CN216192109U - 一种焦粉气化系统和热解气化一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种焦粉气化系统和热解气化一体化系统，该焦粉气化系统包括：干粉加压输送单元,用于输送煤热解产生的热焦粉；干粉气化单元,用于接受热焦粉，氧气和有机废水，以将热焦粉进行气化及对气化所得的产物进行激冷和洗涤净化；合成气净化单元,用于接收来自所述干粉气化单元的粗合成气并对其进行洗涤净化；以及黑水处理单元,用于对来自干粉气化单元和/或合成气净化单元的黑水进行沉降，从中分离得到灰水和含碳灰浆。采用本实用新型的气化系统和气化方法可以将高温热焦粉直接气化，并且可有效利用热解后续工序中产生的高浓度有机废水，同时实现热态焦粉和高浓度有机废水的就地、高效、清洁环保的利用。

Description

一种焦粉气化系统和热解气化一体化系统

技术领域

本实用新型涉及一种焦粉气化系统和热解气化一体化系统，属于煤炭分质利用领域。

背景技术

我国的能源消费结构中，煤碳占60％以上，但我国煤炭储量中高水分、高挥发分、低热值的低阶煤(如高活性烟煤和褐煤)比例大。这些煤的变质程度低，煤炭的挥发份中含有大量的长链、苯环有机物，若直接燃烧或气化制化学品，其直接利用率低，例如：燃烧热值低，气化生产CO+H₂再制造长链或苯环类有机物，因此对于低阶煤进行分质利用是煤炭清洁和循环利用的发展方向。

普通的热解或焦化技术是在400-900℃的温度下，将煤炭附加值高的焦油提取出来(附带煤气)，焦油和煤气再经过洗脱等处理后焦油加氢、煤气生产化学品或作为燃料气，在这一过程中会产生一定量的高浓度有机废水。该有机废水所含有机物的种类多、COD含量高、且不易降解和处理，因为传统的生化或焚烧的方法投资大、能耗高，即使投入大量设备和运行成本仍难以完全处理和回收利用，这就制约了低质煤分质利用的发展，如何低投入、有效无害的处理废水、还能回收利用其中的有机物是低阶煤分质利用发展的重要环节。

另外，热解或焦化后残留的固体物即为焦炭，焦粉离开热解的温度一般在400～900℃(水含量接近0)，其易自燃，难以长距离运输，需要降温处理。高温焦粉能够经换热副产中低压蒸汽，但在250℃以下继续冷却就只能使用循环冷却水完成，设备投资和耗水量大，而下游无论是焚烧、炼铁还原还是气化又需要对焦粉原料进行升温处理，这就造成了能量的浪费，因此若热态焦粉能够就地转化，直接制造易于运输和直接使用的产品，是焦粉利用的主要发展方向，这也是煤炭的分质利用需要形成闭环的要求。

对于低阶煤的分质利用，更多的提取煤炭中高附加值的焦油等(高出油率)，是热解发展的方向，其副产的焦粉具有含水量低(接近0)、粒度小、温度高、热值高、又不破坏其气化活性特点，是干粉气化的良好原料。但干粉气化时往往需要添加蒸汽(作为辅助气化剂添加到氧气中)用于炉内热量平衡，这也使氧气系统温度、材质等要求提高，投资比较高、运行安全要求也更高了，因此干粉气化需要进一步优化。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种焦粉气化系统和热解气化一体化系统，采用本实用新型的气化系统和气化方法可以将高温热焦粉直接气化，并且可有效处理和利用热解后续工序中产生的高浓度有机废水，同时实现热态焦粉和高浓度有机废水的就地、高效、清洁环保的利用和处理。

本实用新型为达到其目的，提供如下技术方案：

一种焦粉气化系统，包括：

干粉加压输送单元,用于输送煤热解产生的热焦粉；

干粉气化单元,用于接受所述干粉加压输送单元输送的热焦粉，以及外部提供的氧气和有机废水，以将热焦粉进行气化及对气化所得的产物进行激冷和洗涤净化，获得粗合成气、固体废渣和含有未完全反应的焦粉的黑水；

