处理粉煤的系统和方法与流程

本发明涉及能源化工领域，具体而言，本发明涉及处理粉煤的系统和方法。

背景技术：

含碳、氢粉煤的利用有许多方法，其中，热解是一种古老的工业化生产技术，该技术最早用于煤的干馏，所得焦炭产品主要作为冶炼钢铁的燃料。采用热解技术处理粉煤，特别是含碳、氢的固体废物具有重要意义。中国固体废物产生量很大。工业固体废物历年堆存量已超过60亿吨。目前，工业固体废物的综合利用率只有约40％，处理处置率相当低，多数只是简单地堆放，严重地污染了地表水和地下水，固体废物在堆放过程中，在温度、水分作用下某些有机物质发生分解，产生有害气体。这不仅造成资源的巨大浪费，而且造成严重的环境污染。在我国大多数城市，对城市生活垃圾、医疗废弃物、废弃塑料的处理是采用焚烧方式处理。焚烧过程中产生的危险有害物质也往往产生，若不处理好，易对环境造成二次污染。而热解焚化法能兼顾法规面的符合及操作经济面的要求，能更好的解决此问题的发生。

随着现代化工业的发展，热解技术的应用范围逐渐得到扩大，被用于各相关领域。粉煤的热解是将粉煤中的有机物在高温下裂解获取固体(例如焦炭)、液体(例如焦油)和燃气，是一种常用的热加工技术。在诸多的粉煤利用技术中热加工技术是一种很有前途的技术。

然而，现有的处理粉煤的手段仍有待改进。

技术实现要素：

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处理粉煤的系统和方法。该系统可以将粉煤的分选、热解与电石冶炼技术结合，在解决粉煤堆放弃置问题的同时，显著提高电石制备中的热效率，同时利用电石水解反应中的废水制备水煤浆原料，并副产人造石油、富氢燃气等产品。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理粉煤的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：分选装置，所述分选装置具有粉煤入口、低灰粉煤出口和高灰粉煤出口；破碎装置，所述破碎装置具有低灰粉煤入口和低灰粉煤碎料出口，所述低灰粉煤入口与所述低灰粉煤出口相连；成型装置，所述成型装置具有低灰粉煤碎料入口、粉状生石灰入口和混合球团出口，所述低灰粉煤碎料入口与所述低灰粉煤碎料出口相连；第一热解装置，所述第一热解装置具有混合球团入口、第一人造石油出口、第一富氢燃气出口和含碳活性球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；电石炉，所述电石炉具有含碳活性球团入口、电石出口和电石尾气出口，所述含碳活性球团入口与所述含碳球团出口相连；乙炔发生装置，所述乙炔发生装置具有电石入口、水入口、乙炔出口和废水出口，所述电石入口与所述电石出口相连；第二热解装置，所述第二热解装置具有高灰粉煤入口、第二人造石油出口、第二富氢燃气出口和提质粉煤出口，所述高灰粉煤入口与所述高灰粉煤出口相连；制浆装置，所述制浆装置具有提质粉煤入口、废水入口和水煤浆原料出口，所述提质粉煤入口与所述提质粉煤出口相连，所述废水入口与所述废水出口相连。

根据本发明实施例的处理粉煤的系统通过分选装置对粉煤进行分选处理，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤，并将低灰粉煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰粉煤碎料与粉状生石灰在成型装置中进行混料造块，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰粉煤中的挥发分，得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品；将电石和水供给至乙炔发生装置中进行水解反应，以便得到乙炔并产生废水；同时，分选得到的高灰粉煤可以供给至第二热解装置中进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤；后续将水解反应产生的废水和提质粉煤供给至制浆装置中进行制浆处理，以便得到用于制备水煤浆的水煤浆原料。由此，该系统可以将粉煤的分选、热解与电石冶炼技术结合，在解决粉煤堆放弃置问题的同时，显著提高电石制备中的热效率，同时利用电石水解反应中的废水制备水煤浆原料，并副产人造石油、富氢燃气等产品。

另外，根据本发明上述实施例的处理粉煤的系统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，所述分选装置进一步包括：上腔体，所述上腔体的顶端具有低灰粉煤出口，所述上腔体的侧壁上具有粉煤入口；下腔体，所述下腔体的顶端与所述上腔体的底端相连，所述下腔体的底端具有高灰粉煤出口，所述下腔体的侧壁由平行设置的外壁和内壁组成，所述内壁包括上下相连的上内壁和下内壁，所述外壁和上内壁之间形成有第一进风腔室，所述外壁和下内壁之间形成有第二进风腔室，所述第一进风腔室和第二进风腔室间隔开，所述上内壁和所述下内壁上均具有多个出风口；第一进风管道，所述第一进风管道设置在所述下腔体的外壁上且与所述第一进风腔室相连通；第二进风管道，所述第二进风管道设置在所述下腔体的外壁上且与所述第二进风腔室相连通。

