專利名稱：一種煤的解耦提質(zhì)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤的解耦提質(zhì)方法和用于實(shí)現(xiàn)所述煤的解耦提質(zhì)方 法的系統(tǒng)，屬于煤的高值化利用以及能源提質(zhì)和高效、高潔能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國煤炭資源豐富，2006年煤炭產(chǎn)量已達(dá)23.25億噸，居能源的主體地 位。在2005年中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭消費(fèi)占總能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的 68.7%,據(jù)預(yù)測，到2020年中國煤炭產(chǎn)量為21-29億噸，約占整個能源消費(fèi) 比例的60%左右。煤既是能源，又是寶貴的C、 H資源，富含芳香環(huán)等高價(jià) 值化學(xué)結(jié)構(gòu)，但是目前我國煤的利用方法主要是直接燃燒生產(chǎn)熱、電以及蒸 汽，不僅消耗了煤中寶貴的C、 H結(jié)構(gòu)資源，還在燃燒過程中釋放出大量污 染物。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)保意識的增加，通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方法將煤轉(zhuǎn)化 為高價(jià)值的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)產(chǎn)品以替代天然氣和石油的C、 H資源，并經(jīng) 過對液態(tài)產(chǎn)品的進(jìn)一步分離煉制生產(chǎn)芳香烴化學(xué)品或利用氣態(tài)產(chǎn)品通過化 學(xué)合成生產(chǎn)合成油、化學(xué)肥料、醇/醚等含氧液體已成為煤利用的另一個主要 方向。因此，開發(fā)能夠富產(chǎn)氣體燃料、固體半焦、煤焦油及其加工產(chǎn)品、燃 料油的煤高價(jià)值梯級轉(zhuǎn)化和利用工藝不僅能夠滿足國內(nèi)市場對氣、液初級燃 料的需求和緩解國內(nèi)油氣供應(yīng)緊張局面，而且對提高煤炭資源利用效率，減
少環(huán)境污染均有重要意義。特別是褐煤、長焰煤等低階煤和小粒徑、寬分布 的煙煤等，由于其本身成本低，按傳統(tǒng)技術(shù)方法難以實(shí)施有效利用，采用高 價(jià)值轉(zhuǎn)化與綜合利用不僅能實(shí)現(xiàn)更大的效益和促進(jìn)煤利用技術(shù)的發(fā)展，而且 還可以解決日漸緊張的能源資源問題所提出的必然要求，可以緩解資源的不 足。
煤的干燥熱解是才是高煤本身品質(zhì)、利用煤固有化學(xué)結(jié)構(gòu)的有效方法。大 連理工大學(xué)的L-R新法干餾工藝?yán)脽岚虢狗圩鳛楣腆w熱載體對煤進(jìn)行熱 解，可以得到中熱值煤氣和粉狀半焦，但整個工藝過程包括千燥提升管，加 熱提升管，流化燃燒爐，反應(yīng)器等，系統(tǒng)較為復(fù)雜，且大規(guī)模設(shè)備中熱載體半焦與煤的混合比較困難。
為了克服以上問題，煤炭科學(xué)研究總院北京煤炭化學(xué)研究所在公開號為
CN1066459的專利中公開了 一種多級回轉(zhuǎn)煤熱解工藝，該工藝尤其適合于低 變質(zhì)煤的綜合利用和加工工藝。該工藝包括以下步驟(1)將粒度為3-30mm 的原料煤送入干燥回轉(zhuǎn)爐內(nèi)與溫度低于300。C的熱煙道氣直接換熱脫水；(2) 將干燥后的煤料送入熱解回轉(zhuǎn)爐，煤料被由熱解加熱提供的熱量間接加熱， 分解生成粒狀半焦、焦油蒸汽和煤氣；(3)將焦油蒸汽和煤氣的混合氣送到 冷凝器中分離，得到粗焦油及煤氣；(4)將粒狀半焦送入增碳回轉(zhuǎn)爐中，在 800-850。C的溫度下，經(jīng)內(nèi)熱式加熱，得到粒狀焦及高溫混合氣，混合氣被 導(dǎo)入熱解加熱爐；(5)將由增碳回轉(zhuǎn)爐排出的粒狀焦于振動篩上噴水熄火， 制得產(chǎn)品焦。在該工藝中，采用三臺串聯(lián)的臥式回轉(zhuǎn)爐，對原煤進(jìn)行干燥， 熱解和熄焦，生產(chǎn)粒狀半焦，焦油以及煤氣，但該工藝過程因采用回轉(zhuǎn)爐， 所以生產(chǎn)能力有限。
