CN113372976A - 一种高黏煤降黏装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种高黏煤降黏装置及方法。属于煤化工领域，本发明能够将洗选煤过程产生的具有一定黏结性的粉煤进行利用，从而可实现煤炭资源的高效洁净利用。高黏煤经给料机进入进料器控制器；进料气气源的进料气进入进料气控制器，将煤带入破黏装置；破黏气气源的破黏气通过破黏气控制器进入气体混合器经预热装置加热后进入破黏装置多个破黏气入口；破黏装置进行加热，由破黏气入口进入的破黏气通过破黏气环均匀与进入破黏装置的煤进行接触和反应，达到煤的破黏；破黏后的煤从破黏装置出口进入反应装置，参与破黏反应的气体一同进入反应装置，进行下一步转化，参与破黏反应的气体可进行利用，提高了经济成本。

Description

一种高黏煤降黏装置及方法

技术领域

本发明属于煤化工领域，涉及一种高粘煤降黏装置及方法。

背景技术

我国焦化工业煤气、兰炭等行业在洗选煤过程中每年产生约2.5亿吨粒径小于15mm、高含灰、高含水的低品质洗中煤。现有焦化等行业对洗中煤的处理方式往往是低价出售用于锅炉燃烧，经济性较差。这些洗中煤质量达不到进行直接液化处理工艺的要求。如果能对洗中煤进行气化生产工业燃气，替代用于焦炉加热的富氢焦炉煤气，可使其应用于附加值更高的产品生产，如甲醇和SNG等，有望为焦化行业创造更大的利润空间，并可实现其高效洁净利用。

然而，洗中煤一般具有低挥发分、高灰分(40％～50％)，具有黏结性(黏结性指数10～30)的特点，国内外现有的常规气化技术难以利用，如常规流化床气化技术反应温度较低，难以实现完全转化且不适合黏结性煤，因为煤颗粒可能在密相床层内互相黏结或黏结在炉壁上，从而发生严重结焦，致使无法正常流化。常规气流床气化技术不但成本高，而且难以适合高灰分煤。

流化床气化黏结性煤首先需要破坏煤的黏结性。目前国内外的破黏方法归纳起来有以下几种：预氧化法、煤焦掺混法、机械破黏法以及添加剂法等。预氧化法与其他方法相比具有工艺简单、破黏效果显著、可简化后续气化炉的结构等优点。但是，传统的预氧化破黏的研究都是独立的预处理工艺，会损失煤中的部分挥发分，而且生成气中的H₂、CO、小分子烷烃以及焦油蒸气浓度很小，很难富集有效利用，只能低价值燃烧。

采用流化床反应装置，对高黏煤进行预氧化破黏，并将参与破黏反应的气体合理利用，不仅可以提高高黏粉煤的利用效率，而且减少了环境污染，增加其转化产品的附加值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将洗选煤过程产生的具有一定黏结性的粉煤进行利用，从而可实现煤炭资源高效洁净利用的高黏煤降黏装置及方法。

为实现上述目的，本发明高粘煤降黏装置，包括进煤系统、破黏气系统以及反应系统；

所述的进煤系统的出口通过带有进料气气源的进料器控制器与反应系统的煤入口相连；

所述的破黏气系统包括从左至右依次相连通的破黏气气源、破黏气控制器、气体混合器、气体预热装置和气体控制器，氮气气源与氮气控制器相连，其中气体混合器入口连接进破黏气控制器出口和氮气控制器出口；

所述的反应系统包括破黏装置和反应装置，破黏装置出口与反应装置入口相连，破黏装置上分布有一个进煤入口和多个破黏气入口，其中进煤入口与进料器控制器相连，多个破黏气入口与气体控制器出口相连，破黏装置内部设置2-8个呈圆环状分布的破黏气环，破黏气环与破黏装置的多个破黏气入口相连。

所述的进煤系统包括由上至下依次相连通的储煤仓、锁斗、给料斗和给料机，在储煤仓与锁斗、锁斗与给料斗之间分别连接有压力控制装置；用于控制给煤量的给料机出口与进料器控制器相连。

