一種煤氣化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤氣化方法，涉及煤氣化【技術(shù)領(lǐng)域】，能夠避免氣化工藝中的結(jié)渣，以保證氣化過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，拓寬氣化工藝的煤種適用范圍。本發(fā)明公開的煤氣化方法包括：將煤、氣化劑和含有硅鋁化合物的灰渣供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)；所述煤和所述氣化劑在所述氣化設(shè)備內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)。本發(fā)明公開的煤氣化方法適用于煤氣化工藝過(guò)程中。
【專利說(shuō)明】一種煤氣化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤氣化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種煤氣化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭作為一種儲(chǔ)藏豐富的資源，在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。煤氣化是高效、清潔利用煤炭的主要途徑之一。
[0003]煤氣化工藝中存在的一個(gè)主要問題是煤灰的結(jié)渣問題。有些煤種的灰融溫度較低、導(dǎo)致氣化時(shí)容易結(jié)渣，煤灰的結(jié)渣會(huì)給操作帶來(lái)不同程度的影響，結(jié)渣嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致停產(chǎn)。尤其是催化氣化反應(yīng)過(guò)程中，催化劑的加入可以催化氣化反應(yīng)、降低反應(yīng)溫度，使低溫下獲得較高的反應(yīng)速率；但是添加的堿金屬催化劑在催化氣化過(guò)程中會(huì)同煤中礦物質(zhì)反應(yīng)形成低溫共融物，降低煤的灰熔點(diǎn)，尤其對(duì)于灰中硅鋁含量較低、鐵鈣含量較高的易結(jié)渣煤種，催化劑的添加會(huì)大大降低煤的灰熔點(diǎn)，從而導(dǎo)致煤灰顆粒相互粘結(jié)結(jié)渣，造成流化狀況欠佳，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成排渣困難、甚至失流化等，致使反應(yīng)器難以連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，使得所使用的煤種不適于催化氣化工藝，導(dǎo)致催化氣化工藝的煤種適用范圍較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種煤氣化方法，能夠避免氣化工藝中的結(jié)渣，以保證氣化過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，拓寬氣化工藝的煤種適用范圍。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一方面，本發(fā)明提供了一種煤氣化方法，其中，包括:
[0007]將煤、氣化劑和含有硅鋁化合物的灰渣供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)；
[0008]所述煤和所述氣化劑在所述氣化設(shè)備內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)。
[0009]具體地，所述灰渣中硅鋁化合物的含量大于等于40wt%。
[0010]可選地，在所述煤和所述氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)之前，所述方法還包括:
[0011 ]將催化劑供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)。
[0012]優(yōu)選地，所述灰渣的粒徑范圍與所述煤的粒徑范圍相同。
[0013]可選地，所述灰渣的粒徑為0.01~10mm。
[0014]優(yōu)選地，所述灰渣的粒徑為0.01~2mm。
[0015]可選地，所述灰洛的添加量為所述煤的總質(zhì)量的0.01~20%。
[0016]優(yōu)選地,所述灰洛的添加量為所述煤的總質(zhì)量的2~6%。
[0017]具體地，所述煤為易結(jié)渣煤種。
[0018]具體地，所述將煤、氣化劑和含有硅鋁化合物的灰渣供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)具體包括:
[0019]將煤與含有硅鋁化合物的灰渣在混合裝置中混合均勻，然后將混合物供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)，或者將煤、含有硅鋁化合物的灰渣分別直接供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)；
