一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法技术

本发明专利技术公开了一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，包括如下步骤：1)将原煤经筛分、破碎机破碎后进入末煤筒仓；2)末煤筒仓的粉煤经过烘干后进入一级气化还原装置和二级气化还原装置充分反应后得到的物料，而后进入冷渣加湿系统，再经气化出料装置进入提质煤筒仓得到产品提质煤；4)气固分离系统得到的灰渣输送至二级气化还原装置；油泥输送装置返回二级气化装置；5)气化富气气化供热反应系统，脱水富气与余热烟气供热预脱水装置烘干物料；6)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的烟气在引风机动力作用下，先后通过布袋除尘和冷凝回收。

A Method for Reduction of Pulverized Coal Gasification and Separation and Recovery of Upgraded Coal

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法
本专利技术涉及煤物质清洁预处理、综合利用、节能减排
，尤其是涉及一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法。
技术介绍
根据国家能源局发布的《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》，将推动煤炭清洁高效利用机制，构建清洁、高效、低碳、可持续的煤炭清洁利用体系，鼓励低阶煤分级分质技术研发和示范。煤炭分级分质利用，今后主要方向是做清洁燃料和优质原料，既可独立产业化深加工，又可耦合煤化工改变传统路径。目前煤的分质分级利用主要针对块煤，块煤利用存在用水量大、资源化效率低、二次污染严重等瓶颈。对粉煤的利用迄今未有成熟工业化生产项目，浙江大学循环流化床煤炭分级转化多联产技术、大连理工大学固体热载体(DG)工艺、神华模块化固体热载体技术等热载体均已完成中试，但工业化应用还未实现。实地考察国内已经建成的其他粉煤综合利用项目均存在油、气、尘无法在线分离而导致无法连续正常生产，油气泄漏导致的环保安全缺陷难以克服。究其核心原因还是各关键技术环节存在缺陷，特别是核心换热、温控、除尘及压力控制技术不过关，导致运行困难整改难度极大。因机械开采技术的普及，粉煤在煤炭中比例大幅提高，粉煤清洁高效利用成为行业重大瓶颈，一旦突破就是巨大产业机遇。主要煤种为1号长焰煤，灰分1.49％，固定碳77.53％，含油量10-20％左右，低灰、低硫、低磷。因机械开采技术的普及，粉煤在煤炭中比例大幅提高，粉煤清洁高效利用成为行业重大瓶颈，一旦突破就是巨大产业机遇。我国煤炭使用和储量以低阶煤居多，二氧化硫和氮氧化物等主要大气排放总量煤贡献占三分之二以上,将煤清洁高效利用已成国家战略和必然选择。清洁高效利用主要两个方向，一是末端治理，煤燃烧后超低排放，二是源头清洁利用。将煤清洁预处理后再做原料或优质燃料，改变传统利用路径，从经济和环保角度会大幅改变现有利用模式。煤物质组成包含有机质(碳氢氧氮硫等)、无机质(水分和矿物质)两大类。其中，有机质燃烧所产生的热量是其能源价值所在，而水分在煤物质燃烧时吸热变成水蒸气，不仅影响煤物质发热量和市场价值，更带来炉压不稳定的潜藏安全隐患。所以，水分的去除对于煤物质的综合利用具有不可小觑的意义。目前单台煤物质的烘干设备较多，但成套系统设备较少。公布号为CN107504789A的专利技术专利公开了一种洁净型煤烘干装置，包括烘干炉，烘干炉顶部设有进料口，底部设有出料口，烘干炉通过热风管道连接送风机，烘干炉内设有散热送风管，散热送风管呈螺旋上升状，散热送风管连通热风管道，散热送风管上开有若干通风孔；烘干炉上的进料口内设有伞状分料盘；烘干炉通过除尘管道连接吸风机，吸风机排风端连接回收装置。以上竖式烘干装置在一边生产，一边连续出料的同时无法保证煤炭分料均匀、介质交换充分、水分蒸发彻底，经过烘干的煤炭物质含水量往往不能达到预期标准。且竖式烘干装置前置传输系统斜度较大，设备能耗较高。