CN107446629A - 处理低阶煤的***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了处理低阶煤的***和方法，***包括：破碎装置、干燥装置、热解气化反应器、一级换热器、二级换热器、热解燃气净化装置、三级换热器、气化燃气净化装置和沉淀过滤装置，热解气化反应器包括：锥形分隔器、辐射管、干燥后低阶煤颗粒入口、蒸汽布料器、热解燃气出口、烟气出口、出焦控制装置、气化剂喷嘴、气化燃气出口、气化残渣出口。该***可以实现低阶煤热解得到高温半焦的直接气化，从而无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外通过将***中得到的含酚废水在***余热的作用下转化为含酚蒸汽而作为布料气和气化剂使用，不仅有效处理工艺过程中的含酚废水，还可以将含酚废水中的酚类物质转化为能源。
Description
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体而言，本发明涉及一种处理低阶煤的***和方法。
背景技术
化工工业中的热解工艺、气化工艺的发展均受到含酚废水处理工艺的制约。含酚废水具有来源广、危害大的特点，治理难度很大，进行有效处理并实现资源化非常重要。
目前，煤热解气过程中的含酚废水的处理方法主要为萃取法、吸附法、焚烧法、生物法等。其中，萃取法在萃取过程中存在着连续相粘度大、返混严重的问题，易造成萃取剂的流失和二次污染；吸附法中采用的活性炭再生困难、大孔树脂成本较高；焚烧法中造成大量能源消耗；生物法比较适用于处理低浓度含酚废水。
因此，现有的处理煤的技术有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理低阶煤的***和方法，采用该***可以实现低阶煤的热解得到高温半焦的直接气化，从而可以无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外通过将***中得到的含酚废水在***余热的作用下转化为含酚蒸汽而作为布料气和气化剂使用，不仅可以有效处理工艺过程中的含酚废水，还可以将含酚废水中的酚类物质有效转化为能源。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理低阶煤的***。根据本发明的实施例，所述***包括：
破碎装置，所述破碎装置具有低阶煤入口和低阶煤颗粒出口；
干燥装置，所述干燥装置具有低阶煤颗粒入口和干燥后低阶煤颗粒出口，所述低阶煤颗粒入口与所述低阶煤颗粒出口相连；
热解气化反应器，所述热解气化反应器包括：
锥形分隔器，所述锥形分隔器位于所述热解气化反应器内，且将所述热解气化反应器分隔为自上而下的热解段和气化段，并且所述锥形分隔器的下端具有开口；
辐射管，所述辐射管布置于所述热解段；
干燥后低阶煤颗粒入口，所述干燥后低阶煤颗粒入口位于所述热解段上部且与所述干燥后低阶煤颗粒出口相连；
蒸汽布料器，所述蒸汽布料器位于所述热解段，并且位于所述干燥后低阶煤颗粒入口下方；
热解燃气出口，所述热解燃气出口位于所述热解段；
烟气出口，所述烟气出口位于所述热解段且与所述干燥装置相连；
出焦控制装置，所述出焦控制装置位于所述气化段，且分别与所述开口和所述气化段连通；
气化剂喷嘴，所述气化剂喷嘴位于所述气化段；
气化燃气出口，所述气化燃气出口位于在所述气化段；
气化残渣出口，所述气化残渣出口位于所述气化段；
一级换热器，所述一级换热器具有气化残渣入口和换热后残渣出口，所述气化残渣入口与所述气化残渣出口相连；
二级换热器，所述二级换热器具有热解燃气入口和换热后热解燃气出口，所述热解燃气入口与所述热解燃气出口相连；
热解燃气净化装置，所述热解燃气净化装置具有换热后热解燃气入口、净化热解燃气出口和第一油水出口，所述换热后热解燃气入口与所述换热后热解燃气出口相连；
三级换热器，所述三级换热器具有气化燃气入口和换热后气化燃气出口，所述气化燃气入口与所述气化燃气出口相连；
气化燃气净化装置，所述气化燃气净化装置具有换热后气化燃气入口、净化气化燃气出口和第二油水出口，所述换热后气化燃气入口与所述换热后气化燃气出口相连；
沉淀过滤装置，所述沉淀过滤装置具有油水入口、热解油出口和除油含酚废水出口，所述油水入口分别与所述第一油水出口和所述第二油水出口相连，所述一级换热器进一步具有一级含酚废水入口和一级含酚蒸汽出口，所述除油含酚废水出口与所述一级含酚废水入口相连，所述二级换热器进一步具有二级含酚蒸汽入口和换热后二级含酚蒸汽出口，所述二级含酚蒸汽入口与所述一级含酚蒸汽出口相连，所述三级换热器进一步具有三级含酚蒸汽入口和换热后三级含酚蒸汽出口，所述三级含酚蒸汽入口与所述换热后二级含酚蒸汽出口相连，所述换热后三级含酚蒸汽出口分别与所述蒸汽布料器和所述气化剂喷嘴相连。
