煤炭分级利用的系统和方法与流程

本发明属于煤化工技术领域，具体而言，本发明涉及一种煤炭分级利用的系统和方法。

背景技术：

煤在燃烧、热解和气化等高值化利用过程中，对煤的粒径有严格的要求，比如，燃煤供热或发电时一般会用粒径不小于30mm的煤炭；煤炭热解时为防止焦油内灰分较高需用粗煤(块煤)，且尽量没有粒径较小煤组分，尤其是粉煤；而粉煤炉的原料的粒径一般在0.02mm。但是，煤炭在开采、运输和预处理等过程中，由于机械磨损等原因，会形成粒径不同的混合成分。一般而言，煤炭的粒径越大，适用性越强，用途越广，反之，粒径越小，适用性较差，用途受限，比如，大粒径块煤既可直接用于燃煤供热或发电或者用于热解等，也可破碎后作为粉煤气化用煤或粉煤锅炉用煤使用等，其粒径性品质较高；而小粒径煤除了用于粉煤气化或粉煤燃烧等方面外，很难适用于块煤燃烧或热解，其粒径性品质较高。

因此，若能将煤炭根据粒径不同分级利用，实现不同品质煤区别利用，对提高煤的综合利用效果具有非常重要的意义。

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一种煤炭分级利用的系统和方法，采用该系统可以实现煤炭的综合利用效益。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种煤炭分级利用的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：

分级装置，所述分级装置具有煤炭入口、粗煤出口、细煤出口和粉煤出口；

燃烧装置，所述燃烧装置具有粉煤入口和燃烧烟气出口，所述粉煤入口与所述粉煤出口相连；

气化装置，所述气化装置具有细煤入口、气化剂入口和高温煤气出口，所述细煤入口与所述细煤出口相连；

热解装置，所述热解装置具有粗煤入口、高温热解油气出口和半焦出口，所述粗煤入口与所述粗煤出口相连，所述半焦出口与所述气化装置和燃烧装置中的至少一个相连；

热回收单元，所述热回收单元具有高温煤气入口、燃烧烟气入口、高温热解油气入口、低温水入口、空气入口、低温煤气出口、低温烟气出口、低温热解油气出口、高温空气出口和过热蒸汽出口，所述高温煤气入口与所述高温煤气出口相连，所述燃烧烟气入口与所述燃烧烟气出口相连，所述高温热解油气入口与所述高温热解油气出口相连，所述高温空气出口与所述气化剂入口相连；

热利用装置，所述热利用装置与所述过热蒸汽出口相连。

根据本发明实施例的煤炭分级利用的系统通过对煤炭根据粒径进行分级处理，得到粗煤、细煤和煤粉，然后将粗煤供给至热解装置中进行热解生产热解油气和半焦，将细煤供给至气化装置中进行气化处理得到高温煤气，将煤粉供给至燃烧装置中进行燃烧供热，较以往直接将不同粒径的煤炭集中进行热解或/和气化处理相比，本申请中可以显著提高所得热解油气和高温煤气的品质，同时通过将气化装置得到的高温煤气、燃烧装置中得到的燃烧烟气以及热解装置中产生的高温热解油气供给至热回收单元中进行回收余热，并将回收的余热供给至热利用装置中进行使用，可以有效避免能源浪费，提高了资源利用率。由此，本申请的系统通过使煤炭根据粒径不同分级利用，提高了煤炭综合利用效益，并实现了产品的高值化多联产，提高了产品的品质。

另外，根据本发明上述实施例的煤炭分级利用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，所述热回收单元包括：第一空气冷换热器，所述空气入口和所述高温热解油气入口设置在所述第一空气冷换热器上，所述第一空气冷换热器上还设置有降温热解油气出口和第一加热空气出口；第一水冷换热器，所述低温水入口和所述低温热解油气出口设置在所述第一水冷换热器上，所述第一水冷换热器上还设置有降温热解油气入口和第一加热水出口，所述降温热解油气入口与所述降温热解油气出口相连；第二空气冷换热器，所述高温煤气入口和所述高温空气出口设置在所述第二空气冷换热器上，所述第二空气冷换热器上还设置有第一加热空气入口和降温煤气出口，所述第一加热空气出口与所述第一加热空气出口相连；第二水冷换热器，所述低温煤气出口设置在所述第二水冷换热器上，所述第二水冷换热器上还设置有第一加热水入口和第二加热水出口，所述第一加热水入口与所述第一加热水出口相连；第三蒸汽过热器，所述燃烧烟气入口和所述过热蒸汽出口设置在所述第三蒸汽过热器上，所述第三蒸汽过热器上还设置有降温烟气出口和第二加热水入口，所述第二加热水入口与所述第二加热水出口相连；第三水冷换热器，所述低温水入口和所述低温烟气出口设置在所述第三水冷换热器上，所述第三水冷换热器上还设置有降温烟气入口和第三加热水出口，所述降温烟气入口与所述降温烟气出口相连，所述第三加热水出口与所述第一加热水入口相连。由此，可以显著提高系统热利用率。

在本发明的一些实施例中，所述热回收单元包括：一级空气冷换热器，所述空气入口和所述高温热解油气入口设置在所述一级空气冷换热器上，所述一级空气冷换热器上还设置有降温热解油气出口和第一加热空气出口；一级水冷换热器，所述低温水入口和所述降温热解油气出口设置在所述一级水冷换热器上，所述一级水冷换热器上还设置有降温热解油气入口和第一加热水出口，所述降温热解油气入口与所述降温热解油气出口相连；二级空气冷换热器，所述高温煤气入口和所述高温空气出口设置在所述二级空气冷换热器上，所述二级空气冷换热器上还设置有第一加热空气入口和降温煤气出口，所述第一加热空气入口与所述第一加热空气出口相连；二级水冷换热器，所述低温煤气出口设置在所述二级水冷换热器上，所述二级水冷换热器上还设置有降温煤气入口、第一加热水入口和第二加热水出口，所述降温煤气入口与所述降温煤气出口相连，所述第一加热水入口与所述第一加热水出口相连；三级蒸汽过热器，所述燃烧烟气入口和所述过热蒸汽出口设置在所述三级蒸汽过热器上，所述三级蒸汽过热器上还设置有降温烟气出口和第二加热水入口，所述第二加热水入口与所述第二加热水出口相连，所述过热蒸汽出口与所述气化剂入口相连；三级水冷换热器，所述低温水入口和所述低温烟气出口设置在所述三级水冷换热器上，所述三级水冷换热器上还设置有降温烟气入口和第三加热水出口，所述降温烟气入口与所述降温烟气出口相连，所述第三加热水出口与所述第一加热水入口相连。由此，可以显著提高系统热利用率。