所述的破黏装置为柱状设备，且破黏装置内部直径是进料器控制器管线内部直径的2-10倍；所述的破黏气环内侧有若干个开口，各个开口间隔15°-90°，开口为四角星型、圆孔型、三角型的一种或若干种的组合；相邻两破黏气环相互间隔0.1-1m。

所述的破黏装置为外取热加热方式；所述的反应装置为流化床反应装置。

所述的破黏装置出口分布多个与反吹气气源相连的反吹气控制器。

本发明的高黏煤降黏方法，包括以下步骤：

步骤一：高黏煤依次通过储煤仓、锁斗进入给料斗，通过压力控制装置控制、平衡压力，达到煤下料稳定，给料斗中的煤通过实现准确控制煤的进料量的给料机进入进料器控制器；

步骤二：进料气气源的进料气进入进料气控制器，将煤带入破黏装置；

步骤三：破黏气气源的破黏气通过破黏气控制器进入气体混合器，同时氮气气源的氮气通过氮气控制器进入气体混合器，与氮气混合后的破黏气进入气体预热装置加热，随后通过气量控制器进入破黏装置多个破黏气入口；

步骤四：破黏装置进行加热，由破黏气入口进入的破黏气通过破黏气环均匀与进入破黏装置的煤进行接触和反应，达到煤的破黏；

步骤五：破黏后的煤从破黏装置出口进入反应装置，参与破黏反应的气体一同进入反应装置，进行下一步转化；反吹气气源的反吹气通过反吹气控制器进入破黏装置出口，防止煤在出口架桥发生堵塞。

所述的进料气气源气体为氮气或二氧化碳；所述的破黏气气源气体为氧气或空气，与氮气气源提供的气体混合后，其氧气含量占总破黏气体积的5-20％。

所述高黏煤为贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、1/2中黏煤、1/3焦煤的一种或两种以上混合物，其黏结指数大于5，空气干燥基挥发分含量高于10％，煤粉粒径为60-320目。

所述的氮气与破黏气混合后，气体预热装置预热后的混合气温度为50-250℃，破黏装置内部加热温度100-250℃，压力为0.001-4.0MPa。

所述的反吹气气源为二氧化碳、氮气、空气中的一种或两种以上的混合气体。

本发明具有以下特点：

1、参与破黏的煤为粉煤，煤种为烟煤(贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、1/2中黏煤、1/3焦煤等的一种或两种以上混合)，其黏结指数大于5，空气干燥基挥发分含量高于10％，煤粉粒径范围60-320目；以氧气或空气，与氮气混合后，其氧气含量占总破黏气体积的5-20％的混合气作为破黏气；整个破黏过程，破黏气与煤粉接触和反应，温度低于300℃，压力范围0.001-4.0MPa。

2、煤粉进料均匀可控。采用煤斗、锁斗、给料斗、给料机对煤粉进行连续输送给料，相比于气体输送给料，其优势在于给料精准，连续不间断，煤粉进入破黏装置的速度恒定。

3、破黏气进入破黏装置前进行预热，破黏装置内部可加热，使得煤粉在装置内部反应加快，破黏速度和效果提高。

4、破黏装置内部设置有2-8个呈圆环状分布的破黏气环，相互间隔0.1-1m，破黏气环内侧有若干个开口，各个开口间隔15°-90°，开口为四角星型、圆孔型、三角型一种或若干种的结合；煤粉在破黏装置内部与气体接触充分均匀，极大提高了破黏效果，提高后续煤的继续反应转化效率。

5、破黏后的煤粉和气体进入反应装置进行后续转化，参与破黏反应的气体可进行利用，提高了经济成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为破黏气环的结构及开口形状示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