合成气净化单元,用于接收来自所述干粉气化单元的粗合成气并对其进行洗涤净化，以获得净化的合成气和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

以及黑水处理单元,用于对来自干粉气化单元和/或合成气净化单元的黑水进行沉降，从中分离得到灰水和含碳灰浆。

本实用新型的系统，进一步地，所述焦粉气化系统还包括有机废水加压输送单元，其与所述干粉气化单元连通，用于向其提供有机废水，具体地，所述有机废水加压输送单元可采用具有相应功能的常规装置，例如高压泵、废水储存罐、过滤器等。

本实用新型的系统，进一步地，所述焦粉气化系统还包括排渣单元，其与干粉气化单元连通，用于排出干粉气化单元中的固体废渣，优选为加压排渣单元。

本实用新型的系统，在具体的实施方案中，所述干粉加压输送单元包括常压粉仓、锁斗和高压加料罐。

优选地，本实用新型可采用常规气化系统中的锁斗结构和系统，但需耐高温，以实现热焦粉(～250℃)从常压向高压的转换。

本实用新型的系统，在具体的实施方案中，干粉气化单元采用本领域常用的相应气化炉等装置均可，例如具体可以是盘管水冷壁或列管水冷壁结构，烧嘴位置可以是顶置下喷或直筒段侧喷，烧嘴数量可以是单一组合烧嘴或多个烧嘴，激冷形式可以是全部水激冷、部分激冷加废锅或全废锅。

本实用新型的系统，优选地，所述黑水处理单元采用多级闪蒸方式，例如可以是二级闪蒸或多级闪蒸等，进一步地，由黑水处理单元处理后得到的灰水可再通入合成气净化单元循环使用。

本实用新型的系统，进一步地，粗合成气经合成气净化单元洗涤后可作为下游的原料气；优选地，所述合成气净化单元还设置有黑水出口和结净水出口，粗合成合成气经合成气净化单元采用水洗的方式，去除粗合成气中的灰尘后，较洁净的洗涤水即结净水作为干粉气化单元的激冷水，黑水则送入黑水处理单元。

本实用新型另一方面提供了一种热解气化一体化系统，该系统在前文所述的焦粉气化系统基础上，还包括煤热解单元，用于热解煤粉并分离热解所得的产物，以获得焦油、煤气和用于供应至干粉气化单元的热焦粉。

优选地，所述煤热解单元包括热解反应器、第一气固分离装置、油气分离装置和焦粉热回收装置；

所述热解反应器用于对煤粉进行热解，并获得气态产物和固态产物；

所述第一气固分离装置，用于分离来自所述热解反应器的气态产物和固态产物；

所述油气分离装置与所述第一气固分离装置连通并用于接收所述气态产物，以从中分离得到焦油、煤气以及有机废水；

所述焦粉热回收装置与所述第一气固分离装置连通并用于接收所述固态产物，以从中分离得到热焦粉。

作为一种具体实施方式，所述焦粉热回收装置中的热焦粉采用气力输送，且经第二气固分离装置后，再进入干粉加压输送单元，所述第二气固分离装置袋式收粉器、陶瓷过滤收粉器或金属过滤收粉器中的一种。

根据本实用新型的一体化系统，优选地，还包括磨煤干燥单元，原煤和空气进入所述磨煤干燥单元处理得到煤热解单元的原料或者作为干粉气化单元的备用原料供应系统。

一些具体实施方案中，所述磨煤干燥单元采用循环煤气作为燃料气，将原煤进行研磨和干燥，制备成水分降至2％wt～4％wt，粒度分布一般为d₅₀＝50～150um的煤粉，合格的煤粉由气力输送利用低压惰性气(CO₂或N₂)输送到煤热解单元或干粉气化单元。

一般来说气化对粒度的要求是越小越好，这样有利于反应；但热解希望粒度大一点，这样较小颗粒的煤粉就不至于进入热解后的焦油产品中(不容易分离)，因此需要气化和热解相互妥协。热解在满足其分离要求的情况下，尽量的减小煤粉颗粒的尺寸，气化炉的一般停留时间在6秒左右，气化温度为1400～1600℃，根据需要，本实用新型气化可通过在气化炉设计上增加停留时间、在操作上提高操作温度等方式满足稍大的颗粒仍能够实现接近100％的转化。