根据本发明实施例的处理低阶煤的***通过在热解气化反应器设置锥形分隔器将热解气化反应器内分隔为自上而下的热解段和气化段，使得低阶煤先在热解段内辐射管的作用下发生热解反应，得到热解燃气和热解半焦，得到的热解半焦经锥形分隔器下端的开口直接进入气化段与气化剂接触发生气化反应，得到气化燃气和气化残渣，并将得到的气化残渣经一级换热器回收余热，将热解燃气依次供给至二级换热器和热解燃气净化装置中依次回收余热和净化，将气化燃气依次供给至三级换热器和气化燃气净化装置中依次回收余热和净化，并将热解燃气净化装置和气化燃气净化装置得到的油水混合后供给至过滤和沉淀处理，得到含酚废水，并将得到的含酚废水依次经过一级、二级和三级换热器转化为含酚蒸汽，然后将该含酚蒸汽作为热解气化反应器中热解段的布料蒸汽和气化段的气化剂使用，其中的酚可以裂解为小分子而转化为能源使用，并且降低了布料蒸汽和气化剂的成本。由此，采用该***可以实现低阶煤的热解得到高温半焦的直接气化，从而可以无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外通过将***中得到的含酚废水在***余热的作用下转化为含酚蒸汽而作为布料气和气化剂使用，不仅可以有效处理工艺过程中的含酚废水，还可以将含酚废水中的酚类物质有效转化为能源。
另外，根据本发明上述实施例的处理低阶煤的***还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述锥形分隔器的侧壁与所述热解气化反应器的径向平面呈45～75度角。由此，使得热解段产生的高温半焦直接热送至气化段，从而无需增加高温物料的运输设备。
在本发明的一些实施例中，所述蒸汽布料器包括蒸汽喷管和风帽，所述蒸汽喷管从所述热解段的侧壁***所述热解段内，并且所述蒸汽喷管上位于所述热解段内的一端与所述风帽相连，所述蒸汽喷管的另一端与所述换热后三级含酚蒸汽出口相连，所述风帽侧壁上布置有多个交错分布的气孔，所述风帽位于所述干燥后低阶煤颗粒入口的正下方。由此，可以显著提高低阶煤的热解效率。
在本发明的一些实施例中，所述风帽与所述干燥后低阶煤颗粒入口的距离为300～1000毫米。
在本发明的一些实施例中，所述气孔的直径为6～16毫米。由此，可以进一步提高低阶煤的热解效率。
在本发明的一些实施例中，所述气孔的孔道与所述热解气化反应器的轴向呈0～45度角。由此，可以进一步提高低阶煤的热解效率。
在本发明的一些实施例中，包括多个所述蓄热式辐射管，所述多个蓄热式辐射管在所述热解段交错分布。由此，可以进一步提高低阶煤的热解效率。
在本发明的一些实施例中，所述出焦控制装置包括：电机、传动螺杆和星型给料阀，所述传动螺杆从所述气化段的侧壁***所述气化段内且贯穿所述气化段的另一端侧壁，位于所述气化段外的传动螺杆的一端与电机相连，位于所述气化段内的所述传动螺杆部分与所述星型给料阀相连，所述星型给料阀的入口端与所述开口相连，所述星型给料阀的出口端与所述气化段连通。由此，可以实现热解气与气化的相互隔断，增加了各***的稳定性，同时避免气化燃气串入热解段中而降低热解燃气热值。
在本发明的一些实施例中，包括多个所述气化剂喷嘴，所述多个气化剂喷嘴位于所述气化段侧壁的底端。由此，可以显著提高高温半焦的气化效率。
在本发明的一些实施例中，所述热解段与所述气化段的高度比为(2～5)：1。
在本发明的一些实施例中，所述热解燃气出口位于所述热解段侧壁的底端，所述气化燃气出口位于所述气化段侧壁的顶端。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用上述***处理低阶煤的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)将所述低阶煤供给至所述破碎装置中进行破碎处理，以便得到低阶煤颗粒；
(2)将所述低阶煤颗粒供给至所述干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥后低阶煤颗粒；
(3)在布料蒸汽的作用下，将所述干燥后低阶煤颗粒供给至所述热解气化反应器的热解段进行热解处理，以便得到热解燃气、烟气和高温半焦，将所述高温半焦经锥形分隔器供给至所述气化段与气化剂接触进行气化处理，以便得到气化燃气和气化残渣，将所述烟气供给至所述干燥装置中作为干燥介质使用；
(4)将所述气化残渣供给至所述一级换热器中进行换热，以便得到换热后残渣；
(5)将所述热解燃气供给至所述二级换热器中进行换热，以便得到换热后热解燃气；
(6)将所述换热后热解燃气供给至所述热解燃气净化装置中进行净化处理，以便得到净化热解燃气和第一油水；
(7)将所述气化燃气供给至所述三级换热器中进行换热，以便得到换热后气化燃气；
(8)将所述换热后气化燃气供给至所述气化燃气净化装置中进行净化处理，以便得到净化气化燃气和第二油水；
