一种利用废水与提质煤制合成气的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种利用废水与提质煤制合成气的方法，低阶煤通过烘干工艺得到烘干后的低阶煤和废气，烘干后的低阶煤再通过气化还原工艺处理得到提质煤，废气依次经过除尘工艺和压缩工艺处理后得过热蒸汽，提质煤通过与过热蒸汽和O2反应制得包含CO和H2的合成气；气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺。本发明专利技术中的方法和系统，将烘干工艺产生的废气中的废水回收制成过热蒸汽，将烘干后的低阶煤在无氧或微氧条件下气化还原得到提质煤，最后将提质煤与过热蒸汽和O2反应制得包含CO和H2的合成气，既可以利用低阶煤中的煤资源又可以利用低阶煤中的水资源，而且合成气中的杂质气体少，热值高、能耗低。

A Method and System for Synthetic Gas Production from Wastewater and Upgraded Coal

The invention provides a method for syngas production from waste water and upgrading coal. The low-rank coal is dried by drying process to obtain low-rank coal and waste gas. The low-rank coal after drying is treated by gasification and reduction process to obtain upgrading coal. The exhaust gas is processed by dust removal process and compression process in turn to obtain superheated steam. The upgrading coal is reacted with superheated steam and oxygen to produce a combination containing CO and H2. Gasification and reduction process is a chemical reaction process in which low-rank coal is heated in the absence of oxygen or micro-oxygen. The method and system of the invention recovers the waste water from the exhaust gas produced by the drying process into superheated steam, gasifies and reduces the low-rank coal after drying under the condition of no oxygen or micro-oxygen to obtain the upgrading coal, and finally reacts the upgrading coal with superheated steam and oxygen to produce syngas containing CO and H2, which can utilize both the coal resources in the low-rank coal and the water resources in the low-rank coal, and also can utilize the water resources in the low-rank coal. There are few impurities in syngas, high calorific value and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种利用废水与提质煤制合成气的方法和系统
本专利技术涉及煤物质清洁利用
，尤其涉及一种利用废水与提质煤制合成气的方法和系统。
技术介绍
