CN110003929A - 一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，包括如下步骤：1)将原煤经筛分、破碎机破碎后进入末煤筒仓；2)末煤筒仓的粉煤经过烘干后进入一级气化还原装置和二级气化还原装置充分反应后得到的物料，而后进入冷渣加湿系统，再经气化出料装置进入提质煤筒仓得到产品提质煤；4)气固分离系统得到的灰渣输送至二级气化还原装置；油泥输送装置返回二级气化装置；5)气化富气气化供热反应系统，脱水富气与余热烟气供热预脱水装置烘干物料；6)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的烟气在引风机动力作用下，先后通过布袋除尘和冷凝回收。

Description

一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法

技术领域

本发明涉及煤物质清洁预处理、综合利用、节能减排技术领域，尤其是涉及一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法。

背景技术

根据国家能源局发布的《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》，将推动煤炭清洁高效利用机制，构建清洁、高效、低碳、可持续的煤炭清洁利用体系，鼓励低阶煤分级分质技术研发和示范。煤炭分级分质利用，今后主要方向是做清洁燃料和优质原料，既可独立产业化深加工，又可耦合煤化工改变传统路径。

目前煤的分质分级利用主要针对块煤，块煤利用存在用水量大、资源化效率低、二次污染严重等瓶颈。对粉煤的利用迄今未有成熟工业化生产项目，浙江大学循环流化床煤炭分级转化多联产技术、大连理工大学固体热载体(DG)工艺、神华模块化固体热载体技术等热载体均已完成中试，但工业化应用还未实现。实地考察国内已经建成的其他粉煤综合利用项目均存在油、气、尘无法在线分离而导致无法连续正常生产，油气泄漏导致的环保安全缺陷难以克服。究其核心原因还是各关键技术环节存在缺陷，特别是核心换热、温控、除尘及压力控制技术不过关，导致运行困难整改难度极大。因机械开采技术的普及，粉煤在煤炭中比例大幅提高，粉煤清洁高效利用成为行业重大瓶颈，一旦突破就是巨大产业机遇。主要煤种为1 号长焰煤，灰分1.49％，固定碳77.53％，含油量10-20％左右，低灰、低硫、低磷。

因机械开采技术的普及，粉煤在煤炭中比例大幅提高，粉煤清洁高效利用成为行业重大瓶颈，一旦突破就是巨大产业机遇。

我国煤炭使用和储量以低阶煤居多，二氧化硫和氮氧化物等主要大气排放总量煤贡献占三分之二以上,将煤清洁高效利用已成国家战略和必然选择。清洁高效利用主要两个方向，一是末端治理，煤燃烧后超低排放，二是源头清洁利用。将煤清洁预处理后再做原料或优质燃料，改变传统利用路径，从经济和环保角度会大幅改变现有利用模式。

煤物质组成包含有机质(碳氢氧氮硫等)、无机质(水分和矿物质)两大类。其中，有机质燃烧所产生的热量是其能源价值所在，而水分在煤物质燃烧时吸热变成水蒸气，不仅影响煤物质发热量和市场价值，更带来炉压不稳定的潜藏安全隐患。

所以，水分的去除对于煤物质的综合利用具有不可小觑的意义。目前单台煤物质的烘干设备较多，但成套系统设备较少。公布号为CN107504789A的发明专利公开了一种洁净型煤烘干装置，包括烘干炉，烘干炉顶部设有进料口，底部设有出料口，烘干炉通过热风管道连接送风机，烘干炉内设有散热送风管，散热送风管呈螺旋上升状，散热送风管连通热风管道，散热送风管上开有若干通风孔；烘干炉上的进料口内设有伞状分料盘；烘干炉通过除尘管道连接吸风机，吸风机排风端连接回收装置。以上竖式烘干装置在一边生产，一边连续出料的同时无法保证煤炭分料均匀、介质交换充分、水分蒸发彻底，经过烘干的煤炭物质含水量往往不能达到预期标准。且竖式烘干装置前置传输系统斜度较大，设备能耗较高。

公布号为CN101985558公开了一种煤物质的分解设备，包括一个带有进料口和出料口的密闭窑体，所述窑体内设置焰气管道加热机构，所述焰气管道加热机构与窑体内壁之间形成的煤物质推进分解通道，所述窑体上设置与煤物质推进分解通道连通的煤分解气收集管。该设备能把粉粒煤分解成燃气、焦油气和热值较高的煤，但处理量小，很难工业化应用。

同时，粉粒煤提质能一边连续生产，一边高效除去高温粉尘，连续化大生产的集成装备国内几乎没有，有的也是半个月要停产灰尘处理。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种粉煤气化还原及液提质煤分离回收的方法，通过清洁预处理将粉煤烘干，通过煤的提质和再利用，分离出煤焦油、轻质油和富气，常温下无法液化的气体供热利用，产品价值大幅提升，因此具有非常广阔的经济意义与社会意义。

本发明的目的通过以下措施来达到：

一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将原煤堆场的煤在取料机作用下，先后通过筛分机筛分、破碎机破碎，再经输送装置进入末煤筒仓。

2)末煤筒仓的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置烘干，烘干后的粉煤经气化进料装置入一级气化还原装置，反应后的固体物料再经密闭耐高温输送装置入二级气化还原装置。

3)经二级气化还原充分反应后得到的高温物料通过出料装置进入冷渣加湿系统，再经气化出料装置进入提质煤筒仓得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的高温油气各自先后经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦油器。

4)气固分离系统得到的灰渣通过高温螺旋直接输送至二级气化还原装置；焦油除灰分离系统得到的油泥、电捕焦油器得到的油泥一起进入油泥罐，再通过油泥输送装置返回二级气化装置。

5)冷却电捕焦后的不凝气体(即富气)在富气压缩系统作用下，气化富气气化供热反应系统，脱水富气与余热烟气供热预脱水装置烘干物料。

6)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的烟气在引风机动力作用下，先后通过布袋除尘和冷凝回收，余热利用，脱硫脱硝处理后达标排放。

气化还原技术，也称还原气化技术，是利用逆回收原理，在低温无氧常压环境条件下(温度一般为250℃～550℃，压力≤30Kpa)，将碳氢化合物从高分子还原成低分子，形成固体碳、液体油和不凝气体，100％回收。通过对不凝气体(相当于天然气和液化气的混合气)的净化，作为清洁能源供热使用。

油气自动转化技术和油气尘在线分离技术：分解后的碳氢化合物以大量不凝可燃气形式存在，基于温度调节比例可控制油气产生比例。该工艺段中，油气温度控制在设计区间内，梯级降温及回收产品后最终温度控制为常温，期间，重油、油泥进入反应釜，混合油进入储油罐成为下游原料或燃料，净化后的不凝气体进入后续气-电转化装置。混合油气在分质剥离的梯级降温过程中辅以油喷，使混杂在油气中的粉尘被包覆和阻挡而影响线性上升速度，进而从气相中去除。含粉尘的油泥自动回落至前端反应装置，实现油气尘在线分离。

油气稳压技术：油气转化工艺段建立常压、中压、高压三块分区，将油气在常压反应的瞬间变化转化为中高压区的微弱变化，通过气体的储存和释放缓冲系统能量和压力的改变，解决该类工艺工业化生产中最大的安全难题——稳压操作的实现。

