阅读说明：本技术 煤气化系统及水煤浆提浓方法 (Coal gasification system and coal water slurry concentration method ) 是由 王向龙 李克忠 高明 付伟贤 彭知顺 刘刚 侯祥生 刘雷 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,提供了一种煤气化系统及水煤浆提浓方法。包括制浆及输送单元、添加剂破除单元、水分分离单元、气化炉及水分收集罐,所述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,所述煤浆给料泵与所述添加剂破除单元连接,所述添加剂破除单元用于破坏添加剂的结构,所述水分分离单元用于将破除了添加剂结构的水煤浆中的水分分离,所述添加剂破除单元与所述水分分离单元连接,所述水分分离单元设置有出水口及出煤口,所述出水口与所述水分收集罐连接,所述出煤口与所述气化炉连接；提升水煤浆浓度,避免大量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,节约了水煤浆气化成本。(The invention relates to the technical field of coal gasification, and provides a coal gasification system and a coal water slurry concentration method. The coal slurry additive crushing and conveying device comprises a coal mill, a coal slurry tank and a coal slurry feeding pump which are sequentially connected, wherein the coal slurry feeding pump is connected with the additive crushing unit, the additive crushing unit is used for crushing the structure of an additive, the water separation unit is used for separating water in the coal slurry with the structure of the additive crushed, the additive crushing unit is connected with the water separation unit, the water separation unit is provided with a water outlet and a coal outlet, the water outlet is connected with the water collection tank, and the coal outlet is connected with the gasification furnace; the concentration of the coal water slurry is improved, and the phenomenon that a large amount of water enters the gasification furnace to be evaporated to occupy the heat in the gasification furnace is avoided, so that the temperature in the gasification furnace is maintained by avoiding extra energy consumption, and the gasification cost of the coal water slurry is saved.)

煤气化系统及水煤浆提浓方法

技术领域

本发明属于煤气化技术领域，特别涉及一种煤气化系统及水煤浆提浓方法。

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。添加剂的使用在保证稳定性和流动性的同时，很大程度上限制了煤浆浓度的提高。现有工业化的水煤浆浓度基本都在60％(wt)左右，气化过程中，需要将水煤浆中大量的水分蒸发掉，水分蒸发会吸收气化炉内的热量，因此需要耗费更多的煤粉和氧气燃烧来维持气化炉内的煤气化反应温度，导致水煤浆气化技术整体效率普遍偏低，比煤耗、比氧耗偏高，有效气含量偏低。

因此，如何提高进入气化炉的水煤浆浓度、提高水煤浆气化效率，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煤气化系统，提高进入气化炉的水煤浆浓度、提高水煤浆气化效率。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种煤气化系统，包括制浆及输送单元、添加剂破除单元、水分分离单元、气化炉及水分收集罐，所述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，所述煤浆给料泵与所述添加剂破除单元连接，所述添加剂破除单元用于破坏添加剂的结构，所述水分分离单元用于将破除了添加剂结构的水煤浆中的水分分离，所述添加剂破除单元与所述水分分离单元连接，所述水分分离单元设置有出水口及出煤口，所述出水口与所述水分收集罐连接，所述出煤口与所述气化炉连接。

可选的，所述添加剂破除单元包括同轴布置的内筒及外筒，所述外筒设置有蒸汽入口及冷凝液出口，所述内筒设置有水煤浆进口及水煤浆出口。

可选的，还包括热量回收单元，所述热量回收单元与所述气化炉的排渣口连接，所述热量回收单元利用所述气化炉排出的高温灰渣换热生成蒸汽，且将蒸汽通入所述蒸汽入口。

可选的，所述热量回收单元包括激冷室及进水管，所述气化炉的下端设置有排渣管，所述排渣管延伸至所述激冷室内，所述进水管自外部延伸至所述激冷室内，所述激冷室设置有泄压阀一，所述泄压阀一与所述蒸汽入口连接。

可选的，所述热量回收单元还包括变压渣锁与变压缓存罐，所述激冷室、所述变压渣锁与所述变压缓存罐顺次连接，所述激冷室与所述变压渣锁之间设置有开关阀一，所述变压渣锁与所述变压缓存罐之间设置有开关阀二，所述变压渣锁设置有充压口一与泄压阀二，所述变压缓存罐设置有充压口二与泄压阀三，所述泄压阀二和所述泄压阀三均与所述蒸汽入口连接。

可选的，还包括蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉设置于所述热量回收单元与所述蒸汽入口之间。