在本发明的一些实施例中，所述上腔体横截面由上至下逐渐增大，且所述上腔体的侧壁与竖直方向的夹角为2.5～30度；所述下腔体横截面由上至下逐渐减小，且所述下腔体的侧壁与竖直方向的夹角为5～30度。这里的情况是，上内壁与竖直方向的夹角与下内壁与竖直方向的夹角一致的情况。

在本发明的一些实施例中，所述多个出风口的孔径为2～5mm，其中，位于所述上内壁的所述多个出风口的总面积为所述上内壁总面积的10～30％，位于所述下内壁的所述多个出风口的总面积为所述下内壁总面积的20～40％。

在本发明的一些实施例中，所述上内壁与竖直方向的夹角为0～15度；所述下内壁与竖直方向的夹角为30～60度。这里的情况是，上内壁与竖直方向的夹角与下内壁与竖直方向的夹角不一致的情况。

在本发明的一些实施例中，所述处理粉煤的系统进一步包括：净化提氢装置，所述净化提氢装置具有富氢燃气入口、氢气出口和人造天然气出口，所述富氢燃气入口分别与所述第一富氢燃气出口和所述第二富氢燃气出口相连。由此，可以将低灰粉煤和高灰粉煤热解得到的富氢燃气供给至净化提氢装置中进行净化提氢处理，以便得到人造天然气和氢气，从而进一步提高工艺的资源利用率。

在本发明的一些实施例中，所述处理粉煤的系统进一步包括：气体混合装置，所述气体混合装置具有氢气入口、电石尾气入口和合成气出口，所述氢气入口与所述氢气出口相连，所述电石尾气入口与所述电石尾气出口相连。由此，可以将得到从富氢燃气中提取的氢气与电石尾气供给至气体混合装置中进行混合，以便得到合成气，从而进一步提高工艺的资源利用率。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的处理粉煤的系统处理粉煤的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将粉煤供给至分选装置中进行分选处理，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤，所述低灰粉煤中灰分含量为小于或等于12wt％；将所述低灰粉煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低灰粉煤碎料；将所述低灰粉煤碎料和粉状生石灰供给至成型装置中进行混料造块处理，以便得到混合球团；将所述混合球团供给至第一热解装置中在500～1000摄氏度下进行第一热解处理，以便得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团；将所述含碳活性球团供给至电石炉中在1300～2400摄氏度下进行电石反应，以便得到电石和电石尾气；将所述电石和水供给至乙炔发生装置中进行水解反应，以便得到乙炔和废水；将所述高灰粉煤供给至第二热解装置中，在400～1100摄氏度下进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤以及将所述提质粉煤和所述废水按照质量比(65～70):(30～35)供给至制浆装置中进行制浆处理，以便得到水煤浆原料。

由此，根据本发明实施例的处理粉煤的方法通过分选装置对粉煤进行分选处理，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤，并将低灰粉煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰粉煤碎料与粉状生石灰在成型装置中进行混料造块，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰粉煤中的挥发分，得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品；将电石和水供给至乙炔发生装置中进行水解反应，以便得到乙炔并产生废水；同时，分选得到的高灰粉煤可以供给至第二热解装置中进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤；后续将电石水解反应产生的废水和提质粉煤供给至制浆装置中进行制浆处理，以便得到用于制备水煤浆的水煤浆原料。由此，该方法可以将粉煤的分选、热解与电石冶炼技术结合，在解决粉煤堆放弃置问题的同时，显著提高电石制备中的热效率，同时利用电石水解反应中的废水制备水煤浆原料，并副产人造石油、富氢燃气等产品。

另外，根据本发明上述实施例的处理粉煤的方法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，所述处理粉煤的方法进一步包括：将所述第一富氢燃气和所述第二富氢燃气供给至净化提氢装置中进行净化提氢处理，以便得到氢气和人造天然气。由此，可以进一步提高资源的利用率。

在本发明的一些实施例中，所述处理粉煤的方法进一步包括：将所述氢气和所述电石尾气供给至气体混合装置中进行混合，以便得到合成气。由此，可以进一步提高资源的利用率。

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粉煤的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的分选装置剖面结构示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的分选装置剖面结构示意图；