中國石油大學(xué)在公開號為CN 1749368的發(fā)明專利申請中提出的雙上升 管循化流化床煤氣化裝置，將煤的熱解過程和氣化過程分開，使煤的熱解在 一上升管中實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)生的半焦在另一上升管底部燃燒，在上升管中部和上部 進(jìn)行氣化，該工藝中獲得的主要產(chǎn)物是天然氣，同時(shí)該工藝包括兩個鼓泡流 化床和兩個循環(huán)流化床，系統(tǒng)復(fù)雜，操作困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種煤的解耦提質(zhì)方法。
本發(fā)明的另 一個目的是提供一種用于實(shí)現(xiàn)煤解耦提質(zhì)的系統(tǒng)。
本發(fā)明的 一個方面提供了 一種煤的解耦提質(zhì)方法，包括以下步驟
(a) 將含水量小于煤總重量10%的粒徑度分布在15mm以內(nèi)的煤分為 大顆粒煤和小顆粒煤，大顆粒煤進(jìn)行氣化燃燒，生成大顆粒半焦；
(b) 對所述的小顆粒煤進(jìn)行干燥熱解，生成小顆粒半焦、微細(xì)半焦顆 粒、煤氣和焦油的混合物；
(c) 從所述的混合物中分步收集得到小顆粒半焦、微細(xì)半焦顆粒、焦 油和煤氣。收集得到的小顆粒半焦可作為化工原料或燃料，微細(xì)半焦顆粒 用于成型或燃燒。
任選地，(d)將所述煤氣中的一部分提供至步驟(a)用作煤的氣化燃燒 的能源。任選地，還包括以下步驟
(e)在所述的步驟(a)-(d)之前，將含水量為煤總重量的10-100%的煤進(jìn) 行流化干燥，得到含水量小于煤總重量10%的煤；
任選地，(f)將所述煤氣中的一部分提供至步驟(e)用作煤流化干燥的熱量。
任選地，該方法還包括以下步驟將得到的大顆粒半焦收集冷卻或?qū)?其與煤進(jìn)行混合，得到高碳燃料或高碳原料。
優(yōu)選地，所述的大顆粒半焦的直徑為4-15mm,所述的小顆粒半焦及 小顆粒煤的直徑為0.5-4mm，并且所述的微細(xì)半焦顆粒的直徑小于0.5mm。 優(yōu)選地，步驟(a)中大顆粒煤氣化燃燒的溫度為700-1100°C。 優(yōu)選地，步驟(b)中小顆粒煤干燥熱解的溫度為300-900°C。 優(yōu)選地，步驟(e)中的煤流化干燥溫度為100-300°C。 本發(fā)明的另一個方面提供了一種完成所述方法的系統(tǒng)，包括第一進(jìn)料 罐l、具有風(fēng)室7的燃燒氣化流化床6、半焦溢流管8、大顆粒半焦收集器 18、干燥熱解提升管10、沉降室11、小顆粒半焦收集器12、旋風(fēng)分離器 13、微細(xì)半焦收集器14、焦油收集器15，其連接方式為第一進(jìn)料罐1 與干燥熱解提升管10的下部相連；燃燒氣化流化床6具有兩出口，燃燒 氣化流化床6的第一出口通過半焦溢流管8與大顆粒半焦收集器18相連， 燃燒氣化流化床6的第二出口與干燥熱解提升管10相連；干燥熱解提升 管IO與沉降室11的入口相連，沉降室11的第一出口與旋風(fēng)分離器13的 入口相連，沉降室11第二出口的下方連接著小顆粒半焦收集器12;旋風(fēng) 分離器13的第一出口與焦油收集器15的入口相連，旋風(fēng)分離器13的第 二出口的下方與微細(xì)半焦收集器14相連。
優(yōu)選地，所述的干燥熱解提升管10的橫截面積小于燃燒氣化流化床6 的橫截面積。
任選地，所述的大顆粒半焦收集器18為原煤半焦混合器9所替代，
并且所述的原煤半焦混合器9還連接著第二進(jìn)料罐1，。
優(yōu)選地，所述的原煤半焦混合器9為流化床或回轉(zhuǎn)爐。
優(yōu)選地，所述的燃燒氣化流化床6下部的風(fēng)室7分為空氣室7'和煤氣
室7"。
任選地，所述的系統(tǒng)還包括具有干燥流化床風(fēng)室3的干燥流化床2、 燃燒爐4和干煤溢流管5,并且其中，第一進(jìn)料罐1與干燥流化床2相連，干燥流化床2的出口通過干煤溢流管5連接到干燥熱解提升管10的下部， 焦油收集器15第一出口連接到燃燒爐4,燃燒爐4的出口連接到千燥流化 床2的千燥流化床風(fēng)室3。
任選地，所述的焦油收集器15第一出口還連接到燃燒氣化流化床6 下部的所述煤氣室7"。
在本發(fā)明提供煤的第 一種煤的解耦提質(zhì)方法是如下實(shí)現(xiàn)的
(a) 所述的粒徑分布在15mm以內(nèi)的的煤首先通過第一進(jìn)料罐1進(jìn)入 干燥熱解提升管IO,分級為大顆粒煤和小顆粒煤；
(b) 所述大顆粒煤落入干燥熱解提升管10下方的燃燒氣化流化床6 中，在風(fēng)室7送入的流化氣體的作用下部分氣化燃燒，生成大顆粒半焦， 所述大顆粒半焦從半焦溢流管8流入大顆粒半焦收集器18中；
(c) 所述的小顆粒煤在燃燒氣化流化床6中產(chǎn)生的高溫氣體的帶動下， 在干燥熱解提升管10中向上流動同時(shí)進(jìn)行干燥熱解，生成小顆粒半焦、 微細(xì)半焦顆粒和氣態(tài)產(chǎn)品，小顆粒半焦在沉降室11沉降后進(jìn)入小顆粒半 焦收集器12,微細(xì)半焦顆粒和氣態(tài)產(chǎn)品在旋風(fēng)分離器13中進(jìn)行分離，微 細(xì)半焦顆粒進(jìn)入旋風(fēng)分離器下部的微細(xì)半焦收集器14中，氣態(tài)產(chǎn)品進(jìn)入 焦油收集器15中；
