褐煤分步煤漿氣化的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種褐煤分步煤漿氣化的方法，包括以下步驟：S1、對(duì)所述褐煤進(jìn)行低溫氣化，提取所述褐煤中的水分，得到固體產(chǎn)物；S2、對(duì)所述固體產(chǎn)物進(jìn)行中溫氣化，得到焦油、煤氣和熱提質(zhì)煤，且所述熱提質(zhì)煤揮發(fā)分為4%-10%；S3、對(duì)步驟S2中的所述熱提質(zhì)煤進(jìn)行冷卻；S4、將步驟S3中冷卻后的提質(zhì)煤制成60%-70%濃度的水煤漿；以及S5、對(duì)步驟S4中的所述水煤漿進(jìn)行高溫氣化，得到合成氣和高溫蒸汽。根據(jù)本發(fā)明的褐煤分步煤漿氣化的方法，通過(guò)依次采用低溫氣化、中溫氣化和高溫氣化三步氣化方法，褐煤在整個(gè)氣化過(guò)程中得到清潔、高效利用，從而實(shí)現(xiàn)了褐煤的水、油、氣分階段的全面開(kāi)發(fā)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】褐煤分步煤漿氣化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及潔凈煤【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種褐煤分步煤漿氣化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]褐煤是一種含氧高、含水高、易粉化、熱值低、穩(wěn)定性差、易自燃且煤化程度最低的劣質(zhì)煤，傳統(tǒng)的主要加工手段是對(duì)其進(jìn)行干燥、輕度提質(zhì)用于火力發(fā)電，很少一部分采取粉煤氣化，氣化效率低，很難實(shí)現(xiàn)褐煤的梯階利用、全價(jià)開(kāi)發(fā)，具體地，由于褐煤具有高含氧、高含水的特性，導(dǎo)致褐煤直接制得的水煤漿成漿性差、氣化效率低，難以實(shí)現(xiàn)褐煤高濃度水煤漿的氣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種褐煤得到全面開(kāi)發(fā)的褐煤分步高濃度煤漿氣化的方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的褐煤分步煤漿氣化的方法，包括以下步驟:S1、對(duì)所述褐煤進(jìn)行低溫氣化，提取所述褐煤中的水分，得到固體產(chǎn)物；S2、對(duì)所述固體產(chǎn)物進(jìn)行中溫氣化，得到焦油、煤氣和熱提質(zhì)煤，且所述熱提質(zhì)煤揮發(fā)分為4%-10% ;S3、對(duì)步驟S2中的所述熱提質(zhì)煤進(jìn)行冷卻；S4、將步驟S3中冷卻后的提質(zhì)煤制成60%-70%濃度的水煤漿；以及S5、對(duì)步驟S4中的所述水煤漿進(jìn)行高溫氣化，得到合成氣和高溫蒸汽。
[0005]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的褐煤分步煤漿氣化的方法，通過(guò)依次采用低溫氣化、中溫氣化和高溫氣化三步氣化方法，褐煤在整個(gè)氣化過(guò)程中得到清潔、高效利用，從而實(shí)現(xiàn)了褐煤的水、油、氣分階段的全面開(kāi)發(fā)。
[0006]另外，根據(jù)本發(fā)明的褐煤分步煤漿氣化的方法還可具有如下附加技術(shù)特征:
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟SI中對(duì)所述褐煤進(jìn)行低溫氣化是通過(guò)蒸汽管式反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的。
[0008]具體地，所述蒸汽管式反應(yīng)器內(nèi)的氣化溫度為100°C~250°C，壓力為OMPa~
0.5MPa，持續(xù)時(shí)間為 30min ~120min。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟S2之前，所述褐煤分步煤漿氣化的方法還包括:S11、將所述固體產(chǎn)物機(jī)械熱壓成型，成型后得到的料塊直徑為IOmm~100mm，含水量
< 10% O
[0010]可選地，所述步驟S2是通過(guò)無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置實(shí)現(xiàn)的。
[0011 ] 具體地，所述無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置內(nèi)的氣化溫度為450°C~800°C，壓力為IOPa ~lOOOPa，持續(xù)時(shí)間為 40min ~120min。