所述的煤焦油包括低温(450℃～650℃)干馏焦油，低温和中温(600℃～800℃)发生炉焦油，中温(900℃～1000℃)立式煤焦油，高温(1000℃)炼焦焦油。本发明所指的煤焦油为低温煤焦油，由煤经低温干馏而得的油状产物。褐色。有特殊臭味。在室温下，相对密度约0.85kg/m³。主要成分是环烷烃和烷烃等。经分馏可得轻油、太阳油、瓦斯油、润滑油等馏分和残余物沥青，可制成各种液体燃料和化学工业原料等。低温煤焦油外观颜色不同，高温煤焦油深褐色或黑色，低温煤焦油是淡黄色；密度不同，高温煤焦油密度1.1左右，低温煤焦油小于1.0；还有组分不同，低温煤焦油酚含量可达30％，C、H比接近石油。故低温煤焦油是一种很好的原料。

所述的轻质油，又称轻馏分油，淡黄色液体，主要成分是C5～C8烃类的混合物,并含有少量的大于C8的烃类，其馏分多在20℃～200℃之间，挥发性好，是生产溶剂油优质的原料。

在步骤1)中，所述的取料机一般包括堆料和取料两种功能，节省了设备，提高了设备的利用率。作为优选的，取料机可选用侧式刮板取料机，门式斗轮堆取料机，取料能力可取 250～750t/h。

作为优先的，筛分机可选滚筒，滚轴筛分机，出力可选300～1000t/h。

作为优选的，破碎机可选用对辊式破碎机和齿辊式破碎机，出力可选100～400t/h。

作为优先的，可选用皮带机或埋刮板，也可以是二种组合，长度不能超过80米，设置检修廊道；输送能力根据破碎机的能力而定。

所述的块煤堆场原料来自于筛分机筛上产物，起到储存和缓冲作用，一般应保证2～5天的生产能力，具体可根据现场产能而定。

所述的末煤筒仓就是用来储存末煤的储罐。煤炭粒径在13mm以下的称为末煤，该工艺主要是烘干粉粒煤，而且新疆淖毛湖表面以末煤为主，所以叫末煤筒仓。所述的筒仓仓底结构既承受物料的重量又需具有卸料功能，因此通常采用漏斗形；平板仓底虽构造简单，但需填坡，既耗料又增重，只适用于小型筒仓。筒仓的体积根据生产能力而定，一般来说采用钢结构，可供2-3小时缓冲就可以。末煤筒仓根据需要分为双生产模块和单生产模块。

末煤筒仓顶部安装有仓顶除尘器，仓顶除尘器是一种自动清灰结构的单体除尘设备，用于过滤气体中的细小的，非纤维性的干燥粉尘或在工艺流程中回收干燥粉料的一种除尘设备。仓顶除尘器除尘效率高达100％。

作为优选的，末煤筒仓可选用漏斗形圆柱形结构，煤粒径在10mm以下。

在步骤2)中，所述的仓底出料装置一般为螺旋结构，如果现场路程较远，可选用埋刮板输送与螺旋输送的组合方式。埋刮板输送机是借助于在封闭的壳体内运动着的刮板链条而使散体物料按预定目标输送的运输设备。它具有体积小、密封性强、刚性好、工艺布置灵活、安装维修方便、并能多点加料和多点卸料等优点。因此显著改善了工人的劳动条件，防止了环境污染。

作为优选的，为保证粉粒煤从进料口密封性，仓底出料装置可选用有轴螺旋，路程较远可选用埋刮板与有轴螺旋的结合。长度不能超过80米，设置检修廊道；

所述的预脱水装置包括余热烟气烘干或者蒸汽烘干等烘干方法，目的是保证粉煤在安全生产的情况下，烘干其物料。

余热烟气烘干可分为一级烘干和二级烘干，只要氧气含量控制在14％以下，可视为惰性气体，即不会发生闪爆，安全生产。所述的一级烘干和二级烘干装置一样，也可以串联和并联的混合，具体以现场煤的烘干程度而定。每级烘干装置可由带L型扬料板的滚筒，进料密封箱，出料密封箱，驱动机构等组成。

余热烟气烘干又可分间接烘干和直接烘干，直接热风与粉粒煤接触是烘干效率最高的。在滚筒两端分别设置一个热风进口和热风出口，用于传输热风，实现对粉粒煤的烘干干燥。

作为优选的，余热烟气烘干选用直接热风与粉粒煤接触烘干。

为保证滚筒两端与热风进口和热风出口的密封性，在滚筒两端分别设置进料密封箱和出料密封箱，且出料密封箱和进料密封箱分别与滚筒通过动静密封装置连接，防止出料密封箱和进料密封箱与滚筒的连接处出现漏风的现象，如有漏风现象，也易于堆积物料，蓄热，很容易自燃引起火灾等安全事故。一级烘干初始物料水分不超过24％，一级烘干出口物料水分不超过17％；二级烘干初始进料水分不超过17％，出口物料水分不超过6％。

作为优选的，一级烘干初始物料水分不超过22％，出口物料水分不超过15％；二级烘干初始进料水分不超过15％，出口物料水分不超过5％。

进料密封箱和出料密封箱的顶部或侧壁上部开有入口；出料密封箱内出料口处设有两块呈一定夹角布置的导向板，该导向板有利于滚筒内的物料进入第三输送装置内；进料密封箱和出料密封箱分别与滚筒密封配合，粉粒煤经进料密封箱的入口进入滚筒内，然后从出料密封箱底部的出口排出滚筒。

该工艺所提供的控制氧气浓度的方法，能够克服现有技术中热烟气的含湿度，和更低的氧含量，针对需要控制氧气浓度的末煤进行低湿度的烘干，从而实现了较高的热效率和烘干过程的本质安全。因煤粉的着火温度：500～530℃，自燃温度：140～350℃。氧气的浓度在15～17％以上，易引起燃爆，小于14％视为惰性气体。进滚筒内的烟气温度不大于400℃，如温度过高，可配风降低烟气温度，该配风可来自于达标排放的废气，因为该废气相对而言氧含量更低，同时冷却除湿，达到生产所需条件，配风后通过在线氧气含量浓度不超过14％(体积比)即可。出口烟气温度为避免结露需高于露点温度15～30℃，一般控制在70～85℃，但当利用窑尾烟气作烘干用时，因其水份含量有时高达6％，出口应高于露点温度30～35℃，一般控制在 85～90℃。可见其出口烟气温度均在着火或自燃温度范围外。

作为优选的，余热烘干进烘干系统的烟气温度以100℃～250℃为宜，出烘干系统的烟气温度以70℃～100℃为宜，进气氧含量≤12％。

进一步优选的，余热烘干进烘干系统的烟气温度以140℃～180℃为宜，出烘干系统的烟气温度以80℃～90℃为宜，进气氧含量≤10％。

滚筒内壁设有呈螺旋状布置的扬料板，且其截面为“L”形，扬料板保证物料受热均匀，提高整个装置的干燥效率和分离效率；物料向前行进的速度除了靠滚筒的转速外，也与L型扬料板的倾斜角度有很大关系，具体与粉粒煤提质烘干系统的处理能力确定。