在本发明的一些实施例中，所述分级装置包括依次相连的风选器和气固分离器。

在本发明的一些实施例中，所述气化装置为流化床气化装置。

在本发明的一些实施例中，所述燃烧装置为流化床粉煤燃烧装置。

在本发明的一些实施例中，所述热解装置为间壁换热式热解装置。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述的系统实施煤炭分级利用的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将煤炭供给至所述分级装置中进行分级处理，以便得到粗煤、细煤和粉煤；

(2)将所述粉煤供给至所述燃烧装置中进行燃烧，以便得到燃烧烟气；

(3)将所述细煤和气化剂供给至所述气化装置中进行气化处理，以便得到高温煤气；

(4)将所述粗煤供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到高温热解油气和半焦，并将所述半焦供给至所述燃烧装置和所述气化装置中的至少之一；

(5)将所述燃烧烟气、所述高温煤气和所述高温热解油气供给至所述热回收单元中与低温水和空气进行换热，以便得到低温煤气、低温烟气、低温热解油气、高温空气和过热蒸汽，并将所述高温空气供给至步骤(3)中作为所述气化剂；

(6)将所述过热蒸汽供给至所述热利用装置中。

根据本发明实施例的煤炭分级利用的方法通过对煤炭根据粒径进行分级处理，得到粗煤、细煤和煤粉，然后将粗煤供给至热解装置中进行热解生产热解油气和半焦，将细煤供给至气化装置中进行气化处理得到高温煤气，将煤粉供给至燃烧装置中进行燃烧供热，较以往直接将不同粒径的煤炭集中进行热解或/和气化处理相比，本申请中可以显著提高所得热解油气和高温煤气的品质，同时通过将气化装置得到的高温煤气、燃烧装置中得到的燃烧烟气以及热解装置中产生的高温热解油气供给至热回收单元中进行回收余热，并将回收的余热供给至热利用装置中进行使用，可以有效避免能源浪费，提高了资源利用率。由此，本申请的方法通过使煤炭根据粒径不同分级利用，提高了煤炭综合利用效益，并实现了产品的高值化多联产，提高了产品的品质。

另外，根据本发明上述实施例的煤炭分级利用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，步骤(5)是按照下列步骤进行的：(5-1)将所述高温热解油气供给至所述第一空气冷换热器中与所述空气进行换热，以便得到降温热解油气和第一加热空气；(5-2)将所述降温热解油气供给至所述第一水冷换热器中与所述低温水进行换热，以便得到低温热解油气和第一加热水；(5-3)将所述高温煤气和所述第一加热空气供给至所述第二空气冷换热器中进行换热，以便得到降温煤气和高温空气；(5-4)将所述降温煤气和所述第一加热水供给至所述第二水冷换热中进行换热，以便得到低温煤气和第二加热水；(5-5)将所述燃烧烟气和所述第二加热水供给至所述蒸汽过热器中进行换热，以便得到过热蒸汽和降温烟气；(5-6)将所述低温烟气供给至所述第三水冷换热器中与所述低温水进行换热，以便得到低温烟气和第三加热水，并将所述第三加热水供返回至步骤(5-4)中作为所述第一加热水使用。由此，可以显著提高热利用率。

在本发明的一些实施例中，步骤(5)是按照下列步骤进行的：(5-A)将所述高温热解油气供给至所述一级空气冷换热器中与所述空气进行换热，以便得到降温热解油气和第一加热空气；(5-B)将所述降温热解油气供给至所述一级水冷换热器中与所述低温水进行换热，以便得到低温热解油气和第一加热水；(5-C)将所述高温煤气和所述第一加热空气供给至所述二级空气冷换热器中进行换热，以便得到降温煤气和高温空气；(5-D)将所述降温煤气与所述第一加热水供给至所述二级水冷换热器中进行换热，以便得到低温煤气和第二加热水；(5-E)将所述燃烧烟气和所述第二加热水供给至所述蒸汽过热器中进行换热，以便得到过热蒸汽和降温烟气，并将所述过热蒸汽的一部分返回步骤(3)作为所述气化剂；(5-F)将所述降温烟气供给至所述三级水冷换热器中与所述低温水换热，以便得到低温烟气和第三加热水，并将所述第三加热水返回至步骤(5-D)中作为所述第一加热水使用。由此，可以显著提高热利用率。

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煤炭分级利用的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的煤炭分级利用的方法流程示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的煤炭分级利用的方法流程示意图；

图4是根据本发明又一个实施例的煤炭分级利用的方法流程示意图；

图5是根据本发明再一个实施例的煤炭分级利用的系统结构示意图；

图6是根据本发明又一个实施例的煤炭分级利用的系统结构示意图。

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，本发明提出了一种煤炭分级利用的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：分级装置100、燃烧装置200、气化装置300、热解装置400、热回收单元500和热利用装置600。

根据本发明的实施例，分级装置100具有煤炭入口101、粗煤出口102、细煤出口103和粉煤出口104，且适于将原料煤中粒径不同的煤炭进行分级处理，以便分别得到粗煤、细煤和粉煤。由此，通过对不同粒径组合的煤炭进行分级处理，使各目的组分煤只含所需粒径大小的颗粒，而不含其他不同粒径的颗粒，然后根据组分粒径品质的不同区别使用，使各组分实现高值化利用，并且由于相应组分内不含有其他粒径颗粒，不会在气化、热解等产品中产生过多的飞灰，影响产品的品质和用途。另外，由于不同煤组分分别利用，进行煤气、焦油、半焦和热或电等多种产品的生产，实现了煤的高值化多联产效益。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对粗煤、细煤和粉煤的粒径进行选择，只要能够满足后续气化装置、热解装置和燃烧装置的粒径要求即可。例如，若煤炭为0-20mm的原料煤，将其分级成0-0.5mm的粉煤、0.5-10mm的细煤和10-20mm的粗煤；若煤炭为0-50mm的原料煤，将其分级成0-0.5mm的粉煤、0.5-20mm的细煤和20-50mm的粗煤；或者将0-50的原料煤，分级成0-10mm的粉煤、10-30mm的细煤和30-50mm的粗煤。

