CN212504739U - 一种粉煤加氢气化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种粉煤加氢气化系统，其包括气化炉、热能回收装置、粉煤加料系统、旋风分离器和粉煤加压系统。有益效果：本实用新型的加氢气化系统连接结构简单，易实现；简化了加氢气化系统，进而简化了加氢气化的工艺流程；并且提高了合成气的净化效率；有效的增加了合成气中甲烷的含量；粉煤碳转化率得到提高，大大的降低了氧气和氢气的消耗量，节约了能源，降低了生产成本。

Description

一种粉煤加氢气化系统

技术领域：

本实用新型专利属于粉煤加工领域，具体涉及一种粉煤加氢气化系统。

背景技术：

煤在世界能源构成中占有重要的地位，我国石油、天然气资源不够丰富，但煤炭资源较为充足，因此在能源消耗结构中，煤炭资源始终占有较大的比重(70％左右)，并且在今后很长一段时间内不会改变；近年来，利用煤热解和加氢气化来提取原煤中的焦油和气体产品的工艺受到越来越高的重视。

其中加氢气化是指氢气、氧气与煤粉在中温(700-1000℃)和高压(5-10MPa)的气化炉内进行反应，生成富含甲烷的粗煤气、高附加值芳烃油品和高热值半焦的过程，即将高温、高压的氢气和氧气、煤粉同时通过气化炉上的喷嘴进入到气化炉中，在气化炉中首先高温氢气与氧气发生贫氧燃烧反应得到更高温(～1000℃)的氢气，接着更高温的氢气与煤粉接触后发生煤的加氢热解反应，生成富含甲烷的粗煤气、高附加值芳烃油品和高热值半焦。

气化炉内反应后所产的半焦、合成气下行进入半焦收集段后进行气固分离，所产的合成气需要再经过两级旋风分离器进行气固分离，再经过废热锅炉进行热能回收，降温后的合成气经过粗煤气过滤器的过滤净化后送油品回收工段；经过旋风风离器和粗煤气过滤器的过滤之后的固体半焦与气化炉内所产的高温半焦则通过气化炉底部排焦管进入半焦冷却器降温，降温后的半焦通过锁斗排渣系统降压后外排。

采用上述加氢系统和加氢工艺存在以下问题：

1、煤粉通过锁斗系统进去气化炉后，发生加氢热解反应，反应生成甲烷的方程式如下：

CV+H→CH₄，C⁺+H→CH₄；C⁺+C⁺→C^-；C^-+H→CH₄；

由于在气化炉中的反应时间较短，因此碳氢反应不完全，CH₄含量略低；

2、目前所生成的半焦和合成气需要通过水冷换热器换热降温，因此半焦和合成的热能回收使用率较低，导致热能的浪费；并且增加了气化炉中提供热能的高温氢气和氧气的量，造成能源的浪费，增了生产成本；

3、由于半焦其特有的疏松多孔、密度小，因此易被气体夹带；进而导致后期合成气中的半焦去除非常困难，为此需要在后续去除合成气中的半焦的过程中增加工艺流程和大量设备，操作复杂，成本较高。

实用新型内容：

本实用新型的第一个目的在于提供一种连接关系结构简单，且简化了系统的粉煤加氢气化系统。

本实用新型的第二个目的在于提供一种实现了热能回收，且提高了甲烷含量的粉煤气化工艺方法。

本实用新型的技术方案一方面公开了一种粉煤加氢气化系统，其包括气化炉、热能回收装置、粉煤加料系统、旋风分离器和粉煤加压系统；

所述气化炉的出气口与所述热能回收装置的进气口连通；所述粉煤加料系统的出料口与所述热能回收装置的进料口连通；

所述热能回收装置的出气口与所述旋风分离器的进气口连通；所述热能回收装置的出料口与所述旋风分离器的出料口均与所述粉煤加压系统的进料口连通；

所述粉煤加压系统和所述粉煤加料系统的出料口均与所述气化炉的进料口连通。

进一步的，其还包括半焦排放系统；所述气化炉的排料口与所述半焦排放系统的进料口连通。

进一步的，所述粉煤加料系统包括粉煤料仓、粉煤常压罐、变压锁斗、粉煤发料罐、氢气源、氮气源、煤粉过滤器和火炬燃烧器；

所述粉煤料仓的出料口与所述粉煤常压罐的进料口连通；所述粉煤常压罐的出料口与所述变压锁斗的进料口连通；所述变压锁斗的出料口与所述粉煤发料罐的进料口连通；所述粉煤发料罐的出料口分别与所述气化炉和所述热能回收装置的进料口连通；

