一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法技术

一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)粉煤经预脱水装置烘干，先后进入一级、二级气化还原装置反应；固体进入冷渣加湿系统后入筒仓。(2)高温油气气固分离、油气冷却；液体入焦油除灰分离系统得到煤焦油和废水；气体进电捕焦油器、脱硫系统，富气压缩系统压缩。(3)电捕焦油器和焦油除灰分离所得油泥，气固分离产生的灰渣经输送装置回炉反应。(4)富气经一级，二级减压装置，富气气化供热反应系统，其余富气脱水后烘干物料。(5)含尘、含水蒸气的烟气通过布袋除尘和冷凝回收，处理后达标排放。

A Method of Drying, Gasification, Reduction and Three-phase Separation of Pulverized Coal

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法
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烘干和气化还原及三相分离的方法。
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烘干和气化还原及三相分离的方法，为实现连续化大生产提供了充足的保障，提升产品价值，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：一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法，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先后进入一级、二级气化还原装置；反应完全后由出料装置进入冷渣加湿系统，后进入提质煤筒仓得到固体产品。2)一、二级气化还原产生的高温油气各自先后经过气固分离系统、油气冷却系统；冷却后的液体进入焦油除灰分离系统得到煤焦油、废水和灰渣，分别入罐；气体在罗茨风机作用下，先后进电捕焦油器、脱硫系统，再经富气压缩系统压缩(压力≤1.6MPa)，得到不可液化气，液化气和轻质油。3)电捕焦油器捕捉的油泥，焦油除灰分离的油泥一起再经输送装置入二级还原气化装置反应；气固分离产生的灰渣经耐高温密封输送装置自动回炉反应。4)在液化分离系统作用下，液化气入罐，不可液化气先后经一级，二级减压装置，减压罐缓冲入富气柜；富气气化供热反应系统，其余富气脱水后与余热烟气供热预脱水装置用于烘干物料。5)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的废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，经脱硫脱硝处理后达标排放。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。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效率最高的。在滚筒两端分别设置一个热风进口和热风出口，用于传输热风，实现对粉粒煤的烘干干燥。作为优选的，余热烟气烘干选用直接热风与粉粒煤接触烘干。为保证滚筒两端与热风进口和热风出口的密封性，在滚筒两端分别设置进料密封箱和出料密封箱，且出料密封箱和进料密封箱分别与滚筒通过动静密封装置连接，防止出料密封箱和进料密封箱与滚筒的连接处出现漏风的现象，如有漏风现象，也易于堆积物料，蓄热，很容易自燃引起火灾等安全事故。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％；二级烘干初始进料水分不超过17％，出口物料水分不超过6％。作为优选的，一级烘干初始物料水分不超过22％，出口物料水分不超过15％；二级烘干初始进料水分不超过15％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法，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先后进入一级气化还原装置和二级气化还原装置；反应完全后由出料装置进入冷渣加湿系统，后进入提质煤筒仓得到固体产品；2)一、二级气化还原产生的高温油气各自先后经过气固分离系统、油气冷却系统；冷却后的液体进入焦油除灰分离系统得到煤焦油、废水和灰渣，分别入罐；气体在风机作用下，先后进电捕焦油器、脱硫系统，再经富气压缩系统压缩，压力≤1.6MPa，得到不可液化气，液化气和轻质油；3)电捕焦油器捕捉的油泥，焦油除灰分离的油泥一起再经输送装置入二级还原气化装置反应；气固分离产生的灰渣经耐高温密封输送装置自动回炉反应；4)在液化分离系统作用下，液化气入罐，不可液化气先后经一级，二级减压装置，减压罐缓冲入富气柜；富气气化供热反应系统，其余富气脱水后与余热烟气供热预脱水装置用于烘干物料；5)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的废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，经脱硫脱硝处理后达标排放。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法，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先后进入一级气化还原装置和二级气化还原装置；反应完全后由出料装置进入冷渣加湿系统，后进入提质煤筒仓得到固体产品；2)一、二级气化还原产生的高温油气各自先后经过气固分离系统、油气冷却系统；冷却后的液体进入焦油除灰分离系统得到煤焦油、废水和灰渣，分别入罐；气体在风机作用下，先后进电捕焦油器、脱硫系统，再经富气压缩系统压缩，压力≤1.6MPa，得到不可液化气，液化气和轻质油；3)电捕焦油器捕捉的油泥，焦油除灰分离的油泥一起再经输送装置入二级还原气化装置反应；气固分离产生的灰渣经耐高温密封输送装置自动回炉反应；4)在液化分离系统作用下，液化气入罐，不可液化气先后经一级，二级减压装置，减压罐缓冲入富气柜；富气气化供热反应系统，其余富气脱水后与余热烟气供热预脱水装置用于烘干物料；5)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的废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，经脱硫脱硝处理后达标排放。2.根据权利要求1所述的一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法，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所述的一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法，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所述的一种粉煤烘干和气化还原及三相分离的方法，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％...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建波，吕彬峰，李正平，金飞伟，俞天明，
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