根据本发明的一个实施例，分级装置可以采用现有技术中任何可以对不同粒径组合的煤炭进行分级的设备。例如，分级装置可以为振动筛，优选滚筒式振动筛。由此，将不同粒径组合的煤炭供给至振动筛中，根据粒径要求将煤炭分级为所需粒径要求的粉煤、细煤和粗煤。再例如，分级装置也可以为依次相连的分选器和气固分离器。具体的，首先将不同粒径组合的煤炭供给至风选器中，同时根据粒径需要调整输入风的风速，分离得到细煤、粗煤以及含有风和粉煤的混合物，然后就含有风和粉煤的混合物供给至气固分离器中进行气固分离，得到粉煤。

根据本发明的实施例，燃烧装置200具有粉煤入口201和燃烧烟气出口202，粉煤入口201与粉煤出口104相连，且适于将上述分级装置得到的粉煤作为燃料进行燃烧处理，以便得到燃烧烟气。由此，较以往将不同粒径组合的煤炭相比，本申请仅将含有单一粒径的粉煤进行燃烧处理，不仅可以提高燃烧效率，而且可以避免原料煤的浪费。

根据本发明的具体实施例，燃烧装置可以为现有技术中可以进行燃烧的任何设备，例如可以为流化床粉煤燃烧装置，优选为循环流化床燃烧装置。

根据本发明的实施例，气化装置300具有细煤入口301、气化剂入口302和高温煤气出口303，细煤入口301与细煤出口103相连，且适于将上述分级装置中分离得到的细煤与气化剂混合进行气化处理，以便得到高温煤气。由此，通过将含有单一粒径的细煤进行气化处理，较以往将不同粒径组合的煤炭进行气化处理，本申请的气化过程中不会产生大量的粉煤飞灰，从而降低了后续除尘负荷，并且由于粉煤飞灰产量低，因此可以显著煤气化的碳转化率和冷煤气效率，提高了资源利用率。具体的，气化剂可以包括空气和水中的至少之一。

将根据本发明的具体实施例，气化装置可以现有技术中可以进行气化反应的任何设备，例如可以为流化床气化装置，优选为循环硫化床气化装置。

根据本发明的实施例，热解装置400具有粗煤入口401、高温热解油气出口402和半焦出口403，粗煤入口401与粗煤出口102相连，半焦出口403与气化装置200和燃烧装置300中的至少一个相连，且适于将上述分级装置中分离得到的粗煤进行热解处理，从而得到高温热解油气和半焦，并将所得半焦供给至气化装置和/或热解装置中参与反应。由此，通过将单一粒径的粗煤进行热解处理，可以有效避免细粉煤在热解过程中形成粉煤飞灰并混在焦油中，从而可以显著提高所产焦油品质。

根据本发明的具体实施例，热解装置可以为现有技术中可以进行热解处理的任何设备，例如可以为间壁换热式热解装置，即将粗煤供给至间壁换热式热解装置的炉膛内，将高温换热介质供给至间壁换热式热解装置的侧壁内，使得高温换热介质间接为炉膛供热，从而对供给至热解炉膛内的粗煤进行热解处理。

根据本发明的实施例，热回收单元500具有高温煤气入口501、燃烧烟气入口502、高温热解油气入口503、低温水入口504、空气入口505、低温煤气出口506、低温烟气出口507、低温热解油气出口508、高温空气出口509和过热蒸汽出口510，高温煤气入口501与高温煤气出口303相连，燃烧烟气入口502与燃烧烟气出口202相连，高温热解油气入口503与高温热解油气出口402相连，高温空气出口509与气化剂入口302相连，且适于将燃烧装置中得到的燃烧烟气、气化装置中得到的高温煤气和热解装置中得到的高温热解油气供给至与低温水和空气进行换热，以便得到低温煤气、低温烟气、低温热解油气、高温空气和过热蒸汽，并将高温空气供给至气化装置中作为气化剂使用。由此，通过将气化装置得到的高温煤气、燃烧装置中得到的燃烧烟气以及热解装置中产生的高温热解油气供给至热回收单元中进行回收余热，并将回收的余热供给至热利用装置中进行使用，可以有效避免能源浪费，提高了资源利用率。

根据本发明的一个实施例，热回收单元500可以包括：第一空气冷换热器、第一水冷换热器、第二空气冷换热器、第二水冷换热器、第三蒸汽过热器和第三水冷换热器。

根据本发明的具体实施例，空气入口和高温热解油气入口设置在第一空气冷换热器上，第一空气冷换热器上还设置有降温热解油气出口和第一加热空气出口，且适于将热解装置中得到的高温热解油气与空气在第一空气冷换热器中进行换热处理，以便得到降温热解油气和第一加热空气。

根据本发明的具体实施例，低温水入口和低温热解油气出口设置在第一水冷换热器上，并且第一水冷换热器上还设置有降温热解油气入口和第一加热水出口，降温热解油气入口与降温热解油气出口相连，且适于将第一空气冷换热器中得到的降温热解油气与低温水在第一水冷换热器中进行换热处理，得到低温热解油气和第一加热水。具体的，由于得到的降温热解油气的温度降低，使其中焦油α凝结出来，焦油经过处理后达到要求通入焦油储存系统作为化工产品使用；而剩余的不会冷凝的组分-热解煤气经处理达到要求后则通入热解煤气管网系统作为化工产品或燃料使用。

根据本发明的具体实施例，高温煤气入口和高温空气出口设置在第二空气冷换热器上，并且第二空气冷换热器上还设置有第一加热空气入口和降温煤气出口，第一加热空气出口与第一加热空气出口相连，且适于将气化装置中得到的高温煤气与第一空气冷换热器中得到的第一加热空气进行换热处理，以便得到降温煤气和高温空气，并将高温空气供给至气化装置中作为气化剂使用。

