的煤粉進(jìn)行混合，并利用所述生物質(zhì)焦中富含的堿/堿土金屬催化所述煤粉 的氣化、甲烷化反應(yīng)。
[0057] 本發(fā)明提供了一種煤與生物質(zhì)共氣化制備富甲烷氣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)中設(shè)有氣化熱 解裝置，該氣化熱解裝置中設(shè)有煤（包含生物質(zhì)焦）與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)的氣化區(qū)以及 生物質(zhì)發(fā)生熱解反應(yīng)的熱解區(qū)，可使生物質(zhì)能夠有效利用煤與氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)產(chǎn)生的 富甲烷高溫氣體發(fā)生熱解生成生物質(zhì)焦，并利用該生物質(zhì)焦中富含的堿/堿土金屬催化氣 化反應(yīng)。該系統(tǒng)相比于現(xiàn)有技術(shù)中的煤與生物質(zhì)共氣化的系統(tǒng)而言，無需在氣化區(qū)前再額 外設(shè)置單獨的用于熱解生物質(zhì)的熱解區(qū)，操作單元設(shè)置較為簡單，且熱解區(qū)位于氣化區(qū)的 上方，可使生物質(zhì)充分利用氣化區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的富甲烷高溫氣體進(jìn)行熱解，獲取高含量輕質(zhì)焦 油，從而可有效提高熱利用率及氣化效率。
[0058] 在本發(fā)明一實施例中，所述氣化熱解裝置為一體式裝置，且所述熱解區(qū)的直徑大 于或等于所述氣化區(qū)的直徑。在本實施例中，所述氣化熱解裝置包括上下一體連接的熱解 區(qū)和氣化區(qū)，兩個區(qū)并不通過實質(zhì)性構(gòu)件相分隔，而是依據(jù)兩個區(qū)內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的不同進(jìn)行 劃分，且熱解區(qū)的直徑大于或等于氣化區(qū)的直徑，也可選擇采用實質(zhì)性構(gòu)件將熱解區(qū)和氣 化區(qū)分割，如平板分布板或錐形分布板等。為了使氣化區(qū)內(nèi)煤粉催化氣化反應(yīng)產(chǎn)生的富甲 烷高溫氣體中夾帶的細(xì)粉塵能夠在熱解區(qū)內(nèi)有較長的停留時間，以提高碳轉(zhuǎn)化率，熱解區(qū) 的直徑可大于氣化區(qū)的直徑，從而通過調(diào)控氣速控制不同區(qū)域的形態(tài)?？梢岳斫獾氖?，根據(jù) 處理規(guī)模、進(jìn)料情況等因素，本領(lǐng)域技術(shù)人員可自行對兩區(qū)的直徑以及氣速進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0059] 在本發(fā)明一實施例中，所述熱解區(qū)的直徑大于所述氣化區(qū)的直徑時，所述氣化區(qū) 采用流化床形式，所述熱解區(qū)采用低速流化床、移動床或固定床形式。在本實施例中，為了 使氣化區(qū)內(nèi)的富甲烷高溫氣體中夾帶的細(xì)粉塵能夠在熱解區(qū)內(nèi)有較長的停留時間，可將熱 解區(qū)的直徑設(shè)置為大于氣化區(qū)的直徑，結(jié)合氣速控制，可調(diào)控?zé)峤鈪^(qū)內(nèi)粉塵的沉降速度及 量。具體地，氣化區(qū)可采用流化床形式，熱解區(qū)可采用低速流化床、移動床或固定床形式。當(dāng) 然，為了最大程度的獲取富甲烷熱解氣及焦油產(chǎn)物，減少粉塵夾帶，熱解區(qū)也可更優(yōu)選采用 移動床形式。
