CN109135837B - 一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统，所述系统包括用于对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离得到精煤浆的分离装置，以及用于对所述精煤浆进行气化处理生成合成气和碳黑浆的气化装置，所述分离装置与所述气化装置通过管道连通。本发明使得所有具有热值的固态化石能源可用于类似于水煤浆的湿法进料气化，拓展了用于水煤浆气流床煤气化技术的原料源，使气化技术生产合成气成本更具有竞争力，同时本发明还可将碳黑浆中的可燃物颗粒进行有效分离并返回到所述气化装置中继续进行气化处理，从而提升水煤浆的气化效率，所述非可燃物颗粒回收后还可作为一种宝贵的工程原料用于建材、路桥、回填等领域。
Description
技术领域
本发明涉及水煤浆气化领域，尤其涉及一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统。
背景技术
煤炭在未来相当长一段时期内仍将是我国的主要基础能源，煤炭的利用相比天然气和石油而言更加困难，污染也更大。实际上，目前我国的煤炭资源不仅利用率低，且开采和利用过程中，对环境产生了难以忽视的污染。为了维护国家能源安全和应对环境保护，节能减排、清洁高效是对煤炭资源利用的必然要求。为实现煤炭工业可持续发展，作为煤炭清洁利用的重要手段，煤气化技术得到了极大的重视和发展。
传统的煤气化工艺中，根据气化炉所使用的原料的不同，分为干法煤气化工艺和水煤浆煤气化工艺，前者直接以压缩气体携带干燥煤粉进入气化炉中进行气化，后者则通常将煤粉与水混合成水煤浆后进入气化炉进行气化。由于湿法煤气化工艺在供料连续性、稳定性、成本方面优于干法煤气化工艺，因此湿法煤气化工艺在工业上更具有应用前景，实际上水煤浆气化已得到比较广泛的应用。
当前的商业湿法煤气化炉对原料水煤浆具有严格的要求，例如要求在确保水煤浆流动稳定性的情况下其固体含量尽可能高以便确保高热值和高气化效率；同时还要求水煤浆中的灰分尽可能低，以便降低气化炉内高温气流夹带的灰渣对构成气化炉炉壁的耐火砖的冲刷侵蚀，因为灰分中的铁、钙、镁等金属的氧化物会渗入耐火砖内部并发生化学反应，导致耐火砖内部疏松，强度下降，造成耐火砖蚀损。
对水煤浆的上述严格要求导致目前煤气化工业上只能用优质煤作为制备水煤浆的原料，其中所述优质煤的指标如下：热值高于4500千卡/千克，灰分含量低于20wt%。现有水煤浆气化炉无法加工处理劣质煤，很大程度上限制了水煤浆气化工艺的应用范围。同时，优质煤的开采量日趋减少且成本较高，而煤矿中却有大量的劣质煤无法得到除了用作家庭燃料之外的有效的利用。劣质煤一般至少具有以下特征之一：灰分含量高、固定碳含量低、无灰干燥基挥发分含量高、灰软化温度偏低，燃烧时产生烟尘较大、易结焦、煤矸石含量高，发热量低（发热量通常低于4500千卡/千克），等等。为统一起见，本发明中将劣质煤定义为包含含碳-氢的可燃物和至少20wt%的矿物质杂质的煤。例如，劣质煤可以为洗选中煤、煤泥或煤矸石。
因此，本领域迫切需要一种能够以劣质煤作为原料来制备合格的水煤浆的技术，但劣质煤的特点是矿物质杂质含量高（一般高于20wt%，例如25-45wt%），热值低，其直接粉碎后无法用于配制合格的水煤浆来供应现有的气化炉。必须对劣质煤进行必要的提纯处理以将其中的含碳-氢的可燃物与矿物质充分分离，才有可能以劣质煤为原料制备优质水煤浆。
另外，碳黑（细渣）滤饼是煤气化的副产物，主要组分为二氧化硅和氧化铝等矿物质（非可燃物）、少许残余碳（可燃物），由煤气化装置碳黑水经沉降-压滤等工艺过程获得。碳黑滤饼的残余可燃物含量随气化炉类型、气化工艺、气化原料操作条件等的变化波动很大，其可燃物含量一般在10-30wt.%，在气化条件恶劣时，其可燃物含量可达60wt.%。
目前该部分碳黑滤饼的处理方式主要有用于建筑制品，烧砖，作为锅炉燃料和填埋四种，但这四种处理方式都存在很大的弊端。
若将其直接用于建材、建工、道路及回填工程，主要限制因素为固体可燃物量，由于气化装置系统的特殊工艺操作特性，所副产碳黑滤饼的残炭值远超过国家标准和相关行业标准限值，即使作为锅炉燃料也降低了煤炭的利用价值，同时需要增加锅炉烟气处理的配套环保投入。
