本實用新型屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤炭分級分質(zhì)處理的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤熱解是在一定的溫度、絕氧環(huán)境下對煤進行加熱，從而使煤中的揮發(fā)份分解，產(chǎn)生熱解固體、熱解氣和焦油的過程，是實現(xiàn)煤炭分質(zhì)梯級利用的關(guān)鍵步驟?，F(xiàn)有技術(shù)報道，粉狀的中低階煤與粉狀生石灰混合壓球后經(jīng)旋轉(zhuǎn)床熱解可得高溫活性球團，直接熱送進電石爐進行電石生產(chǎn)，可極大的降低原料成本、提高系統(tǒng)的熱效率、降低生產(chǎn)能耗。在該過程中，煤在旋轉(zhuǎn)床中的熱解屬于無熱載體熱解，所得熱解氣品質(zhì)高，尤其是其中的氫氣含量高，達50v％以上；所得焦油基本屬于重質(zhì)焦油，若想重新利用必須先經(jīng)過預(yù)處理后再進行加氫精制，但該過程比較復(fù)雜，且對催化劑和壓力的要求較高，未能實現(xiàn)對焦油的高效利用。

與此同時，煤加氫氣化是指使原煤粉與含氫反應(yīng)氣體在高溫、高壓條件下(800℃～1000℃，3MPa～8MPa)反應(yīng)生成富含甲烷的氣體以及輕質(zhì)油品的過程。與傳統(tǒng)的煤氣化相比，煤加氫氣化具有工藝簡單、熱效率高、污染小的特點，因而受到廣泛地關(guān)注和應(yīng)用。但是，氫氣的價格昂貴，尋找氫氣的可替代氣氛成為許多研究者的關(guān)注點；同時，目前的加氫氣化爐一般采用冷卻水進行激冷，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的廢水。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在將煤與鈣基原料混合球團熱解與煤加氫氣化和電石生產(chǎn)工藝相耦合，將混合球團熱解產(chǎn)生的熱解氣作為煤加氫氣化的氫源，熱解焦油作為煤加氫氣化的激冷劑，在冷卻氣化合成氣的同時，二次裂解為輕質(zhì)焦油；熱解固體直接高溫?zé)崴椭岭娛癄t，產(chǎn)生電石，以確保中低階煤炭熱解產(chǎn)生的油、氣、固體產(chǎn)品均得到高效利用，提高系統(tǒng)效率，以實現(xiàn)中低階煤炭的分質(zhì)梯級利用。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種煤炭分級分質(zhì)處理的系統(tǒng)，包括熱解單元、油氣分離凈化單元、加氫氣化單元以及電石冶煉單元；其中，

所述熱解單元包括煤粉與鈣基原料混合型球入口、荒煤氣出口和熱解固體球團出口，所述熱解單元用于煤粉與鈣基原料混合型球的高溫?zé)峤猓?/p>

所述油氣分離凈化單元設(shè)有荒煤氣入口、循環(huán)冷卻水入口、循環(huán)冷卻水出口、輕油出口、凈煤氣出口以及重質(zhì)焦油出口，所述荒煤氣入口和所述荒煤氣出口相連，所述油氣分離凈化單元用于對荒煤氣進行處理得到凈煤氣、重質(zhì)焦油和輕質(zhì)焦油；

所述加氫氣化單元包括煤粉噴嘴、凈煤氣噴嘴、焦油噴嘴、焦渣出口以及油氣出口，所述凈煤氣噴嘴和所述凈煤氣出口相連，所述焦油噴嘴與所述重質(zhì)焦油出口相連；在所述加氫氣化單元，所述重質(zhì)焦油用作激冷劑，所述凈煤氣作為氫源與煤發(fā)生加氫氣化反應(yīng)；