[0020]將氣化劑供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)。[0021]本發(fā)明提供的煤氣化方法，向氣化設(shè)備中添加了一定量的含有硅鋁化合物的灰渣，灰渣中富含的硅鋁成分有效地提高了氣化設(shè)備內(nèi)煤灰中的硅鋁含量，從而提高了煤的灰熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)有效地避免了煤灰顆粒相互粘結(jié)結(jié)渣，從而避免了流化狀況欠佳、排渣困難或失流化等現(xiàn)象，保證了氣化過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，大大拓寬了氣化工藝的煤種適用范圍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種煤氣化方法的流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種煤氣化方法的工藝流程圖； [0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種煤氣化方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種煤氣化方法，其中，包括:
[0028]S1、將煤、氣化劑和含有硅鋁化合物的灰渣供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)；
[0029]S2、煤和氣化劑在氣化設(shè)備內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例提供的煤氣化方法，向氣化設(shè)備中添加了一定量的含有硅鋁化合物的灰渣，灰渣中富含的硅鋁成分有效地提高了氣化設(shè)備內(nèi)煤灰中的硅鋁含量，從而提高了煤的灰熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)有效地避免了煤灰顆粒相互粘結(jié)結(jié)渣，從而避免了流化狀況欠佳、排渣困難或失流化等現(xiàn)象，保證了氣化過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，大大拓寬氣化工藝的煤種適用范圍。
[0031]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的煤氣化方法，在催化劑存在的條件下也適用。即在步驟S2所述的煤和氣化劑在氣化設(shè)備內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)之前，所述方法還包括:
[0032]Sl-1、將催化劑供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)。
[0033]也就是說(shuō)，該方法也適用于煤的催化氣化過(guò)程。其中，步驟SI和步驟Sl-1可以同時(shí)發(fā)生，即可以同時(shí)將煤、氣化劑、含有硅鋁化合物的灰渣、催化劑供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)。
[0034]由于灰渣為高溫產(chǎn)物，組分相對(duì)穩(wěn)定，催化劑存在的條件下，灰渣也不易同催化劑組分反應(yīng)，因而灰渣的添加對(duì)催化氣化工藝催化性能、氣化反應(yīng)活性及催化劑回收亦不會(huì)造成不良后果。
[0035]具體地，本發(fā)明實(shí)施例所述的催化劑可以為堿金屬、堿土金屬等的化合物等。所述的煤為易結(jié)渣煤種，優(yōu)選為灰中硅鋁含量較低、鐵含量較高的煤，比如可以為褐煤、煙煤、次煙煤或無(wú)煙煤等。[0036]本發(fā)明實(shí)施例中所使用的灰渣，可以是任何工藝過(guò)程所產(chǎn)生的灰渣，只要其富含硅鋁化合物即可，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不作限定，比如可以為煤氣化過(guò)程、煉鋼過(guò)程等所產(chǎn)生的灰渣。本發(fā)明實(shí)施例所述的含有硅鋁化合物的灰渣也可以用天然硅鋁系非金屬礦(比如粘土、高嶺土、膨潤(rùn)土等)，富含硅鋁矸石尾礦，高硅鋁江河淤泥沙等來(lái)代替，只要其富含硅鋁化合物即可。
[0037]其中，灰渣中硅鋁化合物的含量可以大于等于40wt%，優(yōu)選大于等于50wt%，比如可以為 40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt% 或 90wt%。
[0038]灰渣的粒徑范圍與氣化過(guò)程中所使用的煤的粒徑范圍相同。例如，氣化工藝中，煤的粒徑范圍可以為0.01~10mm，優(yōu)選為0.01~6mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01~2mm，因此，灰渣的粒徑可以為0.01~IOmm,優(yōu)選地為0.01~6mm,進(jìn)一步優(yōu)選地為0.01~2mm,比如，灰禮:的平均粒徑可以為0.01mm、0.05臟、0.1臟、0.3臟、0.5臟、0.8mm.1mm、1.5臟、1.9臟、2臟、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm 或 10mnin
