CN205398560U - 一种流化床及催化气化用原料煤制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流化床及催化气化用原料煤制备系统，涉及煤气化技术领域。为解决现有技术催化气化用原料煤制备工艺复杂度较高的问题而发明。本实用新型流化床包括壳体，所述壳体上设有热介质入口，所述壳体内沿热介质的流动方向依次设有第一筛分室、第二筛分室和第三筛分室，所述第一筛分室上设有物料入口，所述第一筛分室、所述第二筛分室和所述第三筛分室分别对应设有第一物料出口、第二物料出口和第三物料出口，所述第一筛分室与所述第二筛分室之间通过第一筛分装置隔开，所述第二筛分室与所述第三筛分室之间通过第二筛分装置隔开。本实用新型流化床及催化气化用原料煤制备系统可用于催化气化用原料煤的制备。

Description

一种流化床及催化气化用原料煤制备系统

技术领域

本实用新型涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种流化床及催化气化用原料煤制备系统。

背景技术

煤催化气化制天然气技术是对传统煤气化技术的革新，该技术引入了可以同时催化水煤气反应、水煤气变换反应和CO/H₂甲烷化反应的催化剂，在低温、中压下生成富含甲烷的气体；催化剂的加入可有效降低反应温度、提高反应速率，并提高目的产物的收率。大量研究表明碱金属、碱土金属盐具有较好的催化活性。该催化剂均为可溶盐，通常催化剂负载方法为将其溶于水，之后将催化剂水溶液负载于煤颗粒表面。

催化气化工艺通常采用流化床气化，流化床对进料煤粉的粒度及含水量有一定要求，即：粒径小于5mm，且粒径小于0.1mm的煤粉含量要低于10％，以免细粉大量带出降低系统碳的转化率，同时煤粉的水含量在5％以下，以免因含湿量太高导致进料系统故障。

现有催化气化工艺的原料煤制备工艺为：首先对煤进行破碎、筛分，得到满足工艺粒径要求的煤粉，其次在催化剂负载装置中同催化剂水溶液混合、搅拌，得到负载催化剂的湿煤粉，随后进入干燥装置进行干燥处理，之后再次筛分得到含水量不高于5％的满足催化气化工艺粒径要求的原料煤，最后通入气化炉进行气化反应。此原料煤制备工艺需破碎筛分、催化剂负载、干燥、二次破筛等多台装置及多道工序处理，工艺复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种流化床及催化气化用原料煤制备系统，能够减少原料煤的制备工序，简化工艺，降低成本。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种流化床，包括壳体，所述壳体上设有热介质入口，所述壳体内沿热介质的流动方向依次设有第一筛分室、第二筛分室和第三筛分室，所述第一筛分室上设有物料入口，所述第一筛分室、所述第二筛分室和所述第三筛分室分别对应设有第一物料出口、第二物料出口和第三物料出口，所述第一筛分室与所述第二筛分室之间通过第一筛分装置隔开，所述第二筛分室与所述第三筛分室之间通过第二筛分装置隔开，所述第一筛分装置的筛分粒度大于所述第二筛分装置的筛分粒度。

本实用新型的实施例还提供了一种催化气化用原料煤制备系统，包括：催化剂负载装置，用于混合催化剂和煤；流化床，所述流化床为上述技术方案所述的流化床，所述流化床的物料入口与催化剂负载装置的出口连通；原料煤储存装置，用于储存制备完成的原料煤，所述原料煤储存装置的入口与所述流化床的第二物料出口连通。

本实用新型实施例提供的一种流化床及催化气化用原料煤制备系统，用于催化气化用原料煤制备，热介质通过热介质入口进入壳体内，并与物料入口进入的煤接触，热介质所具有的热量可使煤中水分气化为水蒸气，气化后的水蒸气可在热介质的推动下与煤分离，由此实现了煤的干燥，同时控制进入壳体内的热介质的气压，使热介质可吹送煤先后进入第一筛分室、第二筛分室和第三筛分室，并由第一筛分装置和第二筛分装置进行分级筛分以实现三种粒径范围的煤粒筛分，得到满足工艺粒径要求的煤，即第二筛分室内的煤，第二筛分室内的煤可由第二物料出口排出，由此通过流化床同时实现了煤的筛分和干燥，从而减少了催化气化用原料煤的制备工序，简化了工艺过程，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例流化床的结构示意图；