(d) 進(jìn)入焦油收集器15后的氣態(tài)產(chǎn)品被分離為焦油和煤氣。 任選地，還將所述煤氣中的一部分輸送到燃燒氣化流化床6下部的煤
氣室7";
優(yōu)選地，通過調(diào)節(jié)燃燒氣化流化床6中物料速度、氣速以及氧氣濃度， 可以改變大顆粒煤在燃燒氣化流化床6中的停留時(shí)間、燃燒氣化溫度和半焦 與高溫氣體的產(chǎn)量；
優(yōu)選地，通過改變?nèi)紵龤饣骰?的燃燒氣化溫度和高溫氣體產(chǎn)量， 可以改變小顆粒煤在干燥熱解提升管10中的熱解溫度和停留時(shí)間，改變小 顆粒半焦、微細(xì)半焦顆粒的特性以及焦油和煤氣的產(chǎn)量和成分。 在本發(fā)明提供第二種煤的解耦提質(zhì)方法是如下實(shí)現(xiàn)的
(a) 所述的將含水量為煤總重量的10-100。/。的0-15mm的煤首先通過第 一進(jìn)料罐1被送入干燥流化床2中，在干燥流化床風(fēng)室3送入的流化干燥氣 體作用下進(jìn)行流化并干燥脫水；
(b) 干燥脫水后的煤通過干煤溢流管5進(jìn)入干燥熱解提升管10,分級 為大顆粒煤和小顆粒煤；(C)所述大顆粒煤落入干燥熱解提升管10下部的燃燒氣化流化床6，
在空氣室7送入的流化氣體作用下部分氣化燃燒，生成大顆粒半焦，所述 的大顆粒半焦從半焦溢流管8流出后進(jìn)入原煤半焦混合器9;
(d) 所述的小顆粒煤在燃燒氣化流化床6產(chǎn)生的高溫氣體空氣室的帶 動下，在干燥熱解提升管10中向上流動同時(shí)進(jìn)行干燥熱解，生成小顆粒 半焦、微細(xì)半焦顆粒和氣態(tài)產(chǎn)品，小顆粒半焦在沉降室11中沉降后進(jìn)入 小顆粒半焦收集器12，微細(xì)半焦顆粒和氣態(tài)產(chǎn)品在旋風(fēng)分離器13中進(jìn)行 分離，微細(xì)半焦顆粒進(jìn)入旋風(fēng)分離器下部的微細(xì)半焦收集器14中，氣態(tài) 產(chǎn)品進(jìn)入焦油收集器15中；
(e) 進(jìn)入焦油收集器15后的氣態(tài)產(chǎn)品被分離為焦油和煤氣。 任選地，所述煤氣中的一部分輸送到燃燒爐4中燃燒生成高溫?zé)煔馑?br> 入干燥流化床2中干燥原煤。
任選地，步驟(c)得到的大顆粒半焦進(jìn)入原煤半焦混合器9與從第二進(jìn) 料罐1，送入原煤半焦混合器9的原煤進(jìn)行混合，利用半焦的余熱干燥原煤， 生產(chǎn)低含水量的高碳燃料/原料，從而減少系統(tǒng)的能量損失。
本發(fā)明的再一個方面還提供了 一種粉煤的解耦提質(zhì)方法，包括以下步
驟
(a) 首先將粒徑分布在15mm以內(nèi)的煤進(jìn)行氣化燃燒，得到灰渣和高溫 氣體，收集灰渣；
(b) 對含水量為其總重量10-100%的粉煤進(jìn)行干燥熱解，生成半焦粉 粒和氣態(tài)產(chǎn)品的混合物；
(c) 從所述的混合物和高溫氣體中分步收集半焦粉粒、焦油酚水混合 物和煤氣；并且任選地，
(d) 將所述煤氣中的一部分提供至步驟(a)用作煤的氣化燃燒的能源。 本發(fā)明的再一個方面提供了一種實(shí)現(xiàn)所述方法的系統(tǒng)，包括第一進(jìn)料
罐l、第三進(jìn)料罐l"、具有風(fēng)室7和灰渣溢流口 17的燃燒氣化流化床6、 干燥熱解提升管10、旋風(fēng)分離器13、焦油收集器15和制漿設(shè)備16,其連 接方式為第一進(jìn)料罐1與干燥熱解提升管IO相連，第三進(jìn)料罐1"與燃 燒氣化流化床6相連接，旋風(fēng)分離器13和焦油收集器15分別具有一入口 和兩出口，燃燒氣化流化床6通過千燥熱解提升管10與旋風(fēng)分離器13的 入口相連接，旋風(fēng)分離器13的第一出口與焦油收集器15的入口相連，旋 風(fēng)分離器13的第二出口與焦油收集器15的第二出口都接入制漿設(shè)備16中，焦油收集器15的第一出口與燃燒氣化流化床6相連。
優(yōu)選地，所述的風(fēng)室7分為空氣室7'和煤氣室7",并且所述焦油收集 器15的第一出口連接到所述的煤氣室7"。
更優(yōu)選地，所述的干燥熱解提升管10的橫截面積小于燃燒氣化流化 床6的橫截面積。
