低階煤分級(jí)利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種低階煤分級(jí)利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法，屬于能源清潔利用技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 低階煤主要具有高水分或高揮發(fā)分的物質(zhì)特征，因此低階煤熱值較低，典型煤種 為褐煤，如我國(guó)西南地區(qū)和內(nèi)蒙地區(qū)儲(chǔ)量較為豐富，總量占全國(guó)已探明儲(chǔ)量的50%W上。我 國(guó)富煤少油缺氣，如何高效利用低階煤成為當(dāng)今潔凈煤技術(shù)重大課題。無(wú)論是燃燒發(fā)電，還 是現(xiàn)代煤化工利用，都因?yàn)槠涓咚?、高灰和低熱?大特征使綜合利用效率極低，而且因?yàn)?高灰和高水分使常規(guī)技術(shù)遇到一定的操作障礙。
[0003] 褐煤燃燒發(fā)電通常采用循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，而相比于煤粉鍋爐，循環(huán)流化床鍋 爐參數(shù)等級(jí)低、負(fù)荷低和操作穩(wěn)定性差等問(wèn)題使大量低階煤得不到有效利用。而現(xiàn)代煤化 工技術(shù)W煤氣化為技術(shù)龍頭，通過(guò)氣化得到化工合成所需的一級(jí)原料CO和&，但是煤氣化 技術(shù)發(fā)展至今，尚未形成成熟大規(guī)模商業(yè)化低階煤氣化技術(shù)，尤其是目前使用最為普遍的 氣流床氣化技術(shù)，由于高水分褐煤無(wú)法制得高濃度煤漿，使水煤漿氣化效率極低而無(wú)法工 業(yè)化應(yīng)用。當(dāng)采用干煤粉氣化時(shí)，低階煤大量的外水需要徹底脫除才能滿足干煤粉加壓密 相輸送時(shí)，干煤粉氣流床氣化技術(shù)經(jīng)濟(jì)性大大下降。另外，由于低階煤的基礎(chǔ)特征，也導(dǎo)致 其機(jī)械強(qiáng)度較低，在固定床氣化過(guò)程容易粉末化，嚴(yán)重影響固定床氣化操作穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)目 前大量使用褐煤熱解和褐煤干饋等技術(shù)進(jìn)行褐煤制油和制氣，但由于熱解干饋技術(shù)通常在 較低溫度下進(jìn)行（<1000°c)，因此，低階煤的轉(zhuǎn)化率較低，富產(chǎn)大量半焦和含碳量較高的灰 渣，該部分產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低，無(wú)法作為建筑水泥原材料，大多通過(guò)小型鍋爐再燃燒使用， 利用效率極低，而且造成二次環(huán)境污染。
[0004] 因此，開(kāi)發(fā)一種高效利用低階煤技術(shù)，成為解決我國(guó)當(dāng)下能源安全問(wèn)題的重大技 術(shù)課題，提高低階煤在總耗煤量中占比，為我國(guó)煤炭資源高效清潔利用提供技術(shù)保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是解決低階煤的分級(jí)高效綜合利用問(wèn)題，同時(shí)富產(chǎn)多種具有較高經(jīng) 濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品，主要解決高水高灰褐煤等低階煤經(jīng)濟(jì)性脫水和半焦綜合利用來(lái)實(shí)現(xiàn)高效清 潔轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)的目標(biāo)。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了分級(jí)綜合利用工藝，其特征在于，包括熱解干饋 前處理工藝和高效氣流床氣化工藝兩個(gè)部分，第一部分熱解干饋工藝主要實(shí)現(xiàn)低階煤脫水 和部分揮發(fā)分脫除，煤焦油經(jīng)后處理加氨后得到工業(yè)油品，處理后的原煤幾乎不含水分，類 似于半焦；第二部分氣流床氣化工藝主要將第一部分工藝得到的半焦進(jìn)行高溫高壓氣流床 氣化，最終得到合成氣為氨氣和一氧化碳，部分氨氣用于第一部分工藝的煤焦油加氨使用， 剩余合成氣可用于其他化工合成等應(yīng)用。
