一种褐煤微波脱水耦合气化的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种褐煤利用技术领域。特别是涉及一种褐煤微波脱水耦合气化的方法。
【背景技术】
[0002]中国是世界煤炭消费第一大国，约占全球的50.6%。多年来我国能源消费结构中，煤炭约占70%，而且预计在未来的很长时间内，煤炭仍将继续保持主导地位。由于煤炭资源的高碳含量和利用技术的落后，其作为主要能源和化工原料的同时，也是造成环境污染的主要物质来源。目前，我国大气污染状况十分严重，雾霾频发，已成为全球PM2.5污染最为严重的地区之一。煤炭资源的利用在我国经济社会发展中的作用和影响已成为一种两难的选择。因此，发展清洁煤化工，研究和开发洁净煤技术越来越受到人们的重视。
[0003]褐煤又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤，是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。据统计，至2013年底，全球褐煤可开采储量约2011亿吨，约占全球煤炭全部可开采储量的22.5%。我国埋深2000m以内的褐煤资源总量约3194亿吨，探明储量约1291亿吨，占全国煤炭探明储量的13%。褐煤不仅具有高挥发份、髙灰分和固定碳与低发热量的特点，而且最重要的特点便是水分含量高。新采褐煤的水分含量通常在30?60%，这一特点已成为褐煤高效利用的主要障碍。将褐煤脱水提质，不仅能耗大，脱水过程冷凝下来大量难以处理的有机废水，而且脱水后的褐煤易风化碎裂、易氧化自燃、难以洗涤和储存。因此，褐煤单位能量的运输成本较高，不适合长距离运输和贮存。长期以来，褐煤主要作为一种廉价的低阶燃料，在产地附近燃烧发电。燃烧发电不仅热效率低、资源利用效率低和经济性差，且温室气体和PM2.5排放量大。人们一直在寻求开发一种针对褐煤的能耗低、资源利用率高的洁净煤技术。
[0004]气化是煤炭化学加工的一种重要方法，也是洁净煤利用的关键技术之一。煤炭在高温条件下与气化剂进行热化学反应制得煤气的过程称为煤炭气化。常用的气化剂包括氧气(或空气、富氧空气)、水蒸气、二氧化碳、氢气以及这些气体的混合物。与原料煤炭相比，气化后的煤气燃烧稳定，无环境污染，便于输送和净化，原料的组成和投料量都容易调节控制;气态原料还特别适于非均相催化的化工合成过程。因此，气化后的煤气既可以直接用做燃料气，也可以经净化、变换和精制等工艺过程后用于城市煤气、冶炼过程还原气、联合循环发电、合成化学品和液体燃料等。
[0005]目前，国内外煤炭气化方法主要有干煤粉加压两段气化方法、灰融聚煤气化方法、水煤浆气化方法、非熔渣-熔渣分级气化方法、航天炉气化方法和多元料浆气化方法等。这些方法均是以常规加热方式使煤炭达到较高温度条件，然后进行气化，虽然可以用于褐煤的气化，但仍不能解决由于褐煤水分含量高造成的能耗大和废水量大的问题。
【发明内容】
[0006]本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种能耗低、废水量小、加热效率高、工艺简单、易于操作和能提高综合利用效率的褐煤微波脱水耦合气化的方法。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案的步骤是:
步骤一、将褐煤破碎至粒径为0.5mm?50mm的褐煤颗粒，再将所述褐煤颗粒置入微波加热脱水装置，脱水至含水量小于10wt%，得到水蒸气和脱水褐煤颗粒。