所述氢气源和所述氮气源均与所述变压锁斗的进气口连通；所述变压锁斗的出气口与所述煤粉过滤器的进气口连通；所述煤粉过滤器的出气口与所述火炬燃烧器的进气口连通；

所述变压锁斗与所述粉煤发料罐的之间连通设置有第一平衡管。

进一步的，所述粉煤发料罐的出料口处设置有出料管，所述出料管的一端与所述粉煤发料罐的出料口连通；所述出料管的另一端连通设置有输料管，所述输料管的一端与所述氢气源连通；所述输料管的另一端分别与所述气化炉和所述热能回收装置的进料口连通。

进一步的，所述粉煤加压系统包括粉煤收集罐、粉煤锁斗、中间发料罐、煤气源、高温过滤器和火炬燃烧器；

所述热能回收装置和所述旋风分离器的出料口与所述粉煤收集罐的进料口连通；所述粉煤收集罐的出料口与所述粉煤锁斗的进料口连通，所述粉煤锁斗的出料口与所述中间发料罐的进料口连通；所述中间发料罐的出料口与所述气化炉的进料口连通；

所述煤气源与所述粉煤锁斗的进气口连通；所述粉煤锁斗的出气口与所述高温过滤器的进气口连通，所述高温过滤器的出气口与所述火炬燃烧器的进气口连通；

在所述粉煤锁斗与所述粉煤收集罐之间连通设置有第二平衡管；在所述粉煤锁斗与所述中间发料罐之间连通设置有第三平衡管。

进一步的，所述半焦排放系统包括半焦冷却器、半焦收集罐、半焦锁斗、半焦水冷器、半焦储料仓、煤气源、氮气源、半焦过滤器和火炬燃烧器；

所述气化炉的出料口与所述半焦冷却器的进料口连通；所述半焦冷却器的出料口与所述半焦收集罐的进料口连通；所述半焦收集罐的出料口与所述半焦锁斗的进料口连通；所述半焦锁斗的出料口与所述半焦水冷器的进料口连通；所述半焦水冷器的出料口与所述半焦储料仓的进料口连通；

所述煤气源分别与所述半焦冷却器和所述半焦锁斗的进气口连通；所述氮气源与所述半焦锁斗的进气口连通；

所述半焦锁斗的出气口与所述半焦过滤器的进气口连通；所述半焦过滤器的出气口与所述火炬燃烧器的进气口连通；

所述半焦锁斗与所述半焦收集罐之间通过第四平衡管连通。

进一步的，所述热能回收装置包括塔体；在所述塔体内的上方均匀设置有若干个与所述塔体中心线呈45-90°夹角的喷嘴；

在所述塔体的顶部开设有出气口，在所述喷嘴下方的所述塔体侧壁上开设有进气口，在所述塔体的底部开设有出料口。

本实用新型的另一个方面还公开了一种粉煤气化工艺方法，其包括以下步骤：

步骤1：将粉煤、加热后的氢气和氧气通过气化炉喷嘴送入气化炉中；

步骤2：步骤1中的所述粉煤与加热后的氢气和氧气在所述气化炉内的反应段混合并发生加氢气化反应，生成半焦与合成气；

步骤3：步骤1中的粉煤和步骤2中的含有少量半焦的合成气进入到热能回收装置中进行换热，在换热的同时，所述粉煤将所述合成气中的半焦拦截，得到高温混合料，所述高温混合料沉积到所述热能回收装置底部；合成气则进入到旋风分离器中进行气固分离，分离后的合成气直接进行冷却分离，得到气体产品和液态油品；