(9)将步骤(6)得到的所述第一油水和步骤(8)得到的所述第二油水供给至所述沉淀过滤装置中进行处理，以便得到热解油和除油含酚废水，并将所述除油含酚废水供给至所述一级换热器中进行换热，得到一级含酚蒸汽，并将所述一级含酚蒸汽供给至所述二级换热器中进行换热，以便得到换热后二级含酚蒸汽，再将所述换热后二级含酚蒸汽供给至所述三级换热器中进行换热，以便得到换热后三级含酚蒸汽供给至步骤(3)中作为所述布料蒸汽和所述气化剂使用。
根据本发明实施例的处理低阶煤的方法通过在热解气化反应器设置锥形分隔器将热解气化反应器内分隔为自上而下的热解段和气化段，使得低阶煤先在热解段内辐射管的作用下发生热解反应，得到热解燃气和热解半焦，得到的热解半焦经锥形分隔器下端的开口直接进入气化段与气化剂接触发生气化反应，得到气化燃气和气化残渣，并将得到的气化残渣经一级换热器回收余热，将热解燃气依次供给至二级换热器和热解燃气净化装置中依次回收余热和净化，将气化燃气依次供给至三级换热器和气化燃气净化装置中依次回收余热和净化，并将热解燃气净化装置和气化燃气净化装置得到的油水混合后供给至过滤和沉淀处理，得到含酚废水，并将得到的含酚废水依次经过一级、二级和三级换热器转化为含酚蒸汽，然后将该含酚蒸汽作为热解气化反应器中热解段的布料蒸汽和气化段的气化剂使用，其中的酚可以裂解为小分子而转化为能源使用，并且降低了布料蒸汽和气化剂的成本。由此，采用该方法可以实现低阶煤的热解得到高温半焦的直接气化，从而可以无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外通过将***中得到的含酚废水在***余热的作用下转化为含酚蒸汽而作为布料气和气化剂使用，不仅可以有效处理工艺过程中的含酚废水，还可以将含酚废水中的酚类物质有效转化为能源。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的处理低阶煤的***结构示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的处理低阶煤的***中热解气化反应器内蒸汽布料器的结构示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的处理低阶煤的***中热解气化反应器内出焦控制装置的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的处理低阶煤的方法流程示意图；
图5是根据本发明再一个实施例的处理低阶煤的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理低阶煤的***。根据本发明的实施例，参考图1，该***包括：破碎装置100、干燥装置200、热解气化反应器300、一级换热器400、二级换热器500、热解燃气净化装置600、三级换热器700、气化燃气净化装置800和沉淀过滤装置900。
根据本发明的实施例，破碎装置100具有低阶煤入口101和低阶煤颗粒出口102，且适于将块状低阶煤进行破碎处理，以便得到低阶煤颗粒。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对低阶煤颗粒的粒径进行选择，并且破碎装置可以为破碎机。
根据本发明的实施例，干燥装置200具有低阶煤颗粒入口201和干燥后低阶煤颗粒出口202，低阶煤颗粒入口201与低阶煤颗粒出口102相连，且适于将得到的低阶煤颗粒进行干燥处理，以便得到干燥后低阶煤颗粒。具体的，该干燥过程可以采用热烟气作为干燥介质对低阶煤颗粒进行间接干燥。
根据本发明的实施例，参考图1，热解气化反应器300包括：锥形分隔器31、辐射管32、蒸汽布料器33、出焦控制装置34、干燥后低阶煤颗粒入口301、热解燃气出口302、烟气出口303、气化剂喷嘴304、气化燃气出口305和气化灰渣出口306。
根据本发明的实施例，参考图1，锥形分隔器31位于热解气化反应器300内，且将热解气化反应器300内分隔为自上而下的热解段35和气化段36，并且锥形分隔器31的下端具有开口307。由此，通过在热解气化反应器内布置锥形分隔器将热解气化反应器内分隔为自上而下的热解段和气化段，并且使得热解段和气化段通过开口连通，使得在低阶煤在热解段发生热解反应产生的高温半焦直接进入气化段发生气化反应，从而无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外采用该反应器产气量和能源利用率高。
根据本发明的一个实施例，锥形分隔器31的侧壁与热解气化反应器300的径向平面呈45～75度角。由此，使得在热解段产生的高温热解半焦在自身重力作用下滑落进入气化段，从而无需增加高温物料的运输设备。
根据本发明的再一个实施例，辐射管32布置于热解段35中，根据本发明的一个具体实施例，热解段35内可以布置多个辐射管32，并且多个辐射管32在热解段35内交错分布。由此，可以使得热解段内温度场分布均匀，并且低阶煤在下落过程中可以再次经过辐射管交错式布料，从而提高低阶煤的热解效率。