图2为本实用新型实施例流化床中第一筛分装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例流化床中第二筛分装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例催化气化用原料煤制备系统的结构示意图。

其中：1－壳体，2－热介质入口，11－第一筛分室，12－第二筛分室，13－第三筛分室，111－物料入口，112－第一物料出口，121－第二物料出口，131－第三物料出口，3－第一筛分装置，4－第二筛分装置，5－锥形分布板，6－排出管，7－粒径控制装置，8－排料阀门，9－溢流管，41－筛孔，31－气孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1，图1为本实用新型实施例流化床的一个具体实施例，本实施例的流化床用于催化气化用原料煤制备，包括壳体1，所述壳体1上设有热介质入口2，所述壳体1内沿热介质的流动方向依次设有第一筛分室11、第二筛分室12和第三筛分室13，所述第一筛分室11上设有物料入口111，所述第一筛分室11、所述第二筛分室12和所述第三筛分室13分别对应设有第一物料出口112、第二物料出口121和第三物料出口131，所述第一筛分室11与所述第二筛分室12之间通过第一筛分装置3隔开，所述第二筛分室12与所述第三筛分室13之间通过第二筛分装置4隔开，所述第一筛分装置3的筛分粒度大于所述第二筛分装置4的筛分粒度。

本实用新型实施例提供的一种流化床，热介质通过热介质入口2进入壳体1内，并与物料入口111进入的煤接触，热介质所具有的热量可使煤中水分气化为水蒸气，气化后的水蒸气可在热介质的推动下与煤分离，由此实现了煤的干燥，同时控制进入壳体1内的热介质的气压，使热介质可吹送煤先后进入第一筛分室11、第二筛分室12和第三筛分室13，并由第一筛分装置3和第二筛分装置4进行分级筛分以实现三种粒径范围的煤粒筛分，得到满足工艺粒径要求的煤，即第二筛分室12内的煤，第二筛分室12内的煤可由第二物料出口121排出，由此通过流化床同时实现了煤的筛分和干燥，从而减少了催化气化用原料煤的制备工序，简化了工艺过程，降低了成本。

在上述实施例中，第一筛分装置3的筛分粒度和第二筛分装置4的筛分粒度均可根据工艺粒径要求进行调整，其值的大小在此不做具体限定，只要第一筛分装置3的筛分粒度大于第二筛分装置4的筛分粒度以实现筛分分级即可。示例的，催化气化用原料煤的粒径要求为：粒径大于0.1mm，小于5mm，则第一筛分装置3的筛分粒度为5mm，第二筛分装置4的筛分粒度为0.1mm。

其中，热介质入口2进入壳体1内的热介质可以为锅炉烟气、工业废气、过热水蒸气、过热氮气或者过热二氧化碳等等，在此不做具体限定。

另外，第二物料出口121可以为一个，也可以为多个，在此不做具体限定。当第二物料出口121为多个时，多个第二物料出口121可以设置于第二筛分室12内沿热介质的流动方向的不同位置，以排出第二筛分室12不同位置的原料煤。

再者，热介质在壳体1内的流动方向可以为横向，也可以为纵向。当热介质的流动方向为横向时，第一筛分室11、第二筛分室12和第三筛分室13沿横向依次排布，此时，煤在其重力的作用下容易沉积在第一筛分室11的底部，难以在热介质的推动作用下通过第一筛分装置3和第二筛分装置4进入第二筛分室12和第三筛分室13，筛分效果较差。因此，为了避免上述问题，优选的，热介质在壳体1内的流动方向为纵向，且如图1所示，可进一步地优选热介质入口2设置于壳体1的底部，热介质在壳体1内的流动方向为纵向向上，第一筛分室11、第二筛分室12和第三筛分室13由下至上依次设置，通过控制气流压力以克服煤的重力可实现逆流筛分，筛分效果较好。

在图1所示的实施例中，为了筛分煤，同时为了再次分散热介质流，优选的，第一筛分装置3为平板布气筛板，平板布气筛板上设有气孔31，气孔31的直径即为平板布气筛板的筛分粒度，粒径小于此气孔31直径的煤可穿过平板布气筛板进入第二筛分室12内，由此实现了煤筛分，且此平板布气筛板可通过多个气孔31均布穿过此平板布气筛板的热介质流，以实现热介质流的分散。

