CN105567337B - 处理低阶煤的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了处理低阶煤的系统，包括：低阶煤破碎装置、筛分装置、块煤热风重介质分选装置、粉煤热风气流分选装置、块精煤破碎装置、粉煤干燥装置、粉煤气化炉和余热回收装置，其中，筛分装置与低阶煤破碎装置相连，块煤热风重介质分选装置和粉煤热风气流分选装置分别与筛分装置相连；块精煤破碎装置与块煤热风重介质分选装置相连；粉煤干燥装置分别与块精煤破碎装置和筛分装置的粉煤出口相连；粉煤气化炉与粉煤干燥装置相连；余热回收装置与粉煤气化炉相连，余热回收装置分别与块煤热风重介质分选装置、粉煤热风气流分选装置和粉煤干燥装置相连。该系统将块煤分级、分选和粉煤气化技术耦合，降低了系统能耗和运行成本，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体而言，涉及一种处理低阶煤的系统和方法。
背景技术
低阶煤主要是指黏结性差、煤化度低的煤，常见的有褐煤、泥炭、长焰煤、风化煤等。由于低阶煤具有高水分、低热值、易氧化、易泥化等特点，导致其存在湿法分选煤泥水处理费用高、长期储存易氧化以及单位能量的运输成本高等缺点。
现阶段低阶煤的主要利用方式是直接燃烧发电，这种利用方式虽然在操作上简单易行，但是造成了能源、设备等的极大浪费。另外，低阶煤直接燃烧的热效率低，且低阶煤燃烧后会产生SOx、CO和NOx等对大气造成严重污染。低阶煤提质加工将成为低阶煤高效开发利用的关键。低阶煤的提质加工包括分选、干燥、成型、热解、气化等，低阶煤脱灰、脱水后热值增加，低阶煤脱硫后可以减少后续加工过程中设备的腐蚀和降低酸雨对环境的危害，低阶煤通过提质加工可以扩大其利用范围。
煤炭分选技术作为洁净煤技术的基础和源头，能够脱除原煤中50-60％的无机硫和大部分灰，是洁净煤技术中最成熟、最经济、工业化程度最高的技术之一。虽然通过分选可以脱除低阶煤中的矿物杂质，但湿法分选过程中煤与水充分接触，造成选煤产品水分增大，降低了产品发热量，部分抵消了洗煤效果，也与提质脱水的目标相矛盾，而常温的干法分选过程中煤的表面水分使得颗粒之间的粘附几率大，排矸效果差。因此，所选工艺系统不同，分选效果也存在差异。
单独的干燥和气化技术在一定程度上提高低阶煤的热值，但提质煤中的灰、硫等矿物杂质影响后续加工产品的质量，且含硫、氮等化合物造成污染环境和设备腐蚀。随着煤炭开采力度的加大，优质煤炭资源的储量逐年减少。因此，开发低阶煤资源的有效利用途径和犯法，将对煤炭行业的可持续发展具有重要的意义。
通过干法分选降灰脱硫、干燥脱水和气化提质的方法将是提高褐煤热值和转化率，同时降低能耗和环境污染的一种有效途径，提高社会效益和经济效益，符合我国发展洁净煤技术能源多元化的战略需要，积极响应了国家节能减排的新政策。
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。
根据本发明的一个方面，本发明提出一种处理低阶煤的系统，包括：
低阶煤破碎装置，所述低阶煤破碎装置具有低阶煤入口和破碎煤出口，
筛分装置，所述筛分装置具有破碎煤入口、块煤出口和粉煤出口，所述破碎煤入口与所述破碎煤出口相连；
块煤热风重介质分选装置，所述块煤热风重介质分选装置具有块煤入口、块精煤出口、第一热风入口、固体重介质入口、第一尾气出口和矸石出口，所述块煤入口与所述块煤出口相连；
粉煤热风气流分选装置，所述粉煤热风气流分选装置具有粉煤入口、第一粉精煤出口、第二热风入口和第二尾气出口，所述粉煤入口与所述粉煤出口相连；
块精煤破碎装置，所述块精煤破碎装置具有块精煤入口和第二粉精煤出口，所述块精煤入口与所述块精煤出口相连；
粉煤干燥装置，所述粉煤干燥装置具有粉精煤入口、干燥粉精煤出口、第三热风入口和第三尾气出口，所述粉精煤入口分别与所述第一粉精煤出口和所述第二粉精煤出口相连；
粉煤气化炉，所述粉煤气化炉具有入料口和气化气出口，所述入料口与所述干燥粉精煤出口相连；以及
余热回收装置，所述余热回收装置具有气化气入口、冷却气化气出口和热气出口，所述气化气入口与所述气化气出口相连，所述热气出口分别与所述第一热风入口、所述第二热风入口和所述第三热风入口相连。
