全文摘要
本公开披露了一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：筛分单元、固定床气化单元、高压煤浆制备单元、水煤浆气化单元。本公开同时利用块煤与末煤，提高了资源的利用率；同时，本公开将固定床气化过程产生的含酚含尘废水不经任何分离操作，全部直接用作湿法制浆，能够实现污染源与环境的完全隔离，彻底解决固定床气化工艺的废水问题。
主设计要求
1.一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：筛分单元，用于将坑口原料煤按粒度分为块煤和末煤；固定床气化单元，用于对块煤进行气化产生高温粗合成气，并对该高温粗合成气进行洗涤和冷却得到合格合成气，同时产生高压含酚含尘废水；高压煤浆制备单元，用于将所述高压含酚含尘废水不经降压、闪蒸和沉降，与末煤制得的干煤粉直接高压喷射混合后制备为煤浆；水煤浆气化单元，用于将煤浆制为合格合成气并对系统产生的常规气化废水进行处理。
设计方案
1.一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：
筛分单元，用于将坑口原料煤按粒度分为块煤和末煤；
固定床气化单元，用于对块煤进行气化产生高温粗合成气，并对该高温粗合成气进行洗涤和冷却得到合格合成气，同时产生高压含酚含尘废水；
高压煤浆制备单元，用于将所述高压含酚含尘废水不经降压、闪蒸和沉降，与末煤制得的干煤粉直接高压喷射混合后制备为煤浆；
水煤浆气化单元，用于将煤浆制为合格合成气并对系统产生的常规气化废水进行处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述筛分单元包括筛分装置，所述筛分装置的入口与坑口煤的出口皮带连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定床气化单元包括储仓、固定床气化炉、第一排渣装置、洗涤器、酚水循环泵、废热锅炉和酚水罐；所述储仓的入口与筛分单元的出口连接，出口与所述固定床气化炉的入口连接；所述固定床气化炉的底部出口与所述第一排渣装置连接；所述固定床气化炉的气体出口与所述洗涤器的气体入口连接；所述洗涤器的顶部液体入口与所述酚水循环泵连接，所述洗涤器的气体出口与所述废热锅炉的上部壳程连接，所述洗涤器的底部液体出口与所述酚水罐的入口连接；废热锅炉的底部出口与所述酚水罐的入口连接。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压煤浆制备单元包括制粉装置、高压干粉密相输送装置和制浆喷射器；所述制粉装置的入口与筛分单元的出口连接，出口与所述高压干粉密相输送装置的入口连接；所述高压干粉密相输送装置的出口与所述制浆喷射器的入口连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水煤浆气化单元包括水煤浆气化炉、第二排渣装置、洗涤塔、灰水处理系统及高压灰水泵；所述水煤浆气化炉的底部出口与所述第二排渣装置连接，气体出口与所述洗涤塔连接；所述洗涤塔的液相入口与所述高压灰水泵的出口连接，底部液相出口与所述灰水处理系统的第一入口连接；所述灰水处理系统的第二入口与补水管网连接，所述灰水处理系统的第一出口与所述高压灰水泵的入口连接，第二出口与灰水外排管道连接。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定床气化单元产生的高压含酚含尘废水是通过高压管道全部直接送入所述高压煤浆制备单元的。
设计说明书
技术领域
本公开属于煤化工领域，具体涉及一种应用于坑口煤制天然气的造气系统。
背景技术
煤制天然气是新型煤化工的重要分支，具有重要的战略意义，也是目前新型煤化工的重要发展方向。煤制天然气包括造气、净化、甲烷化等过程，其中采用煤炭气化制备合成气的造气过程是整个工艺的龙头，也是整个技术的制约因素之一。