[0039]需要說(shuō)明的是，氣化設(shè)備中的物料在流化過(guò)程中，顆粒粒徑較大則最小流化速度也較大；在煤顆粒流化之前，隨著氣化劑的增加，較大的顆粒容易沉積在床層底部，而較輕顆粒會(huì)被帶到床層上部，出現(xiàn)明顯的顆粒分離現(xiàn)象。本發(fā)明實(shí)施例中，由于灰渣的粒徑范圍與煤的粒徑范圍相同，因此，灰渣和煤的混合顆粒在共流化時(shí)，灰渣能夠與煤顆粒粒徑良好的匹配，在氣化過(guò)程中能夠充分的均勻混合，而不會(huì)發(fā)生分層析出，從而有效地提高了氣化設(shè)備內(nèi)煤的灰熔點(diǎn)，避免了煤灰顆粒相互粘結(jié)結(jié)渣。
[0040]具體地，通過(guò)控制灰渣的添加量，可以有效地提高氣化設(shè)備內(nèi)煤灰中硅鋁含量進(jìn)而提高易結(jié)渣煤種的灰熔點(diǎn)，例如，灰渣的添加量可以為氣化過(guò)程中所使用的煤的總質(zhì)量的0.01~20%，優(yōu)選為I~10% ，進(jìn)一步優(yōu)選為2~6%，比如0.01 %U%>2%,3%,4%,5%、6%、7%、8%、9%、10%、12%、15%、17%或20%。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例中，所用的氣化劑可以為過(guò)熱蒸汽；或者，氣化劑除包括熱蒸汽之外，還可以包括一氧化碳、氫氣、氧氣和二氧化碳中的至少一種。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例中，灰渣的加入，可大大提高氣化原料煤的灰熔點(diǎn)，使氣化反應(yīng)的溫度操作區(qū)間變寬，比如當(dāng)有催化劑參與反應(yīng)時(shí)，可以將催化氣化反應(yīng)溫度由600~700°C變?yōu)?00~800°C，因此，在工藝合理溫度范圍內(nèi)可適當(dāng)提高氣化溫度，進(jìn)而可以有效地提高氣化效率及碳轉(zhuǎn)化率。
[0043]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中，上述步驟SI所述的將煤、氣化劑和含有硅鋁化合物的灰渣供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)具體可以包括:
[0044]將煤與含有硅鋁化合物的灰渣在混合裝置中混合均勻，然后將混合物供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)，或者將煤、含有硅鋁化合物的灰渣分別直接供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)；
[0045]將氣化劑供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)。
[0046]也就是說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例中，可以先將煤與灰渣混合均勻后，再一起添加到氣化設(shè)備中，也可以分別將煤、灰渣單獨(dú)加入到氣化設(shè)備中，并在氣化劑的氣流作用下相互混合均勻。由于灰渣的粒徑范圍與煤的粒徑范圍相同，因此，不論采用哪種混合方式，二者都會(huì)充分均勻混合，且在氣化過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)分層析出等現(xiàn)象，從而能夠有效地提高氣化設(shè)備內(nèi)煤的灰熔點(diǎn)。
[0047]當(dāng)有催化劑參與時(shí)，可以先將催化劑負(fù)載在煤上，然后再與灰渣混合均勻后一起添加到氣化設(shè)備中，或者將負(fù)載有催化劑的煤、灰渣單獨(dú)添加到氣化設(shè)備中；也可以直接將催化劑、煤和灰渣混合均勻后一起添加到氣化設(shè)備中，或者分別將催化劑、煤和灰渣單獨(dú)添加到氣化設(shè)備中，并在氣化劑的氣流作用下相互混合均勻。也就是說(shuō)，可以不先將催化劑負(fù)載在煤上，而是將催化劑與煤一起直接添加。
[0048]詳細(xì)地，如圖2所示，在備煤系統(tǒng)11中，將煤a'破碎、篩分，得到一定粒徑分布的煤粉a，例如，煤的粒徑范圍可以為0.01~10mm，優(yōu)選為0.01~6mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01~2mm;將煤粉與一定量的催化劑或催化劑的水溶液b在催化劑負(fù)載單元12進(jìn)行催化劑負(fù)載，催化劑b與煤粉a的質(zhì)量比可以為0.01~0.3:1，優(yōu)選為0.05~0.2:1，然后將制備好的濕煤粉在干燥系統(tǒng)13中進(jìn)行干燥。
[0049]將灰洛進(jìn)行破碎、干燥、篩分預(yù)處理,得到粒徑為0.01~10mm、優(yōu)選為0.01~2mm的灰渣c(diǎn) ;將干燥后的負(fù)載有催化劑的煤a+b與灰渣c(diǎn)在混合裝置14中均勻混合，然后將混合物a+b+c加入變壓料斗(未示出)、經(jīng)高壓料倉(cāng)(未示出)，在給料器(未示出)的作用下加入氣化設(shè)備15 ;然后向氣化設(shè)備15輸入氣化劑d，以進(jìn)行氣化反應(yīng)；氣化后的氣體產(chǎn)物e在分離凈化系統(tǒng)16中經(jīng)氣固分離、凈化處理等得到富含甲烷的產(chǎn)品氣f，反應(yīng)后的固體殘?jiān)黦經(jīng)催化劑回收單元17進(jìn)行催化劑回收，回收后的催化劑b可以通入催化劑負(fù)載單元12進(jìn)行下一次的催化劑的負(fù)載。