滚筒的驱动装置包括滚筒外周面齿环、与所述齿环啮合的托轮及用于驱动的电机。

作为优选的，为防止滚筒下滑，可在托轮处设置限位装置。本发明的限位装置可选择凸设在托轮两端的环形台阶、于托轮外周面设置与外环相配合的限位槽、于外环处设置凹槽、于托轮外周面设置与凹槽配合的限位凸起等形式。

为保证粉粒煤的烘干效果，可设立了多级烘干装置，在一级烘干装置效果较差的情况下，设立二级烘干装置，原理与一级烘干装置一样。如果二级烘干装置的效果还是达不到后续煤高温利用系统的要求，含水率较高，可设立三级烘干装置。且多级烘干装置之间相互独立，可单独运行，具体可视粉粒煤含水率，天气温度，湿度，四季气候而定。

所述的蒸汽烘干机根据热交换的原理，利用蒸汽散热器散发的热量，通过抽风风机不断的吸风而产生的一个热循环过程，使转筒内的物料在旋转的转达筒内不断正反翻动，而逐渐烘干。蒸汽烘干机产生蒸汽所需的热量来源：一是烟气余热热交换得到的热量；二是自产不凝气体通过燃气燃烧器燃烧锅炉产生的热量，也可以是两者的结合，具体视现场需求而定。

蒸汽管加热转筒干燥机，又名蒸汽煅烧炉，是在转筒内以同心圆方式排列1～3圈加热管，其一端安装在干燥机出口处集管箱的排水分离室上；另一端用可热膨胀的结构安装在通气头的管板上。蒸汽、热水等热载体由蒸汽轴颈管加入，通过集管箱分配给各加热管，而冷凝水则借干燥机的倾斜度汇集之集管箱内，又蒸汽轴颈管排出。物料在干燥机内受到加热管的升举和搅拌作用而被干燥，并借助干燥机的倾斜度从较高一端向较低一端移动，从设在端部的排料斗排出。

优点：1、采用卧式滚筒结构，能耗低、动力小、物料机内翻动均匀、克服了死角。2、工艺调整便利：选用无级调速机构，可根据物料入机水分不同，工艺参数不同，有效、方便地进行调节。3、传动方式独特：动力传输采用独特的软传动或齿轮传动，设备磨顺小，噪音低。4、冰凝水排除安全：独特的冷凝水排除设置，使设备在使用过程中，能有效的排除冷凝水，大幅度提高了蒸汽的加热效果。5、蒸汽管加热转筒干燥机除具有常规转筒干燥机的所有优点外还具有如下特点：加热面积大，蒸汽管采用翅片管，热效率高。

蒸汽烘干是否采用二级烘干，具体跟物料的烘干量，停留时间，蒸汽烘干机大小等有关，粉煤的水分包括内水和外水，外水烘干速率快，内水需到一定温度，才能从煤物质中逸出，再转化为蒸汽，需一定时间，同时烘干水分越少，需求的温度越高，停留时间也越长。

作为优先的，蒸汽烘干机选用蒸汽压力为7～8kg，温度为140℃～170℃。烘干初始物料水分不超过24％，出口物料水分不超过6％，每级停留时间不低于60min，出口物料温度不低于 70℃～90℃。一般要求煤外水烘干温度105℃±5℃，内水烘干温度150℃±10℃。

进一步优选的，如果以20～30t/h的粉煤计，考虑一级蒸汽烘干；如果以50～70t/h的粉煤计，考虑二级蒸汽烘干更经济合理些。

所述的气化进料装置包括进料装置和除尘装置，简单的说，即是物料的输送装置，也是气化还原时高温蒸汽的一级除尘装置，达到了充分的热量交换和初步除尘的效果。气化进料装置包括底部的筒体和上端的除尘装置等。

进料筒体的中部与一除灰装置的底部连通，所述进料筒体的末端通过金属补偿器、动静密封装置与反应釜连接。

进料筒体内部安装有无轴螺旋叶片，叶片的横截面不得大于筒体内径横截面的3/4，此处正是本发明的重要创新点，是在大量实验的基础上得出来的一个较合理的直径，进料筒体内部管道即是高温油气的出气路径，也是粉粒煤的进料路径，因此，内部的热交换程度的多少，也决定了反应釜能量的损耗。一般可取5～20米，同时进料筒体外侧可用保温棉保温，以使粉粒煤和高温油气充分的热交换。

输送螺旋可采用无轴螺旋和有轴螺旋，建议采用无轴螺旋，因为螺旋无轴，物料不易堵塞，排料口不堵塞，因而可以较低速度运转，平稳传动，降低能耗；输送量是相同直径传统有轴螺旋输送机的1.5倍；既可下方出料，又可端头出料；采用特制衬板，该机可在高温下工作。

作为优选的，进料筒体的无轴螺旋具有一定的长度，可取10～15米，太短不利于热交换和密封，太长在高温下输送容易变形，甚至断裂等问题。

进料筒体的内径、厚度和长度大小可根据实际反应釜的处理量决定；实际使用过程中，无轴螺旋与驱动电机相连。

本发明利用输送螺旋的上部与进料筒体内壁间的出气间隙，反应釜内高温油气从进料端排出，其优点在于能控制反应釜后端提质后粉粒煤的温度，达到产品所需，降低反应釜内的温度，实现连续化大生产，不用停釜作业。

除尘装置主要作用是反应釜出来的含灰尘高温油气在该装置作用下，把灰尘挡住或捕捉，高温油气通过进入下一冷却分离设备时，大大提高了后续设备的稳定性。除灰装置包括重力除尘，惯性除尘，旋风除尘，电除尘等。

所述的一级气化还原装置为360°可旋转的卧室反应釜，反应釜为可旋转机构，可使反应釜内的物料受热均匀；内部加热结构。反应釜外设有加热箱。

反应釜内设有倾斜布置且呈螺旋结构的导流板，导流板分为导流钢板和导流不锈钢板，可采用单螺旋结构或双螺旋结构，也可单、双结合的螺旋导流结构；在反应釜旋转的过程中，倾斜布置的导流板对反应釜内的物料具有导流作用，反应釜内的物料在导流板的作用下向出料口移动，加快反应釜内物料的排出。

本实施例中的反应釜为渐进循环式连续化生产反应装置，内置6～15个无线温度控制器，用于监测区间的温度，当设备出料口温度还没达到指定温度时(400℃～800℃)，具体的温度由不同的产品决定，温度传感器通过信号输送传送给电脑及警报装置，提醒工作人员，这是说明产品还没达到合格要求，这时候采取措施主要如下，反应釜可以反转，使快到出口的物料再次进入反应釜充分反应，延长停留时间，同时继续加热，反应釜反转时间为30min-120min 不等，然后反应釜正转，待料进入出料口时，看温度传感器是否报警，如果报警，反应釜再反转，如此重复，保证产品合格下线。如果温度传感器显示温度达标，粉煤进入出料口，进入下一程序。