随着国家新环保法的提出与实施，各地方对污染企业的查处力度不断加强，不符合环保要求的砖厂逐渐关闭，造成碳黑滤饼无处销售，而用作填埋场材料，并使用汽车运输至厂外，会造成二次污染，同时填埋的处理手段使碳黑中可燃物被废弃，热能无法释放，造成资源不能有效利用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统，旨在解决现有水煤浆气化工艺无法加工处理劣质煤，限制了水煤浆气化工艺的应用范围，以及现有技术无法对碳黑水中的可燃物和非可燃物进行有效分离，导致碳黑资源浪费以及水煤浆气化效率较低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其中，包括用于对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离得到精煤浆的分离装置，以及用于对所述精煤浆进行气化处理生成合成气和碳黑浆的气化装置；所述分离装置与所述气化装置通过管道连通，所述分离装置中生成的精煤浆通过管道输送到所述气化装置中进行气化处理，所述气化装置中生成的碳黑浆则通过管道输送到所述分离装置中与原煤浆共同进行分离处理。
所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其中，所述分离装置包括用于对原煤浆和碳黑浆进行研磨得到混合煤浆的第一湿磨机、与所述第一湿磨机连通并用于对所述混合煤浆进行搅拌混合的第一搅拌罐，以及用于对所述混合煤浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行分离处理的分离塔，所述分离塔内部从下至上依次设置有与外界空气连通并生成微气泡的第一分布器、与所述第一搅拌罐连通并用于通入混合煤浆的第二分布器以及用于喷水的第三分布器。
所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其中，所述分离塔顶端和底部分别设置有可燃物浆液出口和非可燃物浆液出口，所述可燃物浆液出口通过管道连通有第一压滤机，所述非可燃物浆液出口通过管道连通有第二压滤机；所述第一压滤机通过管道与一第二搅拌罐连通，所述第二搅拌罐通过管道与一精煤浆储存槽连通，所述精煤浆储存槽通过管道与所述气化装置连通。
所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其中，所述分离装置还包括用于对原煤进行破碎生成煤粉的第一破碎机、用于对助熔剂进行破碎生成助熔剂粉末的的第二破碎机、用于对所述助熔剂粉末和磨浆水进行研磨生成助熔剂浆的第二湿磨机；所述第一破碎机通过管道与所述第一湿磨机连通，所述第二破碎机通过管道与所述第二湿磨机连通，所述第二湿磨机通过管道与所述第二搅拌罐连通。
所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其中，所述气化装置包括用于对所述精煤浆进行气化处理生成粗合成气以及碳黑水的气化炉，用于对所述粗合成气进行洗涤生成合成气的洗涤塔，用于对所述碳黑水进行闪蒸处理的真空闪蒸罐，用于对所述碳黑水进行固液分离处理得到碳黑浆和灰水的沉降槽，所述沉降槽底部通过管道与所述第一湿磨机连通，所述气化炉、洗涤塔、真空闪蒸罐以及沉降槽通过管道依次连通。
所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其中，所述气化装置还包括设置在所述气化炉与洗涤塔之间的激冷水泵，所述沉降槽通过管道与一用于储存灰水的灰水箱连通，所述灰水箱通过管道与一灰水加热器连通，所述灰水加热器通过管道分别与所述真空闪蒸罐和洗涤塔连通。
一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法，其中，包括步骤：
将原煤浆通入分离装置并对所述原煤浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行分离得到精煤浆；
通过管道将所述精煤浆通入气化装置中进行气化处理生成合成气和碳黑浆；
将所述碳黑浆通入到所述分离装置中并与所述原煤浆混合生成混合煤浆，所述混合煤浆经过分离处理得到精煤浆，所述精煤浆通过管道循环进入到所述气化装置中进行气化处理生成合成气。
所述的水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法，其中，所述将所述碳黑浆通入到所述分离装置中并与所述原煤浆混合生成混合煤浆，所述混合煤浆经过分离处理得到精煤浆的步骤具体包括：
向所述第一湿磨机中加入亲水性颗粒、捕收剂以及表面活性剂并对所述混合煤浆进行研磨处理；
将外界空气通入到分离塔的第一分布器中生成微气泡，同时从分离塔的第二分布器和第三分布器中分别通入所述混合煤浆和喷淋水，所述微气泡与混合煤浆中的憎水性可燃物颗粒结合上浮并从上流流出分离塔形成精煤浆，所述混合煤浆中的亲水性非可燃物颗粒则下沉从底流流出分离塔。