根据本发明的又一个实施例，蒸汽布料器33位于热解段35，并且位于干燥后低阶煤颗粒入口301的下方。由此，在蒸汽布料器的作用下可以将经干燥后低阶煤颗粒入口供给的干燥后低阶煤颗粒打散，使得低阶煤在热解段中均匀分散，从而提高低阶煤的热解效率。
根据本发明的一个具体实施例，参考图1-2，蒸汽分布器33包括蒸汽喷管331和风帽332，蒸汽喷331从热解段35的侧壁***热解段35内，并且蒸汽喷管331上位于热解段35内的一端与风帽332相连，风帽332侧壁上布置有多个交错分布的气孔333，风帽332位于干燥后低阶煤颗粒入口301的正下方。具体的，通过蒸汽喷管供给蒸汽，蒸汽进入风帽经其上的气孔喷出，从而将经干燥后低阶煤颗粒入口供给的低阶煤打散，使得低阶煤在热解段中均匀分散，从而提高低阶煤的热解效率。
根据本发明的再一个具体实施例，风帽332与干燥后低阶煤颗粒入口301的距离可以为300～1000毫米。
根据本发明的又一个具体实施例，风帽332上的气孔333的直径可以为6～16毫米。发明人发现，该孔径的风帽可以保证本申请的低阶煤均匀分散，从而提高热解效率。
根据本发明的又一个具体实施例，气孔333的孔道与热解气化反应器300的轴向呈0～45度角。发明人发现，孔道与热解气化反应器的轴向夹角目的在于保证布料的均匀性，当孔道与气化反应器的轴向夹角＞45°时，布料的打散范围远低于热解炉内部尺寸，造成布料分布不均，导致部分热解不充分；当孔道与气化反应器的轴向夹角＜0°时，布料气向下吹，仍会导致造成布料分布不均，热解的不充分。由此，采用本申请结构布置的气孔可以保证低阶煤热解均匀。
根据本发明的又一个实施例，出焦控制装置34位于气化段36，且分别与锥形分隔器31下端开口303和气化段36连通。
根据本发明的一个具体实施例，参考图1和3，出焦控制装置34包括：电机341、传动螺杆342和星型给料阀343，传动螺杆342从气化段36的侧壁***气化段36内且贯穿气化段36的另一端侧壁，并且位于气化段外的传动螺杆342的一端与电机342相连，位于气化段36内的传动螺杆342部分与星型给料阀343相连，星型给料阀343的入口端344与开口306相连，星型给料阀343的出口端345与气化段36连通。由此，通过星形给料阀不仅可以控制高温热解半焦的定量气化，而且通过星形给料阀与锥形分隔器的结合实现热解气与气化的相互隔断，增加了各***的稳定性，同时避免气化燃气串入热解段中而降低热解燃气热值。
根据本发明的又一个实施例，干燥后低阶煤颗粒入口301位于热解段35且与干燥后低阶煤颗粒出口202相连，且适于将干燥装置中得到的干燥后低阶煤颗粒供给至热解段中进行热解处理。根据本发明的一个具体实施例，干燥后低阶煤颗粒入口301可以布置在热解段35的顶端。具体的，该过程中，干燥后低阶煤颗粒首先存储在料仓中，然后通过进料螺旋供给至干燥后低阶煤颗粒入口。
根据本发明的又一个实施例，热解燃气出口302位于热解段35，且适于将热解段产生的热解燃气排出热解气化反应器。根据本发明的一个具体实施例，热解燃气出口302可以布置在热解段35的侧壁上，例如热解燃气出口可以布置在热解段侧壁的底端。
根据本发明的又一个实施例，烟气出口303位于35热解段且与干燥装置200相连，且适于将热解段产生的烟气供给至干燥装置中作为干燥介质使用。由此，在提高***热源充分利用的同时降低干燥成本。
根据本发明的又一个实施例，气化剂喷嘴304位于气化段16，且适于向气化段供给气化剂，以便使得与高温热解半焦接触发生气化反应。根据本发明的一个具体实施例，气化段16可以布置多个气化剂喷嘴，并且多个气化剂喷嘴36可以位于气化段36侧壁的底端。由此，使得喷入的气化剂与进入气化段的高温热解半焦充分接触，从而提高高温热解半焦的气化效率。具体的，气化剂可以为蒸汽、空气、富氧空气、氧气中的一种或多种。
根据本发明的又一个实施例，气化燃气出口305布置在气化段36。根据本发明的一个具体实施例，气化燃气出口305可以布置在气化段36的侧壁上，例如气化燃气出口可以位于气化段侧壁的顶端。
根据本发明的又一个实施例，气化灰渣出口306位于气化段36，且适于将气化段产生的气化灰渣排出热解气化反应器。根据本发明的一个具体实施例，气化灰渣出口306可以布置气化段的底部，并且可以在气化灰渣出口处布置螺旋出料器。
根据本发明的又一个实施例，热解段与气化段的高度比可以为(2～5)：1。发明人发现，该种布置方式可以在保证低阶煤充分热解的同时保证气化反应充分进行，并且降低炉体成本。
由此，通过在热解气化反应器内设置锥形分隔器将热解气化反应器内分隔为自上而下的热解段和气化段，使得干燥后低阶煤颗粒先在热解段内辐射管的作用下发生热解反应，得到热解燃气和热解半焦，得到的热解半焦经锥形分隔器下端的开口直接进入气化段与气化剂接触发生气化反应，得到气化燃气。由此，采用该热解气化反应器可以实现低阶煤的热解得到高温半焦的直接气化，从而可以无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外采用该反应器产气量和能源利用率高。