在我国已探明的煤炭储量中一半以上为低阶煤，其中蕴藏的挥发分相当于1000亿吨的油气资源。低阶煤主要具有高水分、高挥发性的物质特性，在燃烧时火焰较长且有烟，煤化程度较低，典型煤种为褐煤和长焰煤。我国富煤少油缺气，如何高效利用低阶煤成为当今清洁煤技术的重大课题。然而无论是燃烧发电，还是现代煤化工利用，都因为其高水、高灰和低热值的三大特性使其综合利用的效率极低。干燥是低阶煤作为锅炉燃料、气化原料、直接液化原料、热解原料或其他深加工原料的第一步。干燥既是满足下游加工工艺要求的需要，也是降低整个项目能耗和下游装置投资的需要。干燥过程中产生的大量水蒸气和灰尘等直接排入大气中，会加重环境污染，因此有效回收干燥过程中的产生的废气中的水分具有重要的实际意义。现有技术中将低阶煤气化制备CO和H2，通常是将低阶煤热解后得到提质煤，一般热解是在有大量氧气(或空气)的条件下进行的，一部分煤与氧气燃烧供热、生成CO2，导致提质煤的量因消耗而变少，最终利用提质煤与H2O和O2制得的合成气或者煤气的量少之又少，极大地浪费了低阶煤中的煤资源；而且提质煤制备合成气一般直接利用外部现有的水资源，烘干过程所产生废气中的大量的水资源则没有没充分利用起来，造成了低阶煤中水资源的浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用废水与提质煤制合成气的方法和系统，首先将低阶煤烘干得到烘干后的低阶煤和废气，将废气中的废水回收制成过热蒸汽，将烘干后的低阶煤在无氧或微氧条件下气化还原得到挥发分较低、煤物质含量高的提质煤，而且提质煤自身的潜热较大，最后将提质煤与过热蒸汽和O2反应制得包含CO和H2的合成气，既可以利用低阶煤中的煤资源又可以利用其中的水资源，而且合成气中的杂质气体少、热值高，能耗低。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供了一种利用废水与提质煤制合成气的方法，低阶煤通过烘干工艺得到烘干后的低阶煤和废气，所述烘干后的低阶煤再通过气化还原工艺处理得到提质煤，所述废气依次经过除尘工艺和压缩工艺处理后得过热蒸汽，所述提质煤通过与过热蒸汽和O2反应制得包含CO和H2的合成气；所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺。本专利技术中优选采用粉状的低阶煤作为原料，便于提高烘干的效率，烘干一般只能除去低阶煤中大部分的自由水，而不能除掉低阶煤中的结合水，因此，低阶煤通过烘干工艺处理后得到烘干后的低阶煤和废气，这部分的废气含有大量的扬尘和水蒸气，废气经过除尘工艺处理除掉大量灰尘后的气体主要为水蒸气，这部分水蒸气再通过压缩工艺压缩即可得到过热蒸汽。烘干后的低阶煤进入气化还原工艺发生反应得到高温的油气混合物和提质煤。气化还原工艺采用的无氧或微氧环境主要分以下几种情况：(1)、原料低阶煤内部的空隙，物料与物料之间的空隙夹带的空气；(2)从气化还原工艺的进料口、出料口等泄露混入的少量空气；(3)、在爆炸极限值以下，气化还原工艺内可以稍微通入占煤炭质量百分比5％的O2或者(空气)，进一步优选通入占煤炭质量百分比3％的O2或者(空气)，有利于提高气化还原反应的温度、防止结焦等，而且同时保证了整个气化还原工艺反应的安全稳定性；优选烘干后的低阶煤在无氧环境进行气化还原反应，避免了烘干后的低阶煤在进入气化还原工艺反应过程中与氧气发生燃烧反应，生成大量不能燃烧的CO2，从而保证得到的高温的油气混合物中CO2等的体积百分较小，有利于后续制备高能量密度的合成气，而且工艺步骤少，简单易操作，以使得反应能够安全进行。由于烘干后的低阶煤在气化还原装置中使低阶煤中大量的挥发分、煤焦油等充分气化掉，所得的提质煤中的挥发分较少，煤的含量高，而且提质煤自身具有一定的温度，潜热较大；最后将过热蒸汽和提质煤反应，利用提质煤与过热蒸汽和O2反应后得到包含CO和H2的合成气，合成气中的有效气体CO和H2的体积百分比的总和较大，合成气的热值高。另外，利用提质煤制备合成气的过程中使用从烘干过程中回收的低阶煤中的水分，未利用外界现有的水资源，节约了大量水资源，充分利用了低阶煤中的煤资源和水资源；而且制备合成气时利用提质煤自身的潜热，能耗小。若低阶煤中含有大量的水分，会导致气化还原反应过程中耗热量大。烘干工艺的烘干介质可为烟气或者水蒸汽，烘干可分为直接烘干和间接烘干。当利用烟气作为烘干介质时，虽然烟气与低阶煤直接接触的烘干的效率是最高的，但是采用烟气进行烘干时要严格控制烘干工艺环境中氧气的体积百分比在爆炸极限以下，以防止爆燃，烟气间接烘干的效率也并不理想，因此为了生产安全和烘干效率，优选水蒸气烘干。