可选的，还包括烟尘过滤及火炬处理装置，所述烟尘过滤及火炬处理装置布置于所述泄压阀一与所述蒸汽入口之间。

可选的，还包括减压单元及缓冲罐，所述水分收集罐通过所述减压单元与所述缓冲罐连接。

本发明的目的在于提供一种水煤浆提浓方法，提高进入气化炉的水煤浆浓度、提高水煤浆气化效率。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水煤浆提浓方法，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破除单元，采用添加剂破除单元破坏添加剂分子的结构，使得水煤浆稳定性变差；

C、稳定性变差的水煤浆经水分分离单元将水煤浆中的水分分离，对水煤浆进行提浓；

D、水分经出水口进入水分收集罐被回收，去除了部分水分后的水煤浆进入气化炉发生气化反应。

E、气化炉内的高温煤渣经排渣管进入激冷室内，同时进水管向激冷室内通入冷却水，打开泄压阀一将蒸汽通入蒸汽锅炉；

F、煤渣经开关阀一进入变压渣锁，打开泄压阀二将蒸汽通入蒸汽锅炉；煤渣经开关阀二进入变压缓存罐，打开泄压阀三将蒸汽通入蒸汽锅炉；

G、添加剂破除单元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及水煤浆出口；蒸汽锅炉工作产生高温蒸汽，高温蒸汽通过蒸汽入口进入内筒与外筒之间的夹腔。

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破除单元及水分分离单元，采用添加剂破除单元破坏添加剂分子的结构，使水煤浆稳定性变差，煤颗粒发生沉降，随后再通过水分分离单元将水与煤颗粒分离，提升水煤浆浓度，高浓度的水煤浆进入气化炉进行气化反应，将水分离避免大量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，节约了水煤浆气化成本。

附图说明

图1为本发明提供的煤气化系统的实施例示意图；

图2为添加剂破除单元与热量回收单元的连接示意图。

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、添加剂破除单元；81、内筒；82、外筒；83、蒸汽入口；84、冷凝液出口；85、水煤浆进口；86、水煤浆出口；87、搅拌单元；9、水分分离单元；10、气化烧嘴；11、气化炉；12、水分收集罐；13、减压单元；14、缓冲罐；15、排渣管；16、激冷室；17、进水管；18、泄压阀一；19、变压渣锁；20、变压缓存罐；21、开关阀一；22、开关阀二；23、充压口一；24、泄压阀二；25、充压口二；26、泄压阀三；27、蒸汽锅炉；28、烟尘过滤及火炬处理装置；29、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，本发明提供的一种煤气化系统，包括制浆及输送单元、添加剂破除单元8、水分分离单元9、气化烧嘴10、气化炉11及水分收集罐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破除单元8，添加剂破除单元8用于破坏添加剂的结构，水分分离单元9用于将破除了添加剂结构的水煤浆中的水分分离，水分分离单元9设置有出水口及出煤口，出水口与水分收集罐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之间设置了添加剂破除单元8及水分分离单元9，采用添加剂破除单元8破坏添加剂分子的结构，使水煤浆稳定性变差，煤颗粒发生沉降，随后再通过水分分离单元9将水分与煤颗粒分离，提升水煤浆浓度，高浓度的水煤浆进入气化炉11进行气化反应，将水分分离避免大量水进入气化炉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，节约了水煤浆气化成本。

添加剂破除单元8可采用高温、改变水煤浆的酸碱度或者加入聚合引发剂等方法破坏添加剂的分子结构，使添加剂由煤颗粒表面脱离并溶解至水中；水分分离单元9可以采用闪蒸罐、反渗透、水利旋流器等方式，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。

进一步的，如图2所示，添加剂破除单元8优选为加温装置，因为采用加温装置可进一步的使得水蒸发，添加剂破除单元8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，内筒81设置有水煤浆进口85及水煤浆出口86。通过外筒82对内筒81内的水煤浆进行加热，温度升高使得添加剂分子的结构被破坏，煤颗粒稳定性较差而进一步的容易发生沉降，便于水煤浆进入水分分离单元9进行分离，从而进一步的提升了水煤浆中的水和煤颗粒分离率，提升水煤浆的浓度。

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250-350℃，此时即可完全破坏聚苯乙烯磺酸钠或木质素磺酸钠的结构。

在一些实施例中，如图2所示，内筒81内还设置有搅拌单元87。添加剂破除单元8对水煤浆进行加温之后，水煤浆中的煤颗粒容易发生沉降，此时如果不对其进行搅拌，煤颗粒沉降不利于其由水煤浆出口86进入水分分离单元9。

