阅读说明：本技术 水煤浆气化系统及水煤浆添加剂回收方法 (Coal water slurry gasification system and coal water slurry additive recovery method ) 是由 王向龙 侯祥生 马丽荣 高明 刘刚 彭知顺 付伟贤 李克忠 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及煤气化技术领域,提供了一种水煤浆气化系统及水煤浆添加剂回收方法。包括制浆及输送单元、添加剂分离单元、除水单元、气化炉及收集罐,制浆及输送单元包括顺次连接的磨煤机、煤浆罐及煤浆给料泵,煤浆给料泵与添加剂分离单元连接,添加剂分离单元与除水单元连接,除水单元设置有出水口及出煤口,出水口与收集罐连接,出煤口与气化炉连接；在制浆及输送单元与气化炉之间设置了添加剂分离单元及除水单元,采用添加剂分离单元破坏添加剂与煤颗粒的吸附连接关系,使得添加剂溶于水,随后再通过除水单元将溶有添加剂的水与煤颗粒分离,回收利用添加剂,节约水煤浆气化成本。(The invention relates to the technical field of coal gasification, and provides a coal water slurry gasification system and a coal water slurry additive recovery method. The coal slurry additive gasification furnace comprises a pulping and conveying unit, an additive separating unit, a dewatering unit, a gasification furnace and a collecting tank, wherein the pulping and conveying unit comprises a coal mill, a coal slurry tank and a coal slurry feeding pump which are sequentially connected; an additive separation unit and a water removal unit are arranged between the pulping and conveying unit and the gasification furnace, the additive separation unit is adopted to destroy the adsorption connection relationship between the additive and the coal particles, so that the additive is dissolved in water, then the water in which the additive is dissolved is separated from the coal particles through the water removal unit, the additive is recycled, and the gasification cost of the coal water slurry is saved.)

水煤浆气化系统及水煤浆添加剂回收方法

技术领域

本发明属于煤气化技术领域，特别涉及一种水煤浆气化系统及水煤浆添加剂回收方法。

背景技术

目前，水煤浆主要应用于水煤浆气化技术，水煤浆是由一定粒度的煤粉、水和添加剂按一定比例混合而成，具有良好的稳定性、流动性等性能，而且储存安全、运输和计量方便、可远距离输送。

由于水煤浆储存和输送过程中，要求水煤浆有良好的稳定性和流动性，因此需要加入添加剂。然而，在煤气化的过程，添加剂同水煤浆进气化炉后，直接被燃烧掉，造成了大量的浪费。

因此，如何回收利用添加剂，节约水煤浆气化成本，成为了水煤浆气化技术发展亟待解决的重大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水煤浆气化系统，回收利用添加剂，节约水煤浆气化成本。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水煤浆气化系统，包括制浆及输送单元、添加剂分离单元、除水单元、气化炉及收集罐，制浆及输送单元包括顺次连接的磨煤机、煤浆罐及煤浆给料泵，煤浆给料泵与添加剂分离单元连接，添加剂分离单元与除水单元连接，除水单元设置有出水口及出煤口，出水口与收集罐连接，出煤口与气化炉连接。

可选的，添加剂分离单元包括本体及置换剂输送泵，本体用于添加剂与置换剂的置换，置换剂输送泵的出口与本体连接。

可选的，本体包括同轴布置的内筒及外筒，外筒设置有蒸汽入口及冷凝液出口，内筒设置有水煤浆进口、置换剂进口及水煤浆出口，水煤浆进口与煤浆给料泵连接，置换剂进口与置换剂输送泵连接。

可选的，内筒内还设置有搅拌单元。

可选的，除水单元为闪蒸罐、反渗透装置或水力旋流器中的任意一种或任意组合。

可选的，还包括减压单元及缓冲罐，收集罐通过减压单元与缓冲罐连接。

可选的，缓冲罐为闪蒸罐，且缓冲罐与磨煤机连接。

可选的，还包括添加剂补充装置，添加剂补充装置与磨煤机连接。

本发明的目的还在于提供一种水煤浆添加剂回收方法，回收利用添加剂，节约水煤浆气化成本。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水煤浆添加剂回收方法，包括如下步骤：

A、磨煤机将煤、水及添加剂混合研磨形成水煤浆，水煤浆存储至煤浆罐；

B、通过煤浆给料泵将水煤浆由煤浆罐泵送至添加剂分离单元，采用添加剂分离单元破坏添加剂与煤颗粒的吸附连接关系，使得添加剂溶于水；

C、分离了添加剂的水煤浆经除水单元将水煤浆中溶有添加剂的水分离；

D、分离后的溶有添加剂的水经添加剂回收步骤回收，去除了部分水分后的水煤浆进入气化炉发生气化反应。

可选的，步骤B中破坏添加剂与煤颗粒的吸附连接关系包括如下内容：采用置换剂输送泵将置换剂输送至添加剂分离单元中，同时对添加剂分离单元中的水煤浆进行加热，置换剂将添加剂由煤颗粒的表面置换至水中，使得添加剂溶于水。

