无废水产生的煤气化处理系统及工艺的制作方法

本发明涉及煤气化处理技术领域，尤其是涉及一种无废水产生的煤气化处理系统及工艺。

背景技术：

图1和图2示出了目前工业化生产中常用的典型煤气处理工艺流程。

图1为典型的利用固定床气化技术(或称为移动床气化技术)进行煤气处理的流程，无论是常压固定床还是加压固定床，煤气处理流程均相同。在煤气发生装置中生产的煤气，用大量冷却水冲洗降温之后，再利用显热副产低压蒸汽，之后再将煤气对外输出。

图2为典型的利用气流床单喷嘴水煤浆气化技术进行煤气处理的流程，在煤气发生装置中生产的煤气，首先通过一次洗涤进行除尘降温，之后再经过二次洗涤再次除尘洗涤降温之后对外输出。

图3为典型的利用气流床多喷嘴水煤浆气化技术或干煤粉加压气化技术进行煤气处理的流程。在煤气发生装置中生产的煤气，首先进行水浴激冷洗涤，再经过旋风除尘装置后进行二次水浴洗涤，之后对外输出。

图4为典型的利用流化床气化技术进行煤气处理的流程，在煤气发生装置中生产的煤气，首先通过旋风分离器进行干法除尘，之后再回收煤气显热副产低压蒸汽，最后在经过冷却水洗涤冷却之后对外输出。

无论采用上述何种气化技术，在煤气的处理流程中，都要用水来洗涤冷却。这是因为无论采用哪种气化技术，出自煤气发生装置的煤气都有大量煤灰，气体中含固量都非常大，必须要将煤气中的含固量下降到一定的程度才能使用，因此，在处理过程中都选用水来洗涤煤气以去除掉煤气中的灰尘。这就导致煤气中大量的显热也被水带走，而水带走的显热又无法全部利用，只能少量利用，从而导致大量的热量被浪费，产品煤气能耗较大，能量的利用效率不高，煤气产品成本高。此外，因为采用大量的水来洗涤煤气中的固体，就会产生大量的废水、污水，而处理这些废水、污水又需要专门的设备、装置系统和处理技术来处理，这些系统装置不仅需要占用大量的土地和投资，并且这些系统装置的运行维护难度也较大，运行成本较高，且对环境卫生的影响也较大，由此，增加了煤气产品的生产成本，这个问题在固定床气化技术上尤为突出,也是目前制约现代煤化工发展的最重要的原因之一。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供无废水产生的煤气化处理系统，以缓解现有技术的煤气产品制造过程能耗较大，能量的利用效率不高且由于产生大量废水、污水造成的后续处理工艺设备复杂、成本高的技术问题。

本发明的第二目的在于提供废水产生的煤气化处理工艺，采用该方法可以避免使用水对煤气进行清洗，从而减少煤气的热损耗，以及降低处理大量污水、废水的成本。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种无废水产生的煤气化处理系统，包括煤气发生装置、煤气转化装置和干法除尘装置，所述煤气发生装置产生的煤气经所述煤气转化装置处理后进入所述干法除尘装置，经所述干法除尘装置处理后对外输出。

进一步的，所述干法除尘装置包括布袋除尘器、陶瓷过滤除尘器或膜过滤器除尘器中的任意一种。

进一步的，所述煤气化处理系统还包括煤气热回收装置，煤气经煤气转化装置转化后先流经所述煤气热回收装置后再经所述干法除尘装置处理。

进一步的，所述煤气化处理系统还包括煤气热回收装置，煤气经所述干法除尘装置后再流经所述煤气热回收装置。

进一步的，所述煤气化处理系统还包括设置于所述煤气发生装置与所述煤气转化装置之间或所述煤气转化装置与所述干法除尘装置之间的旋风除尘装置。

进一步的，所述煤气化处理系统还包括耐硫甲烷化装置，煤气经所述干法除尘装置除尘后再经所述耐硫甲烷化装置进行甲烷化处理。

进一步的，所述煤气发生装置为固定床气化炉、流化床气化炉或气流床气化炉。

一种无废水产生的煤气化处理工艺，利用上述煤气化处理系统进行煤气化处理，包括以下步骤：原料煤经所述煤气发生装置产生煤气，经过所述煤气转化装置转化后再经过所述干法除尘装置处理。