根据本发明的具体实施例，低温煤气出口设置在第二水冷换热器上，并且第二水冷换热器上还设置有第一加热水入口和第二加热水出口，第一加热水入口与第一加热水出口相连，且适于将第一水冷换热器中得到的第一加热水与第二空气冷换热器中得到的降温煤气在第二水冷换热器中进行换热处理，以便得到低温煤气以及第二加热水，排出的低温煤气经过除尘和水洗等处理并达到使用要求后作为成品排入煤气管网系统供用户使用。

根据本发明的具体实施例，燃烧烟气入口和过热蒸汽出口设置在第三蒸汽过热器上，并且第三蒸汽过热器上还设置有降温烟气出口和第二加热水入口，第二加热水入口与第二加热水出口相连，且适于将燃烧装置中得到的燃烧烟气与第二水冷换热器中得到的第二加热水在第三蒸汽过热器中进行换热，以便得到降温烟气和过热蒸汽。

根据本发明的具体实施例，低温水入口和低温烟气出口设置在第三水冷换热器上，并且第三水冷换热器上还设置有降温烟气入口和第三加热水出口，降温烟气入口与降温烟气出口相连，第三加热水出口与第一加热水入口相连，且适于将第三蒸汽过热器中得到的降温烟气与低温水在第三水冷换热器中进行换热处理，以便得到低温烟气和第三加热水，并将得到的第三加热水供给至第二水冷换热器中作为第一加热水使用，排出的低温烟气经过除尘等处理后排空。

根据本发明的再一个实施例，热回收单元500亦可以包括：一级空气冷换热器、一级水冷换热器、二级空气冷换热器、二级水冷换热器、三级蒸汽过热器和三级水冷换热器。

根据本发明的具体实施例，空气入口和高温热解油气入口设置在所述一级空气冷换热器上，并且所述一级空气冷换热器上还设置有降温热解油气出口和第一加热空气出口，且适于将热解装置中得到的高温热解油气与空气在一级空气冷换热器中进行换热处理，以便得到降温热解油气和第一加热空气。

根据本发明的具体实施例，低温水入口和降温热解油气出口设置在所述一级水冷换热器上，并且一级水冷换热器上还设置有降温热解油气入口和第一加热水出口，降温热解油气入口与降温热解油气出口相连，且适于将一级空气冷换热器中得到的降温热解油气与低温水在一级水冷换热器中进行换热处理，得到低温热解油气和第一加热水。具体的，由于得到的降温热解油气的温度降低，使其中焦油α凝结出来，焦油经过处理后达到要求通入焦油储存系统作为化工产品使用；而剩余的不会冷凝的组分-热解煤气经处理达到要求后则通入热解煤气管网系统作为化工产品或燃料使用。

根据本发明的具体实施例，高温煤气入口和高温空气出口设置在二级空气冷换热器上，二级空气冷换热器上还设置有第一加热空气入口和降温煤气出口，所述第一加热空气入口与所述第一加热空气出口相连，且适于将气化装置中得到的高温煤气与一级空气冷换热器中得到的第一加热空气进行换热处理，以便得到降温煤气和高温空气，并将高温空气供给至气化装置中作为气化剂使用。

根据本发明的具体实施例，低温煤气出口设置在二级水冷换热器上，并且所述二级水冷换热器上还设置有降温煤气入口、第一加热水入口和第二加热水出口，降温煤气入口与降温煤气出口相连，所述第一加热水入口与所述第一加热水出口相连，且适于将一级水冷换热器中得到的第一加热水与二级空气冷换热器中得到的降温煤气在二级水冷换热器中进行换热处理，以便得到低温煤气以及第二加热水，排出的低温煤气经过除尘和水洗等处理并达到使用要求后作为成品排入煤气管网系统供用户使用。

根据本发明的具体实施例，燃烧烟气入口和过热蒸汽出口设置在所述三级蒸汽过热器上，并且所述三级蒸汽过热器上还设置有降温烟气出口和第二加热水入口，所述第二加热水入口与所述第二加热水出口相连，所述过热蒸汽出口与所述气化剂入口相连，且适于将燃烧装置中得到的燃烧烟气与二级水冷换热器中得到的第二加热水在三级蒸汽过热器中进行换热，以便得到降温烟气和过热蒸汽，并将过热蒸汽的一部分供给至气化装置中作为气化剂使用。

根据本发明的具体实施例，低温水入口和所述低温烟气出口设置在所述三级水冷换热器上，并且所述三级水冷换热器上还设置有降温烟气入口和第三加热水出口，所述降温烟气入口与所述降温烟气出口相连，所述第三加热水出口与所述第一加热水入口相连，且适于将三级蒸汽过热器中得到的降温烟气与低温水在三级水冷换热器中进行换热处理，以便得到低温烟气和第三加热水，并将得到的第三加热水供给至二级水冷换热器中作为第一加热水使用，排出的低温烟气经过除尘等处理后排空。

根据本发明的实施例，热利用装置500与过热蒸汽出口410相连。由此，可以实现系统余热的充分利用，提高资源利用率。具体的，热利用装置可以为发电装置或其他可以将过热蒸汽作为热源的设备。

根据本发明实施例的煤炭分级利用的方法通过对煤炭根据粒径进行分级处理，得到粗煤、细煤和煤粉，然后将粗煤供给至热解装置中进行热解生产热解油气和半焦，将细煤供给至气化装置中进行气化处理得到高温煤气，将煤粉供给至燃烧装置中进行燃烧供热，较以往直接将不同粒径的煤炭集中进行热解或/和气化处理相比，本申请中可以显著提高所得热解油气和高温煤气的品质，同时通过将气化装置得到的高温煤气、燃烧装置中得到的燃烧烟气以及热解装置中产生的高温热解油气供给至热回收单元中进行回收余热，并将回收的余热供给至热利用装置中进行使用，可以有效避免能源浪费，提高了资源利用率。由此，本申请的方法通过使煤炭根据粒径不同分级利用，提高了煤炭综合利用效益，并实现了产品的高值化多联产，提高了产品的品质。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述煤炭分级利用的系统实施煤炭分级利用的方法。根据本发明的实施例，参考图2-4，该方法包括：