[0008]步骤二、将步骤一得到的脱水褐煤颗粒置入微波加热装置，然后在600?1500°C条件下，将步骤一得到的水蒸气从微波加热装置的底部通入，通入的水蒸气与加热的脱水褐煤颗粒进行气化反应，得到气化煤气。
[0009]所述褐煤的含水量为10?60wt%。
[0010]由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果:
1、本发明将褐煤破碎后采用微波加热进行脱水，由于微波加热具有选择性，褐煤中的水分被优先加热，加热效率高，能提高脱水速率和缩短脱水时间；本发明与常规脱水方法相比，褐煤中有机质相对温度较低，挥发较少，脱出的水分清洁度较高，便于后续利用。
[0011]2、本发明将褐煤微波脱出的自身含有的水分作为气化剂进行褐煤微波耦合气化，解决了褐煤提质利用中的废水问题，将褐煤所含的水分转化为气化煤气，提高了出与0)气体产量。
[0012]3、本发明以微波为热源对褐煤进行气化，气化产物CO2在微波辐照下能够在较低温度下与水和碳发生重整反应，生成出与⑶，提高了气化煤气中出与⑶含量，使褐煤资源进一步得到充分利用。
[0013]4、本发明将褐煤微波脱水出的自身含有的水分直接以水蒸气形式进行褐煤微波耦合气化，与常规加热方式的褐煤气化相比，节约了水由液态转变为气态水蒸气所消耗的潜热，节能效果显著。
[0014]5、本发明将褐煤微波脱水后得到的脱水褐煤颗粒采用微波作为热源进行气化，加热效率高，加热速度快，易于操作，且能在脱水褐煤颗粒形成局部高温热点，从而强化褐煤气化反应。
[0015]因此，本发明具有能耗低、废水量小、加热效率高、工艺简单、易于操作和能提高褐煤综合利用效率的特点。
【具体实施方式】
[0016]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的描述，并非对其保护范围的限制:
实施例1
一种褐煤微波脱水耦合气化的方法。所述方法的具体步骤是:
步骤一、将含水量为10?20wt%的褐煤破碎至粒径为0.5?1mm的褐煤颗粒，再将所述褐煤颗粒置入微波加热脱水装置，脱水至含水量为I?5wt%，得到水蒸气和脱水褐煤颗粒；
步骤二、将步骤一得到的脱水褐煤颗粒置入微波加热装置，然后在800?1200°C条件下，将步骤一得到的水蒸气从微波加热装置的底部通入，通入的水蒸气与加热的脱水褐煤颗粒进行气化反应，得到气化煤气。
[0017]实施例2
一种褐煤微波脱水耦合气化的方法。所述方法的具体步骤是: 步骤一、将含水量为20~30wt%的褐煤破碎至粒径为8?20mm的褐煤颗粒，再将所述褐煤颗粒置入微波加热脱水装置，脱水至含水量为2?6wt%，得到水蒸气和脱水褐煤颗粒；
步骤二、将步骤一得到的脱水褐煤颗粒置入微波加热装置，然后在900?1300°C条件下，将步骤一得到的水蒸气从微波加热装置的底部通入，通入的水蒸气与加热的脱水褐煤颗粒进行气化反应，得到气化煤气。
[0018]实施例3
一种褐煤微波脱水耦合气化的方法。所述方法的具体步骤是:
步骤一、将含水量为25?40wt%的褐煤破碎至粒径为5?30mm的褐煤颗粒，再将所述褐煤颗粒置入微波加热脱水装置，脱水至含水量3~7wt%，得到水蒸气和脱水褐煤颗粒；
步骤二、将步骤一得到的脱水褐煤颗粒置入微波加热装置，然后在600?900°C条件下，将步骤一得到的水蒸气从微波加热装置的底部通入，通入的水蒸气与加热的脱水褐煤颗粒进行气化反应，得到气化煤气。
[0019]实施例4
一种褐煤微波脱水耦合气化的方法。所述方法的具体步骤是:
步骤一、将含水量为40?55wt%的褐煤破碎至粒径为1?45mm的褐煤颗粒，再将所述褐煤颗粒置入微波加热脱水装置，脱水至含水量4?8wt%，得到水蒸气和脱水褐煤颗粒；