根据本发明的实施例，一级换热器400具有气化残渣入口401和换热后残渣出口402，气化残渣入口401与气化残渣出口306相连，且适于将热解气化反应器气化段中得到的气化残渣进行换热处理，得到换热后气化残渣。
根据本发明的实施例，二级换热器500具有热解燃气入口501和换热后热解燃气出口502，热解燃气入口501与热解燃气出口302相连，且适于将热解气化反应器热解段得到的热解燃气进行换热处理，以便得到换热后热解燃气。
根据本发明的实施例，热解燃气净化装置600具有换热后热解燃气入口601、净化热解燃气出口602和第一油水出口603，换热后热解燃气入口601与换热后热解燃气出口502相连，且适于将二级换热器中得到的换热后热解燃气进行净化处理，以便得到净化热解燃气和第一油水，并将得到的净化热解燃气存储在气柜中。需要说明的是，该热解燃气净化装置可以为现有技术中的任何净化装置，只要能实现热解燃气净化分离得到净化热解燃气和油水即可。
根据本发明的实施例，三级换热器700具有气化燃气入口701和换热后气化燃气出口702，气化燃气入口701与气化燃气出口305相连，且适于将热解气化反应器气化段得到的气化燃气进行净化处理，以便得到换热后气化燃气。
根据本发明的实施例，气化燃气净化装置800具有换热后气化燃气入口801、净化气化燃气出口802和第二油水出口803，换热后气化燃气入口801与换热后气化燃气出口702相连，且适于将三级换热器中得到的换热后气化燃气进行净化处理，以便得到净化气化燃气和第二油水，并将得到的净化气化燃气存储在气柜中，然后将净化气化燃气供给至热解气化反应器中的辐射管中作为燃料使用。需要说明的是，该气化燃气净化装置可以为现有技术中的任何净化装置，只要能实现气化燃气净化分离得到净化气化燃气和油水即可。
根据本发明的实施例，沉淀过滤装置900具有油水入口901、热解油出口902和除油含酚废水出口903，油水入口901分别与第一油水出口603和第二油水出口803相连，且且适于将热解燃气净化装置中得到的第一油水和气化燃气净化装置中得到的第二油水进行沉淀过滤，以便分离得到热解油和含酚废水。具体的，由于焦油与酚水的密度差异，可实现静置自然分层，酚水在上层，焦油在下层。
根据本发明的实施例，一级换热器400进一步具有一级含酚废水入口403和一级含酚蒸汽出口404，除油含酚废水出口903与一级含酚废水入口403相连，二级换热器500进一步具有二级含酚蒸汽入口503和换热后二级含酚蒸汽出口504，二级含酚蒸汽入口503与一级含酚蒸汽出口404相连，三级换热器700进一步具有三级含酚蒸汽入口703和换热后三级含酚蒸汽出口704，三级含酚蒸汽入口703与换热后二级含酚蒸汽出口504相连，换热后三级含酚蒸汽出口704分别与蒸汽布料器33和所述气化剂喷嘴304相连。具体的，并将除油含酚废水供给至一级换热器中进行换热，得到一级含酚蒸汽，并将一级含酚蒸汽供给至二级换热器中进行换热，以便得到换热后二级含酚蒸汽，再将换热后二级含酚蒸汽供给至三级换热器中进行换热，以便将得到换热后三级含酚蒸汽供给至热解气化反应器中作为布料蒸汽和气化剂使用，其中的酚可以裂解为小分子而转化为能源使用，并且降低了布料蒸汽和气化剂的成本，从而使得本***中无含酚废水产生。需要说明的是，一级换热器、二级换热器和三级换热器均为间接换热器，即通道包括管程和壳程。
根据本发明实施例的处理低阶煤的***通过在热解气化反应器设置锥形分隔器将热解气化反应器内分隔为自上而下的热解段和气化段，使得低阶煤先在热解段内辐射管的作用下发生热解反应，得到热解燃气和热解半焦，得到的热解半焦经锥形分隔器下端的开口直接进入气化段与气化剂接触发生气化反应，得到气化燃气和气化残渣，并将得到的气化残渣经一级换热器回收余热，将热解燃气依次供给至二级换热器和热解燃气净化装置中依次回收余热和净化，将气化燃气依次供给至三级换热器和气化燃气净化装置中依次回收余热和净化，并将热解燃气净化装置和气化燃气净化装置得到的油水混合后供给至过滤和沉淀处理，得到含酚废水，并将得到的含酚废水依次经过一级、二级和三级换热器转化为含酚蒸汽，然后将该含酚蒸汽作为热解气化反应器中热解段的布料蒸汽和气化段的气化剂使用，其中的酚可以裂解为小分子而转化为能源使用，并且降低了布料蒸汽和气化剂的成本。由此，采用该***可以实现低阶煤的热解得到高温半焦的直接气化，从而可以无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外通过将***中得到的含酚废水在***余热的作用下转化为含酚蒸汽而作为布料气和气化剂使用，不仅可以有效处理工艺过程中的含酚废水，还可以将含酚废水中的酚类物质有效转化为能源。
如上所述，根据本发明实施例的处理低阶煤的***可以具有选自下列的优点至少之一：