驱动装置包括滚筒外周面齿环、与所述齿环啮合的托轮及用于驱动的电机。作为优选的，为防止滚筒下滑，可在托轮处设置限位装置。本发明的限位装置可选择凸设在托轮两端的环形台阶、于托轮外周面设置与外环相配合的限位槽、于外环处设置凹槽、于托轮外周面设置与凹槽配合的限位凸起等形式。

反应釜的长度与直径与进料量，物料品种等有关。

作为优选的，一级气化还原装置的进料温度为80℃～120℃，出气温度为180℃～350℃，出料温度为350℃～500℃。

所述的二级气化还原装置为360°可旋转的反应釜，与一级气化还原装置类似，只是结构上比一级装置小，主要作用是把一起气化还原装置内的无法气化的固定物质(包括气化后的粉煤，固体杂质等)和一定量的无法在一定停留时间内气化的沥青等高沸点油状物。进入二级气化还原装置继续气化，这样可以成倍提高一级气化还原装置的产量。

两个气化还原装置通过密闭的耐高温的输送装置实现物料的输送，主要为多级螺旋结构实现，包括无轴螺旋与有轴螺旋。

作为优选的，二级气化还原装置的进料温度为350℃～500℃，出料温度为400℃～550℃，出气温度为350℃～500℃。

在步骤3)中，所述的冷渣加湿系统包括冷渣机，加湿器，输送设备等。

所述的二级气化还原装置出料端的提质煤温度为450℃～650℃，温度的高低直接影响后续冷渣机的产量和冷渣效果，所以一般保证提质煤在一定温度的区间范围，同时也得保证反应釜内一定的停留时间，停留时间太短，挥发分还未完全逸出气化，影响不凝气体产量的同时，更多的影响提质煤的质量，停留时间太长，虽然产品得到了保证，但产量跟不上，所以保持一个合理的二级气化还原反应停留时间是决定产品产量和质量的保证，具体根据物料煤的不同品种决定，由实验室数据测量决定，一般反应釜内一定的停留时间为2h～6h。

冷渣机的进料温度≤1000℃，出料温度≤100℃；冷却方式为水冷却，冷却水压力0.6MPa，冷却水水质为除盐水或软化水，进水温度20℃～30℃，出水温度≤70℃～90℃，冷渣机的吞吐量为300～500t/d，冷轧量为15～25t/h。冷渣机的台数和容量具体由现场生产量，布局等因素决定。

作为优选的，冷渣机的进料温度500℃～600℃，出料温度≤90℃。

所述的加湿器主要作用一是降尘，二是加水，冷渣机出料的提质煤几乎不含水，这样是不能直接外售的，成品煤含水一般10％左右，加湿器的结构为连续进料，连续出料的长条形或圆柱体结构，内部顶端安装有数个雾化喷雾装置，一般为5～15个，内部安装有螺旋输送装置，一是推动作用，二是翻滚物料作用，使喷洒的物料含水均匀。可安装并列的螺旋输送装置2～10个。雾化喷雾器的数量，螺旋输送装置的数量具体由提质煤产量，输送装置的长度，吞吐量等因素决定。

所述加湿器所用的水可以来自自来水，也可以来自烘干后冷凝回收的废水，作为内陆地区，淡水稀缺，能废水再利用解决了废水达标排污问题，也节约了水资源。

作为优选的，加湿器的吞吐量为300～500t/d，加水量为20t/h～50t/h。首选水为烘干后冷凝回收的废水。

所述的输送设备包括螺旋输送，斗士提升机或MZ型埋刮板等。高温物料用螺旋，常温产品煤提升进产品仓可考虑后者。

所述的提质煤筒仓，即立式容器，筒仓可节约仓储用地，有利于实行装卸机械化和自动化，降低劳动强度，提高劳动生产率，减少物料的损耗和粉尘对环境的污染。物料从仓顶的进料口入仓，一般靠物料的自重从仓底漏斗卸出。煤由于其内摩擦角较大，常会起拱，难以自动卸下，须加助卸装置。筒仓的平面形状有正方形、矩形、多边形和圆形等。圆形筒仓的仓壁受力合理，用料经济，所以应用最广。应储量较大，可布置成群仓。

所述的气固分离系统包括除尘装置，油渣自动刮刀过滤装置。混合油气通过温度控制和油喷淋将油气中粉尘及重油冷却自动回炉；该工艺段油气温度控制在350℃左右。油气继续冷却至常温35℃，轻质油与不凝气体分离；轻质油进入储油罐，不凝气体进入压缩系统。

除尘装置的高温油气进气温度为150℃～350℃，出气温度为150℃～350℃，除尘装置可用保温棉保温，尽量使温度不至于下降的太快，这样，98％以上的油气得以进入下一设备，如果温度下降太快，柴油等形成液体，导致产量减少。

作为优选的，除尘装置的层数为10～16层，上下层间隔为20～40cm；每层的L型角钢数量为15～25根，间隔为10～20cm。除尘装置的高温油气进气温度为180℃～350℃，出气温度为 180℃～350℃。

所述的油渣自动刮刀过滤装置为常用市售成熟设备，主要是针对二级旋风分离装置产生的含尘、含水的油；主要目的是把固体颗粒(即油渣)与油进一步分离，液体从过滤器进口流入，自上向下流动，透过滤芯表面流向出口；当滤芯表面收集到一定量的杂质时，电机驱动装配校正器的刮刀紧贴滤芯表面转动，刮除杂质，杂质随下行液体聚集在收集室，当累积到一定量杂质时，自动排污阀打开收集室，将含高浓度杂质的液体排出，排出残液重新进入反应釜高温碳化处理。

所述的油气冷却系统包括喷淋冷却塔，自动刮刀过滤器，板式换热器，喷淋循环泵，油水分离器等设备。

所述的喷淋冷却塔倾斜设置，设有多级喷雾喷淋，高温混合气进入喷淋冷却管，通过大量的喷淋液吸收高温混合气的热量，将高温混合气温度降至一定温度，使可凝有机组分和水蒸汽凝结成液体，同时中和产物的酸性物质，保护后续设备，而且通过喷雾洗涤作用，可进一步有效地去除不凝气体中的粉尘和SO2、NOX等酸性成分，有利于后续不凝气的燃烧及减少废气污染物生成。

作为优先的，喷淋冷却管内的喷雾组件一般为5～10个。喷淋冷却管安装的多级喷雾上安装有远程控制和现场控制的压力表和温度表，当洗涤冷凝器下面的油水混合物温度上升时，加大喷淋冷气管上喷雾的压力，同时开启多个喷雾器，直到慢慢降低洗涤冷凝器油水混合物的温度；反之，当洗涤冷凝器下面的油水混合物温度过低时，可降低压力，关闭喷雾，减轻后面油水分离器的压力。

作为优选的，喷淋冷却管的出口温度控制在160℃～220℃。

所述的自动刮刀过滤器，洗涤冷凝器下部储存的含油废水用泵抽至自动过滤器，并同时通过泵前自动投加碱液自动调节废水的pH值，自动过滤器是液体全自动刮刀过滤器，液体从过滤器进口流入，自上向下流动，透过滤芯表面流向出口；当滤芯表面收集到一定量的杂质时，电机驱动装配校正器的刮刀紧贴滤芯表面转动，刮除杂质，杂质随下行液体聚集在收集室，当累积到一定量杂质时，自动排污阀打开收集室，将含高浓度杂质的液体排出，排出残液重新进入反应釜高温碳化处理。

