CN108998101A - 一种低热值煤生产甲醇及岩棉的系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低热值煤生产甲醇及岩棉的系统及其实现方法，该系统包括用于分离空气中氧气和氮气的空气分离装置、用于生产煤气的气化熔融还原炉、对烟气预处理的烟气处理系统、甲醇合成系统和岩棉生产系统，还涉及一种实现低热值煤生产甲醇及岩棉的实现方法，通过煤气生产、烟气预处理、甲醇生产和岩棉生产四个步骤将低热值煤生成甲醇及岩棉，本发明的原材料为焦炭(型焦)、石灰石、煤矸石、中煤、煤泥等低热值煤，降低生产成本；将生产的煤气经过处理，作为生产甲醇的原材料，避免污染环境；废渣作为生产岩棉的材料，废物利用，减少成本同时也避免了废渣对环境的污染。

Description

一种低热值煤生产甲醇及岩棉的系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及甲醇及岩棉生产领域，具体涉及一种低热值煤生产甲醇及岩棉的系统及其实现方法。

背景技术

为防止全球气候变暖，减轻人类生存对环境带来破坏的压力已成为重中之重。先进国家正在倡导零排放工程，垃圾处理技术也随着升级为全面综合利用，尤其注意二噁英物质的排放。

现有技术多用于发电，近20年甲醇生产大多采用气流床工艺，原有技术对原料要求苛刻，需要高热值精煤、需要破碎及研磨制粉，增加生产成本，资源浪费严重，对煤气输送管道要求过高(大多为高压≥20巴)，气化温度较低，基本以焚烧为主(即氧化反应)，造成炉内压力过大，排放物没有充分利用，造成资源浪费，重金属氧化物不能去除，污染环境。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低热值煤生产甲醇及岩棉的系统及其实现方法，有效解决对原料要求苛刻，必须使用挥发份高的精煤以及排放物污染环境的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，该系统包括用于分离空气中氧气和氮气的空气分离装置、用于生产煤气的气化熔融还原炉、对烟气预处理的烟气处理系统、甲醇合成系统和岩棉生产系统，所述空气分离装置与气化熔融还原炉的进料端相连，所述岩棉生产系统的进料端与气化熔融还原炉的出料口相连，所述烟气处理系统的进气端与气化熔融还原炉的出气口相连，所述甲醇合成系统的进气端与烟气处理系统的出气端相连。

在优选的实施方案中，所述空气分离装置与气化熔融还原炉之间连接有液氮储罐和氧气储罐，所述液氮储罐与气化熔融还原炉的进料仓相连，所述氧气储罐与气化熔融还原炉的进气口相连。

在优选的实施方案中，所述烟气处理系统包括气化冷却装置，所述气化冷却装置依次连接有极冷塔、旋风除尘器、布袋除尘器、引风机和煤气柜。

在优选的实施方案中，所述气化冷却装置还与余热发电系统的进气端相连。

在优选的实施方案中，所述旋风除尘器的卸料口与气化熔融还原炉的底吹口连接。

在优选的实施方案中，所述甲醇合成系统包括压缩设备，所述压缩设备依次连接气体变换设备、粗脱硫设备、脱碳设备、精脱硫设备、甲醇合成设备、甲醇精馏设备和甲醇储罐。

在优选的实施方案中，所述气体变换设备的进气端与余热发电系统的出气端相连。

在优选的实施方案中，所述余热发电系统包括汽轮机和发电机，所述汽轮机的进气端与气化冷却装置相连，所述汽轮机与发电机轴连接，所述汽轮机的出气端与气体变换设备相连。

在优选的实施方案中，所述岩棉生产系统包括中间包，所述中间包依次连接岩棉生产线、扒渣机和磁选机，所述中间包的进料端通过钢包与气化熔融还原炉的出料口相连。

一种实现低热值煤生产甲醇及岩棉的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、煤气生产：将空气导入到空气分离装置内，空气分离装置将空气分离为氧气和氮气，分别将氧气和氮气储存在氧气储罐和液氮储罐内，将氮气导入气化熔融还原炉的进料仓内对进料仓氮气密封，将氧气和空气导入到气化熔融还原炉底部的进气口内，通过控制底吹的含氧量及空气量来控制炉内理化反应速度，达到抑制、分解二噁英的产生，降低飞灰的产量，提高煤气的质量，同时将焦炭(型焦)、石灰石、煤矸石、中煤、煤泥等低热值煤加入到气化熔融还原炉的进料仓，产生煤气和炉渣，煤气进入烟气处理系统，炉渣进入岩棉生产系统。