S100：将煤炭供给至分级装置中进行分级处理

该步骤中，将原料煤中粒径不同的煤炭进行分级处理，以便分别得到粗煤、细煤和粉煤。由此，通过对不同粒径组合的煤炭进行分级处理，使各目的组分煤只含所需粒径大小的颗粒，而不含其他不同粒径的颗粒，然后根据组分粒径品质的不同区别使用，使各组分实现高值化利用，并且由于相应组分内不含有其他粒径颗粒，不会在气化、热解等产品中产生过多的飞灰，影响产品的品质和用途。另外，由于不同煤组分分别利用，进行煤气、焦油、半焦和热或电等多种产品的生产，实现了煤的高值化多联产效益。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对粗煤、细煤和粉煤的粒径进行选择，只要能够满足后续气化装置、热解装置和燃烧装置的粒径要求即可。例如，若煤炭为0-20mm的原料煤，将其分级成0-0.5mm的粉煤、0.5-10mm的细煤和10-20mm的粗煤；若煤炭为0-50mm的原料煤，将其分级成0-0.5mm的粉煤、0.5-20mm的细煤和20-50mm的粗煤；或者将0-50的原料煤，分级成0-10mm的粉煤、10-30mm的细煤和30-50mm的粗煤。

根据本发明的一个实施例，分级装置可以采用现有技术中任何可以对不同粒径组合的煤炭进行分级的设备。例如，分级装置可以为振动筛，优选滚筒式振动筛。由此，将不同粒径组合的煤炭供给至振动筛中，根据粒径要求将煤炭分级为所需粒径要求的粉煤、细煤和粗煤。再例如，分级装置也可以为依次相连的分选器和气固分离器。具体的，首先将不同粒径组合的煤炭供给至风选器中，同时根据粒径需要调整输入风的风速，分离得到细煤、粗煤以及含有风和粉煤的混合物，然后就含有风和粉煤的混合物供给至气固分离器中进行气固分离，得到粉煤。

S200：将粉煤供给至燃烧装置中进行燃烧

该步骤中，将上述分级装置得到的粉煤作为燃料进行燃烧处理，以便得到燃烧烟气。由此，较以往将不同粒径组合的煤炭相比，本申请仅将含有单一粒径的粉煤进行燃烧处理，不仅可以提高燃烧效率，而且可以避免原料煤的浪费。

根据本发明的具体实施例，燃烧装置可以为现有技术中可以进行燃烧的任何设备，例如可以为流化床粉煤燃烧装置，优选为循环流化床燃烧装置。

S300：将细煤和气化剂供给至气化装置中进行气化处理

该步骤中，将上述分级装置中分离得到的细煤与气化剂混合进行气化处理，以便得到高温煤气。由此，通过将含有单一粒径的细煤进行气化处理，较以往将不同粒径组合的煤炭进行气化处理，本申请的气化过程中不会产生大量的粉煤飞灰，从而降低了后续除尘负荷，并且由于粉煤飞灰产量低，因此可以显著煤气化的碳转化率和冷煤气效率，提高了资源利用率。具体的，气化剂可以包括空气和水中的至少之一。

将根据本发明的具体实施例，气化装置可以现有技术中可以进行气化反应的任何设备，例如可以为流化床气化装置，优选为循环硫化床气化装置。

S400：将粗煤供给至热解装置中进行热解处理，并将半焦供给至燃烧装置和气化装置中的至少之一

该步骤中，将上述分级装置中分离得到的粗煤进行热解处理，从而得到高温热解油气和半焦，并将所得半焦供给至气化装置和/或热解装置中参与反应。由此，通过将单一粒径的粗煤进行热解处理，可以有效避免细粉煤在热解过程中形成粉煤飞灰并混在焦油中，从而可以显著提高所产焦油品质。

根据本发明的具体实施例，热解装置可以为现有技术中可以进行热解处理的任何设备，例如可以为间壁换热式热解装置，即将粗煤供给至间壁换热式热解装置的炉膛内，将高温换热介质供给至间壁换热式热解装置的侧壁内，使得高温换热介质间接为炉膛供热，从而对供给至热解炉膛内的粗煤进行热解处理。

S500：将燃烧烟气、高温煤气和高温热解油气供给至热回收单元中与低温水和空气进行换热，并将高温空气供给至步骤S300中作为气化剂

该步骤中，将燃烧装置中得到的燃烧烟气、气化装置中得到的高温煤气和热解装置中得到的高温热解油气供给至与低温水和空气进行换热，以便得到低温煤气、低温烟气、低温热解油气、高温空气和过热蒸汽，并将高温空气供给至气化装置中作为气化剂使用。由此，通过将气化装置得到的高温煤气、燃烧装置中得到的燃烧烟气以及热解装置中产生的高温热解油气供给至热回收单元中进行回收余热，并将回收的余热供给至热利用装置中进行使用，可以有效避免能源浪费，提高了资源利用率。

根据本发明的一个实施例，参考图2和3，步骤S500可以按照下列步骤进行：

S51：将高温热解油气供给至第一空气冷换热器中与空气进行换热

该步骤中，将热解装置中得到的高温热解油气与空气在第一空气冷换热器中进行换热处理，以便得到降温热解油气和第一加热空气。

S52：将降温热解油气供给至第一水冷换热器中与低温水进行换热

该步骤中，将第一空气冷换热器中得到的降温热解油气与低温水在第一水冷换热器中进行换热处理，得到低温热解油气和第一加热水。具体的，由于得到的降温热解油气的温度降低，使其中焦油α凝结出来，焦油经过处理后达到要求通入焦油储存系统作为化工产品使用；而剩余的不会冷凝的组分-热解煤气经处理达到要求后则通入热解煤气管网系统作为化工产品或燃料使用。

S53：将高温煤气和第一加热空气供给至第二空气冷换热器中进行换热，并将高温空气供给至S300

该步骤中，将气化装置中得到的高温煤气与第一空气冷换热器51中得到的第一加热空气进行换热处理，以便得到降温煤气和高温空气，并将高温空气供给至S300中的气化装置中作为气化剂使用。

S54：将降温煤气和第一加热水供给至第二水冷换热中进行换热

该步骤中，将第一水冷换热器中得到的第一加热水与第二空气冷换热器中得到的降温煤气在第二水冷换热器中进行换热处理，以便得到低温煤气以及第二加热水，排出的低温煤气经过除尘和水洗等处理并达到使用要求后作为成品排入煤气管网系统供用户使用。

