CN112175677A - 一种粉煤气化过程中汞减排的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水煤浆气化过程中汞减排的方法，水煤浆气化炉燃烧室所产的灰渣与煤气分别由灰渣排出口与煤气排出口的通道排出；粗渣经重力沉降至粗渣收集室经过水浴冷却降温排出；煤气经过降温，分离出其中的飞灰后收集。灰渣进行水浴冷却降温过程中，水蒸汽由灰渣排出通道逆向流动至气化炉燃烧室；水煤浆气化炉燃烧室所产煤气与气化炉灰渣收集室所产生的水蒸汽由煤气排出口的通道排出。原煤中含有一定量的汞，用其制成的水煤浆在气化过程中所产生的水煤气以及灰渣都会夹带微量的汞，如处理不当会造成环境污染。本发明的水煤浆气化过程中汞减排的方法从而有效降低粉煤气化过程中灰渣中汞的含量，减少煤气化生产中汞对环境污染。

Description

一种粉煤气化过程中汞减排的方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及煤化工水煤浆气化领域。
背景技术
汞及其化合物是被公认的对环境有害的物质之一，扩散至环境、大气中的汞都将对人体健康产生严重危害。自然界中的汞以化合态或汞单质形态存在。
原煤都含有一定量的汞，我国煤炭汞含量大都在0.1～1.5mg/Kg。最高达45mg/Kg。我国商品煤汞含量标准：不大于0.6mg/Kg。即汞含量低于0.6mg/Kg的原煤都可以进行工业应用。
水煤浆气化都在高温、富氢、少氧的氛围进行，气化后的汞大都以单质气态存在煤气中，分离下来的灰渣中的汞只总只占总汞量的很小比例。气化后的粗煤气经冷却、分离等过程除去其中的飞灰，飞灰则吸附带出粗煤气中约50%气态汞，煤气中剩余的汞随除灰后的煤气进入后续工艺。
以原煤汞含量0.1～1.5mg/Kg、原煤中灰分含量以20%计，水煤气夹带飞灰占灰分比例约20%，气化炉排出的粗渣中基本不含汞、原煤中的汞都将由飞灰带出、飞灰中汞含量较原煤提高12.5倍、为1.25～18.75mg/Kg，气化后的粗渣与飞灰混和后汞的含量较原煤提高2.5倍、为0.25～3.75mg/Kg。这会导致气化后的灰渣因汞含量高造成环境污染、利用受限等问题。
水煤浆气化都在1100℃以上进行，原煤中0.1～1.5mg/Kg的汞有95%以上将以汞的单质气体金属形态释放与煤气中，所排的粗渣中汞含量将低于环境土壤中汞的含量。
发明内容
本发明的目的是提供一种水煤浆气化过程中汞减排的方法，降低气化后灰渣中汞的含量，提高灰渣的利用品质、减少汞的环境污染。
本发明的技术构思为：
水煤浆气化过程中原煤中的汞在高温、富氢、少氧的条件下，经一系列反应生成汞单质并以气态形式存在于粗煤气中，在粗煤气冷却分离过程中又有部分汞由煤气夹带的飞灰吸附，从而导致灰渣汞含量升高，这样既不利于灰渣的再利用也增加了汞的环境污染。
取消水煤浆气化工艺过程中粗灰与飞灰的混和外排，从而降低灰渣中汞的含量，提高气化过程中灰渣的利用品质、减小汞对环境的污染。
汞含量高的飞灰与水煤浆混和进入气化炉进行二次气化，在整个气化过程中形成飞灰的局部循环，从而达到原煤中的汞大部分随气化煤气进入后续处理工艺。
水煤浆气化整个过程中减小了汞的环境排放
本发明解决技术问题的方法是（如图1所示）一种水煤浆气化过程中汞减排的方法，水煤浆气化炉燃烧室所产的灰渣与煤气分别由灰渣排出口与煤气排出口的通道排出；粗渣经重力沉降至粗渣收集室经过水浴冷却降温排出；所述的煤气经过降温，分离出其中的飞灰后收集。
灰渣进行水浴冷却降温过程中，所产生的水蒸汽由灰渣排出通道逆向流动至气化炉燃烧室；水煤浆气化炉燃烧室所产煤气与气化炉灰渣收集室所产生的水蒸汽由煤气排出口的通道排出。
原煤中的汞大部分由煤气带出系统；残存与粗渣中的微量汞，汽化炉粗渣经过冷却、回收热量形成外排灰渣。
煤气冷却过程中其中的灰分吸附部分汞金属，飞灰收集室分离出的飞灰返回制浆工段与原煤一起经过研磨制取水煤浆，形成汞在气化过程中的闭式循环减少外排。
水煤浆气化炉燃烧室内压力为5.0-7.0Mpa。
水煤浆气化炉燃烧室分别设置粗渣排出口与煤气排出口，其中的粗渣排入灰渣收集室并在收集室内降温冷却，降温冷却后的灰渣输出利用，灰渣收集室内由水进行灰渣的降温冷却，灰渣降温冷却过程中所产的水蒸汽由灰渣排出通道逆向流动至气化炉燃烧室；水煤浆气化炉燃烧室煤气与灰渣收集室所产的水蒸汽由煤气出口通道排出。
在水煤浆高温、通常超高1100℃气化过程中，原煤中0.1～1.5mg/Kg的汞有95%以上将以汞的单质气体金属形态释放与煤气中，所排的粗渣中汞含量将低于环境土壤中汞的含量。