图4是根据本发明再一个实施例的处理粉煤的系统结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的处理粉煤的方法流程示意图；

图6是根据本发明再一个实施例的处理粉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“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”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“相连”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。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理粉煤的系统。根据本发明的实施例，参考图1～4，该系统包括：分选装置100、破碎装置200、成型装置300、第一热解装置400、电石炉500、乙炔发生装置600、第二热解装置700和制浆装置800。其中，分选装置100具有粉煤入口101、低灰粉煤出口102和高灰粉煤出口103；破碎装置200具有低灰粉煤入口201和低灰粉煤碎料出口202，低灰粉煤入口201与低灰粉煤出口102相连；成型装置300具有低灰粉煤碎料入口301、粉状生石灰入口302和混合球团出口303，低灰粉煤碎料入口301与低灰粉煤碎料出口202相连；第一热解装置400具有混合球团入口401、第一人造石油出口402、第一富氢燃气出口403和含碳活性球团出口404，混合球团入口401与混合球团出口303相连；电石炉500具有含碳活性球团入口501、电石出口502和电石尾气出口503，含碳活性球团入口501与含碳活性球团出口404相连；乙炔发生装置600具有电石入口601、水入口602、乙炔出口603和废水出口604，电石入口601与电石出口502相连；第二热解装置700具有高灰粉煤入口701、第二人造石油出口702、第二富氢燃气出口703和提质粉煤出口704，高灰粉煤入口701与高灰粉煤出口103相连；制浆装置800具有提质粉煤入口801、废水入口802和水煤浆原料出口803，提质粉煤入口801与提质粉煤出口704相连，废水入口802与604废水出口相连。

下面参考图1～4对根据本发明实施例的处理粉煤的系统进行详细描述：

根据本发明的实施例，分选装置100具有粉煤入口101、低灰粉煤出口102和高灰粉煤出口103，分选装置100适于将粉煤进行分选处理，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤。具体的，粉煤中含有较高含量的还原性碳、氢和灰分(例如挥发分、无机盐和氧化物等杂质)，通过将粉煤进行分选处理，可以将低灰粉煤与高灰粉煤分离，其中低灰粉煤经处理后可以用作制备电石的还原剂，高灰粉煤经处理后可以用作制备煤炭气化气的气化原料、火力发电原料等。

需要说明的是，本发明的系统中，术语“高灰”和“低灰”并不是绝对概念，而是相对概念，具体是指粉煤中灰分的相对含量，也即是说，上述“低灰粉煤”相对于“高灰粉煤”具有较低的灰分含量，上述“低灰粉煤”和“高灰粉煤”中的具体灰分含量均不受特别限制。

本发明的系统将低灰粉煤和高灰粉煤分选开的原理是，通过调节不同风室的进风量，可以将不同密度的物质分选开，风量的大小直接影响到分选出的物质密度的高低。粉煤中的灰分包括氧化硅、氧化铝、氧化镁或氧化铁等无机成分。粉煤的密度反映了灰分的高低，粉煤中灰分含量不同则密度不同，灰分高则密度大，灰分低则密度小。因此，通过本发明的系统可以将不同灰分的粉煤分选出高灰粉煤和低灰粉煤。

利用本发明的系统对粉煤进行分选时，由于粉煤类型不同，其灰分之外的成分也不同，因此，对于不同类型的粉煤，灰分含量相同时密度也会不同，使得对于不同类型的粉煤，要分选出相同灰分含量的低灰粉煤，其风室的进风量是不同的。因此，能够分选出相同灰分含量的粉煤的风室的进风量难以界定，需要针对具体的粉煤进行调整。

根据本发明的一个具体实施例，在将粉煤进行分选处理前，可以预先将粉煤破碎至平均粒径不高于6mm，由此，可以进一步提高分选处理的效率。

根据本发明的一个具体实施例，低灰粉煤中灰分含量为小于或等于12wt％。

根据本发明的实施例，参考图2～3，分选装置100进一步包括：上腔体110、下腔体120、第一进风管道170和第二进风管道180。

根据本发明的实施例，上腔体100的顶端具有低灰粉煤出口102，上腔体110的侧壁上具有粉煤入口101；下腔体120的顶端与上腔体110的底端相连，下腔体120的底端具有高灰粉煤出口103，下腔体120的侧壁由平行设置的外壁130和内壁140组成，内壁140包括上下相连的上内壁141和下内壁142，外壁130和上内壁141之间形成有第一进风腔室150，外壁130和下内壁142之间形成有第二进风腔室160，第一进风腔室150和第二进风腔室160间隔开，上内壁141和下内壁142上均具有多个出风口(图中未示出)；第一进风管道170设置在下腔体120的外壁130上且与第一进风腔室150相连通；第二进风管道180设置在下腔体120的外壁130上且与第二进风腔室160相连通。

