[发明专利]一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统

说明书

本发明公开一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统，所述系统包括用于对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离得到精煤浆的分离装置，以及用于对所述精煤浆进行气化处理生成合成气和碳黑浆的气化装置，所述分离装置与所述气化装置通过管道连通。本发明使得所有具有热值的固态化石能源可用于类似于水煤浆的湿法进料气化，拓展了用于水煤浆气流床煤气化技术的原料源，使气化技术生产合成气成本更具有竞争力，同时本发明还可将碳黑浆中的可燃物颗粒进行有效分离并返回到所述气化装置中继续进行气化处理，从而提升水煤浆的气化效率，所述非可燃物颗粒回收后还可作为一种宝贵的工程原料用于建材、路桥、回填等领域。

技术领域

本发明涉及水煤浆气化领域，尤其涉及一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统。

背景技术

煤炭在未来相当长一段时期内仍将是我国的主要基础能源，煤炭的利用相比天然气和石油而言更加困难，污染也更大。实际上，目前我国的煤炭资源不仅利用率低，且开采和利用过程中，对环境产生了难以忽视的污染。为了维护国家能源安全和应对环境保护，节能减排、清洁高效是对煤炭资源利用的必然要求。为实现煤炭工业可持续发展，作为煤炭清洁利用的重要手段，煤气化技术得到了极大的重视和发展。

传统的煤气化工艺中，根据气化炉所使用的原料的不同，分为干法煤气化工艺和水煤浆煤气化工艺，前者直接以压缩气体携带干燥煤粉进入气化炉中进行气化，后者则通常将煤粉与水混合成水煤浆后进入气化炉进行气化。由于湿法煤气化工艺在供料连续性、稳定性、成本方面优于干法煤气化工艺，因此湿法煤气化工艺在工业上更具有应用前景，实际上水煤浆气化已得到比较广泛的应用。

当前的商业湿法煤气化炉对原料水煤浆具有严格的要求，例如要求在确保水煤浆流动稳定性的情况下其固体含量尽可能高以便确保高热值和高气化效率；同时还要求水煤浆中的灰分尽可能低，以便降低气化炉内高温气流夹带的灰渣对构成气化炉炉壁的耐火砖的冲刷侵蚀，因为灰分中的铁、钙、镁等金属的氧化物会渗入耐火砖内部并发生化学反应，导致耐火砖内部疏松，强度下降，造成耐火砖蚀损。

对水煤浆的上述严格要求导致目前煤气化工业上只能用优质煤作为制备水煤浆的原料，其中所述优质煤的指标如下：热值高于4500千卡/千克，灰分含量低于20wt%。现有水煤浆气化炉无法加工处理劣质煤，很大程度上限制了水煤浆气化工艺的应用范围。同时，优质煤的开采量日趋减少且成本较高，而煤矿中却有大量的劣质煤无法得到除了用作家庭燃料之外的有效的利用。劣质煤一般至少具有以下特征之一：灰分含量高、固定碳含量低、无灰干燥基挥发分含量高、灰软化温度偏低，燃烧时产生烟尘较大、易结焦、煤矸石含量高，发热量低（发热量通常低于4500千卡/千克），等等。为统一起见，本发明中将劣质煤定义为包含含碳-氢的可燃物和至少20wt%的矿物质杂质的煤。例如，劣质煤可以为洗选中煤、煤泥或煤矸石。

因此，本领域迫切需要一种能够以劣质煤作为原料来制备合格的水煤浆的技术，但劣质煤的特点是矿物质杂质含量高（一般高于20wt%，例如25-45wt%），热值低，其直接粉碎后无法用于配制合格的水煤浆来供应现有的气化炉。必须对劣质煤进行必要的提纯处理以将其中的含碳-氢的可燃物与矿物质充分分离，才有可能以劣质煤为原料制备优质水煤浆。

另外，碳黑（细渣）滤饼是煤气化的副产物，主要组分为二氧化硅和氧化铝等矿物质（非可燃物）、少许残余碳（可燃物），由煤气化装置碳黑水经沉降-压滤等工艺过程获得。碳黑滤饼的残余可燃物含量随气化炉类型、气化工艺、气化原料操作条件等的变化波动很大，其可燃物含量一般在10-30wt.%，在气化条件恶劣时，其可燃物含量可达60wt.%。

目前该部分碳黑滤饼的处理方式主要有用于建筑制品，烧砖，作为锅炉燃料和填埋四种，但这四种处理方式都存在很大的弊端。

若将其直接用于建材、建工、道路及回填工程，主要限制因素为固体可燃物量，由于气化装置系统的特殊工艺操作特性，所副产碳黑滤饼的残炭值远超过国家标准和相关行业标准限值，即使作为锅炉燃料也降低了煤炭的利用价值，同时需要增加锅炉烟气处理的配套环保投入。