優(yōu)選地，步驟(a)中煤氣化燃燒的溫度為700-1100°C。 優(yōu)選地，步驟(b)中粉煤干燥熱解的溫度為300-900°C。 本發(fā)明的有益效果是所述的將粒度分布在15mm以內(nèi)煤解耦提質(zhì)，轉(zhuǎn) 化為半焦、焦油和煤氣，以及將粉煤轉(zhuǎn)化為半焦粉粒、煤氣以及焦油和酚 水混合物的方法，采用了分級、串聯(lián)的加熱方式，使煤的干燥、熱解和氣化 燃燒反應(yīng)部分解耦。煤的干燥熱解和氣化燃燒過程分別在干燥熱解提升管IO 和燃燒氣化流化床6中進(jìn)行，由于空氣送入燃燒氣化流化床6下部的空氣室， 也可以是空氣和煤氣作為流化氣體分別送入燃燒氣化流化床6下部的空氣室 和煤氣室中，落入燃燒氣化流化床6中的較大粒度的煤，即粒徑大于4mm的 煤會發(fā)生部分氣化或燃燒，生成大顆粒半焦和高溫氣體。高溫氣體作為干燥 熱解提升管10中的輸送氣可將較小顆粒的煤，即粒徑為0.5-4mm的煤攜帶出 干燥熱解提升管IO,同時(shí)實(shí)現(xiàn)較小顆粒煤的干燥和熱解。通過調(diào)節(jié)下部燃燒 氣化流化床6中氣化或燃燒程度，可以調(diào)節(jié)所產(chǎn)高溫氣體的溫度和產(chǎn)量，從 而可以根據(jù)不同的煤以及對煤提質(zhì)產(chǎn)物的要求調(diào)節(jié)煤的干燥熱解溫度。
對于高含水量的煤，通過在上游增設(shè)一干燥流化床2，利用一部分煤氣 燃燒生成的煙氣作為干燥流化氣，在100-300。C下對高含水量煤進(jìn)行干燥脫 水，可以脫除大部分的水分，減少對下游干燥熱解過程的影響，提高提質(zhì)過 程的效率，并減少所產(chǎn)生的煤氣中的含水量，提高蒸汽凝結(jié)前的高溫煤氣熱 值。收集得到的大顆粒半焦和小顆粒半焦可以用做工業(yè)燃料/原料，微細(xì)半焦 顆粒，即粒徑小于0.5mm的半焦可做成水煤漿、成型燃料/原料或者直接燃燒， 收集得到的焦油經(jīng)加工處理后可用做化工原料。。
本發(fā)明所述的將煤解耦提質(zhì)的方法是一種對煤進(jìn)行高值化利用的方法， 具有如下優(yōu)點(diǎn)
1. 煤種適應(yīng)性廣，可以適應(yīng)含水量10-100%的煤，而且還可以處理粒度 分布較寬的煤以及粉煤。
2. 對于含水量超過10%的煤，將煤的干燥與熱解過程分離，原煤中大量 的水分隨干燥流化床2中的煙氣排除，減少了水分對熱解、氣化過程的影響，而且還減少了干燥熱解過程中的廢水量，有利于過程廢水的處理。
3. 對于含水量小于10%的煤可以不使用干燥流化床，將原煤直接送入干
燥熱解提升管中，便于針對不同煤種實(shí)施操作。
4. 利用不同粒徑煤及半焦的流化及夾帶速度的差異可以將產(chǎn)生的半焦 分級為大顆粒半焦、小顆粒半焦和微細(xì)顆粒半焦，減少后續(xù)半焦分級的要求。
5. 可以根據(jù)對煤高值化產(chǎn)品的不同要求調(diào)節(jié)燃燒氣化流化床的溫度以 及高溫氣體量，從而調(diào)節(jié)煤粒的干燥熱解溫度及其在干燥熱解提升管中的停 留時(shí)間，而大顆粒煤在燃燒氣化流化床中的停留時(shí)間可通過物料速度、氣速 調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)半焦，焦油和煤氣的不同比例產(chǎn)出。
6. 采用將熱半焦與原煤混合，可以有效利用固體半焦的余熱干燥原煤， 生產(chǎn)低含水量的高碳燃料/原料，從而減少系統(tǒng)的能量損失。
7. 通過采用先進(jìn)行干燥熱解，再混合半焦粉粒和過程廢水的方法可以利 用高含水量低階煤的粉煤制作水煤漿，因?yàn)椴捎昧嗽罕旧砗械乃茲{ 過程中的耗水量減少，而且參與制漿的是半焦粉粒，采用本發(fā)明方法制得的 水煤漿具有較高的熱4直。
本發(fā)明通過將煤的干燥、熱解和氣化/燃燒部分解耦，能夠降低煤中含水 量對熱解、氣化過程和產(chǎn)物的影響，高效加工、 一是質(zhì)原煤，煤種適應(yīng)性強(qiáng)， 可將寬粒度分布、高含水量的煤轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的半焦固體產(chǎn)品、焦油和煤氣， 并可以利用高含水量的粉煤制作水煤漿；根據(jù)不同粒度煤粒及半焦的流化及 夾帶速度的差異可實(shí)現(xiàn)不同粒度煤的分級熱解/氣化，并實(shí)現(xiàn)半焦產(chǎn)品的分 級，從而可以處理粒度分布較寬的煤；運(yùn)行過程中，可以根據(jù)煤種以及對煤 高值化產(chǎn)品要求調(diào)節(jié)干燥熱解溫度以及煤粒在燃燒氣化流化床和干燥熱解 提升管中的停留時(shí)間，提高煤高值化產(chǎn)品質(zhì)量；本發(fā)明所述煤高值化利用方 法系統(tǒng)筒單，便于操作，能夠在坑口直接進(jìn)行，是一種清潔、高效的煤，特 別是低階煤的高值化利用方法，具有很強(qiáng)的應(yīng)用推廣性。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中 圖l表示實(shí)施例1的將煤解耦提質(zhì)的工藝流程圖。 圖2表示實(shí)施例2的將煤解耦提質(zhì)的工藝流程圖。 圖3表示實(shí)施例3的將粉煤解耦提質(zhì)的工藝流程圖。 圖4表示實(shí)施例4的將粉煤解耦提質(zhì)的工藝流程圖。圖5表示實(shí)施例5的將煤解耦提質(zhì)的工藝流程圖 圖6表示實(shí)施例6的將煤解耦提質(zhì)的工藝流程圖 其中的附圖標(biāo)記