本发明上述实施例的处理低阶煤的系统将低阶煤进行破碎、分级、分选、干燥、气化等处理，能有效脱除低阶煤中的硫、灰等矿物杂质和水分，提高气化炉处理量和煤气品质。采用将分级分选和粉煤气化技术耦合，通过原煤的热气流块/粉煤分级分选能提高块煤、粉煤的分选效率和脱水率；块煤经重介质分选处理后再进行破碎能降低破碎能耗；块煤经破碎后粉煤与干燥介质的接触面积增大，干燥效率提高；原煤经分选排矸后，减少了气化过程的单位能耗和煤气杂质；采用废热锅炉回收气化气的余热作为分选和干燥介质，降低了系统能耗和运行成本，减少环境污染，同时，提高低阶煤的有效利用率。
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，上述处理低阶煤的系统进一步包括：
除尘装置，所述除尘装置具有尾气入口、粉尘出口和气体出口，所述尾气入口分别与所述第一尾气出口、第二尾气出口和第三尾气出口相连。
根据本发明的另一方面，本发明提出了一种采用前面所述的处理低阶煤的系统处理低阶煤的方法，包括：
(1)将所述低阶煤供给至低阶煤破碎装置中进行破碎处理，以便得到破碎煤；
(2)将所述破碎煤供给至所述筛分装置中进行筛分处理，以便分别得到块煤和粉煤；
(3)将所述块煤供给至所述块煤热风重介质分选装置中，并采用热风和固体重介质对所述块煤进行重介质分选处理，以便得到块精煤和第一尾气；
(4)将所述粉煤供给至所述粉煤热风气流分选装置中，并采用热风对所述粉煤进行气流分选处理，以便得到第一粉精煤和第二尾气；
(5)将所述块精煤供给至所述块精煤破碎装置中进行破碎处理，以便得到第二粉精煤；
(6)将所述第一粉精煤和所述第二粉精煤供给至所述粉煤干燥装置中，并采用热风进行干燥处理，以便得到干燥粉精煤和第三尾气；
(7)将所述干燥粉精煤供给至所述粉煤气化炉中进行气化，以便得到气化气；
(8)将所述气化气供给至所述余热回收装置中进行余热回收处理，以便产生热气，并将所述热气，分别返回步骤(3)、步骤(4)和步骤(6)作为所述热风使用。
本发明上述实施例的处理低阶煤的方法将低阶煤进行破碎、分级、分选、干燥、气化等处理，能有效脱除低阶煤中的硫、灰等矿物杂质和水分，提高气化炉处理量和煤气品质。采用将分级分选和粉煤气化技术耦合，通过原煤的热气流块/粉煤分级分选能提高块煤、粉煤的分选效率和脱水率；块煤经重介质分选处理后再进行破碎能降低破碎能耗；块煤经破碎后粉煤与干燥介质的接触面积增大，干燥效率提高；原煤经分选排矸后，减少了气化过程的单位能耗和煤气杂质；采用废热锅炉回收气化气的余热作为分选和干燥介质，降低了系统能耗和运行成本，减少环境污染，同时，提高低阶煤的有效利用率。
另外，根据本发明上述实施例的处理低阶煤的方法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，上述处理低阶煤的方法进一步包括：
(9)将步骤(3)中产生的第一尾气、步骤(4)中产生的第二尾气和步骤(6)中产生的第三尾气供给至所述除尘装置中进行除尘处理。
在本发明的一些实施例中，所述破碎煤的粒度低于80毫米。
在本发明的一些实施例中，所述块煤的粒度为不低于6毫米，所述粉煤的粒度低于6毫米。
在本发明的一些实施例中，所述干燥粉精煤的粒度低于6毫米，
在本发明的一些实施例中，所述干燥粉精煤的含水率低于10重量％。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述重介质分选处理采用的热风流温度为100-120℃，重介质流化速度为0.9-1.8m/s，分选密度1.4-2.0g/cm3。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，采用温度为100-130摄氏度和气流速度为4-9m/s的热风进行所述气流分选处理。
在本发明的一些实施例中，在步骤(6)中，采用温度为100-200摄氏度和气流速度0.1-0.5m/s热风进行所述干燥处理。
在本发明的一些实施例中，在步骤(7)中，所述气化的温度为900-1100摄氏度。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的处理低阶煤的系统的结构示意图。
图2是根据本发明另一个实施例的处理低阶煤的系统的结构示意图。
图3是根据本发明一个实施例的处理低阶煤的方法的流程图。