根据本发明的实施例，待分选的粉煤通过粉煤入口进入下腔体，空气经流量计和第一、第二进风管道进入分选装置的第一进风腔室和第二进风腔室中，并使第二进风管道中的空气流速大于第一进风管道中的空气流速，由此使下腔体(分选室)中形成相对稳定的上升气流，调节空气流量使得待分选物料在重力作用下在下腔体内进行分选，高密度颗粒下沉进入到高灰粉煤收集区，由高灰粉煤出口排出，而低密度颗粒随气流向上运动进入上腔体低灰粉煤收集区，由低灰粉煤出口排出，从而实现对低灰粉煤和高灰粉煤进行分选。

根据本发明的实施例，上腔体110横截面由上至下逐渐增大，且上腔体110的侧壁与竖直方向的夹角可以为2.5～30度；下腔体120横截面由上至下逐渐减小，且下腔体120的侧壁与竖直方向的夹角可以为5～30度。

根据本发明的一个实施例，参考图2，下腔体120中，上内壁141与竖直方向形成的夹角和下内壁142与竖直方向形成的夹角一致，即，第一进风腔室150和第二进风腔室160构成一个锥台形。

根据本发明的实施例，参考图3，下腔体120还可以采用分段式结构，具体地，根据本发明的实施例，上内壁141与竖直方向的夹角可以为0～15度；下内壁142与竖直方向的夹角可以为30～60度。由此，可以使上内壁与下内壁形成分段结构，分段结构的上部(上内壁)与竖直方向的夹角小且高度大，而下部(下内壁)与竖直方向的夹角大且高度小。这种下部与竖直方向的夹角大且高度小的结构使得第二进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速小，主要为竖直向上的上升气流，利于在下部形成稳定的上升气流；而上部与竖直方向的夹角小且高度大的结构使得第一进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速相对下部增大，可降低分选过程的边壁效应；因此，这种分段结构既有利于形成稳定的上升气流，又减少了物料运动过程受到的边壁效应的影响，进而提高物料的分选精度。

根据本发明的一个具体实施例，上述第一进风腔室在竖直方向上的高度不小于1m，上述第二进风腔室在竖直方向上的高度不小于0.1m。

根据本发明的实施例，多个出风口的孔径可以为2～5mm，其中，位于上内壁141的多个出风口的总面积可以为上内壁141总面积的10～30％。

根据本发明的实施例，位于下内壁142的多个出风口的总面积可以为下内壁142总面积的20～40％。由此，可以使下内壁上的开孔率相对于上内壁较大，结合该装置的分选原理，空气在下腔体中形成相对稳定的上升气流，使得物料主要在上升气流作用下实现按密度分选。为形成稳定的满足分选要求的上升气流，下腔体下部需要的风量较大，适当增大开孔率可以有利于形成稳定的上升气流，进而提高物料的分选精度。

根据本发明的实施例，破碎装置200具有低灰粉煤入口201和低灰粉煤碎料出口202，低灰粉煤入口201与低灰粉煤出口102相连，破碎装置200适于将低灰粉煤进行破碎处理，以便得到低灰粉煤碎料。具体地，通过将低灰粉煤破碎为低灰粉煤碎料，可以显著提高后续混料造块处理中低灰粉煤碎料与生石灰的接触面积，从而提高低灰粉煤的利用率。

根据本发明的实施例，低灰粉煤碎料的平均粒径大小直接影响到后续混料造块处理的成型效果，根据本发明的一个具体实施例，可以将低灰粉煤破碎至平均粒径为1.0毫米。由此，可以进一步提高后续混料造块处理中低灰粉煤碎料与生石灰的接触面积，从而进一步提高低灰粉煤的利用率。

根据本发明的实施例，成型装置300具有低灰粉煤碎料入口301、粉状生石灰入口302和混合球团出口303，低灰粉煤碎料入口301与低灰粉煤碎料出口202相连，成型装置300适于将低灰粉煤碎料和粉状生石灰进行混料造块，以便得到混合球团。发明人在实验中发现，在粒径过小的粉煤碎料难以在电石炉中发生反应，而通过混料造块得到混合球团，可以有效地提高小粒径粉煤碎料的利用率，从而提高资源利用率。本发明的实施例中，成型后的混合球团可以为椭球团，椭球团的大小对后续的热解处理效果有影响，本发明实施例中选取块料尺寸为：长×宽×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