参见图1，本发明包括进煤系统、破黏气系统以及反应系统。

进煤系统包括由上至下依次布置的储煤仓1、锁斗2、给料斗3、给料机4，在储煤仓1与锁斗2、锁斗2与给料斗3之间分别连接压力控制装置5；给料机4出口通过进料气控制器15与进料气气源6相连。

破黏气系统包括从左至右依次布置的破黏气气源7、破黏气控制器16、气体混合器8、气体预热装置9、气体控制器14，氮气气源17与氮气控制器相连18，其中气体混合器8入口连接进破黏气控制器16出口和氮气控制器18出口。

反应系统包括破黏装置10、反应装置13，破黏装置10分布有一个进煤入口和多个破黏气入口，其中进煤入口与进料器控制器15相连，多个破黏气入口与气体控制器14出口相连，破黏装置10出口与反应装置13入口相连，破黏装置10出口分布多个反吹气控制器12，反吹气控制器12入口与反吹气气源19相连。

通过给料机4可控制给料斗3进入进料器控制器15的煤量。破黏装置为柱状设备10，其进煤入口与进料器控制器15相连，且破黏装置内部直径是进料器控制器15管线内部直径的2-10倍。

参见图2，本发明的破黏装置10内部设置2-8个呈圆环状分布的破黏气环11，破黏气环11与破黏装置10的多个破黏气入口相连；破黏气环11内侧有若干个开口，各个开口间隔15°-90°，开口为四角星型、圆孔型、三角型一种或若干种的结合；破黏气环11相互间隔0.1-1m。

破黏装置10为外取热传热方式。反应装置13为流化床反应装置。

本发明的转化方法包括以下步骤：

步骤一：煤通过储煤仓1进入锁斗2，由锁斗2进入给料斗3，通过压力控制装置5控制、平衡压力，达到煤下料稳定，给料斗3中的煤通过给料机4进入进料气控制器15，给料机4可以实现准确控制煤的进料量；

步骤二：进料气气源6的进料气进入进料气控制器15，将煤带入破黏装置10；

步骤三：破黏气气源7的破黏气通过破黏气控制器16进入气体混合器8，氮气气源17的氮气通过氮气控制器18进入气体混合器8，与氮气混合后的破黏气进入气体预热装置9加热，随后通过气量控制器14进入破黏装置10的多个破黏气入口；

步骤四：破黏装置10进行加热，由破黏气入口进入的破黏气通过破黏气环11均匀与进入破黏装置10的煤进行接触和反应，达到煤的破黏；

步骤五：破黏后的煤从破黏装置10出口进入反应装置13，参与破黏反应的气体一同进入反应装置，进行下一步转化；反吹气气源19的反吹气通过反吹气控制器12进入破黏装置10出口，防止煤在出口架桥发生堵塞。

所述的进料气气源6气体为氮气或二氧化碳；所述的破黏气气源7气体为氧气或空气，与氮气气源提供的气体17混合后，其氧气含量占总破黏气体积的5-20％

所述的参与破黏的煤为粉煤，煤种为烟煤(贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、1/2中黏煤、1/3焦煤等的一种或两种以上混合)，其黏结指数大于5，空气干燥基挥发分含量高于10％，煤粉粒径范围60-320目。

所述的氮气与破黏气混合后，气体预热装置9预热后的温度范围为50-250℃，破黏装置10内部加热温度100-250℃，整个破黏过程，破黏气与煤粉接触和反应，温度低于300℃，压力范围0.001-4.0MPa。

所述的反吹气气源为二氧化碳、氮气、空气中的一种或两种以上的混合气体。

Claims (10)

1.一种高粘煤降黏装置，其特征在于：包括进煤系统、破黏气系统以及反应系统；

所述的进煤系统的出口通过带有进料气气源(6)的进料器控制器(15)与反应系统的煤入口相连；

所述的破黏气系统包括从左至右依次相连通的破黏气气源(7)、破黏气控制器(16)、气体混合器(8)、气体预热装置(9)和气体控制器(14)，氮气气源(17)与氮气控制器相连(18)，其中气体混合器(8)入口连接进破黏气控制器(16)出口和氮气控制器(18)出口；