固定床气化技术(如Lurgi、BGL等)所得合成气中甲烷含量高，成为最适于煤制天然气的造气工艺，同时也是目前使用最多的煤制天然气造气工艺。但该工艺在气化与洗涤冷却过程中除生成CO、H2<\/sub>、CH4<\/sub>等有效成分外，还产生了大量高污染、高浓度含酚含尘废水，含有焦油、尘、中油、NH3<\/sub>、CO2<\/sub>、H2<\/sub>、H2<\/sub>S酚等多种成分，对周围环境造成很大危害。传统处理方法均通过煤气水分离等方式进行处理，该类方式无一例外的均采用减压、闪蒸、沉降等分离操作，操作过程中介质无法与周围环境实现完全隔离，废水中所含焦油、酚类等有害物质不可避免的会在闪蒸、沉降过程中以气态、液态等形式扩散到周围环境当中，环保问题非常突出。该技术的废水采用传统方法无法实现较为彻底的处理，且劳动条件较差；采用其他方法(如生物法)也存在着难度大、成本高的问题，严重制约了该技术发展。
湿法气流床气化技术(典型代表是多喷嘴对置、多元料浆等水煤浆气化工艺)是目前比较成熟的气化技术，生产效率高，在煤制天然气行业中也有一定应用。该技术产生的废水为常规气化废水，处理难度较小，环境性能良好。此类工艺合成气中CO、H2<\/sub>等含量高，但CH4<\/sub>含量极低，导致后续甲烷化过程处理量大、设备体积大、投资高，限制了该工艺在煤制天然气行业的广泛应用。
从原料粒度与资源利用率角度来看，由于常规的固定床气化工艺只能采用6mm或10mm以上的块煤为原料，而开采、洗选、运输、过程中由于跌落、碰撞等原因，不可避免的存在大量末煤，且总量高达40％以上，这些末煤无法在现有的煤制天然气当中得到利用，造成了煤炭资源的浪费。
对坑口煤来说，这一问题尤为突出。以坑口煤为原料进行下游深加工，尤其是进行煤化工产品生产，具有极高的原料便捷性，还可以避免运输过程中的块煤损失，是最理想的生产方式之一。但同样无法以末煤为原料，资源利用效率不高，企业经济效益也受到影响。
针对上述两类造气工艺的资源利用率及环境缺陷，国内进行了大量创新与尝试。例如将水煤浆气化炉用于处理固定床含酚含尘废水的联合气化工艺，将废水分离处理后送入水煤浆气化炉，一定程度上解决了废水的处理问题，末煤利用率也得到了提高。但这类技术中，固定床含酚含尘废水必须要经过煤气水分离操作(或与煤气水分离相似的闪蒸、沉降、过滤等操作)对所含灰分进行分离后，才能送往水煤浆气化炉进行利用。这些煤气水分离过程或过滤、沉降等过程属于敞开操作，有害介质无法与周围环境实现完全隔离，操作过程的环境效益仍然比较差，也未能对高压废水的压能进行有效利用。总之，上述改进虽然使末煤的利用问题得到了一定程度的解决，但含酚含尘废水的污染问题仍未得到彻底解决。
实用新型内容
针对以上存在的不足，本公开的目的在于提供一种应用于坑口煤制天然气的造气系统。本公开将固定床气化工艺与湿法气流床气化工艺(即水煤浆气化工艺)相结合，同时利用块煤与末煤，提高了资源的利用率；同时，本公开将固定床气化过程产生的含酚含尘废水不经任何分离操作，全部直接用作湿法制浆，能够实现污染物与环境的完全隔离，彻底解决了固定床气化工艺的含酚含尘废水问题。
本公开的目的是通过以下技术方案实现的：
一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：
筛分单元，用于将坑口原料煤按粒度分为块煤和末煤；
固定床气化单元，用于对块煤进行气化产生高温粗合成气，并对该高温粗合成气进行洗涤和冷却得到合格合成气，同时产生高压含酚含尘废水；
高压煤浆制备单元，用于将所述高压含酚含尘废水不经降压、闪蒸和沉降，与末煤制得的干煤粉直接高压喷射混合后制备为煤浆；
水煤浆气化单元，用于将煤浆制为合格合成气并对系统产生的常规气化废水进行处理。
优选的，所述筛分单元包括筛分装置，所述筛分装置的入口与坑口煤的出口皮带连接。
优选的，所述固定床气化单元包括储仓、固定床气化炉、第一排渣装置、洗涤器、酚水循环泵、废热锅炉和酚水罐；所述储仓的入口与筛分装置的出口连接，出口与所述固定床气化炉的入口连接；所述固定床气化炉的底部出口与所述第一排渣装置连接；所述固定床气化炉的气体出口与所述洗涤器的气体入口连接；所述洗涤器的顶部液体入口与所述酚水循环泵连接，所述洗涤器的气体出口与所述废热锅炉的上部壳程连接，所述洗涤器的底部液体出口与所述酚水罐的入口连接；废热锅炉的底部出口与所述酚水罐的入口连接。
优选的，所述高压煤浆制备单元包括制粉装置、高压干粉密相输送装置和制浆喷射器；所述制粉装置的入口与筛分装置连接，出口与所述高压干粉密相输送装置的入口连接；所述高压干粉密相输送装置的出口与所述制浆喷射器的入口连接；所述制浆喷射器的顶部与酚水罐的底部出口连接。
