[实用新型]焦粉高效气化系统及煤炭综合利用和焦粉高效气化系统

说明书

本实用新型提供焦粉高效气化系统及煤炭综合利用和焦粉高效气化系统，焦粉高效气化的系统的包括：干粉气化单元，用于气化所述焦粉并对气化所得的产物进行激冷和洗涤净化，以获得合成气、固体废渣和含有未完全反应的焦粉的黑水；沉降增稠单元，用于对黑水进行沉降，并从中分离得到灰水和含碳灰浆；水煤浆气化单元，用于接收含碳灰浆并将其与煤粉和磨煤水混合制备水煤浆，还用于对水煤浆进行气化并对气化所得的产物进行激冷和洗涤净化，以获得合成气、固体废渣和含有未完全反应的煤炭/焦粉的黑水。本实用新型提供的系统，可实现煤炭和焦粉的高效率、高转化率、高附加值、低消耗和低环保压力的使用和转化。

技术领域

本实用新型涉及煤炭资源利用技术领域，特别涉及一种焦粉高效气化的系统，以及一种煤炭分级综合利用和焦粉高效气化的系统。

背景技术

我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭的消费量占一次能源消费量的60％以上，无论是现在还是未来的一段时间内，我国以煤为主的能源结构难以改变。在我国的煤炭能源利用领域中，除部分消耗为燃烧煤炭获取能量外，其余全部是利用煤炭生产化学品。

一种是利用低温热解技术，在400-600℃的温度下，挥发分离煤本身，经分离后得到焦油和煤气，焦油可加氢后分离油品，煤气则用作燃料或联产化学品。固体残留物被称为焦粉、焦炭或兰炭，其主要为灰分和单质碳，化学反应活性较差，主要用于冶金、化工或作为气化原料。

另一种是将原煤经物理处理(破碎、制浆或磨粉)后直接气化，生产以一氧化碳、氢气和甲烷为主的合成气，作为下游化学品生产的原料。

从我国已探明的煤矿品质看，水分高、挥发分高的中低阶煤所占比重非常大，通过热解技术可有效提取其大量挥发分中的焦油和煤气。但副产的焦粉/半焦机械强度差，不适于冶金高炉生产，而其他领域的需求量又比较少。而作为气化原料时，因其成浆性差、反应活性差又很难实现高效的转化。原煤直接气化则需要考虑原煤含水量高等特点，同时挥发分中高附加值的焦油产品没能够在低温下提取而是在大于1300℃的温度下气化成单碳化合物，再冷却用于化工品生产，造成了能量和能源的浪费。另外在市场环境变幻莫测的当今社会，焦炭企业生产的焦粉产品仅供给冶金行业也限制了焦炭企业的稳定发展，在某些特殊时期将焦粉进一步气化生产附加值高的化学品以统筹安排生产、获取利润也是企业自身维持和发展的必然要求。

中国专利申请CN107446600A和CN107384488A中，均考虑到了中低阶煤的多联产利用，但更多的关注在于热解产品中的煤气，通过对干馏煤气、快速热解气及电石炉尾气等进行综合处理联产相应的SNG、甲醇、乙炔、乙二醇、聚乙烯等产品。而对大量的固体副产物焦粉则仅采用燃烧发电，没有真正意义上实现对煤炭和焦粉的高效、分级利用，属于焦炉煤气下游产品的综合利用。

中国专利申请CN 106753585 A公开了一种煤炭分级利用的系统和方法，采用原煤热解提取煤气和焦油，焦粉进一步气化的分级利用方法，但其仅采用操作温度800-1000℃的流化床气化炉处理反应活性差的焦粉，存在气化效率低、转化率差等不足。

中国专利申请CN107446626A公开了一种焦炭加压连续气化生产方法，其仅采用加压固定床气化焦粉，转化效率和转化率同样较低且环保压力更大。

中国专利申请CN105154121A和CN106433734A公开的方案中，均意识到了低阶煤的性质特点不利于直接气化，通过分级利用干馏提取焦油和煤气，焦粉利用反应温度更高、效率更高的气流床气化炉进行气化。但是即使这样，由于焦粉反应活性差的特点，仍会制约其达到高的转化率，细灰中大量未反应完全的焦粉没有进一步的利用，而是直接作为固体废弃物处理掉，工业化后会仍会出现消耗高、效率低等缺陷，不能完全实现焦粉的高效气化。

综上，如何开发一种焦粉高效气化的系统以及焦粉高效气化和煤炭分级综合利用的系统，是本技术领域亟待取得突破的技术难点之一。

实用新型内容