[0012]可選地，所述熱提質(zhì)煤采用噴霧熄焦的方式進(jìn)行冷卻。 [0013]進(jìn)一步地，將冷卻后的提質(zhì)煤破碎至粒度小于400 u m,添加0.1%~1.5%的分散劑，采用步驟SI得到的所述水分和/或步驟S2中所述焦油和所述煤氣分離產(chǎn)生的廢水配制所述水煤漿，所述水煤漿的濃度為60%-70%。[0014]可選地，所述步驟S5中對(duì)所述水煤漿進(jìn)行高溫氣化是通過(guò)水煤漿氣化反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的。
[0015]進(jìn)一步地，所述水煤漿氣化反應(yīng)器的起燃溫度為1000°C~1200°C，氣化溫度為1200°C~1350°C，氣化壓力為 3MPa ~8MPa。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的褐煤分步煤漿氣化的方法，實(shí)現(xiàn)了褐煤氣化的能量最大化自給，低溫?zé)岷彤a(chǎn)生的廢水自身充分利用，例如低溫氣化需要的蒸汽熱可由中溫氣化熄焦產(chǎn)生的蒸汽或水煤漿氣化高溫煤氣降溫產(chǎn)生的蒸汽提供，配制水煤漿的水可采用中溫氣化的油氣分離產(chǎn)生的廢水或高溫氣化自身產(chǎn)生的廢水，從而實(shí)現(xiàn)了褐煤清潔、高效利用，具有操作簡(jiǎn)單、低能耗和無(wú)廢水排放的特點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的褐煤分步煤漿氣化的方法的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“橫向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0023] 下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的褐煤分步煤漿氣化的方法。
[0024]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的褐煤分步煤漿氣化的方法，包括以下步驟:
[0025]S1、對(duì)褐煤進(jìn)行低溫氣化，提取褐煤中的水分，得到固體產(chǎn)物；
[0026]S2、對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行中溫氣化，得到焦油、煤氣和熱提質(zhì)煤；
[0027]S3、對(duì)步驟S2中的熱提質(zhì)煤進(jìn)行冷卻，且熱提質(zhì)煤揮發(fā)分為4%_10% ；
[0028]S4、將步驟S3中冷卻后的提質(zhì)煤制成60%_70%濃度的水煤漿；以及
[0029]S5、對(duì)步驟S4中的水煤漿進(jìn)行高溫氣化，得到合成氣和高溫蒸汽。[0030]在本發(fā)明的其中一個(gè)示例中，待煤漿氣化的褐煤的含水量為10%~60%，揮發(fā)分含量為10%~50%，首先可將褐煤破碎至粒度小于3mm，對(duì)該褐煤進(jìn)行低溫氣化，氣化得到的褐煤中的水分例如水蒸氣可凈化回收或者無(wú)需凈化留作高溫氣化配漿使用，通過(guò)對(duì)褐煤進(jìn)行低溫氣化，提取出褐煤中大量的水分，該水分可作為缺水地區(qū)的工業(yè)用水，且通過(guò)提取褐煤中的水分，提高了中溫氣化的能效，從而減小了設(shè)備投資；其次將低溫氣化得到的固體產(chǎn)物進(jìn)行中溫氣化，提取出了褐煤中寶貴的油氣資源，焦油收率4.5-15%，達(dá)到理論焦油產(chǎn)率80%以上，且得到焦油的密度小于lg/cm3，從而提高了褐煤的開(kāi)發(fā)價(jià)值，煤氣產(chǎn)率5-20%，得到的煤氣熱值高達(dá)3000KCak/Nm3以上，可作為化工合成產(chǎn)品的原料或作為中溫氣化的燃料，得到的提質(zhì)煤揮發(fā)分在4%-10%范圍內(nèi)可調(diào)，有利于配制高濃度水煤漿，水煤漿濃度可達(dá)60%-70%，接著將中溫氣化的熱提質(zhì)煤進(jìn)行冷卻，冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽可作為低溫氣化的熱源，然后將降溫后的提質(zhì)煤配制60%-70%的水煤漿，并進(jìn)行高溫氣化，得到合成氣和高溫蒸汽。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的褐煤分步煤漿氣化的方法，通過(guò)依次采用低溫氣化、中溫氣化和高溫氣化三步氣化方法，褐煤在整個(gè)氣化過(guò)程中得到清潔、高效利用，從而實(shí)現(xiàn)了褐煤的水、油、氣分階段的全面開(kāi)發(fā)。