2-干燥流化床 5-干煤溢流管 8 -半焦溢流管 11 -沉降室 14-微細(xì)半焦收集器 17-灰渣溢流口
r，-第三進(jìn)料罐
i-第一進(jìn)料罐 4 -燃燒爐
7-風(fēng)室
10-干燥熱解提升管 13-旋風(fēng)分離器 16~制漿設(shè)備 1，-第二進(jìn)料罐 7"-煤氣室
3 -干燥流化床風(fēng)室 6 -燃燒氣化流化床 9-原煤半焦混合器 12-小顆粒半焦收集器 15-焦油收集器 18-大顆粒半焦收集器 7'-空氣室
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例適用于水分含量是煤總重量的10-100%,粒度分布在15mm以 內(nèi)的的煤的解耦^是質(zhì)方法，具體工藝流程如圖l所示，在該流程中原煤通過 第一進(jìn)料罐1被送入干燥流化床2中，在從干燥流化床2下部的干燥流化床 風(fēng)室3送入的高溫?zé)煔獾牧骰饔孟麻_始流化，并在100 300。C的溫度范圍 內(nèi)干燥脫水，干燥后的煤從干煤溢流管5進(jìn)入下游干燥熱解提升管10下部。 所述干燥流化床2為一鼓泡流化床。
進(jìn)入干燥熱解沖是升管10的粒徑在4-15mm的干煤在重力的作用下落入 干燥熱解提升管10下方的燃燒氣化流化床6,與從燃燒氣化流化床6下部空 氣室7送入的流化空氣接觸開始部分氣化，產(chǎn)生的高溫氣體向上流入上方的 干燥熱解提升管10中，而生成的大顆粒半焦從燃燒氣化流化床6的床層上 部的半焦溢流管8流入原煤半焦混合器9中與從第二進(jìn)料罐l，中送入的原煤 混合，利用半焦的余熱加熱干燥原煤，生產(chǎn)高碳燃料/原料。所述燃燒氣化流 化床6為一單風(fēng)室鼓泡流化床。
進(jìn)入干燥熱解^f是升管10的粒徑小于4mm的干煤在高溫氣體的加熱下在 300-卯0。C范圍內(nèi)開始干燥熱解，并被高溫氣體夾帶向上流出千燥熱解提升 管10進(jìn)入沉降室11沉降粒徑為0.5-4mm的小顆粒半焦，沉降得到的小顆粒 半焦從沉降室11下部進(jìn)入小顆粒半焦收集器12，產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)品隨后進(jìn)入旋風(fēng)分離器13中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)0.5mm以下微細(xì)半焦顆粒與氣體的分離，微細(xì) 半焦顆粒被收集到旋風(fēng)分離器13下部的微細(xì)半焦收集器14中。
氣固分離后的氣態(tài)產(chǎn)品經(jīng)過焦油收集器15后被分離為焦油和煤氣，煤 氣中的一部分輸送到燃燒爐4中燃燒生成高溫?zé)煔?，余下的煤氣收集后?于民用或工業(yè)生產(chǎn)，焦油從焦油收集器15的第二出口流出。
實(shí)施例2
本實(shí)施例適用于水分含量是煤總重量的10-100%,粒度分布在15mm以 內(nèi)的煤的解耦提質(zhì)方法，其工藝流程如圖2所示，所述干燥流化床2為一鼓 泡流化床，床層上部與第一進(jìn)料罐1連接并設(shè)有干煤溢流管5,高溫?zé)煔庾?為流化氣從干燥流化床2下部的干燥流化床風(fēng)室3送入。
在本實(shí)施方式中的原煤千燥脫水過程與實(shí)施例l相同。
進(jìn)入干燥熱解提升管10的粒徑為4-15mm的干煤在重力的作用下落入 干燥熱解提升管10下方的燃燒氣化流化床6。所述燃燒氣化流化床6為一雙 風(fēng)室鼓泡流化床，包括空氣室7'和煤氣室7"。由于干燥熱解提升管IO位于 空氣室7，的上方，落入的大顆粒干煤首先與從燃燒氣化流化床6下部的空 氣室7'送入的流化空氣接觸開始部分氣化，隨后在流化過程中與煤氣室7" 送入的煤氣接觸進(jìn)一步氣化。生成的大顆粒半焦從床層上部煤氣室7" —側(cè) 的半焦溢流管8流入大顆粒半焦收集器18中冷卻收集，而產(chǎn)生的高溫氣體 向上流入干燥熱解提升管10中。
進(jìn)入干燥熱解提升管10的粒徑小于4mm的干煤顆粒在高溫氣體的加熱 下在300 900。C范圍內(nèi)開始千燥熱解，并被高溫氣體夾帶向上流出干燥熱解 提升管10,并進(jìn)入沉降室11沉降0.5-4mm的小顆粒半焦，沉降得到的小顆 粒半焦從沉降室11下部進(jìn)入小顆粒半焦收集器12;產(chǎn)生的煤氣隨后進(jìn)入旋 風(fēng)分離器13中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)0.5mm以下微細(xì)半焦顆粒與氣體的分離，微細(xì)半 焦顆粒被收集到旋風(fēng)分離器13下部的微細(xì)半焦收集器14中。