根据本发明的实施例，第一热解装置400具有混合球团入口401、第一人造石油出口402、第一富氢燃气出口403和含碳活性球团出口404，混合球团入口401与混合球团出口303相连，第一热解装置400适于将混合球团在500～1000摄氏度下进行第一热解处理，以便得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团。发明人发现，生石灰对中粉煤的热解具有催化作用，在进行电石反应之前，预先对混合球团进行第一热解处理，可以有效地除去中粉煤中的挥发分，得到第一人造石油和第一富氢燃气，从而提高粉煤中的碳含量，以便提高后续制备得到的电石的产量和品质。

根据本发明的一个具体实施例，第一热解处理进行的时间可以为20～120min，由此，可以进一步提高对混合球团热解的完成度。

根据本发明的实施例，电石炉500具有含碳活性球团入口501、电石出口502和电石尾气出口503，含碳活性球团入口501与含碳活性球团出口404相连，电石炉500适于将含碳活性球团在1300～2400摄氏度下进行电石反应，以便得到电石和电石尾气。

根据本发明的实施例，乙炔发生装置600具有电石入口601、水入口602、乙炔出口603和废水出口604，电石入口601与电石出口502相连，乙炔发生装置600适于将电石和水进行水解反应，以便得到乙炔和废水。

根据本发明的实施例，第二热解装置700具有高灰粉煤入口701、第二人造石油出口702、第二富氢燃气出口703和提质粉煤出口704，高灰粉煤入口701与高灰粉煤出口103相连，第二热解装置700适于将高灰粉煤进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤。其中，提质粉煤可以用作制备煤炭气化气的气化原料、火力发电原料等。

根据本发明的具体实施例，第二热解处理可以在400～1100摄氏度下进行，在3～20秒内完成。发明人发现，在此温度和热解速度范围内进行处理，可以有效地除去粉煤中的挥发分，得到第二人造石油和第二富氢燃气。

根据本发明的实施例，制浆装置800具有提质粉煤入口801、废水入口802和水煤浆原料出口803，提质粉煤入口801与提质粉煤出口704相连，废水入口802与604废水出口相连，制浆装置800适于将提质粉煤和电石水解反应产生的废水进行制浆处理，以便得到水煤浆原料，从而在节约了废水处理成本的同时，节约了本工艺的水耗。具体地，可以将提质粉煤和废水按照质量比(65～70):(30～35)供给至制浆装置中进行制浆处理，其中，废水中含有油性物质，能够起到调浆改质的作用，有利于提质煤和废水混合形成水煤浆。

根据本发明的一个具体实施例，上述水煤浆原料既可以用于其他工艺中制备水煤浆，也可以直接用作其他工艺中的燃料。

参考图4，本发明实施例的处理粉煤的系统进一步包括：净化提氢装置900和气体混合装置1000。

根据本发明的实施例，净化提氢装置900具有富氢燃气入口901、氢气出口902和人造天然气出口903，富氢燃气入口901分别与第一富氢燃气出口403和第二富氢燃气出口703相连，净化提氢装置900适于将第一富氢燃气和第二富氢燃气进行净化提氢装置，以便得到氢气和人造天然气。具体的，净化提氢装置可以为本领域常规的从气体中提取氢气的装置，例如可以是psa提氢装置。

根据本发明的实施例，气体混合装置1000具有氢气入口1001、电石尾气入口1002和合成气出口1003，氢气入口1001与氢气出口902相连，电石尾气入口1002与电石尾气出口503相连，气体混合装置1000适于将氢气和电石尾气进行混合以便得到合成气。