图4是根据本发明另一个实施例的处理低阶煤的方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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，该系统包括：
低阶煤破碎装置，低阶煤破碎装置具有低阶煤入口和破碎煤出口，
筛分装置，筛分装置具有破碎煤入口、块煤出口和粉煤出口，破碎煤入口与破碎煤出口相连；
块煤热风重介质分选装置，块煤热风重介质分选装置具有块煤入口、块精煤出口、第一热风入口、固体重介质入口、第一尾气出口和矸石出口，块煤入口与块煤出口相连；
粉煤热风气流分选装置，粉煤热风气流分选装置具有粉煤入口、第一粉精煤出口、第二热风入口和第二尾气出口，粉煤入口与粉煤出口相连；
块精煤破碎装置，块精煤破碎装置具有块精煤入口和第二粉精煤出口，块精煤入口与块精煤出口相连；
粉煤干燥装置，粉煤干燥装置具有粉精煤入口、干燥粉精煤出口、第三热风入口和第三尾气出口，粉精煤入口分别与第一粉精煤出口和第二粉精煤出口相连；
粉煤气化炉，粉煤气化炉具有入料口和气化气出口，入料口与干燥粉精煤出口相连；以及
余热回收装置，余热回收装置具有气化气入口、冷却气化气出口和热气出口，气化气入口与气化气出口相连，热气出口分别与第一热风入口、第二热风入口和第三热风入口相连。
本发明上述实施例的处理低阶煤的系统将低阶煤进行破碎、分级、分选、干燥、气化等处理，能有效脱除低阶煤中的硫、灰等矿物杂质和水分，提高气化炉处理量和煤气品质。采用将分级分选和粉煤气化技术耦合，通过原煤的热气流块/粉煤分级分选能提高块煤、粉煤的分选效率和脱水率；块煤经重介质分选处理后再进行破碎能降低破碎能耗；块煤经破碎后粉煤与干燥介质的接触面积增大，干燥效率提高；原煤经分选排矸后，减少了气化过程的单位能耗和煤气杂质；回收气化气的余热作为分选和干燥介质，降低了系统能耗和运行成本，减少环境污染，同时，提高低阶煤的有效利用率。
下面参考图1-2对本发明实施例的处理低阶煤的系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：低阶煤破碎装置100、筛分装置200、块煤热风重介质分选装置300、粉煤热风气流分选装置400、块精煤破碎装置500、粉煤干燥装600、粉煤气化炉700和余热回收装置800。
根据本发明的具体实施例，低阶煤破碎装置100具有低阶煤入口101和破碎煤出口102。由此预先对低阶煤进行初步破碎，进而可以便于后续对块煤进行分选，提高矸石分离效果。根据本发明的具体示例，经低阶煤破碎装置100破碎后得到的破碎煤的粒度低于80毫米。
根据本发明的具体实施例，上述破碎得到的破碎煤的粒度低于80mm，再将该破碎煤供给至筛分装置200进行筛分处理，由此可以降低块煤分选的粒度上限，缩小块煤分选的粒度范围，可以降低块煤分选过程粒度的影响和提高块煤分选精度，从而可以提高气化过程中块煤的有效处理量，进而还可以提高气化气品质。
根据本发明的具体实施例，筛分装置200具有破碎煤入口201、块煤出口202和粉煤出口203，破碎煤入口201与破碎煤出口102相连。由此，利用筛分装置200可以对破碎后的低阶煤进行筛分处理，并且分别得到块煤和粉煤。
根据本发明的具体实施例，上述筛分得到的粉煤粒度不高于6mm，由此可以直接将该粒度的粉煤供给至粉煤气化炉700内进行气化处理，而将较大粒径的块煤经后续再次破碎后进行气化，从而可以避免气化过程中块煤的浪费，进而可以提高原料利用率。
根据本发明的具体实施例，块煤热风重介质分选装置300具有块煤入口301、块精煤出口302、第一热风入口303、固体重介质入口304、第一尾气出口305和矸石出口306，块煤入口301与块煤出口202相连。
由此，利用块煤热风重介质分选装置300可以对筛分装置200筛分得到的块煤进行重介质分选处理，具体地可以采用热风和固态重介质对块煤进行重介质分选处理，并且得到块精煤和第一尾气。通过采用块煤重介质分选，重介质形成的密度床层提高了块煤的分选精度，可以脱除块煤中的大部分矸石，降低了块煤破碎和粉煤干燥能耗，提高了粉煤气化处理量。另外，通过采用块煤重介质预干燥，重介质与低阶煤之间的热量传递增强了块煤的干燥脱水率，降低了脱水能耗。另外，经过分选可以除去原煤中的矸石和部分外水，分选后得到的块精煤硬度降低，进而可以节省对块精煤的破碎能耗。