[0060] 在本發(fā)明一實施例中，所述氣化熱解裝置包括分體連接的氣化裝置和熱解裝置， 其中，所述氣化區(qū)位于所述氣化裝置內(nèi)，所述熱解區(qū)位于所述熱解裝置內(nèi)。在本實施例中， 氣化熱解裝置可包括氣化裝置和熱解裝置，且二者為分體連接，可以理解的，氣化區(qū)位于氣 化裝置內(nèi)，熱解區(qū)位于熱解裝置內(nèi)。將氣化區(qū)與熱解區(qū)相分離，可利于擴寬生物質(zhì)原料的種 類來源，這樣可使質(zhì)輕、軟的生物質(zhì)原料也可有效用于與煤的共氣化反應(yīng)中?？梢岳斫獾?是，為了能夠使氣化區(qū)內(nèi)富甲烷高溫氣體中夾帶的細(xì)粉塵在熱解區(qū)有進(jìn)一步較長的停留時 間，本實施例中的氣化區(qū)也可采用流化床形式，熱解區(qū)可采用低速流化床、移動床或固定床 形式。
[0061] 在本發(fā)明的上述實施例中，在所述氣化熱解裝置的頂部還包括：氣固分離裝置，用 于對所述熱解區(qū)的出口處的出口產(chǎn)物進(jìn)行氣固分離；換熱裝置，用于回收所述出口產(chǎn)物中 的余熱；氣液冷卻分離裝置及油水分離裝置，用于對所述出口產(chǎn)物進(jìn)行分離，得到水、焦油 及氣體產(chǎn)物；煤氣凈化裝置，用于對所述氣體產(chǎn)物進(jìn)行凈化分離，得到富甲烷氣。
[0062] 其中，氣化熱解裝置排出的出口產(chǎn)物進(jìn)入氣固分離裝置，其可為多級高溫旋風(fēng)分 離器及高溫除塵器，用于對氣化熱解裝置頂部的出口產(chǎn)物進(jìn)行氣固分離，并將分離出的固 體粉塵返回氣化熱解系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行氣化反應(yīng)。
[0063] 氣固分離裝置還與換熱裝置相連，除塵后的出口產(chǎn)物經(jīng)換熱系統(tǒng)降溫回收余熱， 換熱系統(tǒng)具體可為廢鍋，換熱介質(zhì)可為水。
[0064] 換熱裝置與氣液冷卻分離裝置及油水分離裝置相連，換熱后的出口產(chǎn)物進(jìn)入氣液 冷卻分離裝置，可以采用一級或多級間壁式冷卻器，未分解的水蒸汽冷凝成水，混同冷凝的 液體焦油一并從氣體中分離出來，水、焦油通過油水分離裝置進(jìn)行分離，焦油進(jìn)入焦油儲 罐，水可用于換熱產(chǎn)水蒸汽或用于配置催化劑水溶液，氣體產(chǎn)物則進(jìn)入后續(xù)煤氣凈化裝置。
[0065] 進(jìn)入煤氣凈化裝置的氣體產(chǎn)物在經(jīng)氣體凈化工藝處理后，可將氣體產(chǎn)物中的二氧 化碳及硫化氫等酸性氣體脫除，得到富甲烷氣。硫化氫可用于生產(chǎn)硫磺。富甲烷氣后續(xù)可 經(jīng)過氣體分離、合成氣甲烷化得到管道等級的天然氣。
[0066] 在本發(fā)明的上述實施例中，在所述氣化熱解裝置的上游還包括：預(yù)處理裝置，用于 對煤粉、生物質(zhì)進(jìn)行破碎、干燥處理；進(jìn)料裝置，用于將處理后的煤粉、生物質(zhì)供應(yīng)到所述氣 化熱解裝置中。并且，在進(jìn)料裝置中還可包括有催化劑配置裝置，從而可對進(jìn)入進(jìn)料裝置的 煤粉進(jìn)行負(fù)載催化劑。
[0067] 下面將結(jié)合具體實施例及附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明所提供的煤與生物質(zhì)共氣化 制備富甲烷氣的方法及系統(tǒng)。需要說明的是，本發(fā)明并不僅限于所述附圖和實施例方案，實 施例方案僅僅是本發(fā)明構(gòu)思的優(yōu)選的實施方式，可以對本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案進(jìn)行變化或 更改。例如，對工藝參數(shù)進(jìn)行改變。
[0068] 實施例1
[0069] 如附圖2所示，具體介紹了一種煤和生物質(zhì)共氣化制備富含甲烷氣體的系統(tǒng)及方 法。