步骤4：步骤3中的高温混合料以及旋风分离器分离后的固体作为原料通过粉煤加压系统输送到气化炉中。

进一步的，所述步骤2中的半焦被气化炉排出并通过半焦排放系统冷却降压，得到半焦产物。

进一步的，步骤1中的所述粉煤的粒度为5-90μm，含水量小于5％；所述氢气的温度最低为450℃；步骤4中的原料温度最低为300℃。

进一步的，步骤1和步骤2中的所述粉煤的输送压力为7.6Mpa±0.2；步骤4中的原料的输送压力为7.6Mpa±0.2。

进一步的，步骤2中的所述气化炉内的反应温度为700-900℃，反应压力为7.0Mpa。

进一步的，步骤3中的所述热能回收装置内的温度为750-850℃，压力为6.9Mpa。

本实用新型的优点：

1、本实用新型的加氢气化系统连接结构简单，易实现；粉煤在热能回收装置中与反应得到的高温合成气换热，并且在热能回收装置中形成的粉煤屏障将合成器中难以分离出的半焦拦截下来，旋风分离器将合成气中所剩余的粉煤分离出来，其分离效率约高达98％以上，因此分离后的合成气可直接进行冷却分离，无需两级旋风分离器、废热锅炉和粗煤气过滤器，减少了处理设备，简化了加氢气化系统，进而简化了加氢气化的工艺流程；并且提高了合成气的净化效率；

2、本实用新型中，粉煤在热能回收装置中与反应得到的高温合成气换热，在高温的作用下，粉煤中部分活性较强的挥发分被热解提出，有效的增加了合成气中甲烷的含量；并且高温的粉煤直接在气化炉中与高温的氢气进行反应，无需在加热粉煤，使得反应时间增加，粉煤碳转化率得到提高，根据常规气化氢煤比0.3计算，甲烷含量至少能够提高2％左右；

3、在热能回收装置中换热后的粉煤温度≥300℃，实现了热能回收；高温的粉煤进入到气化炉中的反应段参与氢化反应，大大的降低了氧气和氢气的消耗量，节约了能源，降低了生产成本。

附图说明：

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。

气化炉1，热能回收装置2，塔体2.1，喷嘴2.2，粉煤加料系统3，粉煤料仓3.1，粉煤常压罐3.2，变压锁斗3.3，粉煤发料罐3.4，氢气源3.5，煤粉过滤器3.6，第一平衡管3.7，出料管3.8，输料管3.9，旋风分离器4，粉煤加压系统5，粉煤收集罐5.1，粉煤锁斗5.2，中间发料罐5.3，高温过滤器5.4，第二平衡管5.5，第三平衡管5.6，半焦排放系统6，半焦冷却器6.1，半焦收集罐6.2，半焦锁斗6.3，半焦水冷器6.4，半焦储料仓6.5，半焦过滤器6.6，第四平衡管6.7，煤气源7，氮气源8，火炬燃烧器9。

具体实施方式：

下面将结合附图通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1：如图1所示，一种粉煤加氢气化系统，其包括气化炉1、热能回收装置2、粉煤加料系统3、旋风分离器4、粉煤加压系统5和半焦排放系统6；气化炉1的出气口与热能回收装置2的进气口连通；粉煤加料系统3的出料口与热能回收装置2的进料口连通；热能回收装置2的出气口与旋风分离器4的进气口连通；热能回收装置2的出料口与旋风分离器4的出料口均与粉煤加压系统5的进料口连通；粉煤加压系统5和粉煤加料系统3的出料口均与气化炉1的进料口连通；气化炉1的排料口与半焦排放系统6的进料口连通。

粉煤加料系统3包括粉煤料仓3.1、粉煤常压罐3.2、变压锁斗3.3、粉煤发料罐3.4、氢气源3.5、氮气源8、煤粉过滤器3.6和火炬燃烧器9；粉煤料仓3.1的出料口与粉煤常压罐3.2的进料口连通；粉煤常压罐3.2的出料口与变压锁斗3.3的进料口连通；变压锁斗3.3的出料口与粉煤发料罐3.4的进料口连通；粉煤发料罐3.4的出料口分别与气化炉1和热能回收装置2的进料口连通；氢气源3.5和氮气源8均与变压锁斗3.3的进气口连通；变压锁斗3.3的出气口与煤粉过滤器3.6的进气口连通；煤粉过滤器3.6的出气口与火炬燃烧器9的进气口连通；变压锁斗3.3与粉煤发料罐3.4的之间连通设置有第一平衡管3.7。

