一种利用低阶煤制备提质煤的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种利用低阶煤制备提质煤的方法和系统，低阶煤依次通过烘干工艺、气化还原工艺和冷渣加湿工艺处理得到提质煤，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。本发明专利技术中的方法和系统，通过在无氧或微氧条件下将烘干后的低阶煤中的挥发分等气化掉得到的带又一定温度的固态煤再经过冷渣加湿得到产品提质煤，得到的提质煤中挥发分低、煤焦油少，提质煤的品质高，充分有效地利用了低阶煤中的煤资源。

A Method and System for Preparing Upgraded Coal from Low-rank Coal

The invention provides a method and system for preparing upgrading coal by using low-rank coal. The low-rank coal is treated by drying process, gasification reduction process and cold slag humidification process in turn to obtain upgrading coal. The gasification reduction process is a chemical reaction process for heating the low-rank coal after drying under the condition of no oxygen or micro-oxygen. The method and system of the invention can obtain product-upgrading coal by gasifying the volatile matter in the low-rank coal after drying under the condition of no oxygen or micro-oxygen and then humidifying the solid coal with a certain temperature through the cold slag. The obtained upgrading coal has low volatile matter, little coal tar, high quality of the improved coal, and fully and effectively utilizes the coal resources in the low-rank coal.

【技术实现步骤摘要】
一种利用低阶煤制备提质煤的方法和系统
本专利技术涉及煤物质清洁利用
，尤其涉及一种利用低阶煤制备提质煤的方法和系统。
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。目前低阶煤的利用方式主要是直接燃烧或气化。其中直接燃烧发电是其最常见的利用方式之一，据不完全统计，我国有90％以上的褐煤用于电站锅炉和各种工业锅炉。低阶煤直接燃烧不仅浪费了煤炭中蕴含的丰富油气资源，效率低，而且污染环境，容易造成SOx和NOx等温室气体的大量产生，造成了酸雨等恶劣天气环境。现代煤化工技术以煤气化为技术龙头，通过气化得到化工合成所需的一级原料CO和H2，但是煤气化技术发展至今，尚未形成成熟大规模商业化低阶煤气化技术。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，热解时一部分煤将于氧气反应用于供热并且产生了大量的CO2，导致提质煤的量更少，极大的浪费了低阶煤中的煤资源，而且并无相关集成设备既能够利用低阶煤连续提质和制气又能够连续化大规模生产。
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，提供一种利用低阶煤制备提质煤的方法和系统，通过在无氧或微氧条件下将烘干后的低阶煤中的挥发分等气化得到的高温的固态煤再经过冷渣加湿得到产品提质煤，提质煤中焦油少，挥发分低，常温且含有一定水分，便于运输和销售；而且本法中的系统，操作简单可行，多为现有设备，运行成本较低，适合工业化生产。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低阶煤制备提质煤的方法，低阶煤依次通过烘干工艺、气化还原工艺和冷渣加湿工艺处理得到提质煤，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。烘干工艺将低阶煤中大部分的水分去除，得到烘干后的低阶煤和废气，烘干后的低阶煤进入气化还原工艺发生反应的到带有一定温度的提质煤，简称带温的提质煤；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二消耗煤物质，而且工艺步骤少，简单易操作，以使得反应能够安全进行；所得带温的提质煤的挥发分较低，煤物质的含量高，而且经气化还原反应后的带温的提质煤自身具有较高的温度，不含水分，不能直接运输和销售，因此利用冷渣加湿装置冷却和加湿将带温的提质煤制备成含有一定水分、常温的提质煤。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气，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，我们优选水蒸气烘干。水蒸气直接烘干容易有可能导致水蒸气与低阶煤反应消耗煤资源，因此我们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，水蒸气带来的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易过大，以保证既能保证烘干效果，又可以保证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的温度为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带温的提质煤，带温的提质煤的温度一般为350-800℃，带温的提质煤中的挥发分含量为3-8wt％。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的温度为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，通过所述烘干工艺处理后的低阶煤经所述气化进料工艺处理分散为均匀颗粒状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。上述中任一项使用一种利用低阶煤制备提质煤的方法的系统，包括烘干装置、气化还原装置和冷渣加湿装置，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，所述气化还原装置与冷渣加湿装置连接。低阶煤进入烘干装置中烘干，得到烘干后的低阶煤和废气，烘干后的低阶煤通过气化进料装置分散后输送进入气化还原装置中进行气化还原反应，反应后的得到不含水分的带温的提质煤，带温的提质煤经输送装置输送至冷渣加湿装置中冷却和加湿，得到常温的且带有一定水分的提质煤，提质煤中的含水率为10wt％左右。优选的，所述气化还原装置为可旋转的卧式反应釜，进一步优选所述气化还原装置为360°可旋转的卧式反应釜，所述卧式反应釜外部设有第一加热机构，所述卧式反应釜内部设有第二加热机构。采用这种结构可以保证烘干后的低阶煤在卧式反应釜多角度翻转，增大烘干后的低阶煤的受热面积，使得烘干后的低阶煤在卧式反应釜的内部和外部同时受热，有利于加快气化还原反应。基于以上技术方案，本专利技术中提供了一种利用低阶煤制备提质煤的方法和系统，通过在无氧或微氧条件下将烘干后的低阶煤中的挥发分等气化得到的带温的提质煤再经过冷渣加湿得到产品提质煤，提质煤中焦油少，挥发分低，常温且含有一定水分，便于运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用低阶煤制备提质煤的方法，其特征在于：低阶煤依次通过烘干工艺、气化还原工艺和冷渣加湿工艺处理得到提质煤，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】
1.一种利用低阶煤制备提质煤的方法，其特征在于：低阶煤依次通过烘干工艺、气化还原工艺和冷渣加湿工艺处理得到提质煤，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所述的一种利用低阶煤制备提质煤的方法，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所述的一种利用低阶煤制备提质煤的方法，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所述的一种利用低阶煤制备提质煤的方法，其特征在于：所述气化还原反应工艺的温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛安克，王建中，王再富，俞天明，吕彬峰，
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