其中，平板布气筛板上气孔31的排列形式可以为正三角形或正方形等等，在此不做具体限定。但是，为了提高平板布气筛板对气流的分布均匀性，如图2所示，优选平板布气筛板上气孔31的排列形式为正三角形。

另外，平板布气筛板可以为一个，也可以为层叠设置的多个，在此不做限定。

在图1所示的实施例中，为了实现煤的第二次筛分，第二筛分装置4为粗颗粒阻拦筛板，粗颗粒阻拦筛板上设有筛孔41，筛孔41的直径即为第二筛分装置4的筛分粒度，粒径小于筛孔41直径的煤可穿过此粗颗粒阻拦筛板，由此实现了第二次筛分。此结构简单，容易实现。

其中，粗颗粒阻拦筛板上筛孔41的排列形式可以为正三角形或正方形等等，在此不做具体限定。示例的，如图3所示，粗颗粒阻拦筛板上筛孔41的排列形式为正方形。

为了便于排出第一筛分室11内的煤，第一物料出口112通常设置于第一筛分室11的底部，此时，为了分散热介质入口2输入的热介质，同时为了保证第一筛分室11内的煤能够由第一物料出口112排出，优选的，如图1所示，第一筛分室11底部、物料入口111的下方设有锥形分布板5，锥形分布板5的较大开口的一周与第一筛分室11的侧壁固定，锥筒状分布板5的较小开口朝下，且与第一物料出口112连通，锥形分布板5的侧壁与热介质入口2相对，由此，由物料入口111进入第一筛分室11内的煤可沿锥形分布板5进入较小开口并传输至第一物料出口112处排出，且分布板上开设有阵列孔，此阵列孔可分散由热介质入口2处进入的热介质流。

其中，锥形分布板5上阵列孔的排列形式可以为正三角形、正方形、菱形等等，在此不做具体限定。

另外，对锥形分布板5上阵列孔的孔径不做具体限定，但是，为了防止粒径大于第一筛分装置3的煤穿过锥形分布板5掉落至锥形分布板5的下方区域，而无法通过锥形分布板5的较小开口排出，优选锥形分布板5上阵列孔的直径小于第一筛分装置3的筛分粒度，由此可避免煤进入锥形分布板5的下方对热介质入口2造成堵塞。示例的，当第一筛分装置3的筛分粒度为5mm时，锥筒状分布板5上的阵列孔孔径可以为1mm～4mm，小于第一筛分装置3的筛分粒度，第一筛分装置3筛分后留在第一筛分室11内的煤不能穿过锥形分布板5进入锥形分布板5的下方区域，且若阵列孔的孔径小于1mm，为了保证锥形分布板5的通气量，需设置较大数量的阵列孔，以保证一定的开孔面积，由此增大了阵列孔的开设难度和开设时间，因此，优选阵列孔的孔径大于1mm。

再者，阵列孔的中心轴线方向可以为水平方向，也可以为竖直方向，还可以为垂直于锥形分布板5侧壁所在面的方向，在此不做具体限定。

为了减小锥形分布板5在第一筛分室11内的占用高度，同时为了避免热介质入口2与锥形分布板5的侧壁之间的距离较小使锥形分布板5的分散均匀性降低，优选的，锥形分布板5的锥角为60～90度，当锥形分布板5的锥角小于60度时，锥形分布板5的高度较大，在第一筛分室11内的占用高度较大，不利于锥形分布板5的空间布局，当锥形分布板5的锥角大于90度时，锥形分布板5的侧壁与热介质入口2之间的距离较近，使锥形分布板5对热介质的分散均匀性降低。

为了避免粒径小于第一筛分装置3的筛分粒度的煤通过第一物料出口112排出壳体1，优选地，如图1所示，第一物料出口112连接有排出管6，排出管上设有排料阀门8，排料阀门8用于打开或者关闭排出管6，排出管6上还设置有粒径控制装置7，粒径控制装置7用于控制通过排出管6的煤的粒径，由此可通过粒径控制装置7阻止粒径小于第一筛分装置3筛分粒径的煤通过第一物料出口112排出壳体1，使其在壳体1内重新得到筛分，由此提高了筛分的准确性。