所述的板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。包括可拆卸板式换热器(又叫带密封垫片的板式换热器)、焊接板式换热器、螺旋板式换热器、板卷式换热器(又叫蜂窝式换热器)。

作为优选的，板式换热器采用带密封垫片的板式换热器。板式换热器的出气温度控制在≤35℃，出油温度≤35℃。轻质油与不凝气体分离；轻质油进入储油罐，不凝气体进入后续转化系统。

所述的油水分离器，设有入口防冲击装置、分配防浪挡板、高效聚结板等内部构件，自动过滤器排出的废水进入油水分离器，能有效快速实现油水分离，收集的浮油作为产物自动抽至储油罐，除油后的废水大部分循环使用作为喷淋液，多余部分自动排至污水设施处理。

作为优先的，高效聚结板材料采用DTS聚结板填料(又名双锥平行板聚结填料)，融合了当今传统板式除油和粗粒化聚结技术，是一种高效液-液聚结分离填料，DTS聚结板填料是由一系列连续的45°向上和向下双锥形板，按一定的间隙上下整齐平行排列而成的规整聚结填料，它具有将油滴的上浮时间和油泥、固体的下沉时间大大缩短的功能和特性。每个向上的锥形孔为出油孔，每个向下的锥形孔为排渣孔，每一片双锥形板底面分布有粗粒化凸点，含油污水通过DTS聚结板填料时，这些粗粒化凸点能够抓住非常微小的油滴，通过45°向上锥形面使油珠由小变大，完成局部的油滴聚结，从而更容易在浮力作用下将聚结的油滴从向上的锥形孔上浮到水面上。同样，DTS聚结板填料的45°向下锥形排渣口设计，使聚结后的油泥和固体悬浮物因重力而下沉，通过光面板聚结于向下的锥形凹处并落入下部的分离器沉降区域，这种设计非常有利于油泥絮状物和固体的分离，防止了聚结板填料的堵塞，对稠油和固体含量较高的流体具有非常好的适应性。它具有处理效率高、适用范围广、易清洗、易维护、安装操作方便、平行板结构布置等特点，分离效率可达99％。

作为优先的，得到的废水经隔油，气浮处理后转移至污水处理厂。

进一步优先的，得到的煤焦油主要为环烷烃和烷烃等，密度较大，经沉淀，过滤，分离后，通过油泵打入燃油燃烧装置，也可打入煤焦油罐外售。

所述的列管式换热器是目前石油化工生产上应用最广的一种换热器。它主要由壳体、管板、换热管、封头、折流挡板等组成。所需材质，可分别采用普通碳钢、紫铜、或不锈钢制作。在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。常见的类型是固定管板式，通过管与壳体的焊接，使得列管式换热器在固定性上很坚固，也保证了列管式换热器在安装时候安装的工艺比较简便。但是列管式换热器的壳体比较难清洗，因为重量的原因，不好翻转。此外，还有一种浮头式换热器，这种列管式换热器的管箱比较大，而壳体比较灵活，方便移动，是一款可以随意移动的列管式换热器。U型列管式换热器，这种换热器的造型上的U型，而且列管式换热器的壳体与换热器在设计上选择了分开，这样的设计保证了列管式换热器可以自由进行伸缩，结构简单是这款列管式换热器的代表，因此在列管式换热器的清洁上是比较方便的。而且这款列管式换热器的传热效果也还是不错的，虽说比不上上述的两款列管式换热器。热效率都在92％以上。

作为优选的，列管式换热器内部为中低温(温度≤220℃)的煤焦油及油气混合物，外部介质为自来水或者余热烟气。热效率为92％以上，得到的热量可供应澡堂，也可供应烘干所需热量，包括余热烟气烘干或蒸汽烘干。

所述的电捕焦即电捕焦油器，其工作原理为：按电场理论，正离子吸附于带负电的电晕极，负离子吸附于带正电的沉淀极；所有被电离的正负离子均充满电晕极与沉淀极之间的整个空间。当含焦油雾滴等杂质的煤气通过该电场时，吸附了负离子和电子的杂质在电场库伦力的作用下，移动到沉淀极后释放出所带电荷，并吸附于沉淀极上，从而达到净化气体的目的，通常称为荷电现象。当吸附于沉淀极上的杂质量增加到大于其附着力时，会自动向下流趟，从电捕焦油器底部排出，净气体则从电捕焦油器上部离开并进入下道工序。

影响电捕性能的主要因素：粉尘与雾滴的密度、粘度、比电阻、气体温度、压力、湿度、流速与杂浓度等。该设备为选用常用市售成熟设备。电铺焦后的不凝气体基本不含灰尘。

电捕焦油器主要包括同心圆电捕焦油器、管式电捕焦油器、蜂窝式电捕焦油器等三种结构，三种结构的电捕焦油器均由壳体、沉淀极、电晕极、上下吊架、气体再分布板、蒸汽吹洗管、绝缘箱和馈电箱等部件组成，其主要区别是沉淀极的形式、电晕极的排布方式、绝缘箱和馈电箱。捕焦油效率达99％，出口煤气中焦油雾含量可降至50mg/m3以下。生产运行时，与煤气接触的绝缘子的周围空间温度应保持稳定，要定期地擦拭绝缘子。清除其表面上的脏物。若在上述绝缘子的周围空间充氮气密封，则能延长设备的操作周期。

作为优选的，电捕焦油器在条件允许的情况下，可优选选择蜂窝式电捕焦油器。

在步骤4)中，所述的油泥灰渣装置，主要用来临时贮存其他设备产生的油泥，灰渣等。气固分离装置产生的灰渣含油量少，出口温度高达200℃以上，但灰渣量多，占据所有高温油气带出来的灰渣90％以上，主要通过螺旋输送装置直接输送至二级气化还原装置；油泥冷却和电捕焦油器产生的油泥含油量较高，达到80％以上，常温下具有一定的流动性，通过泵或螺旋输送至油泥罐，待积聚一定数量再一同输送至二级气化还原装置，油泥入二级气化还原反应釜内部的输送装置通过二级密封来实现，防止反应釜内高温油气因压力差逸出，此处有专门的专利保护。

在步骤5)中，所述的脱硫系统，即冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。在发生炉煤气的湿法脱硫技术中，应用较为广泛的是栲胶脱硫法。它是以纯碱作为吸收剂，以栲胶为载氧体，以NaVO₂为氧化剂。湿式栲胶法脱硫整个脱硫和再生过程为连续在线过程，脱硫与再生同时进行，不需要设置备用脱硫塔；煤气脱硫净化程度可以根据企业需要，通过调整溶液配比调整，适时加以控制，净化后煤气中H₂S含量稳定。缺点是设备较多，工艺操作也较复杂，设备投资较大。