S2、烟气预处理：煤气进入烟气处理系统，经过气化冷却装置将高温烟气降温，通过极冷塔的极冷技术，使残留在烟气中少量的二噁英气体瞬间变成固态，不再产生危害，降温后的煤气经过旋风除尘器和布袋除尘器进行除尘，并经过引风机引入到煤气柜内，旋风除尘器内的飞灰(含少许碳)再次通过气化熔融还原炉的底吹口进入炉内重新反应，气化冷却装置产生的水蒸气进入到余热发电系统内进行发电，充分利用。

S3、甲醇合成：将煤气通过压缩设备进行压缩，将余热发电系统剩余的蒸汽与煤气中的一氧化碳通过气体变换设备进行反应，生成二氧化碳与氢气，二氧化碳与氢气经过粗脱硫设备、脱碳设备、精脱硫设备进行脱碳与脱氮处理，将二氧化碳还原成满足甲醇生成工艺的一氧化碳和氢气，一氧化碳和氢气经过甲醇合成设备合成粗甲醇，粗甲醇经过甲醇精馏设备形成精甲醇，将精甲醇导入到甲醇储罐进行储存。

S4、岩棉生产：将气化熔融还原炉产生的炉渣通过钢包导入到中间包，中间包将炉渣导入岩棉生产线上进行岩棉生产，生产之后的废渣经过扒渣机导入到磁选机内进行磁选，磁选机将废渣筛选成渣粒和铁合金。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用的原料为焦炭(型焦)、石灰石、煤矸石、中煤、煤泥等低热值煤，降低生产成本；

2、本发明设有烟气处理系统，将生产的煤气经过处理生成甲醇，避免污染环境；

3、本发明设有岩棉生产系统，废渣作为生产岩棉的材料，废物利用，减少成本同时也避免了废渣对环境的污染。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统的结构方框图。

图2是本发明实施例所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统的具体结构方框图。

图3是本发明实施例所述的实现低热值煤生产甲醇及岩棉的实现方法的结构方框图。

图中：

1、空气分离装置；2、气化熔融还原炉；3、烟气处理系统；4、甲醇合成系统；5、岩棉生产系统；6、余热发电系统；7、液氮储罐；8、氧气储罐；9、中间包；10、岩棉生产线；11、扒渣机；12、磁选机；13、气化冷却装置；14、极冷塔；15、旋风除尘器；16、布袋除尘器；17、煤气柜；18、气体变换设备；19、粗脱硫设备；20、脱碳设备；21、精脱硫设备；22、甲醇合成设备；23、甲醇精馏设备；24、甲醇储罐；25、汽轮机；26、发电机；27、引风机；28、煤气生产；29、烟气预处理；30、甲醇合成；31、岩棉生产；32、压缩设备；33、钢包。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例的，一种低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，该系统包括用于分离空气中氧气和氮气的空气分离装置1、用于生产煤气的气化熔融还原炉2、对烟气预处理的烟气处理系统3、甲醇合成系统4和岩棉生产系统5，空气分离装置1与气化熔融还原炉2的进料端相连，岩棉生产系统5的进料端与气化熔融还原炉2的出料口相连，烟气处理系统3的进气端与气化熔融还原炉2的出气口相连，甲醇合成系统4的进气端与烟气处理系统3的出气端相连，烟气处理系统3与余热发电系统6的进气端相连，预热发电系统6的出气端与甲醇合成系统4相连。

气化熔融还原炉2是一种超高温不加压的直立热解气化反应炉，在部分氧化期间达到高温(1650～2500℃)，根据不同的废弃物在不同的高温区域进行气化处理，从而将有机成分转换为煤气，且导致所有矿物和金属成份完全熔化，即气化熔融还原炉2采用液态排渣，可利用所有不同类型的废弃物(低热值煤、油页岩、生活垃圾、医疗垃圾、农林废弃物、电子垃圾、炼油厂油泥、化工废弃物等)，即不受废弃物种类的限制。