因此，为了使磨煤干燥单元处理的煤粉同时满足煤热解和干粉气化使用，本实用新型在粒度大小上设置了一些优选，最终优选d₅₀＝50～150um的煤粉。其中，d₅₀即一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％，D50也叫中位径或中值粒径。d₅₀常用来表示粉体的平均粒度。

根据本实用新型的一体化系统，优选地，所述磨煤干燥单元还包括筛分装置。为了避免小颗粒的煤粉对热解产生影响(即细小的煤粉会从热解反应器中逃逸，进入焦油中处理困难，且降低焦油的品质)，本实用新型在磨煤干燥系统增加筛分装置(如旋风分离、筛分等方式)，将粒度小于指定要求的(如10um以下的)煤粉分离出来，不送入热解，但可以送入气化系统作为原料。相比于某些单独的热解项目，这些细粉处理较复杂，例如不便运输、易自燃等。

在具体的实施方案中，所述筛分装置与干粉气化单元连通，其筛分粒度为10～30um，优选10-20um，用于将小于该粒度范围的煤粉分离出来，不送入热解，送入气化系统作为原料。

本实用新型第三方面提供一种利用上述焦粉气化系统进行热焦粉高效气化的方法，包括如下步骤：

1)将煤热解得到的热焦粉和有机废水送至干粉气化单元，在氧气气氛中进行气化，对气化所得产物进行激冷和洗涤净化，获得粗合成气、固体废渣和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

2)将所述粗合成气送入合成气净化单元并对其进行洗涤净化，以获得净化的合成气和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

3)将所述干粉气化单元和/或合成气净化单元的黑水送入黑水处理单元，以对黑水进行沉降，从中分离得到灰水和含碳灰浆。

根据本实用新型的方法，还包括如下步骤：采用排渣单元将干粉气化单元中的固体废渣排出。

根据本实用新型的方法，有机废水的添加量为热焦粉质量的10～20％，较优的在12～18％。相比于原煤，焦粉是在原煤脱出挥发分的基础上获得，C元素浓缩，单位质量的焦粉碳含量高，热值高，所以放热量大，在保证气化操作温度和产品产量的基础上，相较与原煤的气化，水(废水)的添加量高，因此氧气和焦粉(煤粉)的比例也是不同的。若添加上述比例的有机废水和热焦粉时，能满足反应需要的温度要求。在控制上，一般以氧气的量为基础，通过控制氧气/热焦粉的比例，以及氧气/废水的比例，具体控制数值需要视原煤以及原煤热解后的焦粉的性质(如热值、灰含量、灰成分、活性，元素分析等)，经计算确定合适的操作温度、产品产量来得出水的需求量。

根据本实用新型方法，在干粉气化单元内热焦粉、氧气和高度雾化的有机废水均匀混合，1400℃～1700℃高温下，在干粉气化单元内发生剧烈的燃烧和气化反应，焦粉被完全气化，生成高温粗合成气，废水中高浓度的有机物在气化反应时被全部分解为CO和H₂，成为粗合成气的一部分，水作为辅助气化剂参与气化反应，并维持炉内热量平衡。

本实用新型第四方面提供一种利用上述热解气化一体化系统进行煤炭分级综合利用和热焦粉高效气化的方法，该方法包括如下步骤：

a.将煤粉送入至煤热解单元进行热解，分离热解所得的产物，获得焦油、煤气和热焦粉；

b.将煤热解单元得到的热焦粉和有机废水送入至干粉气化单元，在氧气气氛中进行气化，对气化所得产物进行激冷和洗涤净化，获得粗合成气、固体废渣和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

c.将所述粗合成气送入合成气净化单元并对其进行洗涤净化，以获得净化的合成气和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

d.将所述干粉气化单元和/或合成气净化单元的黑水送入黑水处理单元，以对黑水进行沉降，从中分离得到灰水和含碳灰浆。

根据本实用新型的方法，还包括如下步骤：将原煤和空气送入磨煤干燥单元处理进行研磨和干燥，制备得到水分降至2％wt～4％wt，粒度分布为d₅₀＝50～150um的煤粉，将煤粉通入煤热解单元作为热解原料，和/或煤粉通入干粉气化单元作为气化原料。