具体的，粒径控制装置7可以制作为如图1所示结构，即，粒径控制装置7为连通排出管6的吹送气管，此吹送气管向排出管6内吹送具有预设压力的气体，此气体可沿排出管6向第一筛分室11流动，以阻止粒径小于第一筛分装置3筛分粒度的煤通过连接于第一物料出口112的排出管6排出壳体1。此结构简单，容易实现。

其中，吹送气管的吹送介质可以是水蒸气、锅炉烟气、工业废气、氮气或者二氧化碳等等，在此不做具体限定。但是为了降低设置复杂度，优选的，如图1所示，吹送气管的吹送介质与热介质入口2的输入热介质为同一介质，且吹送气管与热介质入口2连接于同一送气管道上。

为了控制原料煤由第二物料出口121排出的流量，优选的，如图1所示，第二物料出口121连接有溢流管9，溢流管上设有流量控制阀门(图中未示出)，此流量控制阀门可控制通过溢流管排出的原料煤的流量，从而控制原料煤在第二筛分室12内的干燥时间，使原料煤的含水量达到工艺含水量要求。示例的，工艺含水量要求为低于5％，则可控制流量控制阀门以控制排出流量，从而控制原料煤在第二筛分室12内的干燥时间，从而使原料煤的含水量被干燥至5％以下并由溢流管排出。

为了干燥煤，优选的，由热介质入口2进入壳体1内的热介质的温度为120～300℃，当热介质温度低于120℃时，不能有效干燥煤，当热介质的温度高于300℃时，制作此热介质所需的能耗较大，成本较高。

本实用新型的实施例还提供了一种催化气化用原料煤制备系统，包括：催化剂负载装置100，用于混合催化剂和煤；流化床200，所述流化床200为上述技术方案所述的流化床，所述流化床200的物料入口111与催化剂负载装置100的出口连通；原料煤储存装置300，用于储存制备完成的原料煤，所述原料煤储存装置300的入口与所述流化床200的第二物料出口121连通。

本实用新型实施例提供的一种催化气化用原料煤制备系统，煤与催化剂可首先通过催化剂负载装置100进行混合，形成混合煤，混合煤由催化剂负载装置100的出口排出，并由流化床200的物料入口111进入流化床200内实现筛分和干燥，得到符合工艺粒径及含水量要求的煤，并将此煤通过第二物料出口121排出至原料煤储存装置300内以完成催化气化用原料煤的制备。相比于现有技术中对煤依次进行筛分、催化剂负载和干燥处理，本实用新型实施例首先通过催化剂负载装置100实现催化剂的负载，然后再通过流化床200进行筛分和干燥，可防止煤在筛分后的催化剂负载和干燥处理过程中粒径发生改变。

在上述实施例中，催化剂负载装置100可以为搅拌机，也可以为其他能够实现煤与催化剂混合的装置，在此不做具体限定。

其中，为了通过催化剂负载装置100实现煤与催化剂的充分混合，优选的，如图4所示，在将煤通入催化剂负载装置100之前，可首先通过粗筛分装置400筛分出粒径大于预设值的大块煤，得到粒径小于预设值的煤，大块煤可通过破碎机500进一步破碎，然后与粒径小于预设值的煤一起通入催化剂负载装置100内，由于在将煤通入催化剂负载装置100之前，对大块煤进行了破碎，使催化剂与煤的接触面积增大，有利于在催化剂负载装置100内实现煤与催化剂的充分混合。

另外，为了便于过程管理，催化剂负载装置100和流化床200之间设置有储料装置600，催化剂负载装置100混合后的混合煤可储存在此储料装置600内，并采用给料器(图中未示出)通过物料入口111加入至流化床200内。

为了增大流化床200筛分后的煤的利用率，优选的，如图4所示，流化床200的第一物料出口112连接有破碎装置700，破碎装置700的出口连通原料煤储存装置300的入口，由此通过破碎装置700将较大粒径煤进行破碎，并通过原料煤储存装置300进行收集，提高了煤的利用率。