作为优选的，该发明采用湿式栲胶法脱硫，包括湿法脱硫塔，贫液槽，再生塔，泵及控制系统等。

所述的富气压缩系统包括罗茨风机，压缩前缓冲罐，压缩机，高压液化罐，LPG储罐，低压管，富气罐，控制阀组等装置组成。

整个装置分常压区、中压区、高压区，将常压区瞬间的压力变化变成高压区的压力微弱变化，从而保证整个反应系统的压力恒定。要保持整个装置的压力和能量平衡，油气自动转化是关键系统，既承担压力的传导，能量的平衡，关键要对不凝气体中的C5、C6进行分离，排除压力干扰因素，建立储备能源。不凝气体在该工艺段进行了油洗、碱洗、精过滤等过程，成为清洁能源。分离C5、C6并净化后的不凝气体其主要成分为天然气、液化气和干气，热值接近天然气。建立能量中心调节全厂能量供给，通过对压力和温度变化的控制自动调节能源中心的能量储备。

所述的罗茨风机利用两个或者三个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机。这种鼓风机结构简单，制造方便，适用于低压力场合的气体输送和加压。鼓风机的使用要求是，输送的进气介质温度不得高于40℃；当输送空气沼气天然气等介质，其含尘量一般不应超过100mg/m³；微粒的最大尺寸应在0.1mm以下。使用升压时，不得超过鼓风机铭牌上所规定的额定升压值，由于罗茨鼓风机结构特殊，因此在运转要求上同其它的风机有许多不同之处，必须注意。

作为优选的，进气温度为≤35℃；气量根据生产量决定；保持罗茨风机前端压力≤8kpa，当前端压力超过8kpa时，通过变频，加大抽风量，当前端压力低于8kpa时，通过变频，减少抽风量，当压力≤1Kpa时，此时稳压系统启动，后面压缩的气体再回流到前端，使其≮0Kpa，以免外界空气进入形成爆炸。罗茨风机后端出气压力一般为15kpa～50kpa。

所述的压缩机为液化石油气压缩机，也叫煤气压缩机，最大输出压力为1.6Mpa。焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56％和27％，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；尚含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃。通过压缩机压缩，压力≯1.6Mpa，可把C5，C6液化并进行能源储备，其他不易压缩的低热值可燃气体接近天然气，进行下一循环作为热源燃烧。

所述的一级减压装置与二级减压装置是通过减压阀来实现的，减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。

作为优选的，一级减压装置前端压力为≤1.6Mpa，减压后压力为100kpa左右，二级减压装置减压后压力为6kpa～15kpa。

所述的液化气罐是用来储存液化气的储罐，其内部有液化气时压力很大，稍有操作不当就有可能引起爆炸，属于特种设备。所处环境不得超过35℃，产品本身是钢材制成拥有一定的抗压能力。液化气罐的最大承受压力为2.1Mpa。作为优选的，液化气罐压力一般不超过 1.6Mpa，有泄压装置和报警装置。

所述的减压罐为压力容积，主要储存液化后的富气，即接近天然气热值的煤气，压力要求较低，一般为≤0.4Mpa。

所述的富气柜，即富气罐，为压力容积，用于贮存经脱硫除尘后的挥发性气体，可分为低压气柜和高压气柜两大类。前者又有湿式与干式两种结构，材质多样。本发明所采用的系统为前端气他通过压缩机压缩进入液化罐，后再经一级减压，二级减压进入富气柜。湿式气柜由水封槽和钟罩两部分组成。钟罩是没有底的、可以上下活动的圆筒形容器。如果贮气量大时，钟罩可以由单层改成多层套筒式，各节之间以水封环形槽密封。

作为优先的，主要储存液化后的富气，即接近天然气热值的煤气，压力要求较低，一般为≤50kpa。富气柜可采用常压缓冲控制的湿式气柜，容积为3～6t/h的供应量。

所述的脱水供热为富气经过脱水设备脱水后，进入气体燃烧器燃烧产生的高温空气与低温烟气一并进入预脱水装置。

在步骤6)中，所述的除尘器为袋式除尘器。在各个冒灰的地方设置吸尘罩，通过管道气路将含尘气体输送到除尘装置中，在其中进行气固分离后，将粉尘收集于该除尘装置内，而清洁的气体被引入总管或直接排入大气的整套设备，即是除尘系统，而除尘器是该系统中的重要组部分。从通风除尘的角度看，粉尘就是能够较长时间呈浮游状态存在于空气中的一切固体小颗粒，是一种分散体系，叫做气溶胶，其中空气为分散介质，固体颗粒为分散相。除尘器就是把这种固体小颗粒从气溶胶中分离出来的设备。

袋式除尘器的应用已有百余年的历史，其最大的优点是除尘效率高，达99.99％以上，排放浓度可达到10mg/m³以下，且分级效率也很高，对2.5μm以下的微细颗粒物也有很好的捕集效率，因此得到广泛的应用。

作为优选的，本发明的除尘器可选用袋式除尘器。

所述的引风机是通过叶轮转动产生负压，进而从系统抽取空气的一种设备，一般安装在系统的尾端，用于抽取设备内的热烟气。本发明安装在除尘器的后端，把滚筒内的热烟气和除尘器内的气体靠引风机负压带动。引风机的型号及风机选型需根据滚筒内的煤烘干能力而定。

作为优选的，引风机可选用市售常规引风机，符合生产能力即可。

所述的冷凝回收可分为接触冷凝(直接冷却)和表面冷凝(间接冷却)两类。接触冷凝是冷却介质与废气直接接触进行热交换，优点是冷却效果好，设备简单，但要求废气中的组分不会与冷却介质发生化学反应，也不能互溶，否则难以分离回收。直接冷凝设备有喷射式接触冷凝器、喷淋塔或气液接触塔，接触塔可以是填料塔、筛板塔等。

作为优选的，冷凝回收可选用接触冷凝，设备可选用气液接触塔。

所述的处理排放，其废气来源：一是烟气进烘干系统后，再进除尘器的气体；二是活性炭活化炉活化气燃烧供热余热锅炉产生的气体。处理排放主要包括脱硝、除尘、脱硫等工艺，达标后排放。

所述的水泵、增压泵、计量泵和罗茨风机等前后都安装有金属软连接，金属软连接作为一种柔性耐压管件，用以补偿管道或机器、设备连接端的相互位移，吸收振动能量，能够起到减振、消音等作用，具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温等多项特点，为设备在震动，腐蚀性环境下能更好的运行。

为检修方便，可在各设备根据需要设置检修口，检修口处密封配合有检修门，当装置出现故障时，现场操作人员可通过检修口对装置内的部件进行维修，维修完成后将检修门关闭；检修口设置的位置可根据实际场合确定。

本发明的有益效果体现在：

(1)气固分离装置底部安装的螺旋输送直接输送灰渣至二级气化还原装置；a)、全密封输送，大大减少了灰渣的产生量；b)、同时内部高温密封输送，无热量损耗；c)、灰渣的及时输送，避免了管道、设备的堵塞，保证了连续化大生产的运行。