根据本发明的一个具体实施例，在将电石尾气与氢气混合前，可以预先将电石尾气进行净化，电石尾气中主要成分为co，这里只需要常规的co净化装置即可。

由此，根据本发明实施例的处理粉煤的系统通过分选装置对粉煤进行分选处理，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤，并将低灰粉煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰粉煤碎料与粉状生石灰在成型装置中进行混料造块，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰粉煤中的挥发分，得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品；将电石和水供给至乙炔发生装置中进行水解反应，以便得到乙炔并产生废水；同时，分选得到的高灰粉煤可以供给至第二热解装置中进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤。后续将水解反应产生的废水和提质粉煤供给至制浆装置中进行制浆处理，以便得到用于制备水煤浆的水煤浆原料；另外，第一热解处理和第二热解处理得到的第一富氢燃气和第二富氢燃气经净化提氢处理后，可以得到人造天然气和氢气，氢气与电石尾气混合可以组成合成气。由此，该系统可以将粉煤的分选、热解与电石冶炼技术结合，在解决粉煤堆放弃置问题的同时，显著提高电石制备中的热效率，同时利用电石水解反应中的废水制备水煤浆原料，并副产人造石油、富氢燃气等产品。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的处理粉煤的系统处理粉煤的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将粉煤供给至分选装置中进行分选处理，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤，低灰粉煤中灰分含量为小于或等于12wt％；将低灰粉煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低灰粉煤碎料；将低灰粉煤碎料和粉状生石灰供给至成型装置中进行混料造块处理，以便得到混合球团；将混合球团供给至第一热解装置中在500～1000摄氏度下进行第一热解处理，以便得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团；将含碳活性球团供给至电石炉中在1300～2400摄氏度下进行电石反应，以便得到电石和电石尾气；将电石和水供给至乙炔发生装置中进行水解反应，以便得到乙炔和废水；将高灰粉煤供给至第二热解装置中进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤以及将提质粉煤和废水供给至制浆装置中进行制浆处理，以便得到水煤浆原料。

下面参考图5～6对根据本发明实施例的处理粉煤的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

s100：分选处理

该步骤中，将粉煤供给至分选装置中进行分选处理，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤。具体的，粉煤中含有较高含量的还原性碳、氢和灰分(例如挥发分、无机盐和氧化物等杂质)，通过将粉煤进行分选处理，可以将低灰粉煤与高灰粉煤分离，其中低灰粉煤经处理后可以用作制备电石的还原剂，高灰粉煤经处理后可以用作制备煤炭气化气的气化原料、火力发电原料等。

本发明的方法中，将低灰粉煤的灰分含量限定在小于或等于12wt％，是因为：粉煤中的灰分主要为氧化硅、氧化铝、氧化镁或氧化铁等无机成分，灰分含量过高，则会严重影响电石炉的性能，会引发电石炉的爆炸，产生致命的后果，因此，必须要控制电石炉中粉煤的灰分，申请人经验发现，将粉煤的灰分含量限定在小于或等于12wt％，能够保证电石炉的性能不受影响，在安全范围内。通过本发明的分选系统能够分选出灰分含量小于或等于12wt％的低灰粉煤，进而保证后续电石的安全顺利生产。

根据本发明的一个具体实施例，在将粉煤进行分选处理前，可以预先将粉煤破碎至平均粒径不高于6mm，由此，可以进一步提高分选处理的效率。

根据本发明的实施例，分选装置进一步包括：上腔体、下腔体、第一进风管道和第二进风管道。

根据本发明的实施例，上腔体的顶端具有低灰粉煤出口，上腔体的侧壁上具有粉煤入口；下腔体的顶端与上腔体的底端相连，下腔体的底端具有高灰粉煤出口，下腔体的侧壁由平行设置的外壁和内壁组成，内壁包括上下相连的上内壁和下内壁，外壁和上内壁之间形成有第一进风腔室，外壁和下内壁之间形成有第二进风腔室，第一进风腔室和第二进风腔室间隔开，上内壁和下内壁上均具有多个出风口(图中未示出)；第一进风管道设置在下腔体的外壁上且与第一进风腔室相连通；第二进风管道设置在下腔体的外壁上且与第二进风腔室相连通。

根据本发明的实施例，待分选的粉煤通过粉煤入口进入下腔体，空气经流量计和第一、第二进风管道进入分选装置的第一进风腔室和第二进风腔室中，并使第二进风管道中的空气流速大于第一进风管道中的空气流速，由此使下腔体(分选室)中形成相对稳定的上升气流，调节空气流量使得待分选物料在重力作用下在下腔体内进行分选，高密度颗粒下沉进入到高灰粉煤收集区，由高灰粉煤出口排出，而低密度颗粒随气流向上运动进入上腔体低灰粉煤收集区，由低灰粉煤出口排出，从而实现对低灰粉煤和高灰粉煤进行分选。

根据本发明的实施例，上腔体横截面由上至下逐渐增大，且上腔体的侧壁与竖直方向的夹角可以为2.5～30度；下腔体横截面由上至下逐渐减小，且下腔体的侧壁与竖直方向的夹角可以为5～30度。