所述的水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法，其中，所述捕收剂为有机物，所述亲水性颗粒包括但不限于硅铝酸盐颗粒，所述亲水性颗粒的粒度为1-1000nm。
所述的水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法，其中，所述表面活性剂包括但不限于松树醇油、樟脑油、酚酸混合脂肪醇、异构己醇、仲辛醇、辛醉醇、醚醉醇和脂类物质中的一种或多种。
有益效果：本发明提供的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统包括用于对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离得到精煤浆的分离装置，以及用于对所述精煤浆进行气化处理生成合成气和碳黑浆的气化装置。本发明使得所有具有热值的固态化石能源（包括劣质煤或煤矸石）可以用于类似于水煤浆的湿法进料气化，拓展了用于水煤浆气流床煤气化技术的原料源，使气化技术生产合成气成本更具有竞争力，同时本发明还可将碳黑浆中的可燃物颗粒进行有效分离并返回到所述气化装置中继续进行气化处理，从而提升水煤浆的气化效率，所述非可燃物颗粒还可通过压滤形成滤饼，作为一种宝贵的工程原料用于建材、路桥、回填等领域。
附图说明
图1为本发明一种水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明分离塔较佳实施例的结构示意图。
图3为本发明一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明提供的一种水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统较佳实施例的结构示意图，如图所示，所述水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统包括用于对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离得到精煤浆的分离装置100，以及用于对所述精煤浆进行气化处理生成合成气（CO和H2）和碳黑浆的气化装置200；所述分离装置100与所述气化装置200通过管道连通，所述分离装置100中生成的精煤浆通过管道输送到所述气化装置200中进行气化处理，所述气化装置200中生成的碳黑浆则通过管道输送到所述分离装置100中与原煤浆共同进行分离处理。
具体来讲，现有的煤气化工业对水煤浆的品质有着严格的要求，现有技术只能够采用热值高于4500千卡/千克且灰分含量低于20wt%的优质煤作为水煤浆的原料，而对于一些灰分含量超过20wt%的劣质煤则无法进行气化处理，这很大程度上限制了水煤浆气化工艺的应用范围，并且使得劣质煤无法得到有效的利用。
碳黑浆是水煤浆经过气化处理生成的一种副产物，现有工艺由于无法实现对碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离，故直接对所述碳黑浆进行压滤处理生成碳黑滤饼，并将所述碳黑滤饼用于建筑制品、烧砖、填埋或用作锅炉燃料。显然，现有的碳黑浆处理方式既浪费资源，又降低了水煤浆的气化效率，同时还污染环境。
基于此，本发明提供的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统包括通过管道连通的分离装置和气化装置，通过所述分离装置预先对劣质煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行分离，由所述可燃物颗粒形成的精煤浆可通过管道通入到所述气化装置中直接进行气化处理。本发明既扩展了水煤浆气化工艺的应用范围，又提升了水煤浆的气化效率，并且所述分离得到的非可燃物颗粒可通过压滤形成滤饼，作为一种宝贵的工程原料用于建材、路桥、回填等领域。
作为其中一实施方式，如图1和图2所示，所述分离装置100包括用于对原煤进行破碎生成煤粉的第一破碎机10，与所述第一破碎机连通并用于对原煤浆和碳黑浆进行研磨得到混合煤浆的第一湿磨机11，与所述第一湿磨机连通并用于对所述混合煤浆进行搅拌混合的第一搅拌罐12，与所述第一搅拌罐连通并用于对所述混合煤浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行分离处理的分离塔14；所述分离塔14内部从下至上依次设置有第一分布器141、第二分布器142以及第三分布器143，所述第一分布器与外界空气连通，所述第二分布器与所述第一搅拌罐连通，所述第三分布器可与外界水源连通或内部循环水连通并用于喷水。优选地，所述分离塔内部的第一分布器、第二分布器以及第三分布器均为设置有若干通孔的管状或树枝状结构，所述通孔的孔径可根据工艺要求设定，所述孔径优选为1-3cm。