进一步的，经所述煤气转化装置处理后的煤气在进行干法除尘前还包括煤气热回收的步骤；

或，

在干法除尘后还包括煤气热回收的步骤。

进一步的，在干法除尘后还包括耐硫甲烷化的步骤。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

利用本发明提供的无废水产生的煤气化处理系统，通过在煤气发生装置中产生煤气，并利用煤气转化装置通过燃烧去除煤气中的焦油等有机物，同时将煤气中的甲烷保留，之后再利用干法除尘装置去除煤气中的灰尘。本发明中先利用煤气转化装置去除煤气中的焦油，再利用干法除尘装置去除煤气中灰尘，两者的合理搭配可以有效防止焦油等有机物堵塞干法除尘装置中的管路，延长了干法除尘装置的使用寿命。同时，由于本发明中采用的是干法除尘而非水洗，因此，可以有效减少废水及污水的产生。针对不同的煤气发生装置，本发明的具体优点有以下几点：

1)对于气流床气化技术(水煤浆气化技术或干煤粉气化技术)的煤气处理装置，在煤气处理过程中，用干法除尘装置取代煤气二次洗涤装置，使得煤气在达到同等除尘效果的同时，大幅减少处理工艺中所需的水量，从而可以大幅降低与其配套的用于处理洗涤煤气的污水的闪蒸系统装置的规模；此外，由于采用干法除尘装置代替煤气二次洗涤装置，使煤气达到同等除尘效果的前提下，大量减少煤气显热损失，使得送到用户的煤气显热大量提高，减少煤气用户的成本和能耗；

2)对于固定床气化技术或流化床气化技术的煤气发生装置，本发明由于在煤气处理过程中没有任何废水、污水产生，使得现有处理系统中的污水处理装置系统可以取消，因此，可以彻底缓解现有技术中污水、废水处理难度大、运行维护成本高、环境污染严重等一系列问题，同时能节省大量的设备占地面积和投资；

3)对于固定床气化技术或流化床气化技术的煤气发生装置，本发明在煤气处理过程中，没有水参与煤气的除尘洗涤，使得煤气从煤气发生装置中带出的大量显热得以保留，可以利用保留的煤气的显热来副产高品位的中、高压蒸汽，使得浪费的煤气的热量大大减少，还能明显降低生产煤气的成本和能耗，节能降耗降成本的效果非常明显；热利用效率提高效果明显；

4)对于煤气最终用途为燃料气时，本发明在煤气处理过程中没有水参与煤气的除尘，同时煤气转化装置能够调节煤气中的甲烷含量，从而调整煤气的热值，使得煤气能够实现针对不同用途而调整相应的煤气热值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为典型的利用固定床气化技术进行煤气处理的流程图；

图2为典型的利用气流床单喷嘴水煤浆气化技术进行煤气处理的流程图；

图3为典型的利用气流床多喷嘴水煤浆气化技术或干煤粉加压气化技术进行煤气处理的流程图；

图4为典型的利用流化床气化技术进行煤气处理的流程图；

图5为本发明实施例1中的流化床气化炉的煤气化处理系统结构示意图；

图6为本发明实施例2中的煤气最终用途为燃料气时煤气化处理系统结构示意图；

图7为本发明实施例3中的气流床多喷嘴水煤浆气化系统或干煤粉加压气化系统的结构示意图。

图标：10-煤气发生装置；20-煤气转化装置；30-干法除尘装置；40-煤气热回收装置；50-耐硫甲烷化装置；60-旋风除尘装置；70-煤气一次洗涤装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的一个方面提供了一种无废水产生的煤气化处理系统，包括煤气发生装置、煤气转化装置和干法除尘装置，所述煤气发生装置产生的煤气经所述煤气转化装置处理后进入所述干法除尘装置，经所述干法除尘装置处理后对外输出。