根据本发明的实施例，多个出风口的孔径可以为2～5mm，其中，位于上内壁的多个出风口的总面积可以为上内壁总面积的10～30％。

根据本发明的一个实施例，下腔体中，上内壁与竖直方向形成的夹角和下内壁与竖直方向形成的夹角一致，即，第一进风腔室和第二进风腔室构成一个锥台形。

根据本发明的实施例，下腔体还可以采用分段式结构，具体地，根据本发明的实施例，上内壁与竖直方向的夹角可以为0～15度；下内壁与竖直方向的夹角可以为30～60度。由此，可以使上内壁与下内壁形成分段结构，分段结构的上部(上内壁)与竖直方向的夹角小且高度大，而下部(下内壁)与竖直方向的夹角大且高度小。这种下部与竖直方向的夹角大且高度小的结构使得第二进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速小，主要为竖直向上的上升气流，利于在下部形成稳定的上升气流；而上部与竖直方向的夹角小且高度大的结构使得第一进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速相对下部增大，可降低分选过程的边壁效应；因此，这种分段结构既有利于形成稳定的上升气流，又减少了物料运动过程受到的边壁效应的影响，进而提高物料的分选精度。

根据本发明的一个具体实施例，上述第一进风腔室在竖直方向上的高度不小于1m，上述第二进风腔室在竖直方向上的高度不小于0.1m。

根据本发明的实施例，位于下内壁的多个出风口的总面积可以为下内壁总面积的20～40％。由此，可以使下内壁上的开孔率相对于上内壁较大，结合该装置的分选原理，空气在下腔体中形成相对稳定的上升气流，使得物料主要在上升气流作用下实现按密度分选。为形成稳定的满足分选要求的上升气流，下腔体下部需要的风量较大，适当增大开孔率可以有利于形成稳定的上升气流，进而提高物料的分选精度。

s200：破碎处理

该步骤中，将低灰粉煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低灰粉煤碎料。具体地，通过将低灰粉煤破碎为低灰粉煤碎料，可以显著提高后续混料造块处理中低灰粉煤碎料与生石灰的接触面积，从而提高低灰粉煤的利用率。

根据本发明的实施例，低灰粉煤碎料的平均粒径大小直接影响到后续混料造块处理的成型效果，根据本发明的一个具体实施例，可以将低灰粉煤破碎至平均粒径为1.0毫米。由此，可以进一步提高后续混料造块处理中低灰粉煤碎料与生石灰的接触面积，从而进一步提高低灰粉煤的利用率。

s300：混料造块处理

该步骤中，将低灰粉煤碎料和粉状生石灰供给至成型装置中进行混料造块处理，以便得到混合球团。发明人在实验中发现，在粒径过小的粉煤碎料难以在电石炉中发生反应，而通过混料造块得到混合球团，可以有效地提高小粒径粉煤碎料的利用率，从而提高资源利用率。本发明的实施例中，成型后的混合球团可以为椭球团，椭球团的大小对后续的热解处理效果有影响，本发明实施例中选取块料尺寸为：长×宽×高＝(28～38mm)×(20～30mm)×(13～23mm)。

s400：第一热解处理

该步骤中，将混合球团供给至第一热解装置中在500～1000摄氏度下进行第一热解处理，以便得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团。发明人发现，生石灰对中粉煤的热解具有催化作用，在进行电石反应之前，预先对混合球团进行第一热解处理，可以有效地除去中粉煤中的挥发分，得到第一人造石油和第一富氢燃气，从而提高粉煤中的碳含量，以便提高后续制备得到的电石的产量和品质。

根据本发明的一个具体实施例，第一热解处理进行的时间可以为20～120min，由此，可以进一步提高对混合球团热解的完成度。

s500：电石反应

该步骤中，将含碳活性球团供给至电石炉中在1300～2400摄氏度下进行电石反应，以便得到电石和电石尾气。

s600：水解反应

该步骤中，将将电石和水供给至乙炔发生装置中进行水解反应，以便得到乙炔和废水。

s700：第二热解处理

该步骤中，将高灰粉煤供给至第二热解装置中进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤。其中，提质粉煤可以用作制备煤炭气化气的气化原料、火力发电原料等。