氣固分離后的氣態(tài)產(chǎn)品經(jīng)過焦油收集器15后生成煤氣和焦油，焦油從 焦油收集器的第二出口流出，煤氣中的一部分輸送到燃燒爐4中燃燒生成 高溫?zé)煔猓簹庵械牧硪徊糠诌M(jìn)入燃燒氣化流化床6下部的煤氣室7",余 下的煤氣收集后用于民用或工業(yè)生產(chǎn)，焦油從焦油收集器15的第二出口 流出。
在微細(xì)半焦收集器14中收集得到的微細(xì)顆粒半焦粒徑小于0.5mm,針對不同的用途可直接或壓縮成型后用于民用或工業(yè)生產(chǎn)，也可以根據(jù)需要被 制作水煤漿或輸送到燃燒爐4中燃燒以生產(chǎn)高溫?zé)煔狻?br> 實(shí)施例3
本實(shí)施例適用于水分含量是煤總重量的10-100%,粒度細(xì)小的粉煤的解 耦4是質(zhì)方法，具體工藝流程如圖3所示。
在該工藝中，0-15mm的煤通過第二進(jìn)料罐l"進(jìn)入到燃燒氣化流化床6 中，與從燃燒氣化流化床6下部空氣室7送入的流化空氣接觸開始燃燒，產(chǎn) 生的高溫氣體向上流入上方的干燥熱解提升管10中，而生成的灰渣從灰渣 溢流口 17排出。
水分含量是煤總重量的10-100%的粉煤通過第一進(jìn)料罐1被送入干燥熱 解提升管10的下部，與下方燃燒氣化流化床6產(chǎn)生的高溫氣體相遇后在 300 900。C范圍內(nèi)開始干燥熱解，并被高溫氣體夾帶向上流出干燥熱解提升 管IO進(jìn)入旋風(fēng)分離器13中實(shí)現(xiàn)半焦粉粒與氣體的分離，半焦粉粒被收集到 旋風(fēng)分離器13下方的制漿設(shè)備16中。
氣固分離后的氣態(tài)產(chǎn)品經(jīng)過焦油收集器15后得到的酚水及焦油混合物 和煤氣，酚水及焦油混合物被送入制漿設(shè)備16中與半焦粉粒混合制作水煤 漿，煤氣收集后用于民用或工業(yè)應(yīng)用。
實(shí)施例4
見圖4，本實(shí)施例與實(shí)施例3基本相同，不同的是本實(shí)施例中產(chǎn)生的煤 氣的一部分被送入燃燒氣化流化床6的床層中參與燃燒，余下的煤氣收集后 用于民用或工業(yè)生產(chǎn)。
實(shí)施例5
見圖5,本實(shí)施例適用于水分含量小于煤總重量的10°/。，粒度分布較寬 的煤的解耦提質(zhì)方法，在本實(shí)施例中直接將粒徑為0-15mm的原煤通過第一 進(jìn)料罐1被送入干燥熱解提升管10的下部。
進(jìn)入干燥熱解提升管10的粒徑在4-15mm干煤在重力的作用下落入干 燥熱解提升管10下方的燃燒氣化流化床6，與從燃燒氣化流化床6下部空氣 室7送入的流化空氣接觸開始部分氣化，產(chǎn)生的高溫氣體向上流入上方的干 燥熱解提升管10中，而生成的大顆粒半焦^Mv半焦溢流管8流入大顆粒半焦收集器18中收集并冷卻。
進(jìn)入千燥熱解纟是升管10的粒徑小于4mm的干煤在高溫氣體的加熱下在 300 900。C范圍內(nèi)開始干燥熱解，并被高溫氣體夾帶向上流出干燥熱解提升 管IO進(jìn)入沉降室11沉降粒徑為0.5-4mm的小顆粒半焦，沉降得到的小顆粒 半焦從沉降室11下部進(jìn)入小顆粒半焦收集器12，產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)品隨后進(jìn)入 旋風(fēng)分離器13中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)0.5mm以下微細(xì)半焦顆粒與氣體的分離，微細(xì) 半焦顆粒被收集到旋風(fēng)分離器13下部的微細(xì)半焦收集器14中。
氣固分離后的氣態(tài)產(chǎn)品經(jīng)過焦油收集器15后被分離為焦油和煤氣，焦 油從焦油收集器的第二出口流出，收集煤氣用于民用或工業(yè)生產(chǎn)。
實(shí)施例6
見圖6,本實(shí)施例適用于水分含量小于煤總重量的10%,粒度分布較寬 的煤的解耦提質(zhì)方法，在本實(shí)施例中直接將粒徑為0-15mm的原煤通過第一 進(jìn)料罐1送入干燥熱解提升管10的下部。
進(jìn)入干燥熱解提升管10的粒徑在4-15mm干煤在重力的作用下落入干 燥熱解提升管10下方的燃燒氣化流化床6。所述燃燒氣化流化床6為一雙風(fēng) 室鼓泡流化床，包括空氣室7'和煤氣室7"。由于干燥熱解提升管IO位于空 氣室7，的上方，落入的大顆粒干煤首先與從燃燒氣化流化床6下部的空氣 室7'送入的流化空氣接觸開始部分氣化，隨后在流化過程中與煤氣室7"送 入的煤氣接觸進(jìn)一步氣化?？諝馐耶a(chǎn)生的高溫氣體向上流入上方的干燥熱解 提升管10中，而生成的大顆粒半焦從床層上部煤氣室7" —側(cè)的半焦溢流管 8流入原煤半焦混合器9中與從第二進(jìn)料罐l，中送入的原煤混合，利用半焦 的余熱加熱干燥原煤，生產(chǎn)高碳燃料/原料。