水煤浆气化过程中原煤中的汞在1100℃以上的高温、25%H2以上富氢的环境氛围下所生成汞单质金属为气态，分布于煤气中，水煤浆气化炉燃烧室排出的粗渣汞含量极其微量；
水煤浆气化炉燃烧室排出的煤气经过降温冷却后，其中含有的气态单质汞有50%左右被煤气所夹带细小灰渣颗粒的飞灰吸附，残余的汞单质气态金属随煤气带入下游处理工序。
飞灰收集室分离出的飞灰返回制浆工段与原煤一起经过研磨制取水煤浆。
水煤浆气化过程中灰渣的汞含量得以降低，品质得以提高、扩大了应用范围，减少了汞的环境污染。
具体如下：
水煤浆气化炉燃烧室R分别设置有灰渣排出口与煤气排出口，其中的灰渣排入气化炉灰渣收集室V1并在收集室内降温冷却，降温冷却后的灰渣输出利用，气化炉灰渣收集室V1内由水进行灰渣的降温冷却，所产的水蒸汽由灰渣排出通道逆向流动至气化炉燃烧室R；水煤浆气化炉燃烧室R所产煤气与气化炉灰渣收集室V1所产的水蒸汽由煤气出口通道排出。
水煤浆气化过程中原煤中的汞在高温、富氢、少氧的环境氛围下所生成汞单质金属为气态，分布于煤气中，水煤浆气化炉燃烧室R排出的灰渣汞含量极其微量；
水煤浆气化炉燃烧室R排出的煤气经过换热器E降温冷却后其中分散的汞的单质气态金属会有50%及以上的被煤气所夹带的飞灰吸附，并在煤气飞灰收集室V2分离煤气中夹带的飞灰，残余的汞单质气态金属随煤气带入下游处理工序。
飞灰收集室分离的飞灰返回与煤炭一起经过研磨制取水煤浆。
水煤浆气化过程中灰渣中的汞含量得以降低，品质得以提高、扩大了应用范围，减少了汞的环境污染。
附图说明
图1为本发明水煤浆气化过程中汞减排的装置，其中，R为水煤浆气化炉燃烧室，V1为气化炉灰渣收集室，V2煤气飞灰收集室，E为煤气冷却换热器。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
以典型的水煤浆气化为例
原煤灰分含量20%，含汞0.4mg/kg，气化炉入口水煤浆100000kg/h，其中煤炭含量62000kg，含汞24800mg。
气化炉燃烧室排出灰渣占煤炭灰分的80%、煤气中夹带飞灰占煤炭灰分的20%，即气化炉的燃烧室排出灰渣9920kg/h，煤气中夹带飞灰2480kg/h。煤气经过降温冷却后吸附汞12400mg/h，飞灰与灰渣混和后汞含量1.276mg/kg，导致水煤浆气化后灰渣因汞含量高品质下降，不便用于水泥黏土砖生产的原料、关键是造成汞的污染环境。
原煤灰分含量20%，含汞0.4mg/kg，气化炉入口水煤浆100000kg/h，其中煤炭含量62000kg，含汞24800mg。
煤气夹带飞灰经分离收集用着磨煤制浆，气化炉入口煤炭量62000kg/h，飞灰3100kg/h，水煤浆固体浓度维持不变，气化炉入口水煤浆105000kg/h。经过气化，外排灰渣12400 kg/h，输入到下游煤气带出汞24800mg。所得的灰渣因汞含量低得以用于水泥黏土砖生产等的原料，减少了汞的环境污染。
气化过程中生产出300000NM3/h的水煤气，在6.0Mpa的压力条件下，其中汞的分压0.0556×10-6Mpa，对应的凝液温度为8℃以下，所以在水煤气的常温处理过程中不会有液态金属汞的析出。
实施例2
以典型的水煤浆气化为例
原煤灰分含量20%，含汞0.6mg/kg，气化炉入口水煤浆100000kg/h，其中煤炭含量62000kg，含汞37200mg。
气化炉燃烧室排出灰渣占煤炭灰分的80%、煤气中夹带飞灰占煤炭灰分的20%，即气化炉的燃烧室排出灰渣9920kg/h，煤气中夹带飞灰2480kg/h。煤气经过降温冷却后吸附汞18600mg/h，飞灰与灰渣混和后汞含量约1.875mg/kg，导致水煤浆气化后灰渣因汞含量高品质下降，不便用于水泥黏土砖生产的原料、关键是造成汞的污染环境。
原煤灰分含量20%，含汞0.6mg/kg，气化炉入口水煤浆100000kg/h，其中煤炭含量62000kg，含汞37200mg。
煤气夹带飞灰经分离收集用着磨煤制浆，气化炉入口煤炭量62000kg/h，飞灰3100kg/h，水煤浆固体浓度维持不变，气化炉入口水煤浆105000kg/h。经过气化，外排灰渣12400 kg/h，输入到下游煤气带出汞37200mg。所得的灰渣因汞含量低得以用于水泥黏土砖生产等的原料，减少了汞的环境污染。
气化过程中生产出300000NM3/h的水煤气，在6.0Mpa的压力条件下，其中汞的分压0.0834×10-6Mpa，对应的凝液温度为12℃以下，所以在水煤气的常温处理过程中不会有液态金属汞的析出。