粉煤发料罐3.4的出料口处设置有出料管3.8，出料管3.8的一端与粉煤发料罐3.4的出料口连通；出料管3.8的另一端连通设置有输料管3.9，输料管3.9的一端与氢气源3.5连通；输料管3.9的另一端分别与气化炉1和热能回收装置2的进料口连通。

粉煤料仓3.1内的粉煤被送到粉煤常压罐3.2中，当粉煤常压罐3.2中料位到达最高料位时，停止输送粉煤，并且开始将粉煤常压罐3.2内的粉煤输送至变压锁斗3.3内，当粉煤常压罐3.2中料位到达最低料位时，停止向变压锁斗3.3内输送物料，并且将粉煤料仓3.1内的粉煤送到粉煤常压罐3.2中。

粉煤被送至变压锁斗3.3之后，开始向变压锁斗3.3内通入氢气充压，当变压锁斗3.3内的压力与粉煤发料罐3.4的压力相同时，停止氢气充压，打开第一平衡管3.7上的阀门，使变压锁斗3.3与粉煤发料罐3.4连通，接着变压锁斗3.3内的粉煤开始向粉煤发料罐3.4中输送，当粉煤发料罐3.4内的料位达到最高值时，停止输送，并关闭第一平衡管3.7上的阀门，接着向变压锁斗3.3内通入氮气，将变压锁斗3.3内的氢气置换外排至火炬燃烧器9进行燃烧处理，置换完后，停止通入氮气，变压锁斗3.3内的气体外排泄压，泄至常压后，停止气体外排，并开始将粉煤发料罐3.4内的粉煤输送至变压锁斗3.3内。

当粉煤发料罐3.4内的料位达到最高值时，反应刚开始通过氢气将粉煤发料罐3.4中粉煤气力输送至气化炉1和热能回收装置2中，回收热能后的粉煤通过粉煤加压系统5输送到气化炉1中后，停止将粉煤发料罐3.4中粉煤向气化炉1中直接输送；当粉煤发料罐3.4内的料位达到最低值时，开始向变压锁斗3.3内通入氢气充压，当变压锁斗3.3内的压力与粉煤发料罐3.4的压力相同时，停止氢气充压，打开第一平衡管3.7上的阀门，使变压锁斗3.3与粉煤发料罐3.4连通，接着变压锁斗3.3内的粉煤开始向粉煤发料罐3.4中输送，采用上述方式实现粉煤的输送加料。

粉煤加压系统5包括粉煤收集罐5.1、粉煤锁斗5.2、中间发料罐5.3、煤气源7、高温过滤器5.4和火炬燃烧器9；

热能回收装置2和旋风分离器4的出料口与粉煤收集罐5.1的进料口连通；粉煤收集罐5.1的出料口与粉煤锁斗5.2的进料口连通，粉煤锁斗5.2的出料口与中间发料罐5.3的进料口连通；中间发料罐5.3的出料口与气化炉1的进料口连通；

煤气源7与粉煤锁斗5.2的进气口连通；粉煤锁斗5.2的出气口与高温过滤器5.4的进气口连通，高温过滤器5.4的出气口与火炬燃烧器9的进气口连通；

在粉煤锁斗5.2与粉煤收集罐5.1之间连通设置有第二平衡管5.5；在粉煤锁斗5.2与中间发料罐5.3之间连通设置有第三平衡管5.6。

热能回收装置2内的高温混合料和旋风分离器4分离出的固体被送到粉煤收集罐5.1中，当粉煤收集罐5.1中料位到达最高料位时，停止输送物料，并且开始将粉煤收集罐5.1内的粉煤输送至压力相同的粉煤锁斗5.2内，当粉煤收集罐5.1中料位到达最低料位时，停止向粉煤锁斗5.2内输送物料，并且热能回收装置2内的高温混合料和旋风分离器4分离出的固体开始被送到粉煤收集罐5.1中。