[0070] 首先將經(jīng)預(yù)處理后粒度小于10mm、含水量小于5wt %的生物質(zhì)料經(jīng)氣化熱解裝置 3上部的進(jìn)料裝置2通入熱解區(qū)中，經(jīng)預(yù)處理后粒度小于5mm，含水量小于5wt %的煤粉經(jīng)氣 化熱解裝置3下部的進(jìn)料裝置1通入氣化區(qū)中（可選的，生物質(zhì)及煤粉可經(jīng)同一進(jìn)料裝置 送入氣化熱解裝置3中，且生物質(zhì)料中可混有部分煤粉，而煤粉也可采用負(fù)載少量堿/堿土 金屬催化劑的煤粉）。進(jìn)入氣化熱解裝置3的生物質(zhì)同煤粉的質(zhì)量比控制在1:10-2:1。
[0071] 氣化熱解裝置3與氣固分離裝置31相連，可以為流化床氣化爐，煤粉或負(fù)載催化 劑煤粉經(jīng)下部的進(jìn)料裝置1通入氣化區(qū)，氣化劑為過熱蒸汽、〇2及其他氣化劑如CO、H 2、CO2等的混合氣體，經(jīng)氣化熱解裝置3下部的分布板通入氣化區(qū)中。煤粉在催化劑的作用下同 氣化劑發(fā)生氣化反應(yīng)，生成富甲烷高溫氣體（包括甲烷、一氧化碳、氫氣、水蒸氣等）；以生 物質(zhì)為主的原料經(jīng)上部的進(jìn)料裝置2通入氣化熱解裝置3,生物質(zhì)的主要組成是C、H、0、N， 在下部產(chǎn)生的富甲烷高溫氣體氣氛下，入爐生物質(zhì)首先發(fā)生熱解反應(yīng)，生成co、co2、h2、ch 4、 焦油、生物質(zhì)焦等物質(zhì)。富甲烷高溫氣體中如水蒸氣、氫氣、甲烷等的存在還為生物質(zhì)熱解 提供了小分子自由基，與脫揮發(fā)分過程中產(chǎn)生的自由基結(jié)合，生成輕質(zhì)焦油，大大提高了焦 油產(chǎn)率。生物質(zhì)熱解后的生物質(zhì)焦向下運動，同下部進(jìn)入的煤粉混合，利用生物質(zhì)焦中富含 的堿/堿土金屬作為催化劑催化氣化反應(yīng)。氣化后灰渣經(jīng)氣化熱解裝置3底部排渣系統(tǒng)4 排出。
[0072] 優(yōu)選的，為了能夠使生物質(zhì)充分熱解同時保證氣化區(qū)中氣化反應(yīng)產(chǎn)生的富甲烷高 溫氣體中夾帶的細(xì)粉塵能夠在熱解區(qū)中被分離下來，提高碳轉(zhuǎn)化率，氣化區(qū)也可采用流化 床形式，熱解區(qū)可采用低速流化床、移動床或固定床形式。氣化熱解裝置3內(nèi)的操作壓力為 0~5MPa，煤、生物質(zhì)焦催化氣化反應(yīng)溫度為600~800°C，生物質(zhì)或含部分煤粉的熱解溫度 為 450-650 °C。
[0073] 氣固分離裝置31與氣化熱解裝置3及換熱裝置5相連，用于對氣化熱解裝置3 頂部的出口產(chǎn)物進(jìn)行氣固分離，將分離出的固體粉塵返回氣化熱解裝置3繼續(xù)進(jìn)行氣化反 應(yīng)。換熱裝置5與氣固分離裝置31及氣液冷卻分離裝置32相連，用于對除塵后的出口產(chǎn) 物進(jìn)行降溫回收余熱。氣液冷卻分離系統(tǒng)32與換熱裝置5及油水分離系統(tǒng)33相連，從而 使出口產(chǎn)物中的水、焦油及氣體產(chǎn)物得以分離。除油塵后的氣體產(chǎn)物進(jìn)入煤氣凈化裝置34 進(jìn)行氣體凈化分離，最終得到富甲烷氣，該富甲烷氣后續(xù)可經(jīng)過氣體分離、合成氣甲烷化制 備得到管道等級的天然氣。
[0074] 實施例2
[0075] 如附圖3所示，具體介紹了另一種煤和生物質(zhì)共氣化制備富甲烷氣的系統(tǒng)及方 法。
[0076] 首先分別將生物質(zhì)及部分煤在預(yù)處理裝置10中進(jìn)行破碎、篩分、混合、干燥處理， 得到粒度小于l〇mm、含水量小于5wt %的生物質(zhì)料以及粒度小于5mm，含水量小于5wt % 的煤粉混合物；生物質(zhì)及部分煤粉混合物經(jīng)進(jìn)料裝置11通入熱解裝置12中，熱解裝置 12可以為低速流化床、移動床或固定床形式，熱解介質(zhì)為氣化裝置15產(chǎn)生的富甲烷高溫 氣體，即夾帶粉塵的甲烷、一氧化碳、氫氣、二氧化碳、水蒸氣等氣體，熱解裝置反應(yīng)溫度為 450-650°C，壓力為0. l_4