一种粉煤气化还原及气体分离利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种粉煤气化还原及气体分离利用的方法，其特征在于包括如下步骤：1)粉煤经出料装置进入预脱水装置烘干，由气化进料装置入一级、二级气化还原装置反应。2)气化还原产生的高温油气各自经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦装置，得到富气，富气脱硫、压缩。3)富气在压缩系统的动力作用下，进入液化气分离系统液化分离，得到液化气和未液化气体。4)来自富气柜的富气通过气化供热产生高温烟气，为一、二级气化还原装置提供热源。5)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。

A Method for Reduction and Gas Separation and Utilization of Pulverized Coal Gas

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤气化还原及气体分离利用的方法
本专利技术涉及煤物质清洁预处理、综合利用、节能减排
，尤其涉及一种粉煤气化还原及气体分离利用的方法。
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。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气体分离利用的方法，进料出气为同一装置，二级气化还原，先进的气固分离方式，稳定的富气压缩系统等一系列先进工艺，为实现连续化大生产提供了充足的保障。通过清洁预处理将粉煤烘干，通过煤的提质，分离出煤的挥发分和焦油，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气体分离利用的方法，其特征在于包括如下步骤：1)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。2)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得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的高温油气各自经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦装置，得到不凝气体(即富气)，富气在罗茨风机驱动下，经脱硫系统脱硫后，进入富气压缩系统。3)富气在压缩系统的动力作用下，进入液化气分离系统液化分离，一部分在一级减压装置的作用下进入减压罐，再在二级减压装置的作用下进入富气柜；另一部分进入液化气罐储存备用。4)来自富气柜的富气通过气化供热产生高温烟气，为一、二级气化还原装置提供热源；供热后产生的低温烟气与脱水供热热空气一起合并成脱水烟气为预脱水装置提供热源。5)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。所述的还原气化是利用逆回收原理，在低温无氧常压环境条件下，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。在步骤1)中，所述的末煤筒仓就是用来储存末煤的储罐。煤炭粒径在13mm以下的称为末煤，该工艺主要是烘干粉粒煤，而且新疆淖毛湖表面以末煤为主，所以叫末煤筒仓。所述的筒仓仓底结构既承受物料的重量又需具有卸料功能，因此通常采用漏斗形；平板仓底虽构造简单,但需填坡,既耗料又增重，只适用于小型筒仓。筒仓的体积根据生产能力而定，一般来说采用钢结构，可供2-3小时缓冲就可以。末煤筒仓根据需要分为双生产模块和单生产模块。末煤筒仓顶部安装有仓顶除尘器，仓顶除尘器是一种自动清灰结构的单体除尘设备，用于过滤气体中的细小的，非纤维性的干燥粉尘或在工艺流程中回收干燥粉料的一种除尘设备。仓顶除尘器除尘效率高达100％。作为优选的，末煤筒仓可选用漏斗形圆柱形结构，煤粒径在10mm以下。所述的仓底出料装置一般为螺旋结构，如果现场路程较远，可选用埋刮板输送与螺旋输送的组合方式。所述的螺旋输送机俗称绞龙，适用于颗粒或粉状物料的水平输送，倾斜输送，垂直输送等形式。输送距离根据畸形不同而不同，一般从2米到70米，用于进烘干之前的物料转移，螺旋输送机包括无轴螺旋与有轴螺旋，也可设置成多级螺旋推进器；选择哪种输送机具体可视物料输送量，物料成分，倾斜度，及烘干装置的美观度而定。埋刮板输送机是借助于在封闭的壳体内运动着的刮板链条而使散体物料按预定目标输送的运输设备。它具有体积小、密封性强、刚性好、工艺布置灵活、安装维修方便、并能多点加料和多点卸料等优点。因此显著改善了工人的劳动条件，防止了环境污染。作为优选的，为保证粉粒煤从进料口密封性，仓底出料装置可选用有轴螺旋，路程较远可选用埋刮板与有轴螺旋的结合。长度不能超过80米，设置检修廊道；所述的预脱水装置包括余热烟气烘干或者蒸汽烘干等烘干方法，目的是保证粉煤在安全生产的情况下，烘干其物料。余热烟气烘干可分为一级烘干和二级烘干，只要氧气含量控制在14％以下，可视为惰性气体，即不会发生闪爆，安全生产。所述的一级烘干和二级烘干装置一样，也可以串联和并联的混合，具体以现场煤的烘干程度而定。每级烘干装置可由带L型扬料板的滚筒，进料密封箱，出料密封箱，驱动机构等组成。余热烟气烘干又可分间接烘干和直接烘干，直接热风与粉粒煤接触是烘干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤气化还原及气体分离利用的方法，其特征在于包括如下步骤：1)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；2)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得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的高温油气各自经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦装置，得到富气，富气在风机驱动下，经脱硫系统脱硫后，进入富气压缩系统；3)富气在压缩系统的动力作用下，进入液化气分离系统液化分离，一部分在一级减压装置的作用下进入减压罐，再在二级减压装置的作用下进入富气柜；另一部分进入液化气罐储存备用；4)来自富气柜的富气通过气化供热产生高温烟气，为一、二级气化还原装置提供热源；供热后产生的低温烟气与脱水供热热空气一起合并成脱水烟气为预脱水装置提供热源；5)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气体分离利用的方法，其特征在于包括如下步骤：1)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；2)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得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的高温油气各自经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦装置，得到富气，富气在风机驱动下，经脱硫系统脱硫后，进入富气压缩系统；3)富气在压缩系统的动力作用下，进入液化气分离系统液化分离，一部分在一级减压装置的作用下进入减压罐，再在二级减压装置的作用下进入富气柜；另一部分进入液化气罐储存备用；4)来自富气柜的富气通过气化供热产生高温烟气，为一、二级气化还原装置提供热源；供热后产生的低温烟气与脱水供热热空气一起合并成脱水烟气为预脱水装置提供热源；5)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所述的一种粉煤气化还原及气体分离利用的方法，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所述的一种粉煤气化还原及气体分离利用的方法，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所述的一种粉煤气化还原及气体分离利用的方法，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1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建中，薛安克，王再富，李勇，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