物料被送至粉煤锁斗5.2之后，开始向粉煤锁斗5.2内通入少量的煤气进行充压，当粉煤锁斗5.2内的压力与中间发料罐5.3的压力相同时，停止煤气充压，打开第三平衡管5.6上的阀门，使粉煤锁斗5.2与中间发料罐5.3连通，接着粉煤锁斗5.2内的粉煤开始向中间发料罐5.3中输送，当中间发料罐5.3内的料位达到最高值时，停止输送，并关闭第三平衡管5.6上的阀门，接着将粉煤锁斗5.2内的氢气外排至火炬燃烧器9进行燃烧处理，直到粉煤锁斗5.2内的压力与粉煤收集罐5.1的压力相同时，停止外排煤气，接着打开第二平衡管5.5上的阀门，使粉煤锁斗5.2与粉煤收集罐5.1连通，并开始将粉煤收集罐5.1内的粉煤输送至粉煤锁斗5.2内，当粉煤收集罐5.1中料位到达最低料位时，停止向粉煤锁斗5.2内输送物料，并且关闭第二平衡管5.5上的阀门，开始向粉煤锁斗5.2内通入少量的煤气进行充压。

当中间发料罐5.3内的料位达到最高值时，中间发料罐5.3中的物料作为原料被输送至气化炉1中参与氢化反应；当中间发料罐5.3内的料位达到最低值时，开始向粉煤锁斗5.2内通入少量的煤气进行充压，当粉煤锁斗5.2内的压力与中间发料罐5.3的压力相同时，停止煤气充压，打开第三平衡管5.6上的阀门，使粉煤锁斗5.2与中间发料罐5.3连通，接粉煤锁斗5.2内的物料开始向中间发料罐5.3中输送，采用上述方式实现了将换热后的高温物料输送至气化炉1。

半焦排放系统6包括半焦冷却器6.1、半焦收集罐6.2、半焦锁斗6.3、半焦水冷器6.4、半焦储料仓6.5、煤气源7、氮气源8、半焦过滤器6.6和火炬燃烧器9；气化炉1的出料口与半焦冷却器6.1的进料口连通；半焦冷却器6.1的出料口与半焦收集罐6.2的进料口连通；半焦收集罐6.2的出料口与半焦锁斗6.3的进料口连通；半焦锁斗6.3的出料口与半焦水冷器6.4的进料口连通；半焦水冷器6.4的出料口与半焦储料仓6.5的进料口连通；煤气源7分别与半焦冷却器6.1和半焦锁斗6.3的进气口连通；氮气源8与半焦锁斗6.3的进气口连通；半焦锁斗6.3的出气口与半焦过滤器6.6的进气口连通；半焦过滤器6.6的出气口与火炬燃烧器9的进气口连通；半焦锁斗6.3与半焦收集罐6.2之间通过第四平衡管6.7连通。

气化炉1底部的半焦被送至半焦冷却器6.1中，并且从半焦冷却器6.1的底部通入煤气用于冷却半焦的同时，将半焦输送到半焦收集罐6.2中，当半焦收集罐6.2中料位到达最高料位时，停止向半焦冷却器6.1中通入半焦和煤气，同时向半焦锁斗6.3内通入煤气充压，当半焦锁斗6.3内的压力与半焦收集罐6.2的压力相同时，停止煤气充压，打开第四平衡管6.7上的阀门，使半焦收集罐6.2与半焦锁斗6.3连通，接着半焦收集罐6.2内的粉煤开始向半焦锁斗6.3输送，当半焦收集罐6.2中料位到达最低料位时，停止向半焦锁斗6.3内输送物料，关闭第四平衡管6.7上的阀门，并且开始向半焦冷却器6.1中通入半焦和煤气。