S55：将燃烧烟气和第二加热水供给至蒸汽过热器中进行换热

该步骤中，将燃烧装置中得到的燃烧烟气与第二水冷换热器中得到的第二加热水在第三蒸汽过热器中进行换热，以便得到降温烟气和过热蒸汽。

S56：将低温烟气供给至第三水冷换热器中与低温水进行换热，并将第三加热水供返回至步骤S54中作为第一加热水使用

该步骤中，将第三蒸汽过热器55中得到的降温烟气与低温水在第三水冷换热器中进行换热处理，以便得到低温烟气和第三加热水，并将得到的第三加热水供给至第二水冷换热器54中作为第一加热水使用，排出的低温烟气经过除尘等处理后排空。

根据本发明的再一个实施例，参考图2和4，步骤S500亦可以按照下列步骤进行：

S5A：将高温热解油气供给至一级空气冷换热器中与空气进行换热

该步骤中，将热解装置中得到的高温热解油气与空气在一级空气冷换热器中进行换热处理，以便得到降温热解油气和第一加热空气。

S5B：将降温热解油气供给至一级水冷换热器中与低温水进行换热

该步骤中，将一级空气冷换热器中得到的降温热解油气与低温水在一级水冷换热器中进行换热处理，得到低温热解油气和第一加热水。具体的，由于得到的降温热解油气的温度降低，使其中焦油α凝结出来，焦油经过处理后达到要求通入焦油储存系统作为化工产品使用；而剩余的不会冷凝的组分-热解煤气经处理达到要求后则通入热解煤气管网系统作为化工产品或燃料使用。

S5C：将高温煤气和第一加热空气供给至二级空气冷换热器中进行换热，并将高温空气供给至步骤S300

该步骤中，将气化装置中得到的高温煤气与一级空气冷换热器中得到的第一加热空气进行换热处理，以便得到降温煤气和高温空气，并将高温空气供给至气化装置中作为气化剂使用。

S5D：将降温煤气与第一加热水供给至二级水冷换热器中进行换热

该步骤中，将一级水冷换热器中得到的第一加热水与二级空气冷换热器中得到的降温煤气在二级水冷换热器中进行换热处理，以便得到低温煤气以及第二加热水，排出的低温煤气经过除尘和水洗等处理并达到使用要求后作为成品排入煤气管网系统供用户使用。

S5E：将燃烧烟气和第二加热水供给至蒸汽过热器中进行换热，并将过热蒸汽的一部分返回步骤S300作为气化剂

该步骤中，将燃烧装置中得到的燃烧烟气与二级水冷换热器中得到的第二加热水在三级蒸汽过热器中进行换热，以便得到降温烟气和过热蒸汽，并将过热蒸汽的一部分供给至气化装置中作为气化剂使用。

S5F：将降温烟气供给至三级水冷换热器中与低温水换热，并将第三加热水返回至步骤S5D中作为第一加热水使用

该步骤中，将三级蒸汽过热器中得到的降温烟气与低温水在三级水冷换热器中进行换热处理，以便得到低温烟气和第三加热水，并将得到的第三加热水供给至二级水冷换热器中作为第一加热水使用，排出的低温烟气经过除尘等处理后排空。

S600：将过热蒸汽供给至热利用装置中

该步骤中，将过热蒸汽供给至热利用装置中使用。由此，可以实现系统余热的充分利用，提高资源利用率。具体的，热利用装置可以为发电装置或其他可以将过热蒸汽作为热源的设备。

根据本发明实施例的煤炭分级利用的方法通过对煤炭根据粒径进行分级处理，得到粗煤、细煤和煤粉，然后将粗煤供给至热解装置中进行热解生产热解油气和半焦，将细煤供给至气化装置中进行气化处理得到高温煤气，将煤粉供给至燃烧装置中进行燃烧供热，较以往直接将不同粒径的煤炭集中进行热解或/和气化处理相比，本申请中可以显著提高所得热解油气和高温煤气的品质，同时通过将气化装置得到的高温煤气、燃烧装置中得到的燃烧烟气以及热解装置中产生的高温热解油气供给至热回收单元中进行回收余热，并将回收的余热供给至热利用装置中进行使用，可以有效避免能源浪费，提高了资源利用率。由此，本申请的方法通过使煤炭根据粒径不同分级利用，提高了煤炭综合利用效益，并实现了产品的高值化多联产，提高了产品的品质。

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1

参考图5，分级装置采用滚筒式振动筛1、气化装置采用循环硫化床气化装置2、热解装置采用间壁换热式热解装置3、燃烧装置采用循环流化床燃烧装置4、热回收单元包括第一空气冷换热器5-1、第一水冷换热器5-2、第二空气冷换热器5-3、第二水冷换热器5-4、第三蒸汽过热器5-5和第三水冷换热器5-6，其中，循环流化床气化装置主要包括给煤机2-1、气化炉膛2-2、气固分离器2-3和返料器2-4组成；间壁换热式热解装置主要包括热解器3-1、返料器3-2；循环流化床燃烧装置主要包括给煤机4-1、燃烧炉膛4-2、气固分离器4-3、返料器4-4。