根据本实用新型的方法，还包括：将磨煤干燥单元处理得到的煤粉经过筛分装置处理，筛出的粒度为10～30um的煤粉进入干粉气化单元(主要考虑小颗粒煤粉进入热解系统，影响焦油产品的品质)。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提供的工艺流程可以直接以200℃～250℃的热焦粉为气化原料，对焦粉颗粒的分布要求不高，无需二次研磨操作。节约了焦粉冷却和筛分的设备投资，节约了大部分冷却水。而同现有水煤浆气化焦粉工艺相比：水煤浆制浆对焦粉粒度的分布和温度要求都比较严格，不仅需要二次研磨，而且需要将焦粉温度降至70℃以下，而出热解系统的热焦粉经初步热回收降温至200℃～250℃后进一步降温对设备的要求会更高，冷却水量需加大；因此热焦粉进水煤浆系统需要二次研磨，或通过配小颗粒的煤粉才能满足煤浆制备的要求；另外焦粉降温制浆再进入气化炉内升温、反应，也是能量的浪费。

本实用新型也可实现煤热解系统和焦粉气化系统综合布置，两个系统以磨煤岛的形式共用磨煤干燥单元。优点表现在：从煤热解系统送过来的焦粉无需研磨可直接进焦粉气化系统；热焦粉属就地转化，避免了运输和储存，一方面节约了运输和储存的费用，另一方面解决了焦粉运输和储存过程中自燃的风险；煤热解系统正常运行时，原煤经磨煤干燥后进煤热解系统，当煤热解系统不运行时，原煤经磨煤干燥后直接进焦粉气化系统，提高了装置的利用率；焦粉本身带有的温度热量得以利用，提高能量的利用率

另外，本实用新型可借助于气化炉以及与热焦粉、有机废水及氧气进料配合的气化工艺烧嘴，低阶煤热解的副产物焦粉和高浓度有机废水分别得到了高效的利用和处理，而且没有多余的污染物排放和水排放。在1400℃到1700℃的高温下，焦粉的转化率达到99％，高浓度有机废水中有机物被全部分解为CO和H₂，清洁处理有机废水的同时还增加了合成气的有效组分。

与现有干粉气化系统相比，现有干粉气化系统的蒸汽添加和氧气预热系统被取消，本实用新型采用有机废水或纯水作为辅助气化剂，缩短了气化流程、减少了设备数量和材质要求，不仅降低了原材料的需求、降低了投资和运行费用，还提供了系统的安全性(氧气系统稳定降低)。

综上所述，本实用新型上述工艺系统和方法既可用于低阶煤的分质综合利用，也可仅对已有的热解系统进行改造，还能直接对热焦粉进行高效气化转化处理同时消化有机废水。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式中，焦粉气化系统的结构示意图；

图2是本实用新型一种实施方式中，热解气化一体化系统的结构示意图；

图中部分标号说明如下：干粉加压输送单元100，干粉气化单元200，合成气净化单元300，黑水处理单元400，有机废水加压输送单元500，排渣单元600，煤热解单元700，热解反应器701、第一气固分离装置702、油气分离装置703和焦粉热回收装置704，第二气固分离装置705，磨煤干燥单元800，粉煤仓801。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本实用新型的内容，但本实用新型的内容并不仅仅局限于以下实施例。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅为便于描述和区分，而非对数量或顺序的限定。本实用新型的系统中所用的各装置或元件若未特别说明，均可采用本领域常规的相应装置或元件。