为了进一步增大流化床200筛分后的煤的利用率，优选的，如图4所示，流化床200的第三物料出口131连接有除尘装置800，除尘装置800的出口连接有粒化装置900，粒化装置900的出口连通原料煤储存装置300的入口，由此通过除尘装置800和粒化装置900实现了较小粒径煤与热介质的分离并粒化，然后通过原料煤储存装置300进行收集，从而进一步的提高了煤的利用率。

其中，除尘装置800可以为旋风分离器或者布袋除尘器等等，在此不做具体限定。

另外，粒化装置900可以为对辊成型机或者煤粉造粒装置等等，在此不做具体限定。

为了防止通过第二物料出口121排入原料煤储存装置300的煤因温度较高而在原料煤储存装置300内燃烧，优选的，如图4所示，流化床200的第二物料出口121与原料煤储存装置300的入口之间连接有物料冷却装置1000，此物料冷却装置1000可冷却通过第二物料出口121排入原料煤储存装置300的煤，防止煤因温度较高而在原料煤储存装置300内燃烧，从而避免原料煤的损失。

其中，物料冷却装置1000可以为冷却罐，冷却罐内通入有冷却介质，通过此冷却介质与煤之间进行换热可以实现煤的冷却。

为了实现煤的热量回收再利用，此冷却介质与高温煤换热后可通过流化床200的热介质入口2进入流化床200内对湿煤进行流化干燥，以实现煤热量的回收再利用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种流化床，其特征在于，包括壳体，所述壳体上设有热介质入口，所述壳体内沿热介质的流动方向依次设有第一筛分室、第二筛分室和第三筛分室，所述第一筛分室上设有物料入口，所述第一筛分室、所述第二筛分室和所述第三筛分室分别对应设有第一物料出口、第二物料出口和第三物料出口，所述第一筛分室与所述第二筛分室之间通过第一筛分装置隔开，所述第二筛分室与所述第三筛分室之间通过第二筛分装置隔开，所述第一筛分装置的筛分粒度大于所述第二筛分装置的筛分粒度。

2.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于，所述热介质入口设置于所述第一筛分室的底部，且所述第一筛分室、所述第二筛分室和所述第三筛分室由下至上依次设置。

3.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于，所述第一筛分装置为平板式布气筛板。

4.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于，所述第二筛分装置为粗颗粒阻拦筛板。

5.根据权利要求2所述的流化床，其特征在于，所述第一物料出口位于所述第一筛分室的底部，所述第一筛分室底部、所述物料入口的下方设有锥形分布板，所述锥形分布板的较大开口的一周与所述第一筛分室的侧壁固定，所述锥形分布板的较小开口朝下，且与所述第一物料出口连通，所述锥形分布板的侧壁与所述热介质入口相对。

6.根据权利要求5所述的流化床，其特征在于，所述锥形分布板的锥角为60～90度。

7.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于，所述第一物料出口连接有排出管，所述排出管上设置有粒径控制装置，所述粒径控制装置用于控制通过所述排出管的煤的粒径。

8.根据权利要求7所述的流化床，其特征在于，所述粒径控制装置为连通所述排出管的吹送气管，所述吹送气管向所述排出管内吹送具有预设压力的气体，所述气体可沿所述排出管向所述第一筛分室流动。

9.根据权利要求1所述的流化床，其特征在于，所述第二物料出口连接有溢流管，所述溢流管上设有流量控制阀门。

10.一种催化气化用原料煤制备系统，其特征在于，包括：

催化剂负载装置，用于混合催化剂和煤；

流化床，所述流化床为权利要求1～9中任一项所述的流化床，所述流化床的物料入口与催化剂负载装置的出口连通；

原料煤储存装置，用于储存制备完成的原料煤，所述原料煤储存装置的入口与所述流化床的第二物料出口连通。

11.根据权利要求10所述的催化气化用原料煤制备系统，其特征在于，所述流化床的第一物料出口连接有破碎装置，且所述破碎装置的出口连通原料煤储存装置的入口。

12.根据权利要求10所述的催化气化用原料煤制备系统，其特征在于，所述流化床的第三物料出口连接有除尘装置，所述除尘装置的出口连接有粒化装置，所述粒化装置的出口连通原料煤储存装置的入口。

13.根据权利要求10所述的催化气化用原料煤制备系统，其特征在于，所述流化床的第二物料出口与所述原料煤储存装置的入口之间连接有物料冷却装置。