Claims (5)

1.一种水煤浆气化过程中汞减排的方法，其特征在于，水煤浆气化炉燃烧室所产的灰渣与煤气分别由灰渣排出口与煤气排出口的通道排出；粗渣经重力沉降至粗渣收集室经过水浴冷却降温排出；所述的煤气经过降温，分离出其中的飞灰后收集。
2.根据权利要求1所述的水煤浆气化过程中汞减排的方法，其特征在于，灰渣进行水浴冷却降温过程中，所产生的水蒸汽由灰渣排出通道逆向流动至气化炉燃烧室；水煤浆气化炉燃烧室所产煤气与气化炉灰渣收集室所产生的水蒸汽由煤气排出口的通道排出。
3.根据权利要求1所述的水煤浆气化过程中汞减排的方法，其特征在于，原煤中的汞大部分由煤气带出系统；残存与粗渣中的微量汞，汽化炉粗渣经过冷却、回收热量形成外排灰渣。
4.根据权利要求3所述的水煤浆气化过程中汞减排的方法，其特征在于，煤气冷却过程中其中的灰分吸附部分汞金属，飞灰收集室分离出的飞灰返回制浆工段与原煤一起经过研磨制取水煤浆。
5.根据权利要求2所述的水煤浆气化过程中汞减排的方法，其特征在于，水煤浆气化炉燃烧室内压力为5.0-7.0Mpa。
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CN108949240A (zh) * 2018-08-22 2018-12-07 清华大学山西清洁能源研究院 水煤浆气化炉与气基竖炉联合生产直接还原铁的系统和方法

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