本实用新型可将小颗粒热解与干粉气化进行结合，直接就地转化利用热态热焦粉、处理热解后续工序中产生的高浓度有机废水，并以此替代干粉气化中水蒸气作为辅助气化剂，取消氧气加热系统，最后通过高温气流床燃烧和气化反应制备合成气，解决低阶煤的高效清洁利用中薄弱环节、最终形成煤炭分质利用的完整闭环。

由此，本实用新型提供一种焦粉气化系统，根据本实用新型的实施例，参见图1，该系统包括干粉加压输送单元100，干粉气化单元200，合成气净化单元300及黑水处理单元400。

其中，干粉加压输送单元100用于输送煤热解产生的热焦粉，干粉气化单元200用于接受所述干粉加压输送单元输送的热焦粉，以及外部提供的氧气和有机废水，以将热焦粉进行气化及对气化所得的产物进行激冷和洗涤净化，获得粗合成气、固体废渣和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；合成气净化单元300用于接收来自所述干粉气化单元的粗合成气并对其进行洗涤净化，以获得净化的合成气和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；黑水处理单元400用于对来自干粉气化单元和/或合成气净化单元的黑水进行沉降，从中分离得到灰水和含碳灰浆。

本实用新型的焦粉气化系统，进一步地，还包括有机废水加压输送单元500，其与所述干粉气化单元200连通，用于向其提供有机废水，具体地，所述有机废水加压输送单元可采用具有相应功能的常规装置，如本示例中可采用高压泵及废水储存罐、过滤器。

本实用新型焦粉气化系统，进一步地，还包括排渣单元600，其与干粉气化单元200连通，用于排出干粉气化单元中的固体废渣，在具体示例中可选择加压排渣方式，具体参见常用气化炉的排渣系统结构。

本实用新型的焦粉气化系统，在具体的实施方案中，所述干粉加压输送单元100包括常压粉仓、锁斗和高压加料罐。锁斗用于实现热焦粉从常压向高压的转换，其设计可承受250℃上的高温，为本领域的耐高温锁斗系统。

本实用新型的焦粉气化系统，在具体的实施方案中，干粉气化单元200采用本领域常用的气化炉，具体可以是盘管水冷壁或列管水冷壁结构，烧嘴位置可以是顶置下喷或直筒段侧喷，烧嘴数量可以是单一组合烧嘴或多个烧嘴，激冷形式可以是全部水激冷、部分激冷加废锅或全废锅。例如在一个示例中，采用的气化炉具体结构为：盘管水冷壁，烧嘴位置为直筒段侧喷，烧嘴可采用公开专利CN110003957A中的工艺烧嘴结构，用于提供分别输入热焦粉，氧气和有机废水的通道，以进入气化炉内。

本实用新型的焦粉气化系统，在具体的实施方案中，黑水处理单元400采用多级闪蒸方式，例如可以是二级闪蒸或多级闪蒸，黑水处理单元400的具体结构并不作特别要求，可直接采用本领域现有的相应黑水处理设施，对黑水进行闪蒸、沉降处理，对此不作赘述。在一示例中，由黑水处理单元400处理后得到的灰水可再通入合成气净化单元300循环使用。

本实用新型的焦粉气化系统，在具体的实施方案中，粗合成气经合成气净化单元300洗涤后可作为下游的原料气；在一示例中，所述合成气净化单元300还设置有黑水出口和结净水出口，粗合成合成气经合成气净化单元300采用水洗的方式，去除粗合成气中的灰尘后，较洁净的洗涤水即结净水作为干粉气化单元200的激冷水，黑水则送入黑水处理单元400。合成气洗涤单元300采用本领域现有的合成气洗涤设施均可，对此不作特别限定。

本实用新型还提供了一种利用上文所述的焦粉气化系统进行焦粉高效气化的方法，主要包括如下步骤：

S101：将煤热解得到的热焦粉通过干粉加压输送单元100以及将有机废水通过其输送单元500分别送至干粉气化单元200，且一同在外部氧气源提供至干粉气化单元200的氧气气氛中进行气化，对气化所得产物进行激冷和洗涤净化，获得粗合成气、固体废渣和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；其中，有机废水的添加量为热焦粉质量的10～20％，较优的在12～18％。