利用本发明提供的无废水产生的煤气化处理系统，通过在煤气发生装置中产生煤气，并利用煤气转化装置通过燃烧(操作温度700-800℃)去除煤气中的焦油等有机物，同时将煤气中的甲烷保留，之后再利用干法除尘装置去除煤气中的灰尘。本发明中先利用煤气转化装置去除煤气中的焦油，再利用干法除尘装置去除煤气中灰尘，两者的合理搭配可以有效防止焦油等有机物堵塞干法除尘装置中的管路，延长了干法除尘装置的使用寿命。同时，由于本发明中采用的是干法除尘而非水洗，因此，可以有效减少废水及污水的产生。

1)对于气流床气化技术(水煤浆气化技术或干煤粉气化技术)的煤气处理装置，在煤气处理过程中，用干法除尘装置取代煤气二次洗涤装置，使得煤气在达到同等除尘效果的同时，大幅减少处理工艺中所需的水量，从而可以大幅降低与其配套的用于处理洗涤煤气的污水的闪蒸系统装置的规模；此外，由于采用干法除尘装置代替煤气二次洗涤装置，使煤气达到同等除尘效果的前提下，大量减少煤气显热损失，使得送到用户的煤气显热大量提高，减少煤气用户的成本和能耗；

2)对于固定床气化技术或流化床气化技术的煤气发生装置，本发明由于在煤气处理过程中没有任何废水、污水产生，使得现有处理系统中的污水处理装置系统可以取消，因此，可以彻底缓解现有技术中污水、废水处理难度大、运行维护成本高、环境污染严重等一系列问题，同时能节省大量的设备占地面积和投资；

3)对于固定床气化技术或流化床气化技术的煤气发生装置，本发明在煤气处理过程中，没有水参与煤气的除尘洗涤，使得煤气从煤气发生装置中带出的大量显热得以保留，可以利用保留的煤气的显热来副产高品位的中、高压蒸汽，使得浪费的煤气的热量大大减少，还能明显降低生产煤气的成本和能耗，节能降耗降成本的效果非常明显；热利用效率提高效果明显；

4)对于煤气最终用途为燃料气时，本发明在煤气处理过程中没有水参与煤气的除尘，同时煤气转化装置能够调节煤气中的甲烷含量，从而调整煤气的热值，使得煤气能够实现针对不同用途而调整相应的煤气热值。

作为本发明优选的实施方案，干法除尘装置包括布袋除尘器、陶瓷过滤除尘器、膜过滤器除尘器等任意一种。

布袋除尘器是一种干式滤尘装置，它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。布袋除尘器中的滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入布袋除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤袋时，粉尘被阻留，使气体得到净化。

陶瓷过滤除尘器是近一二十年来发展起来的一种新型过滤器，其核心组件无机陶瓷膜具有优良的热稳定性与孔稳定性能，不但强度高、且耐化学腐蚀，清洗再生性能好，兼备有高效过滤与精密过滤的双重优点，广泛应用在化工生产、水处理、气体过滤、高温气体净化与烟气除尘等领域。

膜过滤器除尘器的核心原件是滤膜，是一种制备在支撑体上的布满微小孔隙的薄膜。制作滤膜的材料有很多，分为有机膜(如聚砜中空纤维膜)和无机膜(如陶瓷膜)。滤膜作为过滤原件其结构特点是滤层非常薄，因而它的过滤机理主要是筛除作用，吸附效应很小。

作为本发明优选的实施方式，所述煤气化处理系统还包括煤气热回收装置，煤气经煤气转化装置转化后先流经所述煤气热回收装置后再经所述干法除尘装置处理。本实施方式中，先对煤气的显热进行回收利用，再进行除尘。