水蒸汽直接烘干有可能导致水蒸气与低阶煤反应消耗资源，因此采用水蒸气间接烘干低阶煤的烘干方式，以防止水蒸气中的水分进入低阶煤中。另外，烘干过程中如果水蒸气压力过大、温度过高，容易导致在烘干过程中低阶煤中部分挥发分会逃逸出来，一方面挥发分的逸出会带来安全隐患，另一方面会影响后续气化还原工艺的产气量，因此烘干过程中烘干蒸汽压力不宜过大，以保证既能达到烘干效果，又可以使低阶煤中的挥发分不被气化。因此，优选的，所述烘干工艺采用水蒸汽间接烘干，所述水蒸汽的压力为0.3-1.5Mpa，所述水蒸汽的温度为105-250℃，所述烘干工艺的出口物料含水率不超过7wt％，所述烘干工艺的出口物料温度为50-150℃。进一步优选的，所述烘干工艺采用水蒸汽间接烘干，所述水蒸汽的压力为0.6-1.2Mpa，所述水蒸汽的温度为120-200℃，所述烘干工艺的出口物料含水率不超过6wt％，所述烘干工艺的出口物料温度为80℃-130℃。优选的，所述气化还原工艺的反应温度为350～800℃，在此温度下，烘干后的低阶煤中的挥发分从低阶煤中逸出，从而得到高温的油气混合物，气化还原反应后剩余的固体残渣即为提质煤，提质煤中的挥发分含量为8-15wt％。其中，气化还原工艺可以为一级，也可以为多级。当采用一级气化还原工艺时，主要是为了得到大部分高温的油气混合物，温度的高低直接影响后续产气量、提质煤的产量和一级提质煤的温度；当采用多级气化还原工艺时，多级气化还原工艺主要作用是把上一级气化还原工艺内的无法气化的固体物质(包括气化后的粉煤，固体杂质等)，一定量的无法在一定停留时间内气化的类似沥青等高沸点油状物继续气化和停留时间短来不及析出或者温度达不到酚类化合物、芳香烃化合物等的缩聚反应条件，继续反应气化，有利于提高气体产量和提质煤的品质。进一步优选的，所述气化还原工艺的反应温度为400-750℃。优选的，所述烘干工艺和气化还原工艺之间还设有气化进料工艺，所述烘干后的低阶煤经所述气化进料工艺处理分散为悬浮状后再进入所述气化还原工艺。采用这样的工艺可以增大烘干后的低阶煤受热面积，有利于加快气化还原反应。上述任一项使用所述方法的系统，包括烘干装置、气化还原装置、除尘装置、压缩装置和气化炉，所述烘干装置通过气化进料装置与所述气化还原装置连接，所述烘干装置的出料口与所述除尘装置连接，所述除尘装置与所述压缩装置连接，所述气化还原装置、所述压缩装置均与气化炉连接。低阶煤进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废水与提质煤制合成气的方法，其特征在于：低阶煤通过烘干工艺得到烘干后的低阶煤和废气，所述烘干后的低阶煤再通过气化还原工艺处理得到提质煤，所述废气依次经过除尘工艺和压缩工艺处理后得过热蒸汽，所述提质煤通过与过热蒸汽和O2反应制得包含CO和H2的合成气；所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺。

【技术特征摘要】
1.一种利用废水与提质煤制合成气的方法，其特征在于：低阶煤通过烘干工艺得到烘干后的低阶煤和废气，所述烘干后的低阶煤再通过气化还原工艺处理得到提质煤，所述废气依次经过除尘工艺和压缩工艺处理后得过热蒸汽，所述提质煤通过与过热蒸汽和O2反应制得包含CO和H2的合成气；所述气化还原工艺是在无氧或微氧条件下对烘干后的低阶煤进行加热的化学反应工艺。2.如权利要求1所述的一种利用废水与提质煤制合成气的方法，其特征在于：所述烘干工艺采用水蒸汽间接烘干，所述水蒸汽的压力为0.3-1.5Mpa，所述水蒸汽的温度为105-250℃，所述烘干工艺的出口物料含水率不超过7wt％，所述烘干工艺的出口物料温度为50-150℃。3.如权利要求2所述的一种利用废水与提质煤制合成气的方法，其特征在于：所述烘干工艺采用水蒸汽间接烘干，所述水蒸汽的压力为0.6-1.2Mpa，所述水蒸汽的温度为120-200℃，所述烘干工艺的出口物料含水率不超过6wt％，所述烘干工艺的出口物料温度为80℃-130℃。4.如权利要求1所述的一种利用废水与...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋贤武，陈锋江，许振岚，吕彬峰，潘建波，
申请(专利权)人：浙江天禄环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33