步骤二、将步骤一得到的脱水褐煤颗粒置入微波加热装置，然后在1300?1500°C条件下，将步骤一得到的水蒸气从微波加热装置的底部通入，通入的水蒸气与加热的脱水褐煤颗粒进行气化反应，得到气化煤气。
[0020]实施例5
一种褐煤微波脱水耦合气化的方法。所述方法的具体步骤是:
步骤一、将含水量为45?60wt%的褐煤破碎至粒径为35?50mm的褐煤颗粒，再将所述褐煤颗粒置入微波加热脱水装置，脱水至含水量5?10wt%，得到水蒸气和脱水褐煤颗粒；
步骤二、将步骤一得到的脱水褐煤颗粒置入微波加热装置，然后在850?1150°C条件下，将步骤一得到的水蒸气从微波加热装置的底部通入，通入的水蒸气与加热的脱水褐煤颗粒进行气化反应，得到气化煤气。
[0021]
本【具体实施方式】具有如下有益效果:
1、本【具体实施方式】将褐煤破碎后采用微波加热进行脱水，由于微波加热具有选择性，褐煤中的水分被优先加热，加热效率高，能提高脱水速率和缩短脱水时间;本【具体实施方式】与常规脱水方法相比，褐煤中有机质相对温度较低，挥发较少，脱出的水分清洁度较高，便于后续利用。
[0022]2、本【具体实施方式】将褐煤微波脱出的自身含有的水分作为气化剂进行褐煤微波耦合气化，解决了褐煤提质利用中的废水问题，将褐煤所含的水分转化为气化煤气，提高了H2与CO气体产量。
[0023]3、本【具体实施方式】以微波为热源对褐煤进行气化，气化产物CO2在微波辐照下能够在较低温度下与水和碳发生重整反应，生成出与0)，提高了气化煤气中出与0)含量，使褐煤资源进一步得到充分利用。
[0024]4、本【具体实施方式】将褐煤微波脱水出的自身含有的水分直接以水蒸气形式进行褐煤微波耦合气化，与常规加热方式的褐煤气化相比，节约了水由液态转变为气态水蒸气所消耗的潜热，节能效果显著。
[0025]5、本【具体实施方式】将褐煤微波脱水后得到的脱水褐煤颗粒采用微波作为热源进行气化，加热效率高，加热速度快，易于操作，且能在脱水褐煤颗粒形成局部高温热点，从而强化褐煤气化反应。
[0026]因此，本【具体实施方式】具有能耗低、废水量小、加热效率高、工艺简单、易于操作和能提1?掲煤综合利用效率的特点D
【主权项】
1.一种褐煤微波脱水耦合气化的方法，其特征在于所述方法的步骤是: 步骤一、将褐煤破碎至粒径为0.5mm~50mm的褐煤颗粒，再将所述褐煤颗粒置入微波加热脱水装置，脱水至含水量小于10wt%，得到水蒸气和脱水褐煤颗粒； 步骤二、将步骤一得到的脱水褐煤颗粒置入微波加热装置，然后在600?1500°C条件下，将步骤一得到的水蒸气从微波加热装置的底部通入，通入的水蒸气与加热的脱水褐煤颗粒进行气化反应，得到气化煤气。2.根据权利要求1所述的褐煤微波脱水耦合气化的方法，其特征在于所述褐煤的含水量为10?60wt%。
【专利摘要】本发明涉及一种褐煤微波脱水耦合气化的方法。其技术方案是：将褐煤破碎至粒径为0.5mm~50mm的褐煤颗粒，再将所述褐煤颗粒置入微波加热脱水装置，脱水至含水量小于10wt%，得到水蒸气和脱水褐煤颗粒。然后将所述的脱水褐煤颗粒置入微波加热装置，在600~1500℃条件下，将所述的水蒸气从微波加热装置的底部通入，通入的水蒸气与加热的脱水褐煤颗粒进行气化反应，得到气化煤气。本发明具有能耗低、废水量小、加热效率高、工艺简单、易于操作和能提高褐煤综合利用效率的特点。
【IPC分类】C10J3/46, C10J3/72
【公开号】CN105670697
【申请号】CN201610049274
【发明人】王晴东, 陈彪, 王光华, 刘阳, 李文兵, 万栋
【申请人】武汉科技大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月26日