根据本发明实施例的处理低阶煤的***将热解、气化所产生的含酚废水直接用于***内部消耗，无需添加含酚废水处理***，同时将含酚废水中的有机物通过热解、气化的方法转化为能源，能源利用率高；
根据本发明实施例的处理低阶煤的***将含酚废水转化为含酚蒸汽的能源消耗来自于***内部，无需添加外部能源消耗，节约能量；
根据本发明实施例的处理低阶煤的***针对有机固体燃料，采用热解反应器、气化反应器相结合的方法，实现有机固体燃料的热解气化，产气量高、能源利用率高；
根据本发明实施例的处理低阶煤的***简单，***可产生两种燃气，其中低热值燃气热值可供反应器内部使用，中高热值燃气可外供使用；
根据本发明实施例的处理低阶煤的***将热解段与气化段相互隔断，增加了各***的稳定性。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用上述***处理低阶煤的方法。根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：
S100：将低阶煤供给至破碎装置中进行破碎处理
该步骤中，具体的，将低阶煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低阶煤颗粒。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对低阶煤颗粒的粒径进行选择，并且破碎装置可以为破碎机。
S200：将低阶煤颗粒供给至干燥装置中进行干燥处理
该步骤中，具体的，将上述得到的低阶煤颗粒供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥后低阶煤颗粒。具体的，该干燥过程可以采用热烟气作为干燥介质对低阶煤颗粒进行间接干燥。
S300：将干燥后低阶煤颗粒供给至热解气化反应器进行热解和气化处理，并将得到的烟气供给至干燥装置
该步骤中，具体的，在蒸汽布料器的作用下将经干燥后低阶煤颗粒入口供给的干燥后低阶煤颗粒打散，使得低阶煤在热解段中均匀分散，干燥后低阶煤颗粒先在热解段内辐射管的作用下发生热解反应，得到热解燃气、烟气和热解半焦，得到的热解半焦经锥形分隔器下端的开口直接进入气化段与气化剂接触发生气化反应，得到气化燃气和气化残渣，并将烟气供给至步骤S200中的干燥装置中作为干燥介质使用。由此，采用该热解气化反应器可以实现低阶煤的热解得到高温半焦的直接气化，从而可以无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外采用该反应器产气量和能源利用率高。
S400：将气化残渣供给至一级换热器中进行换热
该步骤中，具体的，将热解气化反应器气化段中得到的气化残渣供给至一级换热器中进行换热处理，得到换热后气化残渣。
S500：将热解燃气供给至二级换热器中进行换热
该步骤中，具体的，将热解气化反应器热解段得到的热解燃气进行换热处理，以便得到换热后热解燃气。
S600：将换热后热解燃气供给至热解燃气净化装置中进行净化处理
该步骤中，具体的，将上述二级换热器中得到的换热后热解燃气供给至热解燃气净化装置中进行净化处理，以便得到净化热解燃气和第一油水，并将得到的净化热解燃气存储在气柜中。需要说明的是，该热解燃气净化装置可以为现有技术中的任何净化装置，只要能实现热解燃气净化分离得到净化热解燃气和油水即可。
S700：将气化燃气供给至三级换热器中进行换热
该步骤中，具体的，将热解气化反应器气化段得到的气化燃气供给至三级换热器中进行净化处理，以便得到换热后气化燃气。
S800：将换热后气化燃气供给至气化燃气净化装置中进行净化处理
该步骤中，具体的，将上述三级换热器中得到的换热后气化燃气供给至燃气净化装置中进行净化处理，以便得到净化气化燃气和第二油水，并将得到的净化气化燃气存储在气柜中，然后将净化气化燃气供给至热解气化反应器中的辐射管中作为燃料使用。需要说明的是，该气化燃气净化装置可以为现有技术中的任何净化装置，只要能实现气化燃气净化分离得到净化气化燃气和油水即可。
S900：将步骤S600得到的第一油水和步骤S800得到的第二油水供给至沉淀过滤装置中进行处理，并将得到的除油含酚废水依次供给至一级、二级和三级换热器中，得到换热后三级含酚蒸汽供给至步骤S300中作为布料蒸汽和气化剂使用
该步骤中，具体的，将热解燃气净化装置中得到的第一油水和气化燃气净化装置中得到的第二油水供给至沉淀过滤装置中进行沉淀过滤，以便分离得到热解油和含酚废水。具体的，由于焦油与酚水的密度差异，可实现静置自然分层，酚水在上层，焦油在下层，然后将除油含酚废水供给至一级换热器中进行换热，得到一级含酚蒸汽，并将一级含酚蒸汽供给至二级换热器中进行换热，以便得到换热后二级含酚蒸汽，再将换热后二级含酚蒸汽供给至三级换热器中进行换热，以便将得到换热后三级含酚蒸汽供给至热解气化反应器中作为布料蒸汽和气化剂使用，其中的酚可以裂解为小分子而转化为能源使用，并且降低了布料蒸汽和气化剂的成本，从而使得本工艺中无含酚废水产生。需要说明的是，一级换热器、二级换热器和三级换热器均为间接换热器，即通道包括管程和壳程。