优选的，所述水煤浆气化单元包括水煤浆气化炉、第二排渣装置、洗涤塔、灰水处理系统及高压灰水泵；所述水煤浆气化炉的入口与制浆喷射器及氧气管道连接，底部出口与所述第二排渣装置连接，气体出口与所述洗涤塔连接；所述洗涤塔的液相入口与所述高压灰水泵的出口连接，顶部气相出口与废热锅炉的出口的管道汇合后与下游工段连接，底部液相出口与所述灰水处理系统的第一入口连接；所述灰水处理系统的第二入口与补水管网连接，所述灰水处理系统的第一出口与所述高压灰水泵的入口连接，第二出口与灰水外排管道连接。
优选的，所述固定床气化单元产生的高压含酚含尘废水是通过高压管道全部直接送入所述高压煤浆制备单元的。
与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
1、本公开有效利用碎煤与块煤，大幅提高了坑口煤资源的利用效率；
2、本公开中固定床气化过程产生的废水由高压管道直接送往高压煤浆喷射器，全部直接用于湿法制浆，后送入水煤浆气化炉，并最终在水煤浆气化炉中实现分解。作为污染源的含酚含尘废水全部隔离于高压系统中，实现了与周围环境的完全隔离，彻底解决了工艺废水的环境污染问题。固定床气化过程中的排渣绝大部分以固体形式从渣斗排出，废水中仅含有少量渣与灰，因此不会对原有水煤浆气化系统的运行带来明显影响；
3、本公开兼具固定床气化工艺甲烷含量高与气流床气化效率高的特点，在保持高甲烷含量的基础上实现了高效合成气制备，同时彻底避免了传统固定床含酚含尘废水的环保问题，在煤制天然气中具有良好的经济效益与环境效益；
4、本公开中高压煤浆制备单元中所得煤浆不经加压或经小幅加压即可直接送往所述水煤浆气化炉中，可以显著降低传统煤浆加压过程的能耗。
附图说明
图1是本公开的一种应用于坑口煤制天然气造气系统的结构示意图。
其中，图中标记表示如下：
1、筛分装置；2、储仓；3、固定床气化炉；4、第一排渣装置；5、洗涤器；6、酚水循环泵；7、废热锅炉；8、酚水罐；9、干煤粉制备装置；10、高压干粉密相输送装置；11、制浆喷射器；12、水煤浆气化炉；13、第二排渣装置；14、洗涤塔；15、灰水处理系统；16、高压灰水泵。
具体实施方式
为了更清楚的对本公开的技术方案进行说明，下面结合附图和实施例进行详细描述。
如图1所示，一种应用于坑口煤制天然气的造气系统，包括：
筛分单元，用于将坑口原料煤按粒度分为块煤和末煤；
固定床气化单元，用于对块煤进行气化产生高温粗合成气，并对该高温粗合成气进行洗涤和冷却得到合格合成气，同时产生高压含酚含尘废水；
高压煤浆制备单元，用于将所述高压含酚含尘废水不经降压、闪蒸和沉降，与末煤制得的干煤粉直接高压喷射混合后制备为煤浆；
水煤浆气化单元，用于将煤浆制为合格合成气并对系统产生的常规气化废水进行处理。
上述实施例完整公开了本实用新型的技术方案，与现有技术不同的是：上述实施例通过将固定床气化工艺和湿法气流床气化工艺(即水煤浆气化工艺)结合使用，提高了煤炭资源的利用率；通过将固定床气化环节产生的高压含酚含尘废水不经任何减压和分离操作，全部直接用作湿法制浆，能够彻底避免固定床气化的环境污染问题。
具体的，筛分单元将坑口原料煤按照粒径分为块煤与末煤，块煤用作固定床气化原料，末煤则用作水煤浆气化原料。固定床气化单元对块煤进行气化和洗涤，得到合成气后与水煤浆气化单元产生的合成气混合外送。高压煤浆制备单元以固定床气化单元产生的高压含酚含尘废水与末煤磨制的煤粉为原料，在高压下制备供水煤浆气化单元使用的高压煤浆。水煤浆气化单元以煤浆为原料制备合格合成气，同时对过程产生的常规气化废水进行处理。
另一个实施例中，所述筛分单元包括筛分装置1，所述筛分装置1的入口与坑口煤的出口皮带连接。
本实施例中，来自坑口煤输送皮带的原料煤由筛分单元筛分为两部分，粒径大于10mm的块煤送入固定床气化单元；粒径小于10mm的末煤送入水煤浆气化单元。
另一个实施例中，所述固定床气化单元包括储仓2、固定床气化炉3、第一排渣装置4、洗涤器5、酚水循环泵6、废热锅炉7和酚水罐8。所述储仓2的入口与筛分装置1的出口连接，出口与所述固定床气化炉3的入口连接；所述固定床气化炉3的底部出口与所述第一排渣装置4连接；所述固定床气化炉3的气体出口与所述洗涤器5的气体入口连接；所述洗涤器5的顶部液体入口与所述酚水循环泵6连接，所述洗涤器5的气体出口与所述废热锅炉7的上部壳程连接，所述洗涤器5的底部液体出口与所述酚水罐8的入口连接；废热锅炉7的底部出口与所述酚水罐8的入口连接。