[0007] 優(yōu)選地，所述的熱解干饋工藝系統(tǒng)主要包括，熱解干饋反應(yīng)器，焦油捕集分離器， 焦油凈化裝置，焦油加氨反應(yīng)器，荒煤氣凈化除塵設(shè)備和半焦分離收集裝置； 所述的熱解干饋工藝系統(tǒng)流程為，經(jīng)破碎后的原料低階煤投入熱解干饋反應(yīng)器反應(yīng)， 氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)焦油捕集分離器分離焦油和荒煤氣，得到的焦油依次去焦油凈化裝置和焦油加 氨反應(yīng)器，從焦油加氨反應(yīng)器出口得到石腦油、汽油、柴油等油品；荒煤氣依次經(jīng)過(guò)荒煤氣 凈化除塵裝置和凈化裝置得到合格荒煤氣產(chǎn)品，主要成分為C0、肥和CH4,含有少量乙燒等 其他控類； 所述的熱解干饋工藝系統(tǒng)得到的半焦產(chǎn)品經(jīng)初步分離后進(jìn)入氣流床氣化工藝系統(tǒng)； 所述的氣流床氣化工藝系統(tǒng)主要包括氣化工藝和凈化變換工藝兩個(gè)部分，所述的氣化 部分主要由磨煤設(shè)備、加壓鎖斗、輸送罐、氣化爐和排渣系統(tǒng)等組成； 所述的凈化工藝主要用于氣化產(chǎn)生的合成除塵凈化和合成氣變換，主要由洗涂?jī)艋?閃蒸凈化、黑水處理W及變換反應(yīng)裝置等組成； 所述的氣流床氣化工藝系統(tǒng)中，燃料經(jīng)破碎研磨加壓輸送至氣流床高溫加壓氣化，產(chǎn) 生WCO和氨氣為主的合成氣，合成氣中夾帶有大量細(xì)灰顆粒，經(jīng)過(guò)凈化工藝除灰凈化，達(dá) 到合成氣中顆粒<lmg/Nm3,再進(jìn)入變換反應(yīng)裝置進(jìn)行變換反應(yīng)，調(diào)整合成氣中CO和&的組 成比例。
[0008] 所述的低階煤分級(jí)利用多聯(lián)產(chǎn)工藝中，氣化后的合成氣產(chǎn)品一部分W氨氣的形式 滿足其中低階煤熱解/干饋工藝中煤焦油加氨部分的需求。
[0009] 所述的低階煤分級(jí)利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)工藝方法如下： 1) 原料低階煤經(jīng)破碎后送入中低溫?zé)峤飧绅伔磻?yīng)器中，反應(yīng)溫度300°C-550°C，反應(yīng) 器采用自熱式或者外熱式設(shè)計(jì)，從反應(yīng)器上部流出夾帶有部分顆粒和含焦油荒煤氣，溫度 約350°C，底部排出含碳量50%-75%的半焦產(chǎn)品； 2) 所述的荒煤氣經(jīng)過(guò)余熱回收降溫至常溫，再經(jīng)凈化分離后去除其中的焦油和粉塵， 所得到的荒煤氣可作為氣體燃料產(chǎn)品用于燃燒和其他用途； 3) 所述的煤焦油作為熱解干饋的主要產(chǎn)品之一，主要用于油品加工，通過(guò)焦油凈化分 離和煤焦油加氨工藝，可得到W柴油、汽油和石腦油為主的油品； 4) 所述的半焦作為熱解干饋過(guò)程中固體產(chǎn)物，熱解干饋過(guò)程無(wú)法大量利用低階煤中固 定碳，通過(guò)再破碎研磨作為氣流床氣化的主要燃料，也可W選擇性滲混原干燥后的低階煤 進(jìn)行氣流床氣化，氣化溫度達(dá)到1300°CW上，壓力0.IMPaW上； 5) 所述的氣流床氣化工藝中，合成氣產(chǎn)品WCO和&為主，體積濃度分別達(dá)到>60%和 20%，經(jīng)過(guò)凈化閃蒸后合成氣溫度約為40°C，所含固體顆粒濃度<lmg/Nm3,部分進(jìn)入變換反 應(yīng)裝置，變換后的氣體主要為&，作為煤焦油加氨裝置的原料氣，剩余未變換的合成氣可作 為燃料氣和化工合成原料氣； 6) 所述的系統(tǒng)黑/灰水經(jīng)沉降處理后大部分循環(huán)利用，循環(huán)利用率達(dá)到90%W上。
