煤气化系统及煤气化方法

煤气化系统及煤气化方法
【技术领域】
[0001]本发明有关一种煤气化系统及煤气化方法，尤其涉及一种转换煤产生天然气的煤气化系统及煤气化方法。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，对居住环境的要求也日益提高，从而人们对天然气等清洁能源的需求也加剧攀升。但是天然气自然资源是有限的，因此人们开发了利用煤等含碳物质生产合成天然气的系统和方法。煤气化是将一次能源转化为洁净的二次能源的主要途径之一。一些煤气化技术采用水煤浆为原料。一些煤，如褐煤、不粘煤、弱粘煤和长焰煤之类的低阶煤，本身的成浆性不佳，通常不能直接制备满足气化要求的水煤浆。低阶煤一般经过热解之后产生焦，利用焦形成满足气化要求的水焦浆。对水焦浆进行气化产生合成气，再进一步通过甲烷化反应制备天然气。在煤转化成天然气的过程中需要对中间气体进行净化，去除不需要的气体或其他杂质。
[0003]因此，有必要提供一种煤气化系统及煤气化方法来解决上面提及的至少一个技术问题。

【发明内容】

[0004]本发明的一个方面在于提供一种煤气化系统。该煤气化系统包括:热解装置，用来热解煤产生焦和热解气；浆体制备装置，用来利用来自所述热解装置的所述焦制备水焦浆；气化装置，用来气化所述水焦浆产生合成气；过滤床，用来从所述热解气中去除焦油获得滤后热解气，且用来干燥煤提供给所述热解装置；及甲烷化装置，用来利用所述合成气和所述滤后热解气的混合气产生天然气。
[0005]本发明的另一个方面在于提供一种煤气化方法。该煤气化方法包括以下步骤:热解煤产生焦和热解气；利用所述焦制备水焦浆；气化所述水焦浆产生合成气；利用煤从所述热解气中去除焦油获得滤后热解气，且同时干燥煤；热解干燥后的煤产生焦和热解气；及利用所述合成气和所述滤后热解气的混合气产生天然气。
【附图说明】
[0006]通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0007]图1所示为本发明煤气化系统的一个实施例的示意图；
[0008]图2所示为本发明煤气化方法的流程图。
【具体实施方式】
[0009]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“包括”、“包含”或者“含有”等类似的词语意指出现在“包括”、“包含”或者“含有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件、物件或元素。“连接”、“相连”或者“连通”等类似的词语并非限定于直接的连接，而是可以包括间接的连接。数值范围包括其端点值，且允许在数值上下10%的浮动。
[0010]图1所示为一个实施例的煤气化系统100的示意图。煤气化系统100用来转换煤产生天然气。本实施例中，煤为低阶煤。低阶煤是无粘结性或弱粘结性的低变质程度的煤，例如褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤等。煤气化系统100包括热解装置11、浆体制备装置13、气化装置15、过滤床19和甲烷化装置23。热解装置11用来热解煤产生焦(Char)和热解气。在一些实施例中，煤原料经过破碎、筛分、干燥脱水等处理后投入热解装置11。煤在热解装置11内大约600°C的温度下停留大约1.5小时得到产物焦和含有焦油(Tar)的热解气。在一个实施例中，热解装置11包括微波热解器，其利用微波能量热解煤。在一个实施例中，焦的产量大约为40%，但并不限于此，焦的产量与煤的含碳量成正比。热解气主要包含甲烧(ch4)、一氧化碳((^(、氣气(H2)、二氧化碳(C02)、水蒸气,且含有焦油。热解气包含10%?30%体积百分比(vol%)的甲烷，即甲烷在热解气中的含量。在一个实施例中，热解气包含15%?25%体积百分比的甲烷。
[0011]热解装置11输出焦至浆体制备装置13。浆体制备装置13用来利用来自热解装置11的焦制备水焦浆。水焦浆指一定数量的焦、水和添加剂的混合物。焦为煤在热解装置11中热解后产生的固体颗粒。水焦浆是由焦、水和少量添加剂经过物理加工过程制成的具有一定粒度、能流动的稳定浆体。在一定的应用中，水焦浆可包括从60%到80%重量百分比(Weight Percentage, wt% )的焦颗粒，从2(^1:%到40wt%的水及一定量的添加剂，比如少于lwt%的添加剂。本发明的实施例不限于可用于水焦浆中的任何特定类型的添加剂。在非限制性示例中，添加剂可包括亚甲基萘磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、马来酸钠、亚甲基萘磺酸盐甲醛缩合物、木质素磺酸盐和石油磺酸盐等。热解反应产生的焦的表面特性发生变化，利用煤热解产生的焦较易制备水焦浆。即使是低阶煤，低阶煤热解后产生的焦也较易制成水焦浆。且低阶煤热解产生的焦制成的水焦浆的浓度比低阶煤直接制成的水煤浆的浓度高，焦制成的水焦浆的浓度大约为60%。且水焦浆可以满足气化的要求。
[0012]浆体制备装置13输出水焦浆至气化装置15。气化装置15用来气化水焦浆产生合成气。合成气主要包含氢气、一氧化碳，还包含二氧化碳和其他气体，例如硫化氢等。合成气中的其他气体根据煤含有的物质的不同而有所不同。一些煤中含有硫，气化产生硫化氢。在一实施例中，气化装置15包括气化炉，在高温条件下气化水焦浆。
[0013]热解装置11还输出热解气至过滤床19。过滤床19用来从热解气中去除焦油获得滤后热解气，且用来干燥的煤提供给热解装置11。向过滤床19输入煤，煤可以吸热，使得输入过滤床19中的热解气温度降低，从而焦油冷凝，如此热解气中的焦油被去除且滤后热解气从过滤床19输出。同时输入过滤床19的煤由于温度较高的热解气而被预热且煤中的至少部分水分被蒸发。该些煤从过滤床19输出至热解装置11，其作为原料用来产生焦和热解气。如此可以减少热解装置11的热能的损耗。不断的向过滤床19输入煤来去除焦油，且不断从过滤床19输出干燥后的煤作为进料的煤提供给热解装置11。热解气输入过滤床19去除焦油的过程可以与水煤浆的制备和气化生成合成气的过程同时进行。
[0014]滤后热解气混合至合成气后进行甲烷化反应产生天然气。滤后热解气中含有甲烷，合成气和滤后热解气的混合气包含3%?5%体积百分比的甲烷。如此提高整个系统的效率。在本实施例中，煤气化系统100还包括水洗装置17和净化装置21，用来在甲烷化反应之前对滤后热解气和合成气进行净化。
[0015]水洗装置17，例如水洗塔，