所述的反应系统包括破黏装置(10)和反应装置(13)，破黏装置(10)出口与反应装置(13)入口相连，破黏装置(10)上分布有一个进煤入口和多个破黏气入口，其中进煤入口与进料器控制器(15)相连，多个破黏气入口与气体控制器(14)出口相连，破黏装置(10)内部设置2-8个呈圆环状分布的破黏气环(11)，破黏气环(11)与破黏装置(10)的多个破黏气入口相连。

2.如权利要求1所述的高粘煤降黏装置，其特征在于：所述的进煤系统包括由上至下依次相连通的储煤仓(1)、锁斗(2)、给料斗(3)和给料机(4)，在储煤仓(1)与锁斗(2)、锁斗(2)与给料斗(3)之间分别连接有压力控制装置(5)；用于控制给煤量的给料机(4)出口与进料器控制器(15)相连。

3.如权利要求1所述的高粘煤降黏装置，其特征在于：所述的破黏装置(10)为柱状设备，且破黏装置内部直径是进料器控制器(15)管线内部直径的2-10倍；所述的破黏气环(11)内侧有若干个开口，各个开口间隔15°-90°，开口为四角星型、圆孔型、三角型的一种或若干种的组合；相邻两破黏气环(11)相互间隔0.1-1m。

4.如权利要求1所述的高粘煤降黏装置，其特征在于：所述的破黏装置(10)为外取热加热方式；所述的反应装置(13)为流化床反应装置。

5.如权利要求1所述的高粘煤降黏装置，其特征在于：所述的破黏装置(10) 出口分布多个与反吹气气源(19)相连的反吹气控制器(12)。

6.基于权利要求1-5中任意一项所述装置的高黏煤降黏方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：高黏煤依次通过储煤仓(1)、锁斗(2)进入给料斗(3)，通过压力控制装置(5)控制、平衡压力，达到煤下料稳定，给料斗(3)中的煤通过实现准确控制煤的进料量的给料机(4)进入进料器控制器(15)；

步骤二：进料气气源(6)的进料气进入进料气控制器(15)，将煤带入破黏装置(10)；

步骤三：破黏气气源(7)的破黏气通过破黏气控制器(16)进入气体混合器(8)，同时氮气气源(17)的氮气通过氮气控制器(18)进入气体混合器(8)，与氮气混合后的破黏气进入气体预热装置(9)加热，随后通过气量控制器(14)进入破黏装置(10)多个破黏气入口；

步骤四：破黏装置(10)进行加热，由破黏气入口进入的破黏气通过破黏气环(11)均匀与进入破黏装置(10)的煤进行接触和反应，达到煤的破黏；

步骤五：破黏后的煤从破黏装置(10)出口进入反应装置(13)，参与破黏反应的气体一同进入反应装置，进行下一步转化；反吹气气源(19)的反吹气通过反吹气控制器(12)进入破黏装置(10)出口，防止煤在出口架桥发生堵塞。

7.如权利要求6所述的高黏煤降黏方法，其特征在于：所述的进料气气源(6)气体为氮气或二氧化碳；所述的破黏气气源(7)气体为氧气或空气，与氮气气源提供的气体(17)混合后，其氧气含量占总破黏气体积的5-20％。

8.如权利要求6所述的高黏煤降黏方法，其特征在于：所述高黏煤为贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、1/2中黏煤、1/3焦煤的一种或两种以上混合物，其黏结指数大于5，空气干燥基挥发分含量高于10％，煤粉粒径为60-320目。

9.如权利要求6所述的高黏煤降黏方法，其特征在于：所述的氮气与破黏气混合后，气体预热装置(9)预热后的混合气温度为50-250℃，破黏装置(10)内部加热温度100-250℃，压力为0.001-4.0MPa。

10.如权利要求6所述的高黏煤降黏方法，其特征在于：所述的反吹气气源为二氧化碳、氮气、空气中的一种或两种以上的混合气体。

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