首先，将不同粒径组合的原料煤碳a以10t/h的给料速率加入到滚筒振动筛1内进行筛分，筛分成1.5t/h的粒径为10-50mm的粗煤c、5t/h的粒径为0.5-10mm的细煤b和3.5t/h的粒径为0-0.5mm的粉煤d，排出的1.5t/h的粗煤c进入到热解器3-1内，在热载体i的加热下升温至600℃并发生热解反应而生成0.9t/h的温度为600℃的热解半焦j和0.6t/h的温度为600℃、灰分含量为15g/m³的热解油气m，半焦j和热解油气m分别从热解器3-1的出半焦口和出气口排出，排出的半焦j通入循环流化床燃烧装置的燃烧炉膛4-2，从滚筒振动筛1排出的3.5t/h粉煤d经给煤机4-1加入到循环流化床粉煤燃烧装置的燃烧炉膛4-2内，与从热解器3-1来的半焦j混合后作为燃料与流量为26000Nm³/h、温度为20℃的燃烧用风e在800℃的燃烧炉膛4-2内进行燃烧反应而生成流量为26000Nm³/h、温度为800℃的高温烟气t，分级出的细煤b通过螺旋给料机2-1加入到循环流化床气化炉膛2-2内，与流量为9000Nm³/h、温度为350℃的高温空气气化剂在气化炉膛2-2内900℃下发生气化反应而生成17000Nm³/h、温度为900℃的合成煤气h，合成煤气h与未反应的半焦i一起从气化炉膛2-2的出气口排出并进入气固分离器2-3内进行分离，分离后合成煤气h中的灰分含量将至50g/m³，分离后的半焦i从气固分离器2-3的料腿排出并经返料器2-4进入到间壁换热式热解装置的热解器3-1内，作为热载体与热解器3-1内的粗煤c间接换热，将粗煤c加热到600℃并使粗煤c热解，换热后的半焦i从热解器3-1内排出后经返料器3-2重新进入到气化炉膛2-2内进行气化反应，排出的热解油气m进入到第一空气冷换热器5-1内，与从供空气系统来的流量为8000Nm³/h、温度为20℃的空气e换热，换热后热解油气被冷却成温度为400℃的降温热解油气n并从第一空气冷换热器5-1排出；而空气e受热变成温度为90℃的较高温空气f并从第一空气冷换热器5-1排出，排出的降温热解油气n进入到第一水冷换热器5-2内，与从供水系统来的流量为2t/h、温度为20℃的水k换热，换热后的热解油气n的温度降至约40℃，由于热解油气n的温度降低，使其中的约0.045t/h、灰分含量0.10wt％的焦油α凝结出来，焦油经过处理后达到要求通入焦油储存系统作为化工产品使用；而剩余的0.555t/h、灰分含量约为10g/m³的不会冷凝的组分—热解煤气经处理达到要求后则通入热解煤气管网系统作为化工产品或燃料使用，而换热后的水k则受热变成温度约为45℃的较高温度水x，然后将从第一空气冷换热器5-1排出的流量为9000Nm³/h、温度约为90℃的较高温度空气f换热与从气固分离器2-3排出的温度为900℃的合成煤气h进入到第二空气冷换热器5-3内进行换热，换热后高温煤气h被冷却成温度约为500℃的降温煤气q并排出，而较高温度空气f则被加热成350℃的高温空气g并排出，将高温空气g供给至气化炉2-2中作为气化剂使用，排出的降温煤气q进入到第二水冷换热器5-4内，与从第二水冷换热器5-2来的流量为8t/h、温度为45℃的较高温度水x换热，换热后，较低温煤气q被冷却成110℃的低温煤气r并排出，而较高温度水受热变成温度为90℃的高温水s，排出的低温煤气r经过除尘和水洗等处理并达到使用要求后作为成品排入煤气管网系统供用户使用，烟气t从燃烧炉膛4-2排出后进入气固分离器4-3内进行气固分离，分离出的未充分燃烧的热灰y从气固分离器4-3料腿排出后经返料器4-4重新进入燃烧炉膛4-2内进行再次燃烧；而分离后的热烟气t进入第三蒸汽过热器5-5与从第二水冷换热器5-4来的高温水s换热，换热后烟气被冷却成温度为550℃的降温烟气u并从第三蒸汽过热器5-4内排出；同时，高温水S变成温度为500℃、压力为20MPa的过热蒸汽w并从第三蒸汽过热器4-5内排出，排出的过热蒸汽w作为热源用作提供热量或用于发电，排出的降温烟气u再次进入到第三水冷换热器5-6内，与从供水系统提供的6t/h、温度为20℃的低温水k换热，换热后的烟气变成温度为150℃左右的低温烟气v，烟气v经过除尘等处理后排空；而低温水k则受热变成温度为45℃的较高温度水x，较高温度水x与第二水冷换热器5-2排出的较高温度水x混合后作为第二水冷换热器5-4的冷却水使用。

通过本实施例，原料煤被分级成0-0.5mm的粉煤组分、0.5-10mm的细煤组分和10-50mm的粗煤组分，然后粉煤组分、细煤组分和粗煤组分分别用于燃烧、气化和热解，由于燃烧粉煤，燃烧效果更充分，提高了燃烧的碳转化率和燃烧效率；而气化用粒径较大的细煤组分，且细煤组分中几乎不含粒径小于<0.5mm以下的粉煤，使气化反应更充分，气化效果更好，碳转化率和冷煤气效率大幅提高，同时会使气化后煤气中的灰分大幅降低，降低了煤气除尘负荷，提高了煤气品质；而热解用的几乎都是10-30mm的大颗粒粗煤组分(块煤)，几乎没有小颗粒煤组分存在，使生成的热解气内携带的飞灰量大幅减少，从而的得到的焦油和热解煤气产品的灰分含量较低，降低了焦油和热解煤气除尘负荷，并大幅提高了产品尤其是焦油产品的品质。

另外，煤炭经过分级后分别进行燃烧、气化和热解，生产了17000Nm³/h合成煤气、0.555t/h热解煤气、0.045t/h焦油和热量(8t/h、500℃、20MPa的过热蒸汽)，实现了煤炭的高值化多联产。同时，产生的热解煤气和焦油及气化装置气固分离器排出的合成煤气及中的灰分含量分别为15g/m³、0.10％和50g/m³，比传统工艺(没有煤分级步骤)生产相应产品的50g/m3、0.13％和60-80g/m³均较低。

实施例2

参考图6，分级装置采用给煤机1-1、流化床风选器1-2和气固分离器1-3，气化装置采用循环硫化床气化装置2、热解装置采用间壁换热式热解装置3、燃烧装置采用循环流化床燃烧装置4、热回收单元包括一级空气冷换热器5A、一级水冷换热器5B、二级空气冷换热器5C、二级水冷换热器5D、三级蒸汽过热器5E和三级水冷换热器5F，其中，循环流化床气化装置主要包括给煤机2-1、气化炉膛2-2、气固分离器2-3和返料器2-4组成；间壁换热式热解装置主要包括热解器3-1、返料器3-2；循环流化床燃烧装置主要包括燃烧炉膛4-1、气固分离器4-2、返料器4-3。