進(jìn)入干燥熱解提升管10的粒徑小于4mm的干煤在高溫氣體的加熱下在 300 ~ 900°C范圍內(nèi)開始干燥熱解，并被高溫氣體夾帶向上流出干燥熱解提升 管IO進(jìn)入沉降室11沉降粒徑為0.5-4mm的小顆粒半焦，沉降得到的小顆粒 半焦從沉降室11下部進(jìn)入小顆粒半焦收集器12，產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)品隨后進(jìn)入 旋風(fēng)分離器13中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)粒徑小于0.5mm的微細(xì)半焦顆粒與氣體的分 離，微細(xì)半焦顆粒被收集到旋風(fēng)分離器13下部的微細(xì)半焦收集器14中。
氣固分離后的氣態(tài)產(chǎn)品經(jīng)過焦油收集器15后被分離為焦油和煤氣，煤 氣中的一部分進(jìn)入燃燒氣化流化床6下部的煤氣室7",余下的煤氣收集后 用于民用或工業(yè)生產(chǎn)，焦油從焦油收集器15的第二出口流出。以上已結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作了具體說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，本發(fā)明所述具體實(shí)施方式
的所有變體，變型，替代方式和等同物均在 本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煤的解耦提質(zhì)方法，包括以下步驟(a)將含水量小于煤總重量10％的粒徑度分布在15mm以內(nèi)的煤分為大顆粒煤和小顆粒煤，大顆粒煤進(jìn)行氣化燃燒，生成大顆粒半焦；(b)對所述的小顆粒煤進(jìn)行干燥熱解，生成小顆粒半焦、微細(xì)半焦顆粒、煤氣和焦油的混合物；(c)從所述的混合物中分步收集得到小顆粒半焦、微細(xì)半焦顆粒、焦油和煤氣；和任選地，(d)將所述煤氣中的一部分提供至步驟(a)用作所述煤的氣化燃燒的能源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟(e) 在所述的步驟(a)-(d)之前，將含水量為煤總重量的10-100%的煤進(jìn) 行流化干燥，得到含水量小于煤總重量10%的煤；和任選地，(f)將所述煤 氣中的 一部分提供至步驟(e)用作煤流化干燥的熱量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括以下步驟將得到的大顆 粒半焦收集冷卻或?qū)⑵渑c煤進(jìn)行混合，得到高碳燃料或高碳原料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述的大顆粒半焦 的直徑為4-15mm,所述的小顆粒半焦及小顆粒煤的直徑為0.5-4mm,并 且所述的孩t細(xì)半焦顆粒的直徑小于0.5mm。
5. —種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述方法的系統(tǒng)，包括第一進(jìn) 料罐(l)、具有風(fēng)室(7)的燃燒氣化流化床(6)、半焦溢流管(8)、大顆粒半焦 收集器(18)、干燥熱解提升管(IO)、沉降室(ll)、小顆粒半焦收集器(12)、 旋風(fēng)分離器(13)、微細(xì)半焦收集器(14)、焦油收集器(15),其中，第一進(jìn)料 罐(1)與干燥熱解提升管(10)的下部相連；燃燒氣化流化床(6)具有兩出口 ， 燃燒氣化流化床(6)的第 一 出口通過半焦溢流管(8)與大顆粒半焦收集器(18) 相連，燃燒氣化流化床(6)的第二出口與干燥熱解提升管(10)相連；干燥熱 解提升管(10)與沉降室(11)的入口相連，沉降室(ll)的第一出口與旋風(fēng)分離 器(13)的入口相連，沉降室(ll)第二出口的下方連接著小顆粒半焦收集器 (12);旋風(fēng)分離器(13)的第一出口與焦油收集器(15)的入口相連，旋風(fēng)分離 器(13)的第二出口的下方與微細(xì)半焦收集器(14)相連，優(yōu)選地，所述的干燥熱解提升管(10)的橫截面積小于燃燒氣化流化床(6)的橫截面積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述的大顆粒半焦收集器(18) 為原煤半焦混合器(9)所替代，并且所述的原煤半焦混合器(9)還連接著第二 進(jìn)料罐(l，)，優(yōu)選地，所述的原煤半焦混合器(9)為流化床或回轉(zhuǎn)爐。