根据本发明的具体实施例，粉煤热风气流分选装置400具有粉煤入口401、第一粉精煤出口402、第二热风入口403和第二尾气出口404，粉煤入口401与粉煤出口203相连。由此可以除去粉煤中的矸石，进而可以减少后续气化过程中单位能耗和煤气杂质，提高气化气产品质量。通过采用粉煤热风气流分选，降低了粉煤颗粒之间的黏附概率，可以脱除粉煤中的大部分矸石，提高了粉煤分选精度，提高了粉煤气化处理量，改善了气化气品质。另外，通过采用粉煤热风气流分选可以对粉煤进行预干燥，降低了干燥脱水能耗。
根据本发明的具体实施例，块精煤破碎装置500具有块精煤入口501和第二粉精煤出口502，块精煤入口501与块精煤出口302相连。由此，可以将块煤热风重介质分选装置300分选得到的块精煤供给至块精煤破碎装置500中进行破碎处理，以便得到粉精煤。由此，可以进一步将不适于气化的块煤破碎成粉煤，进而显著提高可以进一步提高低阶煤的有效利用率和低阶煤的转化率，进而提高气化气产率。
根据本发明的具体实施例，破碎得到的粉煤的粒度低于6毫米。进而更加适于后续的气化处理，可以进一步提高低阶煤的有效利用率和低阶煤的转化率，进而提高气化气产率。
根据本发明的具体实施例，粉煤干燥装置600具有粉精煤入口601、干燥粉精煤出口602、第三热风入口603和第三尾气出口604，粉精煤入口601分别与第一粉精煤出口402和第二粉精煤出口502相连。
由此，可以将粉煤热风气流分选装置400分选得到的粉精煤和块精煤破碎装置500破碎处理得到的粉精煤供给至粉煤干燥装置600中，并采用热风进行干燥处理，以便得到干燥粉精煤和第三尾气。
根据本发明的具体实施例，通过采用上述粉煤干燥装置600干燥得到的干燥粉精煤的含水率低于10重量％。进而在对低阶煤进行气化处理之前进行干燥处理，可以显著提高气化气产率。
根据本发明的具体实施例，粉煤气化炉700具有入料口701和气化气出口702，入料口701与干燥粉精煤出口602相连。由此，可以将粉煤干燥装置600干燥得到的干燥粉精煤供给至粉煤气化炉700中进行气化，以便得到气化气。由此，上述粉煤气化炉700适于将上述筛分所得到的粉煤和破碎所得的粉精煤进行气化处理，从而可以得到气化气。发明人发现，通过将将块煤分选、干燥脱水和粉煤气化技术耦合，可以进一步提高低阶煤的有效利用率和低阶煤的转化率，进而提高气化气产率。
根据本发明的具体实施例，粉煤气化炉700中进行气化的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，气化的温度可以为900-1100摄氏度。
根据本发明的具体实施例，余热回收装置800具有气化气入口801、冷却气化气出口802和热气出口803，气化气入口801与气化气出口702相连，热气出口803分别与第一热风入口303、第二热风入口403和第三热风入口603相连。由此，可以将粉煤气化炉700内产生的气化气供给至余热回收装置800中进行余热回收处理，以便产生热气，并将热气分别返回块煤热风重介质分选装置300、粉煤热风气流分选装置400和粉煤干燥装置600中作为热风使用。
根据本发明的具体实施例，利用余热回收装置800对气化气的余热进行回收，产生热气。并将产生的热气分三部分进行利用，其一路先与常温空气混合，混合后热气流的温度控制在100-120℃，经稳压包稳压后作为块煤热风重介质分选装置300的分选介质；其二路先与常温空气混合，混合后热气流的温度控制在100-130℃，经稳压包稳压后作为粉煤热风气流分选装置400的分选介质；第三路热气流温度控制在100-200℃，经稳压包稳压后作为粉煤干燥装600的干燥介质。
根据本发明的具体实施例，如图2所示，上述处理低阶煤的系统进一步包括：除尘装置900，除尘装置900具有尾气入口901、粉尘出口902和气体出口903，尾气入口901分别与第一尾气出口305、第二尾气出口404和第三尾气出口604相连。由此可以减少环境污染。
根据本发明的另一个方面，本发明提出了一种处理低阶煤的方法。根据本发明的实施例，该方法是采用上述的处理低阶煤的系统进行的。根据本发明的具体实施例，该方法包括：
(1)将低阶煤供给至低阶煤破碎装置中进行破碎处理，以便得到破碎煤；
(2)将破碎煤供给至筛分装置中进行筛分处理，以便分别得到块煤和粉煤；
(3)将块煤供给至块煤热风重介质分选装置中，并采用热风和固体重介质对块煤进行重介质分选处理，以便得到块精煤和第一尾气；
(4)将粉煤供给至粉煤热风气流分选装置中，并采用热风对粉煤进行气流分选处理，以便得到第一粉精煤和第二尾气；