[0031]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟SI中對(duì)褐煤進(jìn)行低溫氣化是通過(guò)蒸汽管式反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的。例如在本發(fā)明的其中一個(gè)示例中，蒸汽管式反應(yīng)器包括殼體和管體，管體設(shè)在殼體內(nèi)，褐煤位于殼體內(nèi)，管體內(nèi)走蒸汽，整個(gè)蒸汽管式反應(yīng)器采用氮?dú)鈱⒑置号c外界空氣隔絕開(kāi)，氮?dú)饪裳h(huán)使用，具體地，蒸汽管式反應(yīng)器內(nèi)的氣化溫度為100°c~250°C，壓力為OMPa~0.5MPa，低溫氣化的持續(xù)時(shí)間為30min~120min。這里，需要說(shuō)明的是，蒸汽管式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)以及工作原理等已為現(xiàn)有技術(shù)，且為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里不再詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟S2之前，褐煤分步煤漿氣化的方法還包括:S11、將固體產(chǎn)物機(jī)械熱壓成型，成型后得到的料塊直徑為IOmm~100mm，含水量< 10%。也就是說(shuō)，將低溫氣化后得到的固體產(chǎn)物熱壓成型，成型后得到的料塊可大致為球形、條形不等，料塊的直徑在IOmm~IOOmm之間，料塊的含水量小于10%。
[0033]可選地，步驟S2是通過(guò)無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明的其中一個(gè)示例中，將低溫氣化且熱壓成型后得到的含水量小于10%、直徑為IOmm~IOOmm的料塊通入無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置內(nèi)，無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置包括加熱系統(tǒng)和燃?xì)庀到y(tǒng)，加熱系統(tǒng)內(nèi)可設(shè)有多個(gè)蓄熱式輻射管加熱器，燃?xì)庀到y(tǒng)可采用低熱值煤氣作為燃料氣，例如熱值為700kcal/Nm3 (千卡/標(biāo)準(zhǔn)立方米)的煤氣，具體地，無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置內(nèi)的氣化溫度為450°C~800°C，壓力為IOPa~lOOOPa，中溫氣化的持續(xù)時(shí)間為40min~120min，在中溫氣化過(guò)程中，加熱系統(tǒng)和燃?xì)庀到y(tǒng)可隔離，從而可得到純凈的煤氣，煤氣的產(chǎn)率可為5%~20%，煤氣的熱值大于3000kcal/Nm3，得到的焦油的產(chǎn)率為4.5%~15%，達(dá)到理論焦油的產(chǎn)率在80%以上，焦油的密度小于lg/cm3，得到的提質(zhì)煤的產(chǎn)率為40%~60%，揮發(fā)分4%~10%。這里，需要說(shuō)明的是，無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置的結(jié)構(gòu)以及工作原理等已為現(xiàn)有技術(shù)，且為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里不再詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]可選地，中溫氣化得到的熱提質(zhì)煤采用噴霧熄焦的方式進(jìn)行冷卻，冷卻后的提質(zhì)煤溫度可小于80°C。當(dāng)然，本發(fā)明不限于此，中溫氣化得到的熱提質(zhì)煤還可采用其他的方式進(jìn)行冷卻。[0035]進(jìn)一步地，將冷卻后的提質(zhì)煤破碎至粒度小于400 μ m,添加0.1%~1.5%的分散劑，采用步驟SI得到的水分和/或步驟S2中焦油和煤氣分離產(chǎn)生的廢水配制水煤漿，得到的水煤漿的濃度為60%~70%。也就是說(shuō)，配制水煤漿的水可以是對(duì)褐煤進(jìn)行低溫氣化所提取的褐煤中的水分，或者是在褐煤進(jìn)行中溫氣化后對(duì)得到的焦油和煤氣進(jìn)行分離的過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，或者是對(duì)褐煤進(jìn)行低溫氣化所提取的褐煤中的水分和在褐煤進(jìn)行中溫氣化后對(duì)得到的焦油和煤氣進(jìn)行分離的過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。
