成的水由储水罐收集，可用于重复利用等。进一步地，高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置还具有这样的特征：两级反应室由铁架固定，提质反应室在上，废液催化气化反应室在下，中间由废液管相连。进一步地，高碱煤提质及废液催化气化双级反应方法还具有这样的特征：其所述高碱煤与去离子水的质量比在1:1～1:5之间。进一步地，高碱煤提质及废液催化气化双级反应方法还具有这样的特征：其所述提质反应中的温度在150℃～350℃之间。进一步地，高碱煤提质及废液催化气化双级反应方法还具有这样的特征：其所述催化气化反应中催化剂为Ni/C基或Ni/Al/C基催化剂中的任意一种。进一步地，高碱煤提质及废液催化气化双级反应方法还具有这样的特征：其所述废液催化气化反应的温度在250℃～350℃之间。进一步地，高碱煤提质及废液催化气化双级反应方法还具有这样的特征：其所述提质反应室初压为1MP，废液催化气化反应室初压为4MP。综上所述，本专利技术有益技术效果体现在：1)本专利技术结构简单，实现起来方便有效，能大幅度降低煤中碱金属含量，提升煤的煤阶、成熟度和品质，改善物理化学性质，解决高碱煤燃烧中出现的沾污、积灰、结渣、腐蚀等问题。2)同时实现了废液催化气化重复利用，为解决高碱煤提质后大量废液处理问题提供了一种新的方法。3)提质反应室和废液催化气化反应室既相互独立又相互协调，可以分别调节至各自最适合的温度，从而达到各自最优的反应效率，同时兼顾了高碱煤的改性提质处理和废液处理问题。附图说明图1为本专利技术较佳实施例的双级反应一体化装置结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术专利，并不用于限定本专利技术专利。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之
间未构成冲突就可以相互组合。图1是本实施例的双级反应一体化装置的结构示意图，装置主要包括提质反应室4、废液催化气化反应室5，两反应室由支架3支撑，通过供气装置1经由进气管道13供给气体，阀门2用来控制进气开关，高碱煤15与去离子水按一定比例放入提质反应室4，温度压力监控器12通过传感器16和加热丝7来控制两个反应室内温度和压力，磁力搅拌器6用来调整螺旋桨8的转速，提质反应后废液经废液管9排入下一级的催化气化反应室5；在提质煤被过滤取出后，重新添加新煤进行新一轮提质反应。与此同时，催化气化反应室5中废液与催化剂10在高温高压环境下催化气化生成CO、H2、CH4等气体和水，气体通过出气管道14排出，水由储水罐11收集；催化气化完成后，重新再接收上一级提质反应室4的废液，进行新一轮催化气化反应。提质反应室和废液催化气化反应室既相互独立又相互协调，可以分别调节至各自最适合的温度，从而达本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置，其特征在于，包括提质反应室、废液催化气化反应室、废液管、温度压力监控器、供气装置、进气管道、出气管道、气体阀门、加热丝等；供气装置通过进气管道连通提质反应室与废液催化气化反应室，通过出气管道将气体排出；气体管道上设有气体阀门；提质反应室的底端与废液催化气化反应室的顶端通过废液管连通；提质反应室和废液催化气化反应室内均设有加热丝和传感器，加热丝与传感器均连接温度压力监控器。
【技术特征摘要】
1.一种高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置，其特征在于，包括提质反应室、废液催化气化反应室、废液管、温度压力监控器、供气装置、进气管道、出气管道、气体阀门、加热丝等；供气装置通过进气管道连通提质反应室与废液催化气化反应室，通过出气管道将气体排出；气体管道上设有气体阀门；提质反应室的底端与废液催化气化反应室的顶端通过废液管连通；提质反应室和废液催化气化反应室内均设有加热丝和传感器，加热丝与传感器均连接温度压力监控器。2.根据权利要求1所述的高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置，其特征在于，所述提质反应室和与废液催化气化反应室中均安装有磁力搅拌器。3.根据权利要求1所述的高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置，其特征在于，还包括连通催化气化反应室的储水罐。4.根据权利要求1或2或3所述的高碱煤提质及废液催化气化双级反应一体化装置，其特征在于，还包括固定所述提质反应室和与废液催化气化反应室的支架，提质反应室在上，废液催化气化反应室在下。5.一种高碱煤提质及废液催化气化双级反应方法，其特征在于，包括以下步骤：将高碱煤与去离子水放入提质反应室，进...
【专利技术属性】
技术研发人员：张成，张小培，葛江，马仑，李鑫，谭鹏，方庆艳，陈刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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