所述電石冶煉單元包括高溫固體球團入口、電石爐氣出口和電石出口，所述高溫固體球團入口和所述熱解固體球團出口相連，所述電石冶煉單元用于對熱解產(chǎn)生的高溫固體球團進行冶煉。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括煤粉與鈣基原料預(yù)處理單元，所述煤粉與鈣基原料預(yù)處理單元包括煤粉與鈣基原料入口和煤粉與鈣基原料混合型球出口，所述煤粉與鈣基原料混合型球出口和所述煤粉與鈣基原料混合型球入口相連，所述煤粉與鈣基原料預(yù)處理單元用于將煤粉與鈣基原料進行處理得到煤粉與鈣基原料混合型球。

進一步地，所述熱解單元使用的裝置為無熱載體蓄熱式預(yù)熱爐。

所述無熱載體蓄熱式預(yù)熱爐中設(shè)置有上下兩層蓄熱式輻射管，平行均勻分布在料層的上方和下方，且相鄰的上層輻射管與下層輻射管錯開分布。

所述加氫氣化單元使用的裝置是氣化爐。

所述電石冶煉單元使用的裝置為電石爐。

具體地，所述油氣分離凈化單元使用的裝置為水噴淋裝置。所述水噴淋裝置內(nèi)的冷卻水入口管上設(shè)置有多個噴嘴，所述噴嘴交錯排列，所述冷卻水入口管垂直方向上設(shè)有擋板，且所述擋板的低端位于所述凈煤氣出口的下方。

優(yōu)選地，所述凈煤氣噴嘴個數(shù)為偶數(shù)個，對稱排列在所述煤粉噴嘴的四周。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括保溫輸送裝置，所述高溫固體球團入口通過所述保溫輸送裝置與所述熱解固體球團出口相連；所述高溫輸送裝置為保溫桶或保溫鏈板。

本實用新型利用煤與鈣基原料混合球團在預(yù)熱爐內(nèi)共熱解所得熱解氣品質(zhì)高、含氫量高的優(yōu)勢，將其作為煤加氫氣化的氫氣來源，降低氫氣來源的成本；熱解產(chǎn)生的固體球團可直接熱送進電石爐，降低電石生產(chǎn)的能耗；同時，直接利用熱解產(chǎn)生的焦油作為加氫氣化爐的激冷劑，減少廢水產(chǎn)生的同時，將重質(zhì)焦油再次裂解得輕質(zhì)焦油。實現(xiàn)了熱解產(chǎn)品的高效利用。

采用本實用新型的系統(tǒng)，取得了以下效果：

(1)以鈣基原料和煤粉混料球團為原料，熱解后固體球團進行電石生產(chǎn)時可大大提高原料的接觸面積，提高反應(yīng)速率；同時，因為鈣基原料的催化作用，可顯著提高熱解氣中的氫氣含量，有利于其作為加氫熱解反應(yīng)的氫源；

(2)采用無熱載體蓄熱式預(yù)熱爐對鈣基原料和煤粉混料球團進行熱解，不僅可以提高熱利用率，還可提高熱解氣體的品質(zhì)；

(3)熱解產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)凈化后作為加氫熱解單元的氫氣來源，可顯著降低加氫氣化反應(yīng)中氫源的成本；

(4)熱解產(chǎn)生的焦油經(jīng)冷卻后無需預(yù)處理直接作為激冷劑噴入加氫氣化反應(yīng)爐，在降低氣化反應(yīng)產(chǎn)物溫度的同時，發(fā)生加氫裂解反應(yīng)，充分利用加氫氣化反應(yīng)產(chǎn)物的顯熱，并提高焦油的附加值；

(5)熱解產(chǎn)生的高溫固體球團經(jīng)密閉保溫輸送裝置，直接入電石爐，可充分利用熱解固體的顯熱，進一步降低電石生產(chǎn)的能耗。

本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

圖1是本實用新型的生產(chǎn)工藝流程圖；

圖2是本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

本實用新型提出了一種實現(xiàn)煤炭分質(zhì)梯級利用的方法，如圖1，包括以下步驟：

第一步：煤粉與鈣基原料混料球團熱解：即將煤粉與鈣基原料混合球團通過皮帶輸送機送入預(yù)熱爐，高溫?zé)峤獾玫矫簾峤猱a(chǎn)物荒煤氣及高溫固體球團；其中，熱解反應(yīng)器為蓄熱式預(yù)熱爐；熱解溫度為550-800℃，熱解時間為30-60min；