(5)将块精煤供给至块精煤破碎装置中进行破碎处理，以便得到第二粉精煤；
(6)将第一粉精煤和第二粉精煤供给至粉煤干燥装置中，并采用热风进行干燥处理，以便得到干燥粉精煤和第三尾气；
(7)将干燥粉精煤供给至粉煤气化炉中进行气化，以便得到气化气；
(8)将气化气供给至余热回收装置中进行余热回收处理，以便产生热气，并将热气，分别返回步骤(3)、步骤(4)和步骤(6)作为热风使用。
本发明上述实施例的处理低阶煤的方法将低阶煤进行破碎、分级、分选、干燥、气化等处理，能有效脱除低阶煤中的硫、灰等矿物杂质和水分，提高气化炉处理量和煤气品质。采用将分级分选和粉煤气化技术耦合，通过原煤的热气流块/粉煤分级分选能提高块煤、粉煤的分选效率和脱水率；块煤经重介质分选处理后再进行破碎能降低破碎能耗；块煤经破碎后粉煤与干燥介质的接触面积增大，干燥效率提高；原煤经分选排矸后，减少了气化过程的单位能耗和煤气杂质；回收气化气的余热作为分选和干燥介质，降低了系统能耗和运行成本，减少环境污染，同时，提高低阶煤的有效利用率。
下面参考图3-4对本发明实施例的处理低阶煤的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将低阶煤供给至低阶煤破碎装置中进行破碎处理
根据本发明的具体实施例，将低阶煤供给至低阶煤破碎装置中进行破碎处理，以便得到破碎煤。由此预先对低阶煤进行初步破碎，进而可以便于后续对块煤进行分选，提高矸石分离效果。根据本发明的具体示例，经低阶煤破碎装置100破碎后得到的破碎煤的粒度低于80毫米。破碎得到的破碎煤的粒度低于80mm，再将该破碎煤供给至筛分装置200进行筛分处理，由此可以降低块煤分选的粒度上限，缩小块煤分选的粒度范围，可以降低块煤分选过程粒度的影响和提高块煤分选精度，从而可以提高气化过程中块煤的有效处理量，进而还可以提高气化气品质。
S200：将破碎煤供给至筛分装置中进行筛分处理
根据本发明的具体实施例，将低阶煤供给至筛分装置中进行筛分处理，以便分别得到块煤和粉煤。上述筛分得到的块煤的粒度不低于6毫米，粉煤的粒度低于6毫米。由此可以直接将该粒度的粉煤供给至粉煤气化炉700内进行气化处理，而将较大粒径的块煤经后续破碎后再进行气化，从而可以避免气化过程中块煤的浪费，进而可以提高原料利用率。
S300：将块煤供给至块煤热风重介质分选装置中采用热风和固体重介质进行重介质分选处理
根据本发明的具体实施例，将块煤供给至块煤热风重介质分选装置中，并采用热风和固体重介质对块煤进行重介质分选处理，以便得到块精煤和第一尾气。由此，利用块煤热风重介质分选装置300可以对筛分装置200筛分得到的块煤进行重介质分选处理，具体地可以采用热风和固态重介质对块煤进行重介质分选处理，并且得到块精煤和第一尾气。通过采用块煤重介质分选，重介质形成的密度床层提高了块煤的分选精度，可以脱除块煤中的大部分矸石，降低了块煤破碎和粉煤干燥能耗，提高了粉煤气化处理量。另外，通过采用块煤重介质预干燥，重介质与低阶煤之间的热量传递增强了块煤的干燥脱水率，降低了脱水能耗。另外，经过分选可以除去原煤中的矸石和部分外水，分选后得到的块精煤硬度降低，进而可以节省对块精煤的破碎能耗。
根据本发明的具体实施例，固体重介质可以为磁铁矿粉，由此，固体重介质在热风的作用下，共同形成气固流化介质，进而对块煤进行分选，脱除块煤中的大部分矸石。
根据本发明的一个实施例，上述采用块煤热风重介质分选装置进行重介质分选处理采用的热风流温度为100-120℃，重介质流化速度为0.9-1.8m/s，分选密度1.4-2.0g/cm3。由此可以进一步提高分选效率，提高块煤的纯度。
发明人发现，使用上述温度的热风可以有效地分选脱除块煤中的矸石，并且可以带走低阶煤表面的水分，降低了排矸过程中颗粒之间(尤其是精煤与矸石之间)的粘结概率，从而在提高分选排矸效率的同时提高后续气化产品的质量和产率。
S400：将粉煤供给至粉煤热风气流分选装置中采用热风进行气流分选处理
根据本发明的具体实施例，将粉煤供给至粉煤热风气流分选装置中，并采用热风对粉煤进行气流分选处理，以便得到第一粉精煤和第二尾气。由此可以除去粉煤中的矸石，进而可以减少后续气化过程中单位能耗和煤气杂质，提高气化气产品质量。通过采用粉煤热风气流分选，降低了粉煤颗粒之间的黏附概率，可以脱除粉煤中的大部分矸石，提高了粉煤分选精度，提高了粉煤气化处理量，改善了气化气品质。另外，通过采用粉煤热风气流分选可以对粉煤进行预干燥，降低了干燥脱水能耗。