可选的，步骤D中的添加剂回收步骤包括如下内容：分离后的溶有添加剂的水先进入收集罐，随后再通过减压单元进入缓冲罐内，缓冲罐与磨煤机连接为其提供添加剂，还可通过添加剂补充装置为磨煤机提供添加剂。

与现有技术相比，本发明在制浆及输送单元与气化炉之间设置了添加剂分离单元及除水单元，采用添加剂分离单元破坏添加剂与煤颗粒的吸附连接关系，使得添加剂溶于水，随后再通过除水单元将溶有添加剂的水与煤颗粒分离，煤颗粒进入气化炉进行气化反应，将水分离也避免水进入气化炉内蒸发占用气化炉内的热量，从而避免额外耗能维持气化炉内的温度，溶有添加剂的水通过收集罐被收集，添加剂得到回收从而可以进行再利用，节约了水煤浆气化成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水煤浆气化系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的添加剂分离单元的示意图。

附图标记：

1、煤仓；2、煤称量给料机；3、磨煤机；4、煤浆出料槽；5、煤浆出料槽泵；6、煤浆罐；7、煤浆给料泵；8、添加剂分离单元；81、内筒；82、外筒；83、蒸汽入口；84、冷凝液出口；85、水煤浆进口；86、置换剂进口；87、水煤浆出口；88、搅拌单元；9、除水单元；10、气化烧嘴；11、气化炉；12、收集罐；13、减压单元；14、缓冲罐；15、置换剂输送泵；16、流量计。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供的一种水煤浆气化系统，包括制浆及输送单元、添加剂分离单元8、除水单元9、气化烧嘴10、气化炉11及收集罐12，制浆及输送单元包括磨煤机3、煤浆罐6及煤浆给料泵7，磨煤机3用于将煤、水及添加剂混合研磨形成水煤浆，煤浆罐6用于存储水煤浆，煤浆给料泵7用于将煤浆罐6中的水煤浆输送至添加剂分离单元8，添加剂分离单元8用于破坏添加剂与煤颗粒的吸附连接关系，除水单元9用于将经过添加剂分离单元8的水煤浆中的溶有添加剂的水分离，除水单元9设置有出水口及出煤口，出水口与收集罐12连接，出煤口通过气化烧嘴10与气化炉11连接。

与现有技术相比，本发明在制浆及输送单元与气化炉11之间设置了添加剂分离单元8及除水单元9，采用添加剂分离单元8破坏添加剂与煤颗粒的吸附连接关系，使得添加剂溶于水，随后再通过除水单元9将溶有添加剂的水与煤颗粒分离，煤颗粒进入气化炉11进行气化反应，将水分离也避免水进入气化炉11内蒸发占用气化炉11内的热量，从而避免额外耗能维持气化炉11内的温度，溶有添加剂的水通过收集罐12被收集，添加剂得到回收从而可以进行再利用，节约了水煤浆气化成本。

添加剂分离单元8可采用加温或者加入置换剂的方式，增加添加剂在水中的溶解度，破坏添加剂与煤颗粒的吸附连接关系，最终使得添加剂溶于水。

除水单元9可以采用闪蒸罐、反渗透、水力旋流器等方式，优选为水力旋流器。水力旋流器上部的溢流口为出水口，水力旋流器的下端口为出煤口；本领域技术人员有能力根据上述描述的方式对水煤浆实现水和煤的分离。

在一些实施例中，如图1所示，添加剂分离单元8包括本体及置换剂输送泵15，本体用于添加剂与置换剂的置换，置换剂输送泵15的出口与本体连接。置换剂是一种水溶性的且能够能够吸附在煤颗粒表面将添加剂置换下来的无机、有机物，目前水煤浆添加剂多采用木质磺酸盐类阴离子表面活性剂，对应的置换剂可采用成本较低的碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙等无机溶液，通过置换剂输送泵15将置换剂泵送至本体中与水煤浆进行混合，如此将添加剂由煤颗粒的表面置换至水中。

进一步的，如图1和图2所示，本体包括同轴布置的内筒81及外筒82，外筒82设置有蒸汽入口83及冷凝液出口84，煤浆给料泵7通过水煤浆进口85将水煤浆泵送至内筒81内，置换剂输送泵15通过置换剂进口86将置换剂泵送至内筒81内，添加剂与煤颗粒脱离吸附连接关系溶于水之后，水煤浆由水煤浆出口87流动至除水单元9。通过蒸汽入口83向外筒82与内筒81之间的空间通入热蒸汽，实现对内筒81内的水煤浆进行加热，有利于降低煤浆的稳定性，同时增加添加剂在水中的溶解度，同时温度升高也使得煤颗粒稳定性较差而进一步的发生沉降，便于水煤浆进入除水单元9进行分离；本领域技术人员还可采用除却蒸汽的方式对内筒81进行加热，如在内筒81内设置电加热装置或直接采用锅炉对内筒81进行加热的方式。

作为一优选实施方式，添加剂采用聚苯乙烯磺酸钠或木质素磺酸钠，内筒81内的温度控制在100～150℃，温度过高容易破坏聚苯乙烯磺酸钠或木质素磺酸钠的结构，不利于回收后的添加剂的再次利用。