所述煤粉與鈣基原料混合型球的制備方法如下：首先將中低階煤與鈣基原料進行破碎篩分，將中低階煤破碎至<1mm；鈣基原料破碎至<3mm；然后將煤粉、鈣基原料及粘結(jié)劑混合，并壓制成型；粘結(jié)劑的加入量為混合物料1.0wt％-10.0wt％；鈣基原料與煤粉的加入質(zhì)量比為0.8-1.2:1；

第二步：油氣分離凈化：熱解產(chǎn)生的荒煤氣進入氣體凈化單元，經(jīng)過水噴淋降溫除塵后的氣體被輸送并噴入加氫氣化爐內(nèi)與煤粉混合，進行反應(yīng)；噴淋后的液體經(jīng)油水分離后，重質(zhì)焦油被作為激冷劑噴入氣化爐，水可循環(huán)利用；

第三步：煤加氫氣化：以凈化單元送來的凈煤氣作為氫源，與煤粉發(fā)生加氫氣化反應(yīng)，得到富甲烷氣和輕質(zhì)焦油。加氫氣化的反應(yīng)器為氣化爐；氣化溫度為800-1000℃；氣化時間小于2s；

第四步：電石生產(chǎn)：預(yù)熱爐熱解產(chǎn)生的高溫固體球團經(jīng)保溫密閉輸送裝置送入電石爐，在電石爐內(nèi)加熱到1800-2200℃，冶煉制得液態(tài)電石及電石爐氣。

本實用新型提出了一種實現(xiàn)煤炭分質(zhì)梯級利用的系統(tǒng)，如圖2：

本實用新型所描述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)由預(yù)熱爐熱解單元1、油氣分離凈化單元2、煤加氫氣化單元3以及電石冶煉單元4組成。

預(yù)熱爐熱解單元1的裝置可以是無熱載體蓄熱式預(yù)熱爐，包括煤粉與鈣基原料混合型球入口11、荒煤氣出口12和熱解固體球團出口13；所述煤粉與鈣基原料混合型球入口與型球輸送皮帶相連；所述型球輸送皮帶與成型機的出口相連。

所述預(yù)熱爐中設(shè)置有上下兩層蓄熱式輻射管，分布在料層的上方和下方；每層所述蓄熱式輻射管包括多個平行且均勻分布的蓄熱式輻射管。

油氣分離凈化單元2的裝置可以是水噴淋裝置，設(shè)有荒煤氣入口21、循環(huán)冷卻水入口22、循環(huán)冷卻水出口23、輕油出口25、凈煤氣出口26以及重質(zhì)焦油出口27；

所述荒煤氣入口21與預(yù)熱爐熱解單元1的荒煤氣出口12相連；所述冷卻水入口管上設(shè)置有多個噴嘴24；所述噴嘴的方向交錯排列，以保證冷卻水與荒煤氣的充分接觸；所述噴淋塔內(nèi)與冷卻水入口管垂直方向設(shè)置擋板，且擋板的低端位于凈煤氣出口26的下方，進一步保證冷卻水與荒煤氣的充分接觸；

煤加氫氣化單元3的裝置可以是氣化爐，包括反應(yīng)室3-1和激冷室3-2。設(shè)有煤粉噴嘴31、凈煤氣噴嘴32、焦油噴嘴33、油氣出口34以及焦渣出口35；所述凈煤氣噴嘴32與油氣分離凈化單元2的凈煤氣出口26相連；所述焦油噴嘴33與所述油氣分離凈化單元2的重質(zhì)焦油出口27相連；所述凈煤氣噴嘴32的個數(shù)為偶數(shù)，對稱排列在煤粉噴嘴31的四周，便于凈煤氣與煤粉進行充分的混合；所述焦油噴嘴33的個數(shù)為偶數(shù)，對稱排列在氣化爐四周；

