一种应用于坑口煤制天然气的造气系统及方法技术方案

本公开披露了一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：筛分单元、固定床气化单元、高压煤浆制备单元、水煤浆气化单元。本公开还披露了一种应用于坑口煤制天然气的造气方法。本公开同时利用块煤与末煤，提高了资源的利用率；同时，本公开将固定床气化过程产生的含酚含尘废水不经任何分离操作，全部直接用作湿法制浆，能够实现污染源与环境的完全隔离，彻底解决固定床气化工艺的废水问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于坑口煤制天然气的造气系统及方法
本公开属于煤化工领域，具体涉及一种应用于坑口煤制天然气的造气系统及方法。
技术介绍
煤制天然气是新型煤化工的重要分支，具有重要的战略意义，也是目前新型煤化工的重要发展方向。煤制天然气包括造气、净化、甲烷化等过程，其中采用煤炭气化制备合成气的造气过程是整个工艺的龙头，也是整个技术的制约因素之一。固定床气化技术(如Lurgi、BGL等)所得合成气中甲烷含量高，成为最适于煤制天然气的造气工艺，同时也是目前使用最多的煤制天然气造气工艺。但该工艺在气化与洗涤冷却过程中除生成CO、H2、CH4等有效成分外，还产生了大量高污染、高浓度含酚含尘废水，含有焦油、尘、中油、NH3、CO2、H2、H2S酚等多种成分，对周围环境造成很大危害。传统处理方法均通过煤气水分离等方式进行处理，该类方式无一例外的均采用减压、闪蒸、沉降等分离操作，操作过程中介质无法与周围环境实现完全隔离，废水中所含焦油、酚类等有害物质不可避免的会在闪蒸、沉降过程中以气态、液态等形式扩散到周围环境当中，环保问题非常突出。该技术的废水采用传统方法无法实现较为彻底的处理，且劳动条件较差；采用其他方法(如生物法)也存在着难度大、成本高的问题，严重制约了该技术发展。湿法气流床气化技术(典型代表是多喷嘴对置、多元料浆等水煤浆气化工艺)是目前比较成熟的气化技术，生产效率高，在煤制天然气行业中也有一定应用。该技术产生的废水为常规气化废水，处理难度较小，环境性能良好。此类工艺合成气中CO、H2等含量高，但CH4含量极低，导致后续甲烷化过程处理量大、设备体积大、投资高，限制了该工艺在煤制天然气行业的广泛应用。从原料粒度与资源利用率角度来看，由于常规的固定床气化工艺只能采用6mm或10mm以上的块煤为原料，而开采、洗选、运输、过程中由于跌落、碰撞等原因，不可避免的存在大量末煤，且总量高达40％以上，这些末煤无法在现有的煤制天然气当中得到利用，造成了煤炭资源的浪费。对坑口煤来说，这一问题尤为突出。以坑口煤为原料进行下游深加工，尤其是进行煤化工产品生产，具有极高的原料便捷性，还可以避免运输过程中的块煤损失，是最理想的生产方式之一。但同样无法以末煤为原料，资源利用效率不高，企业经济效益也受到影响。针对上述两类造气工艺的资源利用率及环境缺陷，国内进行了大量创新与尝试。例如将水煤浆气化炉用于处理固定床含酚含尘废水的联合气化工艺，将废水分离处理后送入水煤浆气化炉，一定程度上解决了废水的处理问题，末煤利用率也得到了提高。但这类技术中，固定床含酚含尘废水必须要经过煤气水分离操作(或与煤气水分离相似的闪蒸、沉降、过滤等操作)对所含灰分进行分离后，才能送往水煤浆气化炉进行利用。这些煤气水分离过程或过滤、沉降等过程属于敞开操作，有害介质无法与周围环境实现完全隔离，操作过程的环境效益仍然比较差，也未能对高压废水的压能进行有效利用。总之，上述改进虽然使末煤的利用问题得到了一定程度的解决，但含酚含尘废水的污染问题仍未得到彻底解决。
技术实现思路
针对以上存在的不足，本公开的目的在于提供一种应用于坑口煤制天然气的造气系统及方法。本公开将固定床气化工艺与湿法气流床气化工艺(即水煤浆气化工艺)相结合，同时利用块煤与末煤，提高了资源的利用率；同时，本公开将固定床气化过程产生的含酚含尘废水不经任何分离操作，全部直接用作湿法制浆，能够实现污染物与环境的完全隔离，彻底解决了固定床气化工艺的含酚含尘废水问题。本公开的目的是通过以下技术方案实现的：一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：筛分单元，用于将坑口原料煤按粒度分为块煤和末煤；固定床气化单元，用于对块煤进行气化产生高温粗合成气，并对该高温粗合成气进行洗涤和冷却得到合格合成气，同时产生高压含酚含尘废水；高压煤浆制备单元，用于将所述高压含酚含尘废水不经降压、闪蒸和沉降，与末煤制得的干煤粉直接高压喷射混合后制备为煤浆；水煤浆气化单元，用于将煤浆制为合格合成气并对系统产生的常规气化废水进行处理。优选的，所述筛分单元包括筛分装置，所述筛分装置的入口与坑口煤的出口皮带连接。优选的，所述固定床气化单元包括储仓、固定床气化炉、第一排渣装置、洗涤器、酚水循环泵、废热锅炉和酚水罐；所述储仓的入口与筛分装置的出口连接，出口与所述固定床气化炉的入口连接；所述固定床气化炉的底部出口与所述第一排渣装置连接；所述固定床气化炉的气体出口与所述洗涤器的气体入口连接；所述洗涤器的顶部液体入口与所述酚水循环泵连接，所述洗涤器的气体出口与所述废热锅炉的上部壳程连接，所述洗涤器的底部液体出口与所述酚水罐的入口连接；废热锅炉的底部出口与所述酚水罐的入口连接。