作为本发明优选的实施方式，所述煤气化处理系统还包括煤气热回收装置，煤气经所述干法除尘装置后再流经所述煤气热回收装置。本实施方式中，先进行除尘再对煤气的显热进行回收利用。

以上两种优选的实施方式中，煤气热回收装置可以回收煤气中的显热，防止显热流失。煤气热回收装置的安装位置可以根据实际需要进行设置。

作为本发明优选的实施方式，所述煤气化处理系统还包括设置于所述煤气发生装置与所述煤气转化装置之间或所述煤气转化装置与所述干法除尘装置之间的旋风除尘装置。

增设旋风除尘装置可以进一步去除煤气中的杂质，提高煤气中的有效成分含量，并且去除杂质还能防止杂质堵塞管路，延长设备的使用寿命。

作为本发明优选的实施方式，所述煤气化处理系统还包括耐硫甲烷化装置，煤气经所述干法除尘装置除尘后再经所述耐硫甲烷化装置进行甲烷化处理。

在干法除尘装置之后设置耐硫甲烷化装置，可以利用煤气显热对煤气进行甲烷化反应，提高煤气中甲烷的含量，从而提高煤气的热值；之后再经过煤气热回收装置，将煤气中的大量显热回收副产中、高压蒸汽后，对外输送给用户使用。

作为本发明优选的实施方式，所述煤气发生装置为固定床气化炉、流化床气化炉或气流床气化炉。

值得说明的是，当煤气发生装置为固定床气化炉或流化床气化炉，且原料为无烟煤、焦炭、半焦碳时，煤气转化装置可以为旋风除尘装置或者其他除尘装置代替；当原料为煤炭时，在煤气转化装置之后，煤气热回收装置前或后，可以增设旋风除尘装置或者其他除尘装置。

当煤气发生装置为单喷嘴水煤浆气流床气化炉时，煤气热回收装置与干法除尘装置之间，还可以增加设置旋风除尘装置或者其他除尘装置。

当煤气发生装置为多喷嘴水煤浆气化炉或干煤粉加压气流床气化炉时，可以选择性地设置旋风除尘装置。

当煤气最终用途为燃料气时，可以选择将耐硫甲烷化装置取消，也可以将耐硫甲烷化装置设置在本系统之外的流程当中。

当煤气最终用途为燃料气时，可以选择带有辐射废锅流程的气流床气化炉，此时煤气转化装置可以取消，也可以用旋风除尘装置或其他除尘装置代替。

本发明的另一个方面提供了一种无废水产生的煤气化处理工艺，利用上述煤气化处理系统进行煤气化处理，包括以下步骤：原料煤经所述煤气发生装置产生煤气，经过所述煤气转化装置转化后再经过所述干法除尘装置处理。

干法除尘是指在除尘过程中，没有液体参与除尘洗涤，同时也没有液体在除尘过程中产生的一种除尘方式，本发明中的干法处理可以为布袋除尘、陶瓷过滤除尘或膜过滤器除尘。

作为本发明优选的实施方式，经所述煤气转化装置处理后的煤气在进行干法除尘前还包括煤气热回收的步骤；

或，

在干法除尘后还包括煤气热回收的步骤。

作为本发明优选的实施方式，在干法除尘后还包括耐硫甲烷化的步骤。

实施例1

如图5所示，本实施例是一种无废水产生的煤气化处理系统，针对固定床气化炉或流化床气化炉的煤气化处理系统，包括煤气发生装置10、煤气转化装置20、煤气热回收装置40和干法除尘装置30，煤气发生装置10产生的煤气经煤气转化装置20处理后进入煤气热回收装置40进行煤气显热回收，之后再进入干法除尘装置30，经干法除尘装置30处理后对外输出。