如图2所示，空气分离装置1与气化熔融还原炉2之间连接有液氮储罐7和氧气储罐8，液氮储罐7与气化熔融还原炉2的进料仓相连，氧气储罐8与气化熔融还原炉2的进气口相连。

烟气处理系统6包括气化冷却装置13，气化冷却装置13依次连接有极冷塔14、旋风除尘器15、布袋除尘器16、引风机27和煤气柜17，工艺中对烟道增加气化冷却设备13，可达到对高温烟气降温的目的，同时又可将气化冷却产生的过热饱和蒸汽进行利用，通过极冷技术，使残留在烟气中少量的二噁英气体瞬间变成固态，不再产生危害。

气化冷却装置13还与余热发电系统6的进气端相连，气化产生的水蒸气进入到余热发电系统6进行发电，资源充分利用。

旋风除尘器15的卸料口与气化熔融还原炉2的底吹口连接，旋风除尘器15利用旋风离心将煤气中的飞灰留住，飞灰中的原料残渣继续加入到气化熔融还原炉2进行反应，废物充分利用。

甲醇合成系统4包括包括压缩设备32，压缩设备32依次连接气体变换设备18、粗脱硫设备19、脱碳设备20、精脱硫设备21、甲醇合成设备22、甲醇精馏设备23和甲醇储罐24。

气体变换设备18的进气端与余热发电系统6的出气端相连，气体变换设备18将煤气进行加热换气处理。

余热发电系统6包括汽轮机25和发电机26，汽轮机25的进气端与气化冷却装置13相连，汽轮机25与发电机26轴连接，汽轮机25的出气端与气体变换设备18相连。

岩棉生产系统5包括中间包9，中间包9依次连接岩棉生产线10、扒渣机11和磁选机12，中间包9的进料端通过钢包33与气化熔融还原炉2的出料口相连，在生产过程中可使炉渣中的氧化铁(Fe2O3)还原成铁，故气化炉排渣中不含铁的成分。

实施例2：

如图3所示，一种实现低热值煤生产甲醇及岩棉的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、煤气生产28：将空气导入到空气分离装置1内，空气分离装置1将空气分离为氧气和氮气，分别将氧气和氮气储存在氧气储罐8和液氮储罐7内，将氮气导入气化熔融还原炉2的进料仓内对进料仓氮气密封，将氧气和空气导入到气化熔融还原炉2底部的进气口内，通过控制底吹的含氧量及空气量来控制炉内理化反应速度，达到抑制、分解二噁英的产生，降低飞灰的产量，提高煤气的质量，控制底吹空气量，使炉内为常压(而非20公斤以上的炉压)，减少炉体重量，节约设备投资；同时将焦炭(型焦)、石灰石、煤矸石、中煤、煤泥等低热值煤加入到气化熔融还原炉2的进料仓，产生煤气和炉渣，煤气进入烟气处理系统3，炉渣进入岩棉生产系统5。

S2、烟气预处理29：煤气进入烟气处理系统3，气化冷却装置将高温烟气降温，通过极冷塔的极冷技术，使残留在烟气中少量的二噁英气体瞬间变成固态，不再产生危害，降温后的煤气经过旋风除尘器15和布袋除尘器16进行除尘，并经过引风机27引入到煤气柜17内，旋风除尘器15内的飞灰(含少许碳)再次通过气化熔融还原炉2的底吹口进入炉内重新反应，气化冷却装置13产生的水蒸气进入到余热发电系统6内进行发电，充分利用。

S3、甲醇合成30：将煤气通过压缩设备32进行压缩，将余热发电系统6剩余的蒸汽与煤气中的一氧化碳通过气体变换设备18进行反应，生成二氧化碳与氢气，二氧化碳与氢气经过粗脱硫设备19、脱碳设备20、精脱硫设备21进行脱碳与脱氮处理，将二氧化碳还原成满足甲醇生成工艺的一氧化碳和氢气，一氧化碳和氢气经过甲醇合成设备合成粗甲醇，粗甲醇经过甲醇精馏设备23形成精甲醇，将精甲醇导入到甲醇储罐24进行储存。