半焦被送至半焦锁斗6.3之后，开始向半焦锁斗6.3内通入氮气，将半焦锁斗6.3内的煤气置换外排至火炬燃烧器9进行燃烧处理，置换完后，停止通入氮气，半焦锁斗6.3内的气体外排泄压，泄至常压后，停止气体外排，并开始将半焦锁斗6.3内的半焦输送至半焦水冷器6.4内与冷却水换热，换热后外排至半焦储料仓6.5内储存，最后最为水煤浆制气的原料等被回收；半焦锁斗6.3内的半焦排完之后，关闭半焦锁斗6.3与半焦水冷器6.4之间的阀门；接着开始向半焦锁斗6.3内通入煤气充压，当半焦锁斗6.3内的压力与半焦收集罐6.2的压力相同时，停止煤气充压，打开第四平衡管6.7上的阀门，使半焦收集罐6.2与半焦锁斗6.3连通，接着半焦收集罐6.2内的粉煤开始向半焦锁斗6.3中输送，实现半焦的冷却外排。

热能回收装置2包括塔体2.1；在塔体2.1内的上方均匀设置有若干个与塔体2.1中心线呈45-90°夹角的喷嘴2.2；保证塔体2.1内的喷嘴2.2喷出的雾化状粉煤形成一个粉煤屏障，使得合成气中的半焦与粉煤充分接触，将半焦从合成气中拦截下来；在塔体2.1的顶部开设有出气口，在喷嘴2.2下方的塔体2.1侧壁上开设有进气口，在塔体2.1的底部开设有出料口。

本实用新型的加氢气化系统连接结构简单，易实现；粉煤在热能回收装置2中与反应得到的高温合成气换热，并且在热能回收装置2中形成的粉煤屏障将合成器中难以分离出的半焦拦截下来，旋风分离器4将合成气中所剩余的粉煤分离出来，其分离效率约高达98％以上，因此分离后的合成气可直接进行冷却分离，无需两级旋风分离器4、废热锅炉和粗煤气过滤器，减少了处理设备，简化了加氢气化系统，进而简化了加氢气化的工艺流程；并且提高了合成气的净化效率。

实施例2：利用实施例1系统的粉煤气化工艺方法，其包括以下步骤：

步骤1：将粉煤、加热后的氢气和氧气通过气化炉1喷嘴2.2送入气化炉1中；粉煤的粒度为5-90μm，含水量小于5％，输送压力为7.4Mpa；氢气的温度最低为450℃；

步骤2：步骤1中的粉煤与加热后的氢气和氧气在气化炉1内的反应段混合并发生加氢气化反应，生成半焦与合成气；半焦被气化炉1排出并通过半焦排放系统6冷却降压，得到半焦产物；气化炉1内的反应温度为700℃，反应压力为7.0Mpa。

步骤3：步骤1中的粉煤和步骤2中的含有少量半焦的合成气进入到热能回收装置2中进行换热，在换热的同时，粉煤将合成气中的半焦拦截，得到高温混合料，高温混合料沉积到热能回收装置2底部；合成气则进入到旋风分离器4中进行气固分离，分离后的合成气直接进行冷却分离，得到气体产品和液态油品；热能回收装置2内的温度为750℃，压力为6.9Mpa。

步骤4：步骤3中的高温混合料以及旋风分离器4分离后的固体作为原料通过粉煤加压系统5输送到气化炉1中，原料温度最低为300℃；原料的输送压力为7.4Mpa。

本实用新型中，粉煤在热能回收装置2中与反应得到的高温合成气换热，在高温的作用下，粉煤中部分活性较强的挥发分被热解提出，有效的增加了合成气中甲烷的含量；并且高温的粉煤直接在气化炉1中与高温的氢气进行反应，无需在加热粉煤，使得反应时间增加，粉煤碳转化率得到提高，根据常规气化氢煤比0.3计算，甲烷含量至少能够提高2％左右；在热能回收装置2中换热后的粉煤温度≥300℃，实现了热能回收；高温的粉煤进入到气化炉1中的反应段参与氢化反应，大大的降低了氧气和氢气的消耗量，节约了能源，降低了生产成本。

实施例3：利用实施例1系统的粉煤气化工艺方法，其包括以下步骤：

步骤1：将粉煤、加热后的氢气和氧气通过气化炉1喷嘴2.2送入气化炉1中；粉煤的粒度为5-90μm，含水量小于5％，输送压力为7.6Mpa；氢气的温度最低为450℃；