公布号为CN101985558公开了一种煤物质的分解设备，包括一个带有进料口和出料口的密闭窑体，所述窑体内设置焰气管道加热机构，所述焰气管道加热机构与窑体内壁之间形成的煤物质推进分解通道，所述窑体上设置与煤物质推进分解通道连通的煤分解气收集管。该设备能把粉粒煤分解成燃气、焦油气和热值较高的煤，但处理量小，很难工业化应用。同时，粉粒煤提质能一边连续生产，一边高效除去高温粉尘，连续化大生产的集成装备国内几乎没有，有的也是半个月要停产灰尘处理。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种粉煤气化还原及液提质煤分离回收的方法，通过清洁预处理将粉煤烘干，通过煤的提质和再利用，分离出煤焦油、轻质油和富气，常温下无法液化的气体供热利用，产品价值大幅提升，因此具有非常广阔的经济意义与社会意义。本专利技术的目的通过以下措施来达到：一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于包括如下步骤：1)将原煤堆场的煤在取料机作用下，先后通过筛分机筛分、破碎机破碎，再经输送装置进入末煤筒仓。2)末煤筒仓的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置烘干，烘干后的粉煤经气化进料装置入一级气化还原装置，反应后的固体物料再经密闭耐高温输送装置入二级气化还原装置。3)经二级气化还原充分反应后得到的高温物料通过出料装置进入冷渣加湿系统，再经气化出料装置进入提质煤筒仓得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的高温油气各自先后经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦油器。4)气固分离系统得到的灰渣通过高温螺旋直接输送至二级气化还原装置；焦油除灰分离系统得到的油泥、电捕焦油器得到的油泥一起进入油泥罐，再通过油泥输送装置返回二级气化装置。5)冷却电捕焦后的不凝气体(即富气)在富气压缩系统作用下，气化富气气化供热反应系统，脱水富气与余热烟气供热预脱水装置烘干物料。6)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的烟气在引风机动力作用下，先后通过布袋除尘和冷凝回收，余热利用，脱硫脱硝处理后达标排放。气化还原技术，也称还原气化技术，是利用逆回收原理，在低温无氧常压环境条件下(温度一般为250℃～550℃，压力≤30Kpa)，将碳氢化合物从高分子还原成低分子，形成固体碳、液体油和不凝气体，100％回收。通过对不凝气体(相当于天然气和液化气的混合气)的净化，作为清洁能源供热使用。油气自动转化技术和油气尘在线分离技术：分解后的碳氢化合物以大量不凝可燃气形式存在，基于温度调节比例可控制油气产生比例。该工艺段中，油气温度控制在设计区间内，梯级降温及回收产品后最终温度控制为常温，期间，重油、油泥进入反应釜，混合油进入储油罐成为下游原料或燃料，净化后的不凝气体进入后续气-电转化装置。混合油气在分质剥离的梯级降温过程中辅以油喷，使混杂在油气中的粉尘被包覆和阻挡而影响线性上升速度，进而从气相中去除。含粉尘的油泥自动回落至前端反应装置，实现油气尘在线分离。油气稳压技术：油气转化工艺段建立常压、中压、高压三块分区，将油气在常压反应的瞬间变化转化为中高压区的微弱变化，通过气体的储存和释放缓冲系统能量和压力的改变，解决该类工艺工业化生产中最大的安全难题——稳压操作的实现。所述的煤焦油包括低温(450℃～650℃)干馏焦油，低温和中温(600℃～800℃)发生炉焦油，中温(900℃～1000℃)立式煤焦油，高温(1000℃)炼焦焦油。本专利技术所指的煤焦油为低温煤焦油，由煤经低温干馏而得的油状产物。褐色。有特殊臭味。在室温下，相对密度约0.85kg/m3。主要成分是环烷烃和烷烃等。经分馏可得轻油、太阳油、瓦斯油、润滑油等馏分和残余物沥青，可制成各种液体燃料和化学工业原料等。低温煤焦油外观颜色不同，高温煤焦油深褐色或黑色，低温煤焦油是淡黄色；密度不同，高温煤焦油密度1.1左右，低温煤焦油小于1.0；还有组分不同，低温煤焦油酚含量可达30％，C、H比接近石油。故低温煤焦油是一种很好的原料。所述的轻质油，又称轻馏分油，淡黄色液体，主要成分是C5～C8烃类的混合物,并含有少量的大于C8的烃类，其馏分多在20℃～200℃之间，挥发性好，是生产溶剂油优质的原料。