S201：将所述粗合成气送入合成气净化单元300并对其进行洗涤净化，以获得净化的合成气和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

S301：将所述干粉气化单元200和/或合成气净化单元300的黑水送入黑水处理单元400，以对黑水进行沉降，从中分离得到灰水和含碳灰浆。

S401：采用排渣单元600将干粉气化单元200中的固体废渣排出。

根据本实用新型上述方法，在干粉气化单元内热焦粉、氧气和高度雾化的有机废水均匀混合，1400℃～1700℃高温下，在干粉气化单元内发生剧烈的燃烧和气化反应，焦粉被完全气化，生成高温粗合成气，废水中高浓度的有机物在气化反应时被全部分解为CO和H₂，成为粗合成气的一部分，有机废水作为辅助气化剂参与气化反应，并维持炉内热量平衡。

本实用新型还提供了一种热解气化一体化系统，参见图2，该系统在前文所述的焦粉气化系统基础上，还包括煤热解单元700，用于热解煤粉并分离热解所得的产物，以获得焦油、煤气和用于供应至干粉气化单元200的热焦粉。

在具体的实施方案中，参见图2，所述煤热解单元包括热解反应器701、第一气固分离装置702、油气分离装置703和焦粉热回收装置704；

所述热解反应器701用于对煤粉进行热解，并获得气态产物和固态产物；

所述第一气固分离装置702，用于分离来自所述热解反应器的气态产物和固态产物；

所述油气分离装置703与所述第一气固分离装置702连通并用于接收所述气态产物，以从中分离得到焦油、煤气以及有机废水；

所述焦粉热回收装置704与所述第一气固分离装置702连通并用于接收所述固态产物，以从中分离得到热焦粉。

在一示例中，所述焦粉热回收装置704中的热焦粉采用气力输送，且经第二气固分离装置705后，再进入干粉加压输送单元100，作为一种示例，所述第二气固分离装置705采用袋式收粉器。

本实用新型的一体化系统，在具体的实施方案中，还包括磨煤干燥单元800，原煤和空气进入所述磨煤干燥单元800处理得到煤热解单元700的原料或者作为干粉气化单元200的备用原料供应系统。

一示例中，所述磨煤干燥单元800采用循环煤气作为燃料气，将原煤进行研磨和干燥，制备成水分降至2％wt～4％wt，粒度分布一般为d₅₀＝50～150um的煤粉，合格的煤粉在送至粉煤仓801，再由气力输送利用低压惰性气(CO₂或N₂)输送到煤热解单元700或干粉气化单元200。

本实用新型的一体化系统，在具体的实施方案中，所述磨煤干燥单元800还包括筛分装置。所述筛分装置与干粉气化单元200连通，其筛分粒度为10～20um，用于将小于该粒度范围的煤粉分离出来，不送入热解，送入干粉气化系统200作为原料。

其余基本与前文所述的焦粉气化系统结构相同，相同之处不再赘述。

本实用新型还提供了一种利用上述热解气化一体化系统进行煤炭分级综合利用和热焦粉高效气化的方法，该方法主要包括如下步骤：

S102：将原煤和空气送入磨煤干燥单元800处理进行研磨和干燥，制备得到水分降至2％wt～4％wt，粒度分布为d₅₀＝50～150um的煤粉，将煤粉通入煤热解单元700作为热解原料；具体的示例中，可设置为水分2％wt，3％wt，4％wt；粒度分布为d₅₀＝50um，100um，150um的煤粉。

S202：将煤粉送至煤热解单元700进行热解，分离热解所得的产物，获得焦油、煤气和热焦粉；

S302：将煤热解得到的热焦粉通过干粉加压输送单元100以及将有机废水通过其输送单元500分别送至干粉气化单元200，且一同在外部氧气源提供至干粉气化单元200的氧气气氛中进行气化，对气化所得产物进行激冷和洗涤净化，获得粗合成气、固体废渣和含有未完全反应的焦粉的黑水；其中，有机废水的添加量为热焦粉质量的5～25％，较优的在12～18％，具体的示例中，可设置为12％，15％，18％。