S4、岩棉生产31：将气化熔融还原炉2产生的炉渣通过钢包33导入到中间包9，中间包9将炉渣导入岩棉生产线10上进行岩棉生产，生产之后的废渣经过扒渣机11导入到磁选机12内进行磁选，磁选机将废渣筛选成渣粒和铁合金。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：该系统包括用于分离空气中氧气和氮气的空气分离装置、用于生产煤气的气化熔融还原炉、对烟气预处理的烟气处理系统、甲醇合成系统和岩棉生产系统，所述空气分离装置与气化熔融还原炉的进料端相连，所述岩棉生产系统的进料端与气化熔融还原炉的出料口相连，所述烟气处理系统的进气端与气化熔融还原炉的出气口相连，所述甲醇合成系统的进气端与烟气处理系统的出气端相连。

2.根据权利要求1所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：所述空气分离装置与气化熔融还原炉之间连接有液氮储罐和氧气储罐，所述液氮储罐与气化熔融还原炉的进料仓相连，所述氧气储罐与气化熔融还原炉的进气口相连。

3.根据权利要求1所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：所述烟气处理系统包括气化冷却装置，所述气化冷却装置依次连接有极冷塔、旋风除尘器、布袋除尘器、引风机和煤气柜。

4.根据权利要求3所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：所述气化冷却装置还与余热发电系统的进气端相连。

5.根据权利要求3所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：所述旋风除尘器的卸料口与气化熔融还原炉的底吹口连接。

6.根据权利要求1所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：所述甲醇合成系统包括压缩设备，所述压缩设备依次连接气体变换设备、脱硫设备、脱碳设备、精脱硫设备、甲醇合成设备、甲醇精馏设备和甲醇储罐。

7.根据权利要求6所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：所述气体变换设备的进气端与余热发电系统的出气端相连。

8.根据权利要求1所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：所述余热发电系统包括汽轮机和发电机，所述汽轮机的进气端与气化冷却装置相连，所述汽轮机与发电机轴连接，所述汽轮机的出气端与气体变换设备相连。

9.根据权利要求1所述的低热值煤生产甲醇及岩棉的系统，其特征在于：所述岩棉生产系统包括中间包，所述中间包依次连接岩棉生产线、扒渣机和磁选机，所述中间包的进料端通过钢包与气化熔融还原炉的出料口相连。

10.一种实现低热值煤生产甲醇及岩棉的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、煤气生产：将空气导入到空气分离装置内，空气分离装置将空气分离为氧气和氮气，分别将氧气和氮气储存在氧气储罐和液氮储罐内，将氮气导入气化熔融还原炉的进料仓内对进料仓氮气密封，将氧气和空气导入到气化熔融还原炉底部的进气口内，通过控制底吹的含氧量及空气量来控制炉内理化反应速度，达到抑制、分解二噁英的产生，降低飞灰的产量，提高煤气的质量，同时将焦炭(型焦)、石灰石、煤矸石、中煤、煤泥等低热值煤加入到气化熔融还原炉的进料仓，产生煤气和炉渣，煤气进入烟气处理系统，炉渣进入岩棉生产系统。

S2、烟气预处理：煤气进入烟气处理系统，气化冷却装置将高温烟气降温，通过极冷塔的极冷技术，使残留在烟气中少量的二噁英气体瞬间变成固态，不再产生危害，降温后的煤气经过旋风除尘器和布袋除尘器进行除尘，并经过引风机引入到煤气柜内，旋风除尘器内的飞灰(含少许碳)再次通过气化熔融还原炉的底吹口进入炉内重新反应，气化冷却装置产生的水蒸气进入到余热发电系统内进行发电，充分利用。

S3、甲醇合成：将煤气通过压缩设备进行压缩，将余热发电系统剩余的蒸汽与煤气中的一氧化碳通过气体变换设备进行反应，生成二氧化碳与氢气，二氧化碳与氢气经过粗脱硫设备、脱碳设备、精脱硫设备进行脱碳与脱氮处理，将二氧化碳还原成满足甲醇生成工艺的一氧化碳和氢气，一氧化碳和氢气经过甲醇合成设备合成粗甲醇，粗甲醇经过甲醇精馏设备形成精甲醇，将精甲醇导入到甲醇储罐进行储存。

S4、岩棉生产：将气化熔融还原炉产生的炉渣通过钢包导入到中间包，中间包将炉渣导入岩棉生产线上进行岩棉生产，生产之后的废渣经过扒渣机导入到磁选机内进行磁选，磁选机将废渣筛选成渣粒和铁合金。