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，其中，所述的燃燒氣化流化床(6) 下部的風(fēng)室(7)分為空氣室(7，)和煤氣室(7")。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括具有干燥流化床風(fēng) 室(3)的干燥流化床(2)、燃燒爐(4)和干煤溢流管(5)，并且其中，第一進(jìn)料 罐(1)與干燥流化床(2)相連，干燥流化床(2)的出口通過干煤溢流管(5)連接 到干燥熱解提升管(10)的下部，焦油收集器(15)第一出口連接到燃燒爐(4), 燃燒爐(4)的出口連接到干燥流化床(2)的干燥流化床風(fēng)室(3),任選地，所 述的焦油收集器(15)第一出口還連接到燃燒氣化流化床(6)下部的所述煤氣 室(7")。
9. 一種粉煤的解耦提質(zhì)方法，包括以下步驟(a) 首先將粒徑分布在15mm以內(nèi)的煤進(jìn)行氣化燃燒，得到灰渣和高溫 氣體，收集灰渣；(b) 對含水量為其總重量10-100%的粉煤進(jìn)行干燥熱解，生成半焦粉 粒和氣態(tài)產(chǎn)品的混合物；(c) 從所述的混合物和高溫氣體中分步收集半焦粉粒、焦油酚水混合 物和煤氣；并且任選地，(d) 將所述煤氣中的一部分提供至步驟(a)用作煤的氣化燃燒的能源。
10. —種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求9所述方法的系統(tǒng)，包括第一進(jìn)料罐(l)、 第三進(jìn)料罐(r，)、具有風(fēng)室(7)和灰渣溢流口(17)的燃燒氣化流化床(6)、干 燥熱解提升管(IO)、旋風(fēng)分離器(13)、焦油收集器(15)和制漿設(shè)備(16),其 中，第一進(jìn)料罐(1)與干燥熱解提升管(10)相連接，第三進(jìn)料罐(l")與燃燒 氣化流化床(6)相連，旋風(fēng)分離器(13)和焦油收集器(15)分別具有一入口和 兩出口 ，燃燒氣化流化床(6)通過干燥熱解提升管(10)與旋風(fēng)分離器(13)的 入口相連接，旋風(fēng)分離器(13)的第一出口與焦油收集器(15)的入口相連，旋 風(fēng)分離器(13)的第二出口與焦油收集器(15)的第二出口都接入制漿設(shè)備(16) 中，焦油收集器(15)的第一出口與燃燒氣化流化床(6)相連，優(yōu)選地，所述 的風(fēng)室(7)分為空氣室(7，)和煤氣室(7"),并且所述焦油收集器(15)的第一出 口連接到所述的煤氣室(7")，更優(yōu)選地，所述的干燥熱解提升管(10)的橫截面積小于燃燒氣化流化床(6)的橫截面積。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或9所述的方法，其中，煤氣化燃燒的溫度為 700-1100 °C。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或9所述的方法，其中，小顆粒煤干燥熱解的 溫度為300-900°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將煤解耦提質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟(a)首先將含水量小于煤總重量10％的粒徑度分布在15mm以內(nèi)的煤分為大顆粒煤和小顆粒煤，大顆粒煤進(jìn)行氣化燃燒，生成大顆粒半焦；(b)對所述的小顆粒煤進(jìn)行干燥熱解，生成小顆粒半焦、微細(xì)半焦顆粒、煤氣和焦油的混合物；(c)從所述的混合物中分步收集得到小顆粒半焦、微細(xì)半焦顆粒、焦油和煤氣。本發(fā)明還提供了將煤解耦提質(zhì)的系統(tǒng)，本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)煤種適應(yīng)性廣，可以適應(yīng)含水量10-100％的煤，而且還可以處理粒度分布較寬的煤以及粉煤，并且利用不同粒徑煤與半焦的流化及夾帶速度的差異可以將產(chǎn)生的半焦分級為大顆粒半焦、小顆粒半焦和微細(xì)顆粒半焦，減少后續(xù)半焦分級的要求。
文檔編號C10B57/02GK101613615SQ20081011567
公開日2009年12月30日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者燃 熊, 利 董, 許光文 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所