本实施例中，筛分后的块煤经储仓2后送入固定床气化炉3，同时，由水蒸气、氧气混合形成的气化剂从底部进入固定床气化炉3，块煤经气化后产生高温粗合成气，从固定床气化炉3出气口排出后进入洗涤器5，气化所得渣从固定床气化炉3底部进入第一排渣装置4排出；高温粗合成气在洗涤器5中经来自酚水罐8的含酚水洗涤去除所含大部分固体杂质及酚类物质后送入废热锅炉7中进行冷却、分离，产生的合格合成气与其他部分产生的合成气混合后送入下游工段。同时，洗涤冷却所产生的高压含酚含尘废水进入酚水罐8，除部分通过酚水循环泵6送入洗涤器5中循环使用外，其余部分直接送往制浆喷射器。
另一个实施例中，所述高压煤浆制备单元包括干煤粉制备装置9、高压干粉密相输送装置10和制浆喷射器11。所述干煤粉制备装置9的入口与筛分装置1连接，出口与所述高压干粉密相输送装置10的入口连接；所述高压干粉密相输送装置10的出口与所述制浆喷射器11的入口连接；所述制浆喷射器11的顶部与酚水罐8的底部出口连接。
本实施例中，粒径小于10mm的末煤送入干煤粉制备装置9，经磨制得到200目左右的煤粉，煤粉在高压干粉密相输送装置10中加压后送至制浆喷射器11，与来自固定床气化单元的高压、高流速含酚含尘废水实现固液混合后获得高浓度煤浆，所得煤浆作为原料送往水煤浆气化单元。
另一个实施例中，所述水煤浆气化单元包括水煤浆气化炉12、第二排渣装置13、洗涤塔14、灰水处理系统15及高压灰水泵16。所述水煤浆气化炉12的入口与制浆喷射器11及氧气管道连接，底部出口与所述第二排渣装置13连接，气体出口与所述洗涤塔14连接；所述洗涤塔14的液相入口与所述高压灰水泵16的出口连接，顶部气相出口与废热锅炉7的出口的管道汇合后与下游工段连接，底部液相出口与所述灰水处理系统15的第一入口连接；所述灰水处理系统15的第二入口与补水管网连接，所述灰水处理系统的第一出口与所述高压灰水泵16的入口连接，第二出口与灰水外排管道连接。
本实施例中，来自高压煤浆制备单元的高浓度煤浆与氧气等气化剂共同进入水煤浆气化炉12，在1300℃以上及高压条件下反应生成CO、H2<\/sub>等粗合成气。气化产生的渣通过水煤浆气化炉12底部进入第二排渣装置13排出，所得CO、H2<\/sub>等粗合成气进入洗涤塔14，经过灰水洗涤除去其中所含的固体粉尘后形成合格合成气，之后与固定床气化单元中所形成的合格合成气混合后送入下游工段。经洗涤塔14洗涤产生的常规气化废水送入灰水处理系统15。灰水处理系统15为现有工业中广泛应用的气化灰水处理工艺，经闪蒸、沉降、热量回收等过程分离出所含的灰渣等固体颗粒后，所得澄清灰水由高压灰水泵16送往废热锅炉7及洗涤塔14循环利用。需要说明的是，为避免惰性成份在系统中的积累，固定向外排送一定量的灰水，同时由外部管网补充一定量的新鲜水。
另一个实施例中，所述固定床气化单元产生的含酚含尘废水是通过高压管道全部直接送入所述高压煤浆制备单元的。
本实施例中，与现有技术中需要对含酚含尘废水进行分离操作不同的是，固定床气化单元在气化及洗涤冷却过程中产生的含酚含尘废水，不经任何降压、闪蒸、沉降等常规分离过程，以原有压力全部直接送入制浆喷射器用于煤浆制备，能够彻底避免常规处理过程的污染问题。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920069005.8
申请日:2019-01-16
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:87(西安)
授权编号:CN209442934U
授权时间:20190927
主分类号:C10L 3/08
专利分类号:C10L3/08;C10J3/06
范畴分类:22E;
申请人:西安科技大学
第一申请人:西安科技大学
申请人地址:710054 陕西省西安市雁塔中路58号
发明人:张艳丽
第一发明人:张艳丽
当前权利人:西安科技大学
代理人:张波涛;李锋
代理机构:11760
代理机构编号:北京前审知识产权代理有限公司 11760
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计