[0036]可選地，步驟S5中對(duì)水煤漿進(jìn)行高溫氣化是通過(guò)水煤漿氣化反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)一步地，水煤漿氣化反應(yīng)器的起燃溫度為1000°C~1200°C，氣化溫度為1200°C~1350°C，氣化壓力為3MPa~8MPa。這里，需要說(shuō)明的是，水煤漿氣化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)以及工作原理等已為現(xiàn)有技術(shù)，且為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里不再詳細(xì)說(shuō)明。
[0037]下面以一套生產(chǎn)能力為2000噸/天的褐煤水煤漿氣化工業(yè)設(shè)備為例進(jìn)行說(shuō)明。其中，低溫氣化的操作條件為:蒸汽壓力為l.0MPa(G)，蒸汽的溫度200°C，褐煤的破碎粒度< 3mm，褐煤的操作溫度150°C。中溫氣化的操作條件為:中溫氣化的溫度600°C _650°C，中溫氣化的壓力100Pa-200Pa (G)0水煤漿配制條件為:將中溫氣化后得到的提質(zhì)煤破碎至小于400 μ m，其中小于200 μ m占60%以上，添加1.0%的分散劑。高溫氣化的操作條件為:高溫氣化的溫度1300°C，高溫氣化的壓力4.0MPa (G)0
[0038]表1褐煤主要性質(zhì)
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、對(duì)所述褐煤進(jìn)行低溫氣化，提取所述褐煤中的水分，得到固體產(chǎn)物； 52、對(duì)所述固體產(chǎn)物進(jìn)行中溫氣化，得到焦油、煤氣和熱提質(zhì)煤，且所述熱提質(zhì)煤揮發(fā)分為 4%-10% ； 53、對(duì)步驟S2中的所述熱提質(zhì)煤進(jìn)行冷卻； 54、將步驟S3中冷卻后的提質(zhì)煤制成60%-70%濃度的水煤漿；以及 55、對(duì)步驟S4中的所述水煤漿進(jìn)行高溫氣化，得到合成氣和高溫蒸汽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，所述步驟SI中對(duì)所述褐煤進(jìn)行低溫氣化是通過(guò)蒸汽管式反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，所述蒸汽管式反應(yīng)器內(nèi)的氣化溫度為100°C~250°C，壓力為OMPa~0.5MPa，持續(xù)時(shí)間為30min~120min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，所述步驟S2之前，還包括: S11、將所述固體產(chǎn)物機(jī)械熱壓成型，成型后得到的料塊直徑為IOmm~100mm，含水量< 10% ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，所述步驟S2是通過(guò)無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置實(shí)現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，所述無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床裝置內(nèi)的氣化溫度為450°C~800°C，壓力為IOPa~lOOOPa，持續(xù)時(shí)間為40min~120mino
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，所述熱提質(zhì)煤采用噴霧熄焦的方式進(jìn)行冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，將冷卻后的提質(zhì)煤破碎至粒度小于400 μ m,添加0.1%~1.5%的分散劑，采用步驟SI得到的所述水分和/或步驟S2中所述焦油和所述煤氣分離產(chǎn)生的廢水配制所述水煤漿，所述水煤漿的濃度為60%-70%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，所述步驟S5中對(duì)所述水煤漿進(jìn)行高溫氣化是通過(guò)水煤漿氣化反應(yīng)器實(shí)`現(xiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的褐煤分步煤漿氣化的方法，其特征在于，所述水煤漿氣化反應(yīng)器的起燃溫度為1000°c~1200°C，氣化溫度為1200°C~1350°C，氣化壓力為3MPa~8MPa0
【文檔編號(hào)】C10J3/46GK103666575SQ201310648383
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】吳道洪, 郭啟海, 丁力 申請(qǐng)人:北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司