S402：将所述粗合成气送入合成气净化单元300并对其进行洗涤净化，以获得净化的合成气和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

S502：将所述干粉气化单元200和/或合成气净化单元300的黑水送入黑水处理单元400，以对黑水进行沉降，从中分离得到灰水和含碳灰浆。

S602：采用排渣单元600将干粉气化单元200中的固体废渣排出。

根据本实用新型的方法，在具体的实施方案中，还包括：将磨煤干燥单元800处理得到的煤粉经过筛分装置处理，筛出的粒度为10～20um的煤粉进入干粉气化单元200，不进入煤热解单元700。

在一示例中，当煤热解单元700不能正常工作时，经步骤S1处理的煤粉通入干粉气化单元200作为气化原料。

该方法的步骤S302-S602与上文所述的焦粉气化的方法中的步骤S101-S401基本相同，不同主要在于增加了步骤S102和步骤S202，对于步骤S302-S602均可参见前文中关于步骤S101-S401的相应内容，不再赘述。

为了便于理解，下面示例说明本实用新型的气化系统在生产过程中的应用操作进行说明，不应理解为本实用新型技术方案仅局限于此：

低阶煤制备成煤粉后，经热解反应器提取焦油和煤气，经气固分离和油气分离后分出焦粉、焦油和煤气。煤气(以CO，H₂和CH₄为主)，部分循环回上游系统作为燃料气或循环载气，其余作为产品供下游化学品生产使用；焦油作为产品或下游原料使用；提质后的固相颗粒为热焦粉，其粒度小、温度高、保持原煤的活性，经热回收后，～250℃的焦粉送入气化系统配合相应的气化温度和停留时间可实现高效的转化利用；热解产生的高浓度有机废水经废水储存和加压系统送入气化系统中和热态焦粉一起被气化和处理，生成以CO和H₂为主的合成气。气化系统是以焦粉或煤粉为原料经加压输送系统进入气化炉内，以氧气为气化剂，有机废水为辅助气化剂进行气化反应，生成以CO和H₂为主的合成气，合成气经洗涤后作为下游的原料气；产生的灰渣经排渣系统排出；黑水经处理后灰水循环使用，细灰排出系统。当热解系统不运行时，为保证装置的利用率，原煤经磨煤干燥后直接进气化炉，做为焦粉气化的备用原料供应系统。

下面通过一个具体生产示例对本实用新型气化及热解系统的应用进行介绍，该案例仅是为了便于对本实用新型方案的理解，不应理解为本实用新型局限于此：

所涉及的系统参见图1-图2。

某项目以烟煤作为原料，原煤挥发分30～35％，采用上述热解和热焦粉气化技术，年处理原煤～150万吨，其中煤热解单元700生产高附加值焦油等产品～23万吨/年；副产的焦粉经回收蒸汽后以～250℃送入干粉气化单元200，焦粉量～120t/h；热解产生的高浓度有机废水COD达10000ppm以上，废水量15～30t/h；副产的煤气部分作为磨煤干燥单元800及热解的反应器的燃料气，其余与气化生产的合成气一同作为下游的原料气。焦粉气化系统采用2套1500吨级的气化炉系统(不设蒸汽添加和氧气加热系统)，直接接收热态焦粉，经加压输送后在气化炉内，在炉内1500～1550℃的高温环境下焦粉、氧气和有机废水反应生产粗合成气，经净化后与热解煤气一起作为下游的原料气；气化过程中焦粉的转化率达到99％以上，高浓度有机废水中的有机物被全部分解成单碳有机物进入合成气中，气化废水中COD降低到300ppm以下，经简单的生化水处理系统处理后即可循环回用。干粉气化单元200同样能够接收来自磨煤干燥单元800的煤粉，当热解不能运行时，气化仍能够保持较高的运行率，避免下游装置停车。

该装置运行3年以上，运行率高、装置总体效率高、经济性好，不但实现了生产了更多高附加值的油品，热态焦粉得到了就地高效转化，有机废水不但以低成本处理，还创造了经济效益。与传统工艺先比，该装置前期投资降低至少1亿元人民币，经济效益提高10％以上，环境保护和避免污染等社会效益更为显著。