在一些实施例中，如图1和图2所示，内筒81内还设置有搅拌单元88。搅拌单元88增加置换剂与水煤浆的混合均匀性，确保使得添加剂更容易与置换剂接触发生反应，且被置换后的添加剂能够完全溶于水。

在一些实施例中，如图1所示，还包括减压单元13及缓冲罐14，收集罐12通过减压单元13与缓冲罐14连接。减压单元13可采用减压阀，缓冲罐14可采用闪蒸罐，溶有添加剂的水首先进入收集罐12，随后通过减压阀降压之后进入闪蒸罐，闪蒸的蒸汽排出，则溶有添加剂的水溶液在闪蒸罐内得到提浓，最终溶有添加剂的水溶液可通过闪蒸罐被回收，也可通过闪蒸罐被输送至磨煤机3作为添加剂的供料被循环利用。

在一些实施例中，如图1所示，还包括煤仓1及煤称量给料机2，煤称量给料机2用于将煤由煤仓1输送至磨煤机3。煤仓1为原煤储存装置，煤称量给料机2为输送装置。

在一些实施例中，如图1所示，还包括煤浆出料槽4及煤浆出料槽泵5，煤浆出料槽4布置于磨煤机3的出料口处，煤浆出料槽泵5用于将水煤浆由煤浆出料槽4输送至煤浆罐6。

在一些实施例中，还包括添加剂补充装置，添加剂补充装置与磨煤机3连接，当添加剂的量在循环后减少或者需要增加添加剂的添加量时，通过添加剂补充装置与缓冲罐14共同向磨煤机3提供添加剂。

本发明还提供了一种水煤浆添加剂回收方法，包括如下步骤：

A、磨煤机3将煤、水及添加剂混合研磨形成水煤浆，水煤浆存储至煤浆罐6；

B、通过煤浆给料泵7将水煤浆由煤浆罐6泵送至添加剂分离单元8，采用添加剂分离单元8破坏添加剂与煤颗粒的吸附连接关系，使得添加剂溶于水；采用置换剂输送泵15将置换剂输送至添加剂分离单元8中，同时对添加剂分离单元8中的水煤浆进行加热，置换剂将添加剂由煤颗粒的表面置换至水中，使得添加剂溶于水；

C、分离了添加剂的水煤浆经除水单元9将水煤浆中溶有添加剂的水分离；

D、分离后的溶有添加剂的水经添加剂回收步骤回收，去除了部分水分后的水煤浆进入气化炉11发生气化反应；分离后的溶有添加剂的水先进入收集罐12，随后再通过减压单元13进入缓冲罐14内，缓冲罐14与磨煤机3连接为其提供添加剂，还可通过添加剂补充装置为磨煤机3提供添加剂。

本发明的其中一具体实施例如下：

煤仓1底部的闸板阀打开后，煤粉从底部出料口连续进入煤称量给料机2，煤仓1下半部分通入一路低压氮气，目的是防止煤仓1中的煤发生自燃；

通过设定煤称量给料机2的皮带速度，确定进入磨煤机3的煤粉质量流量，同时水与添加剂聚苯乙烯磺酸钠通过流量计16计量流入磨煤机3中，经过磨煤机3混合研磨后，平均粒径为100微米左右的水煤浆流入煤浆出料槽4中，水煤浆浓度为60％(wt)，聚苯乙烯磺酸钠浓度为1％(wt)；

煤浆出料槽4带有搅拌器，作用是防止水煤浆中的煤颗粒发生沉降；煤浆出料槽4底部出料口要求距离地面一定高度，为了保证煤浆出料槽泵5的入口压力，煤浆出料槽泵5将水煤浆输送到煤浆罐6中；

煤浆罐6底部出料口也要求距离地面一定高度，为了保证煤浆给料泵7入口压力，煤浆给料泵7将水煤浆输送到内筒81；

浓度为25％(wt)的碳酸氢钠溶液经置换剂输送泵15加压后，也进入内筒81中，将水煤浆中的添加剂聚苯乙烯磺酸钠置换至水中，通过蒸汽入口83向外筒82与内筒81之间的空间通入热蒸汽，将内筒81中的水煤浆从常温加热到120℃左右，煤浆给料泵7与置换剂输送泵15为内筒81提供一定的压力，被置换和加热后的水煤浆被压力推动至除水单元9中，经分离提浓后的水煤浆浓度为62～75％(wt)，经气化烧嘴10与氧气充分混合，被雾化后的煤颗粒进入气化炉发生反应；脱除的溶有聚苯乙烯磺酸钠的水也被压力推动至收集罐12，此时聚苯乙烯磺酸钠的回收率为75～90％，经减压阀减压后，溶有聚苯乙烯磺酸钠的水流入缓冲罐14，同时闪蒸出的蒸汽排空，经减压后的缓冲罐14压力为0.2～0.6MPa，此时聚苯乙烯磺酸钠浓度为15～40％，闪蒸罐内溶有聚苯乙烯磺酸钠的水同添加剂补充装置补充的添加剂混合后，再经流量计16计量流入磨煤机3，如此实现添加剂聚苯乙烯磺酸钠的回收利用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。