根据本发明实施例的处理低阶煤的方法通过在热解气化反应器设置锥形分隔器将热解气化反应器内分隔为自上而下的热解段和气化段，使得低阶煤先在热解段内辐射管的作用下发生热解反应，得到热解燃气和热解半焦，得到的热解半焦经锥形分隔器下端的开口直接进入气化段与气化剂接触发生气化反应，得到气化燃气和气化残渣，并将得到的气化残渣经一级换热器回收余热，将热解燃气依次供给至二级换热器和热解燃气净化装置中依次回收余热和净化，将气化燃气依次供给至三级换热器和气化燃气净化装置中依次回收余热和净化，并将热解燃气净化装置和气化燃气净化装置得到的油水混合后供给至过滤和沉淀处理，得到含酚废水，并将得到的含酚废水依次经过一级、二级和三级换热器转化为含酚蒸汽，然后将该含酚蒸汽作为热解气化反应器中热解段的布料蒸汽和气化段的气化剂使用，其中的酚可以裂解为小分子而转化为能源使用，并且降低了布料蒸汽和气化剂的成本。由此，采用该方法可以实现低阶煤的热解得到高温半焦的直接气化，从而可以无需增加高温物料的运输设备，同时避免了运输过程中热量的散失，另外通过将***中得到的含酚废水在***余热的作用下转化为含酚蒸汽而作为布料气和气化剂使用，不仅可以有效处理工艺过程中的含酚废水，还可以将含酚废水中的酚类物质有效转化为能源。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例
参考图5，将含水33％的印尼褐煤经过破碎机破碎，然后将得到的印尼褐煤颗粒经120℃烟气干燥后，得到含水15％，粒径＜6mm的干燥印尼褐煤颗粒，然后将其输送至料仓中，通过螺旋进料器将其输送至热解气化反应器中，通过蒸汽布料后，依靠自身重力下落，通过与辐射管接触发生热解反应，得到高温热解燃气、高温热解半焦和烟气，得到的高温热解燃气通过二级换热器、热解燃气净化装置得到净化热解燃气和第二油水，得到的净化热解燃气送至热解燃气气柜储存，得到的烟气供给至干燥装置中作为干燥介质使用，得到的高温热解半焦通过星型给料阀输送至气化段，同时通过气化剂喷嘴喷入气化剂(过热蒸汽，温度为400℃)发生气化反应，得到的高温灰渣经一级换热器换热后送至灰仓储存，得到的气化燃气经过三级换热器和气化燃气净化装置后得到净化气化燃气和第二油水，得到的净化气化燃气送至气化燃气气柜储存，然后将净化气化燃气供给至热解气化反应器中的辐射管中作为燃料使用，热解燃气净化装置得到的第一油水和气化燃气净化装置得到的第二油水供给至沉淀过滤装置中进行处理，得到热解油和含酚废水，然后将含酚废水依次经过一级、二级和三级换热换热器换热，得到换热后三级含酚蒸汽(260℃)，并将得到的三级含酚蒸汽供给至热解气化反应器中作为布料蒸汽和气化剂使用。
表1印尼褐煤热解气化各产率分布(质量分数)
| 热解燃气/％ | 气化燃气/％ | 气化灰渣/％ |
| 42.22 | 43.46 | 14.32 |
气化燃气产率＝(气化燃气量-有效气化剂消耗量)/入炉煤量
表2热解燃气、气化燃气低位热值
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种处理低阶煤的***，其特征在于，包括：
破碎装置，所述破碎装置具有低阶煤入口和低阶煤颗粒出口；
干燥装置，所述干燥装置具有低阶煤颗粒入口和干燥后低阶煤颗粒出口，所述低阶煤颗粒入口与所述低阶煤颗粒出口相连；
热解气化反应器，所述热解气化反应器包括：
锥形分隔器，所述锥形分隔器位于所述热解气化反应器内，且将所述热解气化反应器分隔为自上而下的热解段和气化段，并且所述锥形分隔器的下端具有开口；
辐射管，所述辐射管布置于所述热解段；
干燥后低阶煤颗粒入口，所述干燥后低阶煤颗粒入口位于所述热解段上部且与所述干燥后低阶煤颗粒出口相连；
蒸汽布料器，所述蒸汽布料器位于所述热解段，并且位于所述干燥后低阶煤颗粒入口下方；
热解燃气出口，所述热解燃气出口位于所述热解段；
烟气出口，所述烟气出口位于所述热解段且与所述干燥装置相连；
出焦控制装置，所述出焦控制装置位于所述气化段，且分别与所述开口和所述气化段连通；
气化剂喷嘴，所述气化剂喷嘴位于所述气化段；
气化燃气出口，所述气化燃气出口位于在所述气化段；
气化残渣出口，所述气化残渣出口位于所述气化段；
一级换热器，所述一级换热器具有气化残渣入口和换热后残渣出口，所述气化残渣入口与所述气化残渣出口相连；
二级换热器，所述二级换热器具有热解燃气入口和换热后热解燃气出口，所述热解燃气入口与所述热解燃气出口相连；
热解燃气净化装置，所述热解燃气净化装置具有换热后热解燃气入口、净化热解燃气出口和第一油水出口，所述换热后热解燃气入口与所述换热后热解燃气出口相连；