优选的，所述高压煤浆制备单元包括制粉装置、高压干粉密相输送装置和制浆喷射器；所述制粉装置的入口与筛分装置连接，出口与所述高压干粉密相输送装置的入口连接；所述高压干粉密相输送装置的出口与所述制浆喷射器的入口连接；所述制浆喷射器的顶部与酚水罐的底部出口连接。优选的，所述水煤浆气化单元包括水煤浆气化炉、第二排渣装置、洗涤塔、灰水处理系统及高压灰水泵；所述水煤浆气化炉的入口与制浆喷射器及氧气管道连接，底部出口与所述第二排渣装置连接，气体出口与所述洗涤塔连接；所述洗涤塔的液相入口与所述高压灰水泵的出口连接，顶部气相出口与废热锅炉的出口的管道汇合后与下游工段连接，底部液相出口与所述灰水处理系统的第一入口连接；所述灰水处理系统的第二入口与补水管网连接，所述灰水处理系统的第一出口与所述高压灰水泵的入口连接，第二出口与灰水外排管道连接。优选的，所述固定床气化单元产生的高压含酚含尘废水是通过高压管道全部直接送入所述高压煤浆制备单元的。本公开还提供一种应用于坑口煤制天然气的造气方法，包括以下步骤：S100：坑口原料煤经筛分后，分为粒径大于10mm的块煤和粒径小于10mm的末煤；S200：块煤经固定床气化生成高温粗合成气，然后经洗涤冷却后得到合格合成气，同时产生高压含酚含尘废水；S300：末煤磨制为煤粉并经加压后，与所述高压含酚含尘废水直接喷射混合形成高浓度煤浆；S400：所述高浓度煤浆经水煤浆气化生成粗合成气，然后经洗涤获得合格合成气，并与步骤S200中所产生的合格合成气混合后送入下游工段，同时对水煤浆气化过程中产生的常规气化废水完成处理并进行循环。与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：1、本公开有效利用碎煤与块煤，大幅提高了坑口煤资源的利用效率；2、本公开中固定床气化过程产生的废水由高压管道直接送往高压煤浆喷射器，全部直接用于湿法制浆，后送入水煤浆气化炉，并最终在水煤浆气化炉中实现分解。作为污染源的含酚含尘废水全部隔离于高压系统中，实现了与周围环境的完全隔离，彻底解决了工艺废水的环境污染问题。固定床气化过程中的排渣绝大部分以固体形式从渣斗排出，废水中仅含有少量渣与灰，因此不会对原有水煤浆气化系统的运行带来明显影响；3、本公开兼具固定床气化工艺甲烷含量高与气流床气化效率高的特点，在保持高甲烷含量的基础上实现了高效合成气制备，同时彻底避免了传统固定床含酚含尘废水的环保问题，在煤制天然气中具有良好的经济效益与环境效益；4、本公开中高压煤浆制备单元中所得煤浆不经加压或经小幅加压即可直接送往所述水煤浆气化炉中，可以显著降低传统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：筛分单元，用于将坑口原料煤按粒度分为块煤和末煤；固定床气化单元，用于对块煤进行气化产生高温粗合成气，并对该高温粗合成气进行洗涤和冷却得到合格合成气，同时产生高压含酚含尘废水；高压煤浆制备单元，用于将所述高压含酚含尘废水不经降压、闪蒸和沉降，与末煤制得的干煤粉直接高压喷射混合后制备为煤浆；水煤浆气化单元，用于将煤浆制为合格合成气并对系统产生的常规气化废水进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：筛分单元，用于将坑口原料煤按粒度分为块煤和末煤；固定床气化单元，用于对块煤进行气化产生高温粗合成气，并对该高温粗合成气进行洗涤和冷却得到合格合成气，同时产生高压含酚含尘废水；高压煤浆制备单元，用于将所述高压含酚含尘废水不经降压、闪蒸和沉降，与末煤制得的干煤粉直接高压喷射混合后制备为煤浆；水煤浆气化单元，用于将煤浆制为合格合成气并对系统产生的常规气化废水进行处理。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，优选的，所述筛分单元包括筛分装置，所述筛分装置的入口与坑口煤的出口皮带连接。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定床气化单元包括储仓、固定床气化炉、第一排渣装置、洗涤器、酚水循环泵、废热锅炉和酚水罐；所述储仓的入口与筛分单元的出口连接，出口与所述固定床气化炉的入口连接；所述固定床气化炉的底部出口与所述第一排渣装置连接；所述固定床气化炉的气体出口与所述洗涤器的气体入口连接；所述洗涤器的顶部液体入口与所述酚水循环泵连接，所述洗涤器的气体出口与所述废热锅炉的上部壳程连接，所述洗涤器的底部液体出口与所述酚水罐的入口连接；废热锅炉的底部出口与所述酚水罐的入口连接。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压煤浆制备单元包括制粉装置、高压干粉密相输送装置和制浆喷射器；所述制粉装置的入口与筛分单元的出口连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳丽，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61