首先将不同粒径组合的原料煤碳a通过给煤机1-1以10t/h的给料速率加入到流化床风选器1-2内并将其风选成1.5t/h的粒径为10-50mm的粗煤c、7.5t/h的粒径为0.05-10mm的细煤b和1t/h的粒径为0-0.05mm的粉煤d，从流化床风选器1-2排出的1.5t/h的粗煤c进入到热解器3-1内，在热载体i的加热下升温至600℃并发生热解反应而生成0.9t/h的温度为600℃的热解半焦j和0.6t/h的温度为600℃、灰分含量为13g/m³热解油气m，半焦j和热解油气m分别从热解器3-1的出半焦口和出气口排出，排出的半焦j中的一部分(0.6t/h)通入气化炉膛2-2与返料器3-2来的半焦i混合后作为燃气化原料使用，剩余的约0.3t/h半焦j排到储半焦系统做为化工品使用，分级出的细煤b通过螺旋给料机2-1加入到循环流化床气化炉膛2-2内，与从流量为15000Nm³/h、温度为350℃的含有空气和蒸汽的混合气化剂在气化炉膛2-2内900℃下发生气化反应而生成26000Nm³/h、温度为900℃的水煤气h，水煤气h与未反应的半焦i一起从气化炉膛2-2的出气口排出并进入气固分离器2-3内进行分离，分离后合成煤气h的灰分含量为45g/m³，分离后的半焦i从气固分离器2-3的料腿排出并经返料器2-4进入到间壁换热式热解装置的热解器3-1内，作为热载体与热解器3-1内的粗煤c间接换热，将粗煤c加热到600℃并使粗煤c热解，换热后的半焦i从热解器3-1内排出后经返料器3-2重新进入到气化炉膛2-2内进行气化反应，排出的热解油气m进入到一级空气冷换热器5-A内，与从供空气系统来的流量为12600Nm³/h、温度为20℃的空气e换热，换热后热解气被冷却成温度为400℃的降温热解油气n并从一级空气换热器5-A排出；而空气e受热变成温度为70℃的较高温空气f并从一级空气冷换热器5-A排出，排出的降温热解油气n进入到二级水冷换热器5-B内，与从供水系统来的流量为2t/h、温度为20℃的水k换热，换热后的热解油气n的温度降至约40℃。由于热解油气n的温度降低，使其中的约0.045t/h、灰分含量为0.10％的焦油α凝结出来，焦油经过处理后达到要求通入焦油储存系统作为化工产品使用；而剩余的0.555t/h的不会冷凝的组分—热解煤气经处理达到要求后则通入热解煤气管网系统作为化工产品或燃料使用，而换热后的水k则受热变成温度约为45℃的较高温度水x，而从气固分离器2-3排出的温度为900℃的水煤气h进入到二级空气冷换热器5-C内，与从一级空气冷换热器5-A来的流量为126000Nm³/h、温度约为70℃的较高温度空气f换热，换热后高温煤气h被冷却成温度约为500℃的降温煤气q并排出，而空气f则被加热成350℃的高温空气g并排出后供给至气化炉2-2中作为气化剂使用，排出的降温煤气q进入到二级水冷换热器5-D内，与从一级水冷换热器5-B来的流量为7t/h、温度为45℃的较高温度水x换热；换热后，较低温煤气q被冷却成110℃的低温煤气r并排出，而较高温度水受热变成温度为170℃的蒸汽s。排出的低温煤气r经过除尘和水洗等处理并达到使用要求后作为成品排入煤气管网系统供用户使用，从气固分离器1-3排出的1t/h粉煤d被流量为6000Nm³/h、温度为20℃、流速为80m/s的高速燃烧用风夹带进入到粉煤锅炉4-1内进行混合燃烧并生成流量为6000Nm³/h、温度为800℃的高温烟气u，烟气u从粉煤锅炉4-1内排出后进入到气固分离器4-2内，分离出的未充分燃烧的热灰y从气固分离器4-2料腿排出后经返料器4-3重新进入燃烧炉膛4-1内进行再次燃烧；而分离后的热烟气t进入三级蒸汽过热器5-E与从二级水冷换热器5-D来的高温水s换热，换热后烟气被冷却成温度为550℃的降温烟气u并从三级蒸汽过热器5-E内排出，同时，蒸汽s变成温度为530℃、压力为20MPa的过热蒸汽w并从三级蒸汽过热器5-D内排出，排出的过热蒸汽w的一部分(0.9t/h)与空气g混合成混合气化剂z参与气化反应，而剩余的过热蒸汽w(6.1t/h)作为热源用作提供热量或用于发电。排出的较低温度热烟气u再次进入到烟气水冷却内，与从供水系统提供的5t/h、温度为20℃的低温水k换热，换热后的烟气变成温度为170℃左右的低温烟气v，烟气v经过除尘等处理后排空；而低温水k则受热变成温度为45℃的较高温度水x，从第一水冷换热器5-B排出的较高温度水x与从第三水冷换热器5-F排出的较高温度水x混合后作为第二水冷换热器5-D的冷却水使用。

通过本实施例，原料煤被分级成0-0.05mm的粉煤组分、0.05-10mm的细煤组分和10-50mm的粗煤组分，然后粉煤组分、细煤组分和粗煤组分分别用于燃烧、气化和热解，由于燃烧粉煤，燃烧效果更充分，提高了燃烧的碳转化率和燃烧效率；而气化用粒径较大的细煤组分，且细煤组分中几乎不含粒径小于<0.05mm以下的粉煤，使气化反应更充分，气化效果更好，碳转化率和冷煤气效率大幅提高，同时会使气化后煤气中的灰分大幅降低，降低了煤气除尘负荷，提高了煤气品质；而热解用的几乎都是10-30mm的大颗粒粗煤组分(块煤)，机会没有小颗粒煤组分存在，使生成的热解气内携带的飞灰量大幅减少，从而的得到的焦油和热解煤气产品的灰分含量较低，降低了焦油和热解煤气除尘负荷，并大幅提高了产品尤其是焦油产品的品质。

另外，煤炭经过分级后分别进行燃烧、气化和热解，生产了26000Nm³/h水煤气、0.555t/h的热解煤气、0.045t/h焦油、0.3t/h半焦和热量(6.1t/h、530℃、20MPa的过热蒸汽)，实现了煤炭的高值化多联产。同时，产生的热解煤气和焦油及气化装置气固分离器排出的合成煤气及中的灰分含量分别为13g/m³、0.10％和45g/m³，比传统工艺生产相应产品的50g/m³、0.13％和60-80g/m³均较低。

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。