[0010] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果： (1) 低階煤利用中對(duì)煤中可用物進(jìn)行分級(jí)利用，熱解干饋可有效脫除煤中大量水分，為 后續(xù)氣流床干粉氣化技術(shù)提供原料保障，相比于純干燥工藝，能耗指標(biāo)大大降低； (2) 低階煤熱解干饋過(guò)程產(chǎn)品W半焦為主，半焦氣化后主要產(chǎn)品含&，可作為熱解干饋 產(chǎn)物煤焦油加氨工藝配套使用，獲得油品，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)原料產(chǎn)品互補(bǔ)，產(chǎn)品種類更加豐富； (3) 氣流床干粉氣化工藝可對(duì)半焦實(shí)現(xiàn)完全氣化，同時(shí)可滲混一定比例原料煤，得到W CO和&為主的合成氣產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)低階煤分級(jí)利用后油、氣多種產(chǎn)品方案。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為一種低階煤分級(jí)利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示意圖。
[001引附圖標(biāo)記說(shuō)明： I-熱解干饋系統(tǒng)；II-氣流床氣化系統(tǒng)；III-灰黑水預(yù)處理系統(tǒng)。
[0013] 1 -熱解干饋設(shè)備；2 -焦油凈化設(shè)備；3 -焦油加氨反應(yīng)器；4 -油品分離設(shè)備； 5 -荒煤氣顯熱回收設(shè)備；6 -荒煤氣降溫脫水設(shè)備；7 -半焦與灰渣分離設(shè)備；8 -磨煤 機(jī)；9 -加壓罐；10 -輸送罐；11 -氣化爐；12 -排渣設(shè)備；13 -粗合成氣凈化降溫加濕 器；14 -灰黑水沉降池；15 -變換反應(yīng)器；16a、1化一灰渣；17 -原料煤；18 -焦油；19 -荒煤氣；20 -固體燃料混合物；21 -水蒸汽；22 -氧化劑；23 -加壓氣；24 -輸送氣；25 - 加壓分體燃料；26 -渣水物流；27 -粗合成氣；28 -激冷水；29 -渣水；30 -黑水；31 -循 環(huán)洗涂水；32 -合成氣產(chǎn)品；33 -酸氣；34 -濾餅；35 -廢水；36 -純氨氣；37 -氨氣和 一氧化碳混合氣；38 -油、氣分離裝置；39 -煤氣；40 -水洗除灰設(shè)備；41 -荒煤氣凈化設(shè) 備；42 -煤粉。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為使本發(fā)明更明顯易懂，茲W優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0015] 本發(fā)明為一種低階煤分級(jí)利用多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其方法，包括兩個(gè)主要組成部分，分 別為煤干饋熱解系統(tǒng)I和氣流床氣化系統(tǒng)II。如圖1所示，為一種低階煤分級(jí)利用多聯(lián)產(chǎn) 系統(tǒng)示意圖。原料煤17首先進(jìn)入熱解干饋系統(tǒng)I，通過(guò)油氣分離裝置38分別得到焦油18 初產(chǎn)品和荒煤氣19。
[0016] 焦油18初產(chǎn)品通過(guò)凈化分離設(shè)備2分離和煤焦油加氨反應(yīng)器3加氨可得到柴油、 汽油、石腦油等各類等級(jí)油品。
[0017] 荒煤氣19經(jīng)過(guò)荒煤氣顯熱回收設(shè)備5降溫回收顯熱，再荒煤氣凈化設(shè)備41凈化 和荒煤氣降溫脫水設(shè)備6除濕后可得到合格低熱值煤氣39產(chǎn)品。
[0018] 而熱解干饋反應(yīng)器中未完全反應(yīng)的剩余灰渣和半焦，經(jīng)半焦與灰渣分離設(shè)備7,分 離出來(lái)的灰渣16a直接外送，半焦將選擇性的與部分經(jīng)干燥后的原料煤17進(jìn)行混合得到固 體燃料混合物20,同時(shí)進(jìn)入磨煤機(jī)8研磨成粉體。加壓氣23送入加壓罐9和粉體混合加壓 后，粉體在輸送氣24作用下送入輸送罐10中，加壓粉體燃料25在氣