本实用新型的系统中所涉及的各个装置或元件例如气化炉、磨煤干燥单元等均可以采用本领域现有的具有相应功能作用的处理设施、装置或元件，对此不作一一赘述。文中未特别说明之处，均为本领域技术人员根据掌握的现有技术所能了解或知晓的，对此不作一一赘述。

本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本实用新型做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本实用新型权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种焦粉气化系统，其特征在于：包括：

干粉加压输送单元，用于输送煤热解产生的热焦粉；

干粉气化单元,用于接受所述干粉加压输送单元输送的热焦粉，以及外部提供的氧气和有机废水，以将热焦粉进行气化及对气化所得的产物进行激冷和洗涤净化，获得粗合成气、固体废渣和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

合成气净化单元,用于接收来自所述干粉气化单元的粗合成气并对其进行洗涤净化，以获得净化的合成气和含有细灰及未完全反应的焦粉的黑水；

以及黑水处理单元,用于对来自干粉气化单元和/或合成气净化单元的黑水进行沉降，从中分离得到灰水和含碳灰浆。

2.根据权利要求1所述的焦粉气化系统，其特征在于：所述焦粉气化系统还包括有机废水加压输送单元，其与所述干粉气化单元连通，用于向其提供有机废水。

3.根据权利要求1或2所述的焦粉气化系统，其特征在于：所述焦粉气化系统还包括排渣单元，其与干粉气化单元连通，用于排出干粉气化单元中的固体废渣。

4.根据权利要求1所述的焦粉气化系统，其特征在于：所述干粉加压输送单元包括常压粉仓、锁斗和高压加料罐。

5.根据权利要求4所述的焦粉气化系统，其特征在于：干粉气化单元为气化炉；

所述黑水处理单元采用多级闪蒸方式；

由黑水处理单元处理后得到的灰水再通入合成气净化单元循环使用；

粗合成气经合成气净化单元洗涤后作为下游的原料气；

所述合成气净化单元还设置有黑水出口和结净水出口，粗合成气经合成气净化单元采用水洗的方式，去除粗合成气中的灰尘后，较洁净的洗涤水即结净水作为干粉气化单元的激冷水，黑水则送入黑水处理单元。

6.一种热解气化一体化系统，其特征在于：所述系统包括权利要求1-5任一项所述的焦粉气化系统，还包括煤热解单元，用于热解煤粉并分离热解所得的产物，以获得焦油、煤气和用于供应至干粉气化单元的热焦粉。

7.根据权利要求6所述热解气化一体化系统，其特征在于：所述煤热解单元包括热解反应器、第一气固分离装置、油气分离装置和焦粉热回收装置；

所述热解反应器用于对煤粉进行热解，并获得气态产物和固态产物；

所述第一气固分离装置，用于分离来自所述热解反应器的气态产物和固态产物；

所述油气分离装置与所述第一气固分离装置连通并用于接收所述气态产物，以从中分离得到焦油、煤气以及有机废水；

所述焦粉热回收装置与所述第一气固分离装置连通并用于接收所述固态产物，以从中分离得到热焦粉。

8.根据权利要求7所述热解气化一体化系统，其特征在于：所述焦粉热回收装置中的热焦粉采用气力输送，且经第二气固分离装置后，再进入干粉加压输送单元，所述第二气固分离装置选自袋式收粉器、陶瓷过滤收粉器或金属过滤收粉器中的一种。

9.根据权利要求6或7所述热解气化一体化系统，其特征在于：还包括磨煤干燥单元，原煤和空气进入所述磨煤干燥单元处理得到煤热解单元的原料或者作为干粉气化单元的备用原料供应系统。

10.根据权利要求9所述热解气化一体化系统，其特征在于：所述磨煤干燥单元还包括筛分装置，所述筛分装置与干粉气化单元连通，其筛分粒度为10～30um；用于将小于该粒度范围的煤粉分离出来，送入干粉气化单元作为原料。

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