在一些实施例中，如图2所示，还包括热量回收单元，利用热量回收单元回收气化炉11内的高温煤渣的废热，热量回收单元包括激冷室16、变压渣锁19及变压缓存罐20。

提浓后的水煤浆进入气化炉11中发生煤气化反应，控制气化炉11操作压力为3.0-4MPa，温度为750-900℃，而产生以甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳为主的粗煤气，粗煤气从气化炉11的顶部排出，然后进入后续净化分离系统；

气化炉11内的高温煤渣经排渣管15进入激冷室16内，同时进水管17向激冷室16内通入冷却水，冷却水与高温煤渣进行直接换热，此时通过控制泄压阀一18使得激冷室16内的压力与气化炉11内的压力保持不变，同时将高温高压饱和蒸汽经泄压阀一18排出；还包括烟尘过滤及火炬处理装置28，烟尘过滤及火炬处理装置28布置于泄压阀一18与蒸汽入口83之间，由于激冷室16排出的高温高压饱和蒸汽中可能混有一定的烟尘和粗煤气，所以需要经过烟尘过滤及火炬处理装置28进一步的将烟尘过滤及将粗煤气燃烧，之后再将蒸汽通入锅炉27；

激冷室16与变压渣锁19相连，变压渣锁19开设有充压口一23，采用高压低温水进行充压，对变压渣锁19进行充压操作，使其压力略低于激冷室16压力，定期开启激冷室16和变压渣锁19之间的开关阀一21，将水和煤渣混合物排至变压渣锁19，变压渣锁19进入一定量的水和煤渣混合物之后，关闭开关阀二21，打开泄压阀二24对变压渣锁19进行降压操作，将压力降低至1-1.5MPa，降压过程中闪蒸出的中温中压饱和蒸汽经泄压阀二24排出，进入蒸汽锅炉27；

变压渣锁19与变压缓存罐20相连，变压缓存罐20开设有充压口二25，采用高压低温水进行充压，将变压缓存罐20压力充至略低于变压渣锁19压力，开启两者之间的开关阀二22，将变压渣锁19中水和煤渣混合物排放至变压缓存罐20中，变压缓存罐20进入一定量的水和煤渣混合物之后，关闭开关阀二22，打开泄压阀三26对变压缓存罐20进行降压操作，将压力降低至0.1-0.3MPa，闪蒸出低压饱和蒸汽，经泄压阀三26排出，蒸汽进入蒸汽锅炉27；

为了能够充分达到气液平衡，变压渣锁19与变压缓存罐20采用同激冷室16一样的内部结构，从而保证变压渣锁19及变压缓存罐20上部有足够的闪蒸空间。

蒸汽锅炉27将激冷室16、变压渣锁19及变压缓存罐20排出的蒸汽回收利用，如果温度达到设定值，则蒸汽锅炉27无需加热直接将回收的蒸汽用于对内筒81内的水煤浆进行加热，如果温度未达到设定值，则蒸汽锅炉27对回收的蒸汽进行二次加热用于对内筒81内的水煤浆进行加热，冷凝液出口84还可与蒸汽锅炉27连接，通过上述回收蒸汽的布置，有效的利用了高温煤渣的废热对水煤浆进行提浓，大大的节约了能耗。

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，水分收集罐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，被分离的水分首先进入收集罐12，随后通过减压阀降压之后进入闪蒸罐，闪蒸的蒸汽排出，闪蒸罐内剩余的水分被处理。

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。

一种水煤浆提浓方法，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泵送至添加剂破除单元8，采用添加剂破除单元8破坏添加剂分子的结构，使得水煤浆稳定性变差；

C、稳定性变差的水煤浆经水分分离单元9将水煤浆中的水分分离，对水煤浆进行提浓；

D、水分经出水口进入水分收集罐12被回收，去除了部分水分后的水煤浆进入气化炉11发生气化反应；

E、气化炉11内的高温煤渣经排渣管15进入激冷室16内，同时进水管17向激冷室16内通入冷却水，打开泄压阀一18将蒸汽通入蒸汽锅炉27；

F、煤渣经开关阀一21进入变压渣锁19，打开泄压阀二24将蒸汽通入蒸汽锅炉27；煤渣经开关阀二22进入变压缓存罐20，打开泄压阀三26将蒸汽通入蒸汽锅炉27；

G、添加剂破除单元8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，内筒81设置有水煤浆进口85及水煤浆出口86；蒸汽锅炉27工作产生高温蒸汽，高温蒸汽通过蒸汽入口83进入内筒81与外筒82之间的夹腔。

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29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；

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250-350℃，煤浆给料泵7为内筒81提供一定的压力，加热后的水煤浆被压力推动至水分分离单元9中，经分离提浓后的水煤浆浓度为65～80％(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。

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。