利用实施例1的煤气化处理系统生产10000nm³的煤气产品，与图1所示的传统的处理系统相比，节约能耗2.86gj，降低成本120元。

如图6所示，本实施例是一种无废水产生的煤气化处理系统，针对煤气最终用途为燃料气时的煤气化处理系统，包括煤气发生装置10、煤气转化装置20、干法除尘装置30、耐硫甲烷化装置50和煤气热回收装置40；煤气发生装置10产生的煤气经煤气转化装置20处理后进入干法除尘装置30，经除尘后进入耐硫甲烷化装置50进行甲烷化处理，之后再进入煤气热回收装置40对煤气显热进行回收处理再对外输出。

利用实施例2的煤气化处理系统生产10000nm³的煤气产品，与图4所示的传统的处理系统相比，节约能耗1.5gj，降低成本80元。

实施例3

如图7所示，本实施例是一种无废水产生的煤气化处理系统，针对气流床多喷嘴水煤浆气化系统或干煤粉加压气化系统，包括煤气发生装置10、煤气转化装置20、煤气一次洗涤装置70、旋风除尘装置60和干法除尘装置30；煤气发生装置10产生的煤气经煤气转化装置20处理后进入煤气一次洗涤装置，经洗涤后进入旋风除尘装置60进行初步除尘，之后再进入干法除尘装置30对煤气进行进一步除尘后再对外输出。

利用实施例3的煤气化处理系统生产10000nm³的煤气产品，与图2和图3所示的传统的处理系统相比，节约能耗1.5gj，降低成本80元。

本发明中的煤气转化装置是专利申请号为(2017203242656)的专利申请公开的煤气二次装置，包括转化炉；转化炉上设置有煤气进口、气化剂进口以及转化气出口；煤气进口用于向转化炉内充入高温煤气，气化剂进口用于向转化炉内充入包含氧气的气化剂。

在使用上述煤气转化装置(即煤气二次装置)时，根据前序的煤气发生装置生产的煤气中成分的具体含量，向转化炉中通入具有一定比例的煤气与气化剂；在煤气自身的高温条件下，煤气中的部分煤气以及煤气夹带的煤灰、焦油等有机物与气化剂中的氧气燃烧产生热量，从而使转化炉的炉内温度升至预设温度，该温度处于满足甲烷分解反应所需的温度范围之内，气体中的甲烷气与二氧化碳或者水蒸气发生吸热分解反应，生成一氧化碳和氢气，从而使得煤气中的甲烷达到分解产生有效气体的目的，同时也实现了清除煤气中带出的焦油、苯酚类有机物的目的。该温度处于满足分解焦油等有机物分解反应所需的温度范围之内，且达不到甲烷分解反应所需的温度范围，气体中的甲烷气不会发生分解反应，而煤气中夹带的焦油等有机物被燃烧分解。

煤气转化装置能够将煤气中的煤粉、焦油、烯烃类有机物燃烧分解，同时将甲烷转化为一氧化碳和氢气，从而清除了气体中煤粉、焦油、烯烃类有机物，降低气体中甲烷含量。从而提高了碳的转化率，提高了原材料的利用率；提高了气化效率，降低了生产成本；同时对有机物进行合理处理，避免污染环境。进而使得煤气化技术，尤其是固定床煤气化技术使用的以烟煤、无烟煤、焦炭为原料的加压气化方式实现了洁净煤气化、节能减排、环境友好的目的。

综上所述，本发明提供的无废水产生的煤气化处理系统具有以下优点：

1)能够实现利用固定床气化炉或流化床气化炉生产煤气的全过程中无水参与和无水产生，彻底改变固定床气化技术和流化床气化技术中煤气化必须要消耗水并产生废水的局面；

2)能够实现利用气流床气化技术生产煤气中，可以大幅减少用于煤气洗涤的用水量，同时，能大幅度降低配套水处理的闪蒸系统装置规模，大幅度降低运行成本消耗；

3)能够高效利用煤气中带的大量显热来副产高品位蒸汽，使得煤气过程中的能量利用效率得到较大提高；

4)能够对煤气的热值进行可控调节，针对不同用途目的来调节煤气热值，使得煤气与最终用途更加契合匹配；

5)通用性较强，对于各种煤气化技术都能够应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。