根据本发明的一个实施例，粉煤热风气流分选装置中采用的热风的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，热风的温度可以为100-130摄氏度。
根据本发明的再一个实施例，粉煤热风气流分选装置中采用的热风的流速并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，热风的流速可以为4-9m/s。发明人发现，使用该流速范围的热风可以有效地分选脱除粉煤中的矸石，并且可以带走低阶煤表面的水分，降低了排矸过程中颗粒之间(尤其是精煤与矸石之间)的粘结概率，从而在提高分选排矸效率的同时提高后续气化产品的质量和产率。
S500：将块精煤供给至块精煤破碎装置中进行破碎处理
根据本发明的具体实施例，将块精煤供给至块精煤破碎装置中进行破碎处理，以便得到第二粉精煤。由此，可以进一步将不适于气化的块煤破碎成粉煤，进而显著提高可以进一步提高低阶煤的有效利用率和低阶煤的转化率，进而提高气化气产率。
根据本发明的具体实施例，破碎得到的粉煤的粒度低于6毫米。进而更加适于后续的气化处理，可以进一步提高低阶煤的有效利用率和低阶煤的转化率，进而提高气化气产率。
S600：将第一粉精煤和第二粉精煤供给至粉煤干燥装置干燥处理
根据本发明的具体实施例，将第一粉精煤和第二粉精煤供给至粉煤干燥装置中，并采用热风进行干燥处理，以便得到干燥粉精煤和第三尾气。由此，可以将粉煤热风气流分选装置400分选得到的粉精煤和块精煤破碎装置500破碎处理得到的粉精煤供给至粉煤干燥装置600中，并采用热风进行干燥处理，以便得到干燥粉精煤和第三尾气。
根据本发明的具体实施例，干燥处理采用热风的温度可以为100-200摄氏度，由此可以进一步提高干燥效率。根据本发明的具体实施例，上述干燥处理采用热风的气流速度可以为0.1-0.5m/s。由此可以进一步提高干燥效率。
根据本发明的具体实施例，通过采用上述粉煤干燥装置600干燥得到的干燥粉精煤的含水率低于10重量％。进而在对低阶煤进行气化处理之前进行干燥处理，可以显著提高气化气产率。
S700：将干燥粉精煤供给至粉煤气化炉中进行气化
根据本发明的具体实施例，将干燥粉精煤供给至粉煤气化炉中进行气化，以便得到气化气。由此，可以将粉煤干燥装置600干燥得到的干燥粉精煤供给至粉煤气化炉700中进行气化，以便得到气化气。由此，上述粉煤气化炉700适于将上述筛分所得到的粉煤和破碎所得的粉精煤进行气化处理，从而可以得到气化气。发明人发现，通过将将块煤分选、干燥脱水和粉煤气化技术耦合，可以进一步提高低阶煤的有效利用率和低阶煤的转化率，进而提高气化气产率。
根据本发明的具体实施例，粉煤气化炉700中进行气化的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，气化的温度可以为900-1100摄氏度。
S800：将气化气供给至余热回收装置中进行余热回收处理
根据本发明的具体实施例，将气化气供给至余热回收装置中进行余热回收处理，并将热气，分别返回步骤S300、步骤S400和步骤S600作为热风使用。
根据本发明的具体实施例，利用余热回收装置800对气化气的余热进行余热回收处理，产生热气。并将产生的热气分三部分进行利用，其一路先与常温空气混合，混合后热气流的温度控制在100-120℃，经稳压包稳压后作为块煤热风重介质分选装置300的分选介质；其二路先与常温空气混合，混合后热气流的温度控制在100-130℃，经稳压包稳压后作为粉煤热风气流分选装置400的分选介质；第三路热气流温度控制在100-200℃，经稳压包稳压后作为粉煤干燥装600的干燥介质。
参考图4，根据本发明实施例的处理低阶煤的方法进一步包括：
S900：将步骤S300中产生的第一尾气、步骤S400中产生的第二尾气和步骤S600中产生的第三尾气供给至除尘装置中进行除尘处理。由此可以减少环境污染。
本发明上述实施例的处理低阶煤的系统和方法至少具有下列效果之一：
(1)本发明实施例的处理低阶煤的系统和方法，将分级分选和粉煤气化技术耦合，采用废热锅炉回收气化气的余热作为分选和干燥介质，降低了系统能耗和运行成本，减少环境污染，同时，提高低阶煤的有效利用率。