(2)本发明的预脱水装置分为余热烟气烘干或蒸汽烘干，烘干分为一级和二级烘干，可以串联、并联，也可以串联和并联的结合，具体以烘干效果与现场布置而定。余热烘干：进烘干系统的烟气温度以100℃～250℃为宜，出烘干系统的烟气温度以70℃～100℃为宜，进气氧含量≤14％。是在大量中试装置的基础上得出的安全结论，同时在安全的基础上，得到最佳的烘干效率。蒸汽烘干选用蒸汽压力为7～8kg，温度为140℃～170℃，每级停留时间不低于60min，出口物料温度不低于70℃～90℃。从安全性的角度考虑蒸汽烘干更为安全；从热转换效率角度考虑，余热烟气烘干更好。

(3)本发明采用一级，二级气化还原装置来实现化学反应，一级气化还原装置物料停留时间在2h左右，接近完成90％的气化还原反应，两个气化还原装置通过密闭的耐高温的输送装置实现物料的输送，主要为多级螺旋结构实现，包括无轴螺旋与有轴螺旋。再进入二级气化还原装置，剩余固体物料内部的挥发分充分气化还原，大大提高了反应效率，成倍提高了产量。

(4)气化进料装置实现了三个功能，第一，底部的筒体实现了连续自动进料，同时连续出气的一体式体现，利用输送螺旋的上部与进料筒体内壁间的出气间隙。反应釜内高温油气从进料端排出，其优点在于能控制反应釜后端提质后粉粒煤的温度，达到产品所需，降低反应釜内的温度，实现连续化大生产，不用停釜作业。第二，连续进料，自动出料在同一筒体内实现，通过相对运动，加热了进料的温度，实现了能量交换，同时含尘高温油气的部分灰尘被挡住，具有一定除尘作用。第三，气化进料装置的上端安装有一体式除尘装置，主要作用是反应釜出来的含灰尘高温油气在该装置作用下，把灰尘挡住或捕捉，高温油气通过进入下一冷却分离设备时，大大提高了后续设备的稳定性。

(5)富气压缩系统的利用，整个装置分常压区、中压区、高压区，将常压区瞬间的压力变化变成高压区的压力微弱变化，从而保证整个反应系统的压力恒定。不凝气体在该工艺段进行了油洗、碱洗、精过滤等过程，成为清洁能源。分离C5、C6并净化后的不凝气体其主要成分为天然气、液化气和干气，热值接近天然气。建立能量中心调节全厂能量供给，通过对压力和温度变化的控制自动调节能源中心的能量储备。

附图说明

图1为本发明的粉煤气化还原及提质煤分离回收的工艺流程图。

图2为本发明的煤清洁利用工艺流程总图。

具体实施方式

如图1，图2所示，一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，包括以下几个步骤：

(1)将原煤堆场的煤在取料机作用下，先后通过筛分机筛分、破碎机破碎，再经输送装置进入末煤筒仓。

原煤堆场堆放的煤通过侧式刮板取料机取料，取料能力为400t/h，工作时间按10h计，取料后进入出力为400t/h的滚轴筛分机筛分，筛上物主要为块煤进入块煤堆场留存备用，筛下物粒径≤30mm的再进入对辊式破碎机破碎，出力可选200t/h，破碎后的物料粒径≤13mm，再通过皮带输送机送入末煤筒仓，皮带输送机长度为55m。

(2)末煤筒仓的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置烘干，烘干后的粉煤经气化进料装置入一级气化还原装置，反应后的固体物料再经密闭耐高温输送装置入二级气化还原装置。

贮存在末煤筒仓的煤易扬尘，所以在顶部安装有仓底除尘器，目的是防止灰尘逸出，末煤筒仓储存容量为1500T/天，物料通过仓底埋刮板和螺旋输送等结合的出料装置出料，采取单生产模块30t/h，在进料密封箱作用下进入预脱水装置。a)利用余热烟气烘干技术，一级烘干，二级烘干，一级烘干初始物料水分不超过22％，出口物料水分不超过15％；二级烘干初始进料水分不超过15％，出口物料水分不超过5％。进烘干系统的烟气温度以140℃～180℃为宜，出烘干系统的烟气温度以80℃～90℃为宜，进气氧含量≤6％。烘干装置安装有L型扬料板，在驱动机构作用下，卧室360°旋转，在扬料板和3％倾斜度影响下，物料向前推送，最后进入还原气化系统。b)利用蒸汽烘干技术，蒸汽烘干机选用蒸汽压力为7～8kg，温度为140℃～170℃。烘干初始物料水分不超过24％，出口物料水分不超过6％，每级停留时间不低于60min，出口物料温度不低于70℃～90℃。以30t/h的粉煤计，考虑一级蒸汽烘干。

气化进料装置包括底部的筒体和上端的除尘装置等。进料筒体的末端通过金属补偿器、动静密封装置与反应釜连接。进料筒体长度取7米，筒体外侧可用保温棉保温，以使粉粒煤和高温油气充分的热交换。输送螺旋采用无轴螺旋，长度与筒体配合。

一级，二级气化还原装置为360°可旋转的卧室反应釜，反应釜外设有加热箱；

一级气化还原装置的进料温度为80℃～120℃，出气温度为180℃～350℃，出料温度为 350℃～500℃。

两个气化还原装置通过密闭的耐高温的输送装置实现物料的输送，主要为多级螺旋结构实现，包括无轴螺旋与有轴螺旋。

二级气化还原装置的进料温度为350℃～500℃，出料温度为400℃～550℃，出气温度为 350℃～500℃。(3)经二级气化还原充分反应后得到的高温物料通过出料装置进入冷渣加湿系统，再经气化出料装置进入提质煤筒仓得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的高温油气各自先后经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦油器。

冷渣加湿系统包括冷渣机，加湿器，输送设备等。冷渣机的进料温度≤1000℃，出料温度≤100℃；冷却方式为水冷却，冷却水压力0.6MPa，冷却水水质为除盐水或软化水，进水温度20℃～30℃，出水温度≤70℃～90℃，冷渣机的吞吐量为300～500t/d，冷轧量为15～25t/h。冷渣机的台数和容量具体由现场生产量，布局等因素决定。

作为优选的，冷渣机的进料温度500℃～600℃，出料温度≤90℃。

作为优选的，加湿器的吞吐量为300～500t/d，加水量为20t/h～50t/h。首选水为烘干后冷凝回收的废水。

高温物料用螺旋，常温产品煤提升进产品仓可考虑后者。

提质煤筒仓，须加助卸装置。圆形筒仓的仓壁受力合理，用料经济，可选用，同时可布置成群仓。

气固分离系统包括除尘装置和油渣自动刮刀过滤装置。

除尘装置的高温油气进气温度为150℃～350℃，出气温度为150℃～350℃，除尘装置可用保温棉保温，尽量使温度不至于下降的太快，这样，98％以上的油气得以进入下一设备，如果温度下降太快，柴油等形成液体，导致产量减少。除尘装置的层数为10～16层，上下层间隔为20～40cm；每层的L型角钢数量为15～25根，间隔为10～20cm。除尘装置的高温油气进气温度为180℃～350℃，出气温度为180℃～350℃。