三级换热器，所述三级换热器具有气化燃气入口和换热后气化燃气出口，所述气化燃气入口与所述气化燃气出口相连；
气化燃气净化装置，所述气化燃气净化装置具有换热后气化燃气入口、净化气化燃气出口和第二油水出口，所述换热后气化燃气入口与所述换热后气化燃气出口相连；
沉淀过滤装置，所述沉淀过滤装置具有油水入口、热解油出口和除油含酚废水出口，所述油水入口分别与所述第一油水出口和所述第二油水出口相连，所述一级换热器进一步具有一级含酚废水入口和一级含酚蒸汽出口，所述除油含酚废水出口与所述一级含酚废水入口相连，所述二级换热器进一步具有二级含酚蒸汽入口和换热后二级含酚蒸汽出口，所述二级含酚蒸汽入口与所述一级含酚蒸汽出口相连，所述三级换热器进一步具有三级含酚蒸汽入口和换热后三级含酚蒸汽出口，所述三级含酚蒸汽入口与所述换热后二级含酚蒸汽出口相连，所述换热后三级含酚蒸汽出口分别与所述蒸汽布料器和所述气化剂喷嘴相连。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述锥形分隔器的侧壁与所述热解气化反应器的径向平面呈45～75度角。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述蒸汽布料器包括蒸汽喷管和风帽，所述蒸汽喷管从所述热解段的侧壁***所述热解段内，并且所述蒸汽喷管上位于所述热解段内的一端与所述风帽相连，所述蒸汽喷管的另一端与所述换热后三级含酚蒸汽出口相连，所述风帽侧壁上布置有多个交错分布的气孔，所述风帽位于所述干燥后低阶煤颗粒入口的正下方；
任选的，所述风帽与所述干燥后低阶煤颗粒入口的距离为300～1000毫米。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述气孔的直径为6～16毫米。
5.根据权利要求3或4所述的***，其特征在于，所述气孔的孔道与所述热解气化反应器的轴向呈0～45度角。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，包括多个所述蓄热式辐射管，所述多个蓄热式辐射管在所述热解段交错分布。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述出焦控制装置包括：电机、传动螺杆和星型给料阀，所述传动螺杆从所述气化段的侧壁***所述气化段内且贯穿所述气化段的另一端侧壁，位于所述气化段外的传动螺杆的一端与电机相连，位于所述气化段内的所述传动螺杆部分与所述星型给料阀相连，所述星型给料阀的入口端与所述开口相连，所述星型给料阀的出口端与所述气化段连通。
8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，包括多个所述气化剂喷嘴，所述多个气化剂喷嘴位于所述气化段侧壁的底端。
9.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述热解段与所述气化段的高度比为(2～5)：1；
任选的，所述热解燃气出口位于所述热解段侧壁的底端，所述气化燃气出口位于所述气化段侧壁的顶端。
10.一种采用权利要求1-9中任一项所述的***处理低阶煤的方法，其特征在于，包括：
(1)将所述低阶煤供给至所述破碎装置中进行破碎处理，以便得到低阶煤颗粒；
(2)将所述低阶煤颗粒供给至所述干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥后低阶煤颗粒；
(3)在布料蒸汽的作用下，将所述干燥后低阶煤颗粒供给至所述热解气化反应器的热解段进行热解处理，以便得到热解燃气、烟气和高温半焦，将所述高温半焦经锥形分隔器供给至所述气化段与气化剂接触进行气化处理，以便得到气化燃气和气化残渣，将所述烟气供给至所述干燥装置中作为干燥介质使用；
(4)将所述气化残渣供给至所述一级换热器中进行换热，以便得到换热后残渣；
(5)将所述热解燃气供给至所述二级换热器中进行换热，以便得到换热后热解燃气；
(6)将所述换热后热解燃气供给至所述热解燃气净化装置中进行净化处理，以便得到净化热解燃气和第一油水；
(7)将所述气化燃气供给至所述三级换热器中进行换热，以便得到换热后气化燃气；
(8)将所述换热后气化燃气供给至所述气化燃气净化装置中进行净化处理，以便得到净化气化燃气和第二油水；
(9)将步骤(6)得到的所述第一油水和步骤(8)得到的所述第二油水供给至所述沉淀过滤装置中进行处理，以便得到热解油和除油含酚废水，并将所述除油含酚废水供给至所述一级换热器中进行换热，得到一级含酚蒸汽，并将所述一级含酚蒸汽供给至所述二级换热器中进行换热，以便得到换热后二级含酚蒸汽，再将所述换热后二级含酚蒸汽供给至所述三级换热器中进行换热，以便得到换热后三级含酚蒸汽供给至步骤(3)中作为所述布料蒸汽和所述气化剂使用。
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