步骤2：步骤1中的粉煤与加热后的氢气和氧气在气化炉1内的反应段混合并发生加氢气化反应，生成半焦与合成气；半焦被气化炉1排出并通过半焦排放系统6冷却降压，得到半焦产物；气化炉1内的反应温度为800℃，反应压力为7.0Mpa。

步骤3：步骤1中的粉煤和步骤2中的含有少量半焦的合成气进入到热能回收装置2中进行换热，在换热的同时，粉煤将合成气中的半焦拦截，得到高温混合料，高温混合料沉积到热能回收装置2底部；合成气则进入到旋风分离器4中进行气固分离，分离后的合成气直接进行冷却分离，得到气体产品和液态油品；热能回收装置2内的温度为800℃，压力为6.9Mpa。

步骤4：步骤3中的高温混合料以及旋风分离器4分离后的固体作为原料通过粉煤加压系统5输送到气化炉1中，原料温度最低为300℃；原料的输送压力为7.6Mpa。

本实用新型中，粉煤在热能回收装置2中与反应得到的高温合成气换热，在高温的作用下，粉煤中部分活性较强的挥发分被热解提出，有效的增加了合成气中甲烷的含量；并且高温的粉煤直接在气化炉1中与高温的氢气进行反应，无需在加热粉煤，使得反应时间增加，粉煤碳转化率得到提高，根据常规气化氢煤比0.3计算，甲烷含量至少能够提高2％左右；在热能回收装置2中换热后的粉煤温度≥300℃，实现了热能回收；高温的粉煤进入到气化炉1中的反应段参与氢化反应，大大的降低了氧气和氢气的消耗量，节约了能源，降低了生产成本。

实施例4：利用实施例1系统的粉煤气化工艺方法，其包括以下步骤：

步骤1：将粉煤、加热后的氢气和氧气通过气化炉1喷嘴2.2送入气化炉1中；粉煤的粒度为5-90μm，含水量小于5％，输送压力为7.8Mpa；氢气的温度最低为450℃；

步骤2：步骤1中的粉煤与加热后的氢气和氧气在气化炉1内的反应段混合并发生加氢气化反应，生成半焦与合成气；半焦被气化炉1排出并通过半焦排放系统6冷却降压，得到半焦产物；气化炉1内的反应温度为900℃，反应压力为7.0Mpa。

步骤3：步骤1中的粉煤和步骤2中的含有少量半焦的合成气进入到热能回收装置2中进行换热，在换热的同时，粉煤将合成气中的半焦拦截，得到高温混合料，高温混合料沉积到热能回收装置2底部；合成气则进入到旋风分离器4中进行气固分离，分离后的合成气直接进行冷却分离，得到气体产品和液态油品；热能回收装置2内的温度为850℃，压力为6.9Mpa。

步骤4：步骤3中的高温混合料以及旋风分离器4分离后的固体作为原料通过粉煤加压系统5输送到气化炉1中，原料温度最低为300℃；原料的输送压力为7.8Mpa。

本实用新型中，粉煤在热能回收装置2中与反应得到的高温合成气换热，在高温的作用下，粉煤中部分活性较强的挥发分被热解提出，有效的增加了合成气中甲烷的含量；并且高温的粉煤直接在气化炉1中与高温的氢气进行反应，无需在加热粉煤，使得反应时间增加，粉煤碳转化率得到提高，根据常规气化氢煤比0.3计算，甲烷含量至少能够提高2％左右；在热能回收装置2中换热后的粉煤温度≥300℃，实现了热能回收；高温的粉煤进入到气化炉1中的反应段参与氢化反应，大大的降低了氧气和氢气的消耗量，节约了能源，降低了生产成本。

按照现有的方法，粉煤的进入气化炉1内的温度为80℃，本实用新型中粉煤返回气化炉1内的温度为280-300℃，因此平均每吨煤每小时约能节省20Nm³/h的氢气和10Nm³/h的氧气量。如果按照1000吨每天投煤量计算，一天能节省氢气20000Nm³，氧气10000Nm³；经济效益非常可观。

以上是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种粉煤加氢气化系统，其特征在于，其包括气化炉、热能回收装置、粉煤加料系统、旋风分离器和粉煤加压系统；

