[发明专利]处理低阶煤的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金化工技术领域，具体而言，本发明涉及一种处理低阶煤的系统和方法。

背景技术

煤本身的结构特点，决定了低阶煤挥发分高、活性强，由于水分和氧含量高而热值低，直接利用(燃烧或气化)效率低，经济价值远不如高阶煤，因此，大规模开发利用的低阶煤必须先对其进行加工提质才能用于生活生产。最为科学和常用的加工方法之一是热解，也称“干馏”或“热分解”。热解是指煤在隔绝空气或在惰性气体条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应，在此过程中煤会发生交联键断裂、产物重组和二次反应，最终得到气体(煤气)、液体(焦油)、及固体(半焦)等产物，是一种资源高效综合利用方法，可减少燃煤造成的环境污染，提高低阶煤资源综合利用价值的优势，创造显著的经济社会效益。

我国是钢铁生产第一大国，目前废钢供应量远远满足不了钢铁生产的需要。国内废钢缺口得不到足够补充，进一步加剧了市场供应的紧张局面。非焦煤冶金工艺是指不适用焦炭进行冶金生产的各种工艺方法，分为直接还原法和熔融还原法两大类别，其中直接还原法为非焦煤冶金的主流。直接还原法分气基和煤基两种。在所有气基直接还原冶金工艺中，多数通过天然气获得还原及能源。受天然气资源的限制，气基直接还原冶金工艺成本高，不适合中国国情，而传统的煤制气工艺存在着设备投资高昂、成本高、水耗高、环境负荷大、技术尚不成熟、投资回报率低等弊端，阻碍了气基直接还原在中国的发展。此外，目前的热解反应器中，热解油气在反应器中停留时间长，油气二次反应剧烈，影响热解油气的品质。热解反应器采用块煤作原料，成本高。

因此，现有的煤冶金工艺有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理低阶煤的系统和方法，该系统可以有效地将低阶煤热解得到的热解气用作气基竖炉用还原气，同时副产半焦，显著提高了资源利用率并减少了CO₂排放，且工艺流程短、水耗低、投资低。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理低阶煤的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

快速热解装置，所述快速热解装置内自上而下限定出进料区、热解区和出料区，所述热解区的侧壁上布置有热解气出口，并且所述热解气出口处布置有颗粒除尘单元；

除尘器，所述除尘器具有热解气入口、粉尘颗粒出口和除尘后气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连；

脱硫脱碳装置，所述脱硫脱碳装置具有除尘后气入口和净化后气出口，所述除尘后气入口与所述除尘后气出口相连；

加热装置，所述加热装置具有净化后气入口和加热后气出口，所述净化后气入口与所述净化后气出口相连；

气基竖炉，所述气基竖炉具有还原气入口、冷却气入口、氧化球团入口、炉顶气出口、还原球团出口和换热后气出口，所述还原气入口与所述加热后气出口相连。

根据本发明实施例的处理低阶煤的系统通过采用快速热解装置对低阶煤进行处理，在快速热解装置内布置多层蓄热式辐射管和布料器，使得低阶煤在经低阶煤入口进入后在布料器的作用下被分散，然后在下落过程中被蓄热式辐射管快速加热，实现对低阶煤的快速热解，从而使得所得热解气中油含量较低(所得热解气中有效气含量高，甲烷、油含量低)，进而不需要单独进行焦油捕集，使流程简化，且热解气中有效气含量高，并且通过在热解气出口处布置颗粒除尘单元，可以对热解气出口排出的热解气进行一次除尘，从而可以降低后续的除尘负荷，然后将热解气出口排出的热解气依次供给至除尘器、脱硫脱碳装置和加热装置中进行处理，并将加热装置中得到的加热后气供给至气基竖炉中作为氧化球团还原过程的还原气使用。由此，该系统可以有效地将低阶煤热解得到的热解气用作气基竖炉用还原气，同时副产半焦，显著提高了资源利用率并减少了CO₂排放，且工艺流程短、水耗低、投资低。

另外，根据本发明上述实施例的处理低阶煤的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述颗粒除尘单元内限定出进气腔、气体通道和颗粒通道，所述进气腔与所述热解气出口连通，所述气体通道具有气体进口，所述气体进口与所述颗粒通道连通，所述颗粒通道与所述进气腔连通。