[發明專利]一種煤分級轉化系統和煤分級轉化方法

在審

• 申請號: 201710984060.5
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107541300A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 湛月平;陳水渺;孫寶林;趙延兵;吳道洪
• 申請（專利權）人: 北京神霧電力科技有限公司
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54;C10J3/84;C10B53/04
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙)11446
• 代理人: 劉國偉,冷文燕

技術領域

本發明涉及煤炭轉化技術領域，具體涉及一種煤分級轉化系統和煤分級轉化方法。

背景技術

我國煤炭資源儲量和產量分布極不均勻，低階煤所占比例較高，超過全國煤炭總儲量的50％。目前，國內的煤炭利用方式以直接燃燒為主，未能實現資源的高值化利用，同時會排放大量的污染物。通過熱解直接提取煤中的揮發分，獲得焦油、熱解氣和半焦，是對低階煤進行提質利用的有效方法。半焦是低階煤熱解的主要產物，其質量占原料煤重量的50％～70％。目前，大多數熱解工藝將半焦冷卻后，排出熱解爐進行燃燒或發電，不僅造成能量的浪費，而且需要解決半焦的運輸問題。因此，迫切需要對低階煤熱解產生的半焦進行高效潔凈利用的研究，開辟半焦利用的新途徑。

煤熱解和半焦氣化耦合工藝是實現半焦資源化利用的有效途徑，其以煤熱解為基礎，對所得半焦進行氣化，并循環利用氣化過程產生的氣體及氣體顯熱。該工藝能夠得到合成氣及高附加值的焦油產品，實現煤的分級利用及經濟效益的最大化。

發明內容

本發明旨在提出一種煤分級轉化系統和煤分級轉化方法，用于煤炭的熱解氣化處理，能夠實現煤的分級分質利用，所得到的熱解油氣品質較好，能源利用效率較高。

本發明首先提供了一種煤分級轉化系統，包括熱解爐、旋風分離器、氣化爐。

所述熱解爐具有煤入口、氣化氣入口、半焦出口、熱解氣出口，其中，所述煤入口位于所述熱解爐上部，所述氣化氣入口位于所述熱解爐中下部。

所述旋風分離器具有熱解氣入口、除塵熱解氣出口、粉塵出口，所述熱解氣入口與所述熱解爐的熱解氣出口連接。所述除塵熱解氣出口位于所述旋風分離器上部，所述粉塵出口位于所述旋風分離器下部。

所述氣化爐位于所述熱解爐下方，所述氣化爐的底部設置有氣體分布器，所述氣化爐具有半焦入口、氣化劑入口、粉塵入口、氣化氣出口、氣化灰渣出口，所述半焦入口與所述熱解爐的半焦出口連接，所述氣化氣出口與所述熱解爐的氣化氣入口連接，所述粉塵入口與所述旋風分離器的粉塵出口連接，并且，所述氣化劑入口和所述氣化灰渣出口設置在所述氣化爐底部，所述半焦入口和粉塵入口位于所述氣化劑入口上方。

作為本發明優選的實施方案，所述熱解爐包括上部的輻射管加熱區和下部的氣化氣加熱區，所述輻射管加熱區的高度占所述熱解爐高度的1/2～2/3。

進一步地，所述系統還包括第一料倉和第一給料器。所述第一給料器的出料口與所述熱解爐的煤入口連接，所述第一料倉位于所述第一給料器上方，所述第一料倉的出料口與所述第一給料器的進料口連接。

進一步地，所述氣化爐上部設置有煤入口，所述系統還包括第二料倉和第二給料器。所述第二給料器的出料口與所述氣化爐的煤入口連接，所述第二料倉位于所述第二給料器上方，所述第二料倉的出料口與所述第二給料器的進料口連接。

作為本發明優選的實施方案，所述熱解爐的半焦出口與所述氣化爐的半焦入口通過料腿連接，所述料腿上安裝有閥門，所述閥門控制半焦進入所述氣化爐的量。

作為本發明優選的實施方案，所述熱解爐上設置有多組所述氣化氣入口，所述多組氣化氣入口沿所述熱解爐軸向分布。每組所述氣化氣入口包括多個進氣孔，所述多個進氣孔沿所述熱解爐徑向等間距分布，并且，上下相鄰的進氣孔交錯分布，使得所述進氣孔在所述熱解爐上呈螺旋式排布。

本發明還提出了一種利用上述系統進行煤分級轉化的方法：

A、將煤送入所述熱解爐中進行熱解反應，得到半焦和含粉塵的熱解氣；

B、所述熱解氣經由所述熱解氣出口送入所述旋風分離器，經分離除塵，得到除塵熱解氣和粉塵；

C、所述半焦和粉塵分別經由所述半焦入口和粉塵入口送入所述氣化爐中，并經由所述氣化劑入口通入氣化劑，所述半焦和粉塵在所述氣化劑作用下發生氣化反應，得到氣化氣和氣化灰渣；

D、將所述氣化氣經由所述氣化氣入口送入所述熱解爐中，所述氣化氣與煤在所述熱解爐中接觸發生熱解反應。

作為本發明優選的實施方案，所述氣化劑選用氧氣和水蒸氣或選用空氣和水蒸氣；控制氧氣與半焦的質量比為(0.3～0.6):1，水蒸氣與半焦的質量比為(0.6～1)：1。

作為本發明優選的實施方案，控制所述熱解反應的溫度為700～900℃，壓力為0.05～0.6MPa。

進一步地，控制所述氣化反應的溫度為1000～1200℃，壓力為0.1～1MPa。