所述气化炉的出气口与所述热能回收装置的进气口连通；所述粉煤加料系统的出料口与所述热能回收装置的进料口连通；

所述热能回收装置的出气口与所述旋风分离器的进气口连通；所述热能回收装置的出料口与所述旋风分离器的出料口均与所述粉煤加压系统的进料口连通；

所述粉煤加压系统和所述粉煤加料系统的出料口均与所述气化炉的进料口连通。

2.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化系统，其特征在于，

其还包括半焦排放系统；所述气化炉的排料口与所述半焦排放系统的进料口连通。

3.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化系统，其特征在于，所述粉煤加料系统包括粉煤料仓、粉煤常压罐、变压锁斗、粉煤发料罐、氢气源、氮气源、煤粉过滤器和火炬燃烧器；

所述粉煤料仓的出料口与所述粉煤常压罐的进料口连通；所述粉煤常压罐的出料口与所述变压锁斗的进料口连通；所述变压锁斗的出料口与所述粉煤发料罐的进料口连通；所述粉煤发料罐的出料口分别与所述气化炉和所述热能回收装置的进料口连通；

所述氢气源和所述氮气源均与所述变压锁斗的进气口连通；所述变压锁斗的出气口与所述煤粉过滤器的进气口连通；所述煤粉过滤器的出气口与所述火炬燃烧器的进气口连通；

所述变压锁斗与所述粉煤发料罐的之间连通设置有第一平衡管。

4.根据权利要求3所述的一种粉煤加氢气化系统，其特征在于，所述粉煤发料罐的出料口处设置有出料管，所述出料管的一端与所述粉煤发料罐的出料口连通；所述出料管的另一端连通设置有输料管，所述输料管的一端与所述氢气源连通；所述输料管的另一端分别与所述气化炉和所述热能回收装置的进料口连通。

5.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化系统，其特征在于，所述粉煤加压系统包括粉煤收集罐、粉煤锁斗、中间发料罐、煤气源、高温过滤器和火炬燃烧器；

所述热能回收装置和所述旋风分离器的出料口与所述粉煤收集罐的进料口连通；所述粉煤收集罐的出料口与所述粉煤锁斗的进料口连通，所述粉煤锁斗的出料口与所述中间发料罐的进料口连通；所述中间发料罐的出料口与所述气化炉的进料口连通；

所述煤气源与所述粉煤锁斗的进气口连通；所述粉煤锁斗的出气口与所述高温过滤器的进气口连通，所述高温过滤器的出气口与所述火炬燃烧器的进气口连通；

在所述粉煤锁斗与所述粉煤收集罐之间连通设置有第二平衡管；在所述粉煤锁斗与所述中间发料罐之间连通设置有第三平衡管。

6.根据权利要求2所述的一种粉煤加氢气化系统，其特征在于，所述半焦排放系统包括半焦冷却器、半焦收集罐、半焦锁斗、半焦水冷器、半焦储料仓、煤气源、氮气源、半焦过滤器和火炬燃烧器；

所述气化炉的出料口与所述半焦冷却器的进料口连通；所述半焦冷却器的出料口与所述半焦收集罐的进料口连通；所述半焦收集罐的出料口与所述半焦锁斗的进料口连通；所述半焦锁斗的出料口与所述半焦水冷器的进料口连通；所述半焦水冷器的出料口与所述半焦储料仓的进料口连通；

所述煤气源分别与所述半焦冷却器和所述半焦锁斗的进气口连通；所述氮气源与所述半焦锁斗的进气口连通；

所述半焦锁斗的出气口与所述半焦过滤器的进气口连通；所述半焦过滤器的出气口与所述火炬燃烧器的进气口连通；

所述半焦锁斗与所述半焦收集罐之间通过第四平衡管连通。

7.根据权利要求1所述的一种粉煤加氢气化系统，其特征在于，所述热能回收装置包括塔体；在所述塔体内的上方均匀设置有若干个与所述塔体中心线呈45-90°夹角的喷嘴；

在所述塔体的顶部开设有出气口，在所述喷嘴下方的所述塔体侧壁上开设有进气口，在所述塔体的底部开设有出料口。

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