根据本发明的具体实施例，第二热解处理可以在400～1100摄氏度下进行，在3～20秒内完成。发明人发现，在此温度和热解速度范围内进行处理，可以有效地除去粉煤中的挥发分，得到第二人造石油和第二富氢燃气。

s800：制浆处理

该步骤中，将提质粉煤和废水按照质量比(65～70):(30～35)供给至制浆装置中进行制浆处理，以便得到水煤浆原料，从而在节约了废水处理成本的同时，节约了本工艺的水耗。具体地，可以将提质粉煤和废水按照质量比(65～70):(30～35)供给至制浆装置中进行制浆处理，其中，废水中含有油性物质，能够起到调浆改质的作用，有利于提质煤和废水混合形成水煤浆。参考图6，本发明实施例的处理粉煤的方法进一步包括：

s900：净化提氢处理

该步骤中，将第一富氢燃气和第二富氢燃气供给至净化提氢装置中进行净化提氢处理，以便得到氢气和人造天然气。具体的，净化提氢装置可以为本领域常规的从气体中提取氢气的装置，例如可以是psa提氢装置。

s1000：制备合成气

该步骤中，将氢气和电石尾气供给至气体混合装置中进行混合，以便得到合成气。

根据本发明的一个具体实施例，在将电石尾气与氢气混合前，可以预先将电石尾气进行净化。

根据本发明的一个具体实施例，在将电石尾气与氢气混合前，可以预先将电石尾气进行净化，电石尾气中主要成分为co，这里只需要常规的co净化装置即可。

由此，根据本发明实施例的处理粉煤的方法通过分选装置对粉煤进行分选处理，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤，并将低灰粉煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰粉煤碎料与粉状生石灰在成型装置中进行混料造块，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰粉煤中的挥发分，得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品；将电石和水供给至乙炔发生装置中进行水解反应，以便得到乙炔并产生废水；同时，分选得到的高灰粉煤可以供给至第二热解装置中进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤。后续将水解反应产生的废水和提质粉煤供给至制浆装置中进行制浆处理，以便得到用于制备水煤浆的水煤浆原料；另外，第一热解处理和第二热解处理得到的第一富氢燃气和第二富氢燃气经净化提氢处理后，可以得到人造天然气和氢气，氢气与电石尾气混合可以组成合成气。由此，该方法可以将粉煤的分选、热解与电石冶炼技术结合，在解决粉煤堆放弃置问题的同时，显著提高电石制备中的热效率，同时利用电石水解反应中的废水制备水煤浆原料，并副产人造石油、富氢燃气等产品。

本发明的粉煤的分质利用系统及方法，采用将粉煤的脱灰、热解及电石冶炼、制备水煤浆原料技术耦合，降低了原料成本，减少环境污染，同时，提高粉煤的有效利用率和转化率。粉煤经降灰处理后再进行热解、电石冶炼处理能提高热解、电石冶炼单元的有效处理量，提高产品质量，同时降低系统能耗。

本发明通过粉煤热解、含碳活性球团高温反应、制备水煤浆原料等技术耦合，可以有效改变人造天然气、合成气的品质和组成，同时大大降低了气体变换、分离等处理成本。

本发明，通过在球团热解、制备电石高温反应之前对粉煤进行分选处理可以提高该电石制备得到的乙炔的品质。

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

将平均粒径不高于6mm的粉煤由原料仓供给至分选装置中进行分选处理，根据物料的密度特性和预期分选效果计算物料的沉降速度，按上升气流速度大小匹配进入分选装置的风量，以便得到低灰粉煤和高灰粉煤；

将低灰粉煤供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到低灰粉煤碎料；

将低灰粉煤碎料和粉状生石灰供给至成型装置中进行混料造块处理，以便得到混合球团；

将混合球团供给至第一热解装置中在500～1000摄氏度下进行第一热解处理，以便得到第一人造石油、第一富氢燃气和含碳活性球团；

将含碳活性球团供给至电石炉中在1300～2400摄氏度下进行电石反应，以便得到电石和以co为主要成分的电石尾气；

将电石和水供给至乙炔发生器中进行水解反应，以便得到乙炔并产生废水；

将高灰粉煤供给至第二热解装置中进行第二热解处理，以便得到第二人造石油、第二富氢燃气和提质粉煤；

将电石水解反应产生的废水和提质粉煤供给至制浆装置中进行制浆处理，以便得到水煤浆原料，该水煤浆原料既可以用于其他工艺中制备水煤浆，也可以直接用作其他工艺中的燃料；

将第一富氢燃气和第二富氢燃气供给至净化提氢装置中进行净化提氢处理，以便得到氢气和人造天然气；

将氢气和电石尾气供给至气体混合装置中进行混合，以便得到合成气。

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。