[发明专利]基于煤粉纯氧半气化的焦粉及煤气环保生产方法

说明书

一种基于煤粉纯氧半气化的焦粉及煤气环保生产方法，首先根据煤粉中水含量进行选择性预热，将得到的干煤粉与氧气进行半气化反应，反应产物经过高温气固分离，得到的热焦粉经过粉体余热冷却得到洁净焦粉、得到的热煤气经过气体余热冷却后部分用于预热所述干煤粉，其余冷却后的粗煤气经过净化得到洁净煤气，其中：预热干煤粉产生的水蒸气通过冷凝器冷凝，余热回收后用于发电制氧；本发明通过煤粉生产洁净焦粉、洁净煤气、电和水，实现煤的高效的综合洁净利用。

技术领域

本发明涉及的是一种节能环保领域的技术，具体是一种基于煤粉纯氧半气化的焦粉及煤气环保生产方法。

背景技术

在工业燃料领域，煤利用包括生产蒸汽、导热油、热风及加热等，是工业生产的动力来源。作为储量最大的化石燃料，煤的洁净利用，对长期能源格局稳定有着重要意义。

发明内容

本发明针对现有煤在作为工业燃料时，难以达到环保排放的现状，提出一种基于煤粉纯氧半气化的焦粉及煤气环保生产方法，能够生产洁净焦粉作为工业燃料。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明首先根据煤粉中水含量进行选择性预热，将得到的干煤粉与氧气进行半气化反应，反应产物经过高温气固分离，得到的热焦粉经过粉体余热冷却得到洁净焦粉、得到的热煤气经过气体余热冷却后部分用于预热所述干煤粉，其余冷却后的粗煤气经过净化得到洁净煤气，其中：预热干煤粉产生的水蒸气通过冷凝器冷凝，余热回收后用于发电制氧。

所述的半气化反应是指：将干煤粉在无载气输送且靠重力自由下落的环境下与氧气进行高温反应，反应得到高温煤气携带固态焦粉，其中：氧气的进气量为进煤全气化需氧量的0.2～0.65倍，反应最高温度为1200～1600℃，反应得到混合物温度为800～1200℃。

所述的煤全气化需氧量是指：将煤中的固定碳全部转化成一氧化碳的需氧量，该需氧量中扣除煤自身含氧量及水中携带氧量，具体为：O_x＝16/12*C-16/18*H₂O-O，其中：O_x为煤全气化需氧量，C为煤的含碳量，H₂O为煤的含水量，O为煤的含氧量，单位均为kg/kg。

本发明中针对含碳量70％的煤，总气化需氧量为0.93kg氧气/kg(煤)，对应本半气化投氧量为0.187～0.601kg氧气/kg煤。

所述的选择性预热是指：当原煤煤粉含水率小于5～10％时不进行预热干燥，否则煤粉进行预热干燥，干燥后的干煤粉含水率小于5～10％，优选温度高于105℃。

煤粉在绝热半气化炉内，经过纯氧高温反应，内部的挥发分及大分子结构被打开，绝大部分的硫元素、氮元素及重金属均进入气相，被热煤气携带出，分离下来的热焦粉冷却后作为工业燃料时，燃烧产生烟气污染物排放得到大幅度的降低。煤粉经过煤粉预热器除去水分，在半气化过程，减少了固定碳的消耗及氧气的消耗，尽可能提高了焦粉的产率及焦粉的热值。

本发明涉及一种实现上述方法的焦煤及煤气制备系统，包括：制氧机、煤粉预热器、半气化炉、高温气固分离器、粉体余热锅炉、余热发电机组、气体余热锅炉、冷凝器、煤气净化装置，其中：制氧机和煤粉预热器的输出端分别与半气化炉的至少一个进氧口和至少一个输煤口相连并提供半气化原料，半气化炉的输出端与高温气固分离器相连，高温气固分离器的气态输出端和固态输出端分别与带有余热发电机组的气体余热锅炉和粉体余热锅炉相连以输出热气态混合产物以及清洁焦粉，气体余热锅炉的输出端分别与煤粉预热器和煤气净化装置的输入端相连以得到清洁煤气的同时为煤粉预热器供热，煤粉预热器的出口端与冷凝器相连，冷凝器的煤气出口端与煤气净化装置的输入端相连以回收剩余部分粗煤气以及水蒸气。