電石冶煉單元4的裝置可以是密閉式電石爐，設(shè)有高溫固體球團入口41、電石爐氣出口42和電石出口43；所述高溫固體球團入口41通過保溫輸送裝置與預(yù)熱爐熱解單元1的熱解球團出口13相連；所述高溫輸送裝置可以是保溫桶或保溫鏈板中的一種。

下面參考具體實施例，對本實用新型進行描述，需要說明的是，實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本實用新型。

實施例1

利用本實用新型的系統(tǒng)，先將中低階煤與石灰石進行破碎篩分，將中低階煤破碎至<1mm；石灰石破碎至<2mm；然后將煤粉、石灰石及粘結(jié)劑混合，并壓制成型，得到煤粉與石灰石混合型球；其中，粘結(jié)劑的加入量為混合物料1.0wt％，石灰石與煤粉的加入質(zhì)量比為0.8:1。

然后將煤粉與石灰石混合型球用皮帶輸送機送入預(yù)熱爐熱解單元?；旌锨驁F在預(yù)熱爐內(nèi)950℃下熱解30min，獲得荒煤氣和高溫固體球團；出爐荒煤氣在水噴淋塔內(nèi)進行除塵、凈化、分離，獲取凈煤氣、輕質(zhì)焦油以及重質(zhì)焦油；其中的凈煤氣通過噴嘴噴入加氫氣化爐，與煤粉噴嘴噴入的煤粉進行充分混合，并在1000℃下進行加氫氣化反應(yīng)，獲取富甲烷氣和輕質(zhì)焦油，凈化分離后做進一步利用；重質(zhì)焦油通過噴嘴噴入氣化爐，作為加氫氣化反應(yīng)的激冷劑，對反應(yīng)產(chǎn)生的富甲烷氣及半焦進行降溫，降溫后溫度在500-650℃左右，同時重質(zhì)焦油發(fā)生加氫裂解反應(yīng)，產(chǎn)生熱解氣和輕質(zhì)焦油，與加氫熱解反應(yīng)的油氣產(chǎn)品混合處理；輕質(zhì)焦油輸出后直接凈化儲存；預(yù)熱爐熱解單元獲取的高溫固體球團經(jīng)密閉保溫輸送設(shè)備(熱送溫度為熱解固體出爐溫度)送入電石冶煉裝置，在2200℃下冶煉得到電石。

實施例2

本實施例與上述實施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。將中低階煤與生石灰進行破碎篩分，將中低階煤破碎至<1mm；電石渣破碎至<3mm；然后將煤粉、生石灰及粘結(jié)劑混合，并壓制成型，得到煤粉與生石灰混合型球；其中，粘結(jié)劑的加入量為混合物料10.0wt％，生石灰與煤粉的加入質(zhì)量比為1.2:1。

然后將煤粉與生石灰混合型球用皮帶輸送機送入預(yù)熱爐熱解單元。混合球團在預(yù)熱爐內(nèi)750℃下熱解60min，獲得荒煤氣和高溫固體球團；出爐荒煤氣在水噴淋塔內(nèi)進行除塵、凈化、分離，獲取凈煤氣、輕質(zhì)焦油以及重質(zhì)焦油；其中的凈煤氣通過噴嘴噴入加氫氣化爐，與煤粉噴嘴噴入的煤粉進行充分混合，并在900℃下進行加氫氣化反應(yīng)，獲取富甲烷氣和輕質(zhì)焦油，凈化分離后做進一步利用；重質(zhì)焦油通過噴嘴噴入氣化爐，作為加氫氣化反應(yīng)的激冷劑，對反應(yīng)產(chǎn)生的富甲烷氣及半焦進行降溫，降溫后溫度在500-650℃左右，同時重質(zhì)焦油發(fā)生加氫裂解反應(yīng)，產(chǎn)生熱解氣和輕質(zhì)焦油，與加氫熱解反應(yīng)的油氣產(chǎn)品混合處理；輕質(zhì)焦油輸出后直接凈化儲存；預(yù)熱爐熱解單元獲取的高溫固體球團經(jīng)密閉保溫輸送設(shè)備(熱送溫度為熱解固體出爐溫度)送入電石冶煉裝置，在2100℃下冶煉得到電石。