[0050]或者，如圖3所示，也可以將干燥后的負(fù)載有催化劑的煤a+b與灰渣c(diǎn)分別直接加入到氣化設(shè)備15，即干燥后的負(fù)載有催化劑的煤a+b與灰渣c(diǎn)分別經(jīng)一路進(jìn)料系統(tǒng)單獨(dú)加入到氣化設(shè)備15，使其在氣化劑d的氣流作用下混合均勻，這樣，還可以節(jié)省混合裝置14。圖3所示的實(shí)施例中，其他工藝流程與圖2所示的實(shí)施例的工藝流程相同，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不再重復(fù)贅述。
[0051]具體地，本發(fā)明實(shí)施例所述的氣化設(shè)備可以為流化床氣化爐；催化劑負(fù)載單元為能夠進(jìn)行催化劑負(fù)載的設(shè)備，比如為帶攪拌的混料器等；混合裝置為能夠?qū)⒇?fù)載有催化劑的煤與灰渣充分混合的裝置，比如為攪拌罐、流化床等；變壓料斗、高壓料倉(cāng)和給料器為催化氣化過(guò)程中常用的進(jìn)料裝置；分離凈化系統(tǒng)主要用于將氣化后的產(chǎn)物中攜帶的煤粉、煤灰和催化劑等粉塵過(guò)濾下來(lái)，以及對(duì)氣化后的產(chǎn)物進(jìn)行氣體凈化分離，以脫除酸性氣體，具體地，分離凈化系統(tǒng)可以包括氣固分離系統(tǒng)比如多級(jí)旋風(fēng)分離器、以及凈化處理系統(tǒng)；催化劑回收單元主要在于對(duì)反應(yīng)后的固體殘?jiān)M(jìn)行催化劑回收，以降低成本，比如該催化劑回收單元可以包括水洗罐、消解釜等。
[0052]下面將通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)。
[0053]采用煤種I作為實(shí)驗(yàn)分析原料，首先對(duì)其進(jìn)行煤質(zhì)分析，見表1，其中，表1a為煤種I的工業(yè)分析、兀素分析；表1b為煤種I的灰成分分析。
[0054]表 Ia
【權(quán)利要求】
1.一種煤氣化方法，其特征在于，包括: 將煤、氣化劑和含有硅鋁化合物的灰渣供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)； 所述煤和所述氣化劑在所述氣化設(shè)備內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣化方法，其特征在于，所述灰渣中硅鋁化合物的含量大于等于40wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣化方法，其特征在于，在所述煤和所述氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)之前，所述方法還包括: 將催化劑供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣化方法，其特征在于，所述灰渣的粒徑范圍與所述煤的粒徑范圍相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤氣化方法，其特征在于，所述灰渣的粒徑為0.01~10mm。
6.根據(jù)權(quán) 要求5所述的煤氣化方法，其特征在于，所述灰渣的粒徑為0.01~2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣化方法，其特征在于，所述灰渣的添加量為所述煤的總質(zhì)量的0.01~20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤氣化方法，其特征在于，所述灰渣的添加量為所述煤的總質(zhì)量的2~6%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣化方法，其特征在于，所述煤為易結(jié)渣煤種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的煤氣化方法，其特征在于，所述將煤、氣化劑和含有硅鋁化合物的灰渣供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)具體包括: 將煤與含有硅鋁化合物的灰渣在混合裝置中混合均勻，然后將混合物供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)，或者將煤、含有硅鋁化合物的灰渣分別直接供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)； 將氣化劑供應(yīng)到氣化設(shè)備內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C10J3/54GK103992821SQ201410209670
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】毛燕東, 金亞丹, 鄭巖, 李克忠 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司