油气冷却系统包括喷淋冷却塔，自动刮刀过滤器，板式换热器，喷淋循环泵，油水分离器等。

喷淋冷却管内的喷雾组件可选6个，喷淋冷却管的出口温度控制在160℃～220℃。

板式换热器采用带密封垫片的板式换热器。板式换热器的出气温度控制在≤35℃，出油温度≤35℃。轻质油与不凝气体分离；轻质油进入储油罐，不凝气体进入后续转化系统。

油水分离器中的高效聚结板材料采用DTS聚结板填料，融合了当今传统板式除油和粗粒化聚结技术，分离效率可达99％；得到的废水经隔油，气浮处理后转移至污水处理厂。煤焦油经沉淀，过滤，分离后，通过油泵打入燃油燃烧装置，也可打入煤焦油罐外售。

列管式换热器可采用U型列管式换热器，内部为中低温(温度≤220℃)的煤焦油及油气混合物，外部介质为自来水，热效率为93％，得到的热量可供应澡堂，也可供应烘干所需热量，包括余热烟气烘干或蒸汽烘干。

电捕焦油器可优选选择蜂窝式电捕焦油器。除尘效率99％以上。

(4)气固分离系统得到的灰渣通过高温螺旋直接输送至二级气化还原装置；焦油除灰分离系统得到的油泥、电捕焦油器得到的油泥一起进入油泥罐，再通过油泥输送装置返回二级气化装置。

气固分离装置产生的灰渣含油量少，出口温度高达200℃以上，但灰渣量多，占据所有高温油气带出来的灰渣90％以上，直接高温密封输送至反应釜；油泥冷却和电捕焦油器产生的油泥含油量较高，达到80％以上，通过泵或螺旋输送至油泥罐，再输送至反应釜。

(5)冷却电捕焦后的不凝气体(即富气)在富气压缩系统作用下，气化富气气化供热反应系统，脱水富气与余热烟气供热预脱水装置烘干物料。

富气压缩系统包括罗茨风机，压缩前缓冲罐，压缩机，高压液化罐，LPG储罐，低压管，富气罐，控制阀组等装置组成。

整个装置分常压区、中压区、高压区，将常压区瞬间的压力变化变成高压区的压力微弱变化，从而保证整个反应系统的压力恒定。分离C5、C6并净化后的不凝气体其主要成分为天然气、液化气和干气，热值接近天然气。

罗茨风机进气温度为≤35℃；气量根据生产量决定；保持罗茨风机前端压力≤8kpa，罗茨风机后端出气压力一般为15kpa～50kpa。

压缩机为液化石油气压缩机，最大输出压力为1.6Mpa。通过压缩机压缩，压力≯1.6Mpa，可把C5，C6液化并进行能源储备，其他不易压缩的低热值可燃气体接近天然气，进行下一循环作为热源燃烧。

脱水供热为富气经过脱水设备脱水后，进入气体燃烧器燃烧产生的高温空气与低温烟气一并进入预脱水装置。

富气脱水的目的是为了防止气体在输送，加工处理过程中有水冷凝出来进而带来腐蚀问题，同时也可以防止水合物、冰生产堵塞管线和设备。

(6)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的烟气在引风机动力作用下，先后通过布袋除尘和冷凝回收，余热利用，脱硫脱硝处理后达标排放。

除尘器可选用袋式除尘器。在各个冒灰的地方设置吸尘罩，通过管道气路将含尘气体输送到除尘装置中。

引风机是通过叶轮转动产生负压，进而从系统抽取空气的一种设备，引风机可选用市售常规引风机，符合生产能力即可。

冷凝回收可选用接触冷凝，设备可选用气液接触塔。

处理排放，其废气来源，一是烟气进烘干系统后，再进除尘器的气体；二是活性炭活化炉活化气燃烧供热余热锅炉产生的气体。处理排放主要包括脱硝、除尘、脱硫等工艺，符合国家标准排放。

Claims (9)

1.一种粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将原煤堆场的煤在取料机作用下，先后通过筛分机筛分、破碎机破碎，再经输送装置进入末煤筒仓；

2)末煤筒仓的粉煤通过仓底出料装置进入预脱水装置烘干，烘干后的粉煤经气化进料装置进入一级气化还原装置，反应后的固体物料再经密闭耐高温输送装置进入二级气化还原装置；

3)经二级气化还原充分反应后得到的物料通过出料装置进入冷渣加湿系统，再经气化出料装置进入提质煤筒仓得到产品提质煤；一、二级气化还原产生的油气各自先后经过气固分离和油气冷却，最后一起进入电捕焦油器；

4)气固分离系统得到的灰渣通过螺旋直接输送至二级气化还原装置；焦油除灰分离系统得到的油泥、电捕焦油器得到的油泥一起进入油泥罐，再通过油泥输送装置返回二级气化装置；

5)冷却电捕焦后的富气在压缩系统作用下，气化富气气化供热反应系统，脱水富气与余热烟气供热预脱水装置烘干物料；

6)预脱水装置产生的含尘、含水蒸气的烟气在引风机动力作用下，先后通过布袋除尘和冷凝回收，余热利用，脱硫脱硝处理后达标排放。

2.根据权利要求1所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述的末煤筒仓内的煤粒径为≤13mm，末煤筒仓顶部安装有仓顶除尘器。

3.根据权利要求1所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述的预脱水装置包括余热烟气烘干或蒸汽烘干。

4.根据权利要求3所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述余热烟气烘干的一、二级烘干进烟气温度为100℃～250℃，出烟气温度为70℃～100℃，进气氧含量≤13％。一级烘干初始物料水分不超过24％，一级烘干出口物料水分不超过17％；所述的二级烘干初始进料水分不超过17％，出口物料水分不超过6％；所述的蒸汽烘干机选用蒸汽压力为7～8kg，温度为140℃～170℃，烘干初始物料水分不超过24％，出口物料水分不超过6％，每级停留时间不低于60min，出口物料温度不低于70℃～90℃。

5.根据权利要求1所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述的一级气化还原装置的进料温度为80℃～120℃，出气温度为180℃～350℃，出料温度为350℃～500℃，所述的二级气化还原装置的进料温度为350℃～500℃，出料温度为500℃～700℃，出气温度为450℃～700℃。

6.根据权利要求1所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述除尘的装置的层数为10～16层，上下层间隔为20～40cm；每层的L型角钢数量为15～25根，间隔为10～20cm，除尘装置的高温油气进气温度为180℃～350℃，出气温度为180℃～350℃。

7.根据权利要求1所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述的冷渣加湿系统包括冷渣机、加湿器和输送设备，所述的冷渣机包括内滚筒和外滚筒，内滚筒的内壁设有呈螺旋状分布的螺旋导流叶片，用冷却水冷却，进出双层填料密封结构，所述的加湿器所需用水首选冷凝回收的废水。

8.根据权利要求7所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，所述的冷渣机的进料温度≤1000℃，出料温度≤100℃；冷却方式为水冷却，冷却水压力0.6MPa，冷却水水质为除盐水或软化水，进水温度20℃～30℃，出水温度≤70℃～90℃。

9.根据权利要求1所述的粉煤气化还原及提质煤分离回收的方法，其特征在于，提质煤分离出煤焦油为低温煤焦油、褐色、相对密度约0.85kg/m³，主要成分是环烷烃和烷烃等，分离出的轻质油，又称轻馏分油，淡黄色液体，主要成分是C5至C8烃类的混合物，其馏分多在20℃～200℃之间。