(2)本发明实施例的处理低阶煤的系统和方法，通过原煤的热气流块/粉煤分级分选能提高块煤、粉煤的分选效率和脱水率；块煤经分选处理后再进行破碎能降低破碎能耗；块煤经破碎后粉煤与干燥介质的接触面积增大，干燥效率提高；原煤经分选排矸后，减少了气化过程的单位能耗和煤气杂质。
(3)本发明实施例的处理低阶煤的系统和方法，通过采用块煤重介质分选，重介质形成的密度床层提高了块煤的分选精度，可以脱除块煤中的大部分矸石，降低了块煤破碎和粉煤干燥能耗，提高了粉煤气化处理量。另外，通过采用块煤重介质预干燥，重介质与低阶煤之间的热量传递增强了块煤的干燥脱水率，降低了脱水能耗。
(4)本发明实施例的处理低阶煤的系统和方法，在处理块煤中等可选或难选-粉煤易选的原煤时效果较为明显。
实施例
如图2和4所示，对低阶煤进行处理，低阶煤性质的分析结果如表1所示。
具体步骤包括：
1)原煤首先由原煤仓进入低阶煤破碎装置100，直到粒度都小于80mm为止，进入筛分装置200，分为粒度80-6mm和-6mm两个粒度级。
2)粒度80-6mm的块煤通过皮带给入块煤热风重介质分选装置300进行分选，控制热气流温度为105℃，重介质流化速度为1.20m/s，分选密度1.72g/cm3，块精煤进入块精煤破碎装置500被破碎到6mm以下，得到粉精煤。刚开始时用外供的热气流作为块煤的分选介质。
3)粒度-6mm的粉煤通过皮带给入粉煤热风气流分选装置400进行分选，控制热风温度为105℃，上升气流速度为7.73m/s，得到粉精煤；刚开始时用外供的过热蒸汽作为粉煤的分选介质。
4)将2)和3)产生的粉精煤给入粉煤干燥装置600，干燥粉煤水分为7.81重量％；刚开始时用外供的过热蒸汽作为粉煤的干燥介质。
5)将干燥粉煤给入粉煤气化炉700，通过950℃气化，气化剂为氧气/蒸汽，压力0.10MPa，气化气进入废热锅炉800回收余热，产生过热蒸汽。
6)将废热锅炉800内产生过热蒸汽分三部分进行利用，其中一路先与常温空气混合，混合后热风温度控制在100-120℃，经稳压包稳压后分别作为步骤2)中块煤热风重介质分选装置300和步骤3)中粉煤热风气流分选装置400的分选介质；另外一路热风温度控制在100-200℃，经稳压包稳压后作为步骤4)中粉煤干燥装置的干燥介质。
7)块煤热风重介质分选装置300、粉煤热风气流分选装置400和粉煤干燥装置600内产生的尾气供给至除尘装置900中进行除尘处理。
待处理低阶煤的水分、灰分、硫分、热值的分析结果如表1所示，干燥后的粉煤即气化前的粉煤的水分、灰分、硫分、热值的分析结果如表2所示，得到的煤气组分如表3所示。
采用本实施例的方法低阶煤处理量可以达到30万吨/年，处理粒度范围为全粒度级，低阶煤的全水为25.06重量％。
表1：待处理原煤性质的分析结果
表2：气化前粉煤的煤性质的分析结果
| 水分(wt％) | 灰分(wt％) | 硫分(wt％) | 低位热值(kcal/kg) |
| Mt | Aad | St,ad | Qnet,v,ad |
| 7.81 | 11.68 | 0.64 | 5895.84 |
表3：煤气组分结果(V％)
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种处理低阶煤的系统，其特征在于，包括：
低阶煤破碎装置，所述低阶煤破碎装置具有低阶煤入口和破碎煤出口，
筛分装置，所述筛分装置具有破碎煤入口、块煤出口和粉煤出口，所述破碎煤入口与所述破碎煤出口相连；
块煤热风重介质分选装置，所述块煤热风重介质分选装置具有块煤入口、块精煤出口、第一热风入口、固体重介质入口、第一尾气出口和矸石出口，所述块煤入口与所述块煤出口相连；
粉煤热风气流分选装置，所述粉煤热风气流分选装置具有粉煤入口、第一粉精煤出口、第二热风入口和第二尾气出口，所述粉煤入口与所述粉煤出口相连；
块精煤破碎装置，所述块精煤破碎装置具有块精煤入口和第二粉精煤出口，所述块精煤入口与所述块精煤出口相连；
粉煤干燥装置，所述粉煤干燥装置具有粉精煤入口、干燥粉精煤出口、第三热风入口和第三尾气出口，所述粉精煤入口分别与所述第一粉精煤出口和所述第二粉精煤出口相连；
粉煤气化炉，所述粉煤气化炉具有入料口和气化气出口，所述入料口与所述干燥粉精煤出口相连；以及
余热回收装置，所述余热回收装置具有气化气入口、冷却气化气出口和热气出口，所述气化气入口与所述气化气出口相连，所述热气出口分别与所述第一热风入口、所述第二热风入口和所述第三热风入口相连。