在步骤1)中，所述的取料机一般包括堆料和取料两种功能，节省了设备，提高了设备的利用率。作为优选的，取料机可选用侧式刮板取料机，门式斗轮堆取料机，取料能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于包括如下步骤：1)将原煤堆场的煤在取料机作用下，先后通过筛分机筛分、破碎机破碎，再经输送装置进入末煤筒仓；2)末煤筒仓的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置烘干，烘干后的粉煤经气化进料装置进入一级气化还原装置，反应后的固体物料再经密闭耐高温输送装置进入二级气化还原装置；3)经二级气化还原充分反应后得到的物料通过出料装置进入冷渣加湿系统，再经气化出料装置进入提质煤筒仓得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的油气各自先后经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦油器；4)气固分离系统得到的灰渣通过螺旋直接输送至二级气化还原装置；焦油除灰分离系统得到的油泥、电捕焦油器得到的油泥一起进入油泥罐，再通过油泥输送装置返回二级气化装置；5)冷却电捕焦后的富气在压缩系统作用下，气化富气气化供热反应系统，脱水富气与余热烟气供热预脱水装置烘干物料；6)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的烟气在引风机动力作用下，先后通过布袋除尘和冷凝回收，余热利用，脱硫脱硝处理后达标排放。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于包括如下步骤：1)将原煤堆场的煤在取料机作用下，先后通过筛分机筛分、破碎机破碎，再经输送装置进入末煤筒仓；2)末煤筒仓的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置烘干，烘干后的粉煤经气化进料装置进入一级气化还原装置，反应后的固体物料再经密闭耐高温输送装置进入二级气化还原装置；3)经二级气化还原充分反应后得到的物料通过出料装置进入冷渣加湿系统，再经气化出料装置进入提质煤筒仓得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的油气各自先后经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦油器；4)气固分离系统得到的灰渣通过螺旋直接输送至二级气化还原装置；焦油除灰分离系统得到的油泥、电捕焦油器得到的油泥一起进入油泥罐，再通过油泥输送装置返回二级气化装置；5)冷却电捕焦后的富气在压缩系统作用下，气化富气气化供热反应系统，脱水富气与余热烟气供热预脱水装置烘干物料；6)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的烟气在引风机动力作用下，先后通过布袋除尘和冷凝回收，余热利用，脱硫脱硝处理后达标排放。2.根据权利要求1所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述的末煤筒仓内的煤粒径为≤13mm，末煤筒仓顶部安装有仓顶除尘器。3.根据权利要求1所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述的预脱水装置包括余热烟气烘干或蒸汽烘干。4.根据权利要求3所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述余热烟气烘干的一、二级烘干进烟气温度为100℃～250℃，出烟气温度为70℃～100℃，进气氧含量≤13％。一级烘干初始物料水分不超过24％，一级烘干出口物料水分不超过17％；所述的二级烘干初始进料水分不超过17％，出口物料水分不超过6％；所述的蒸汽烘干机选用蒸汽压力为7...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志钢，吕彬峰，冯振涵，李荣辉，李正平，
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