實施例3

本實施例與上述實施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。將中低階煤與電石渣進行破碎篩分，將中低階煤破碎至<1mm；電石渣破碎至<3mm；然后將煤粉、電石渣及粘結(jié)劑混合，并壓制成型，得到煤粉與電石渣混合型球；其中，粘結(jié)劑的加入量為混合物料4.0wt％，電石渣與煤粉的加入質(zhì)量比為1:1。

然后將煤粉與電石渣混合型球用皮帶輸送機送入預(yù)熱爐熱解單元。混合球團在預(yù)熱爐內(nèi)850℃下熱解40min，獲得荒煤氣和高溫固體球團；出爐荒煤氣在水噴淋塔內(nèi)進行除塵、凈化、分離，獲取凈煤氣、輕質(zhì)焦油以及重質(zhì)焦油；其中的凈煤氣通過噴嘴噴入加氫氣化爐，與煤粉噴嘴噴入的煤粉進行充分混合，并在850℃下進行加氫氣化反應(yīng)，獲取富甲烷氣和輕質(zhì)焦油，凈化分離后做進一步利用；重質(zhì)焦油通過噴嘴噴入氣化爐，作為加氫氣化反應(yīng)的激冷劑，對反應(yīng)產(chǎn)生的富甲烷氣及半焦進行降溫，降溫后溫度在500-650℃左右，同時重質(zhì)焦油發(fā)生加氫裂解反應(yīng)，產(chǎn)生熱解氣和輕質(zhì)焦油，與加氫熱解反應(yīng)的油氣產(chǎn)品混合處理；輕質(zhì)焦油輸出后直接凈化儲存；預(yù)熱爐熱解單元獲取的高溫固體球團經(jīng)密閉保溫輸送設(shè)備(熱送溫度為熱解固體出爐溫度)送入電石冶煉裝置，在2000℃下冶煉得到電石。

實施例4

本實施例與上述實施例1所用系統(tǒng)一樣，但工藝條件不同，如下所述。將中低階煤與石灰進行破碎篩分，將中低階煤破碎至<1mm；石灰破碎至<3mm；然后將煤粉、石灰及粘結(jié)劑混合，并壓制成型，得到煤粉與石灰混合型球；其中，粘結(jié)劑的加入量為混合物料8.0wt％，石灰與煤粉的加入質(zhì)量比為1.2:1。

然后將煤粉與石灰混合型球用皮帶輸送機送入預(yù)熱爐熱解單元?；旌锨驁F在預(yù)熱爐內(nèi)800℃下熱解45min，獲得荒煤氣和高溫固體球團；出爐荒煤氣在水噴淋塔內(nèi)進行除塵、凈化、分離，獲取凈煤氣、輕質(zhì)焦油以及重質(zhì)焦油；其中的凈煤氣通過噴嘴噴入加氫氣化爐，與煤粉噴嘴噴入的煤粉進行充分混合，并在800℃下進行加氫氣化反應(yīng)，獲取富甲烷氣和輕質(zhì)焦油，凈化分離后做進一步利用；重質(zhì)焦油通過噴嘴噴入氣化爐，作為加氫氣化反應(yīng)的激冷劑，對反應(yīng)產(chǎn)生的富甲烷氣及半焦進行降溫，降溫后溫度在500-650℃左右，同時重質(zhì)焦油發(fā)生加氫裂解反應(yīng)，產(chǎn)生熱解氣和輕質(zhì)焦油，與加氫熱解反應(yīng)的油氣產(chǎn)品混合處理；輕質(zhì)焦油輸出后直接凈化儲存；預(yù)熱爐熱解單元獲取的高溫固體球團經(jīng)密閉保溫輸送設(shè)備(熱送溫度為熱解固體出爐溫度)送入電石冶煉裝置，在1800℃下冶煉得到電石。