2.根据权利要求1所述的处理低阶煤的系统，其特征在于，进一步包括：
除尘装置，所述除尘装置具有尾气入口、粉尘出口和气体出口，所述尾气入口分别与所述第一尾气出口、第二尾气出口和第三尾气出口相连。
3.一种采用权利要求1或2所述的处理低阶煤的系统处理低阶煤的方法，其特征在于，包括：
(1)将所述低阶煤供给至低阶煤破碎装置中进行破碎处理，以便得到破碎煤；
(2)将所述破碎煤供给至所述筛分装置中进行筛分处理，以便分别得到块煤和粉煤；
(3)将所述块煤供给至所述块煤热风重介质分选装置中，并采用热风和固体重介质对所述块煤进行重介质分选处理，以便得到块精煤和第一尾气；
(4)将所述粉煤供给至所述粉煤热风气流分选装置中，并采用热风对所述粉煤进行气流分选处理，以便得到第一粉精煤和第二尾气；
(5)将所述块精煤供给至所述块精煤破碎装置中进行破碎处理，以便得到第二粉精煤；
(6)将所述第一粉精煤和所述第二粉精煤供给至所述粉煤干燥装置中，并采用热风进行干燥处理，以便得到干燥粉精煤和第三尾气；
(7)将所述干燥粉精煤供给至所述粉煤气化炉中进行气化，以便得到气化气；
(8)将所述气化气供给至所述余热回收装置中进行余热回收处理，以便产生热气，并将所述热气，分别返回步骤(3)、步骤(4)和步骤(6)作为所述热风使用。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(9)将步骤(3)中产生的第一尾气、步骤(4)中产生的第二尾气和步骤(6)中产生的第三尾气供给至所述除尘装置中进行除尘处理。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述破碎煤的粒度低于80毫米。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述块煤的粒度为不低于6毫米，所述粉煤的粒度低于6毫米。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述干燥粉精煤的粒度低于6毫米。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述干燥粉精煤的含水率低于10重量％。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述重介质分选处理采用的热风流温度为100-120℃，重介质流化速度为0.9-1.8m/s，分选密度1.4-2.0g/cm3。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，采用温度为100-130摄氏度和气流速度为4-9m/s的热风进行所述气流分选处理。
11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，采用温度为100-200摄氏度和气流速度0.1-0.5m/s热风进行所述干燥处理。
12.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(7)中，所述气化的温度为900-1100摄氏度。
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Address after: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant after: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant before: BEIJING SHENWU ENVIRONMENT AND ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Date of cancellation: 20220921 Granted publication date: 20180608 |
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Effective date of registration: 20220921 Granted publication date: 20180608 |