所述分离塔顶端和底部分别设置有可燃物浆液出口144和非可燃物浆液出口145，所述可燃物浆液出口通过管道连通有第一压滤机16，所述非可燃物浆液出口通过管道连通有第二压滤机17；所述第一压滤机通过管道与一第二搅拌罐18连通，所述第二搅拌罐通过管道与一精煤浆储存槽19连通，所述精煤浆储存槽通过管道与所述气化装置连通；所述第二压滤机通过管道与一用于储存灰水的灰水储存槽连通，所述灰水储存槽通过管道与所述分离塔内部的第三分布器连通。
进一步地，所述分离装置还包括用于对助熔剂进行破碎生成助熔剂粉末的第二破碎机20，与所述第二破碎机连通并用于对所述助熔剂粉末和磨浆水进行研磨生成助熔剂浆的第二湿磨机21，所述第二湿磨机21通过管道与所述第二搅拌罐18连通。优选地，所述助熔剂为碳酸钙、熟石灰、氧化钙、氧化铁和石英砂中的一种或多种，但不限于此。更优选地，所述助熔剂浆中还加入了添加剂，所述添加剂为无机盐及高分子有机化合物，优选为聚丙烯酰胺絮凝剂、羧甲基纤维素，所述添加剂的分子可作用于煤粒与水的界面，可减少水煤浆流动时的内摩擦，降低粘度，改善煤粒在水中的分散，提高水煤浆的稳定性、沉降槽底部物流。
具体来讲，现有湿法煤气化工艺无法对灰分含量超过20wt%的劣质煤直接进行气化处理，这很大程度上限制了水煤浆气化工艺的应用范围，并且现有气化工艺中，水煤浆气化后的副产物碳黑浆直接从沉降槽底部进入压滤机，所述压滤机对碳黑浆进行压滤处理，得到滤饼，所述滤饼中的固体浓度百分比为75-95wt.%，所述固体中的可燃物颗粒占比达到10-30wt.%，这造成了碳黑浆的极大资源浪费。而本发明提供的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统在传统水煤浆气化工艺流程基础上增加了对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离的分离装置，在本发明中，所述碳黑浆从气化装置的沉降槽中进入到分离装置中与所述灰分含量超过20wt%的劣质原煤浆混合形成混合煤浆，所述分离装置对混合煤浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离，所述非可燃物浆液经过压滤机压滤制成滤饼，所述滤饼中固体浓度百分比为75-95wt.%，所述固体中的可燃物百分比为5-10wt.%；而分离得到的可燃物浆液中固体浓度百分比为55-75wt.%，其中所述固体的可燃物百分比为85-99wt.%，所述可燃物颗粒溶液形成精煤浆后返回到所述气化装置中进行循环气化，从而提升水煤浆的气化效率。
由于进入所述气化装置中的精煤浆中灰分杂质（非可燃物颗粒）含量得到有效降低，即气化炉单位时间内处理外排的灰渣量明显降低，这使得灰渣在高温条件下对构成气化炉炉壁的耐火砖的物理冲刷、化学侵蚀程度下降，即降低了灰渣外排系统的操作负荷，因此延长了所述气化装置的运行周期，增加了装置的可靠性，能够实现气化炉没有备用炉的配置，降低了水煤浆气化成本。
更具体地，在所述分离装置中，将原煤添加到第一破碎机中进行破碎形成煤粉，所述煤粉进入到第一湿磨机中与磨浆水、微矿分离添加剂以及从气化装置中返回的碳黑浆一起进行研磨，形成混合煤浆。优选地，所述混合煤浆经过研磨后使得混合煤浆中的固体颗粒平均粒径小于100微米，研磨后的混合煤浆进入到所述第一搅拌罐中搅拌均匀。
当所述搅拌均匀的混合煤浆通过管道进入到分离塔的第二分布器时，则将外界空气通入所述第一分布器中，从所述第一分布器中出来的空气在分离塔底部形成微气泡，同时从分离塔的第三分布器中通入喷淋水；在分离塔中，所述微气泡的存在将极大增加气水相中气泡的比表面积，所述微气泡从分离塔底部上浮过程中，会吸附混合煤浆中憎水性的可燃物颗粒，而亲水性非可燃物颗粒则不会上浮，且由于非可燃物颗粒密度比水大，因此，所述非可燃物颗粒在分离塔内汇聚成底流出分离塔；所述上浮微气泡则携带可燃物颗粒进入上流收集槽，在上流收集槽内汇聚成上流出分离塔。所述非可燃物浆液直接进入第二压滤机中进行压滤，得到的灰分滤饼外排；而分离得到的可燃物浆液则进入第一压滤机进行压滤形成精煤饼，所述精煤饼进入到第二搅拌罐中与预先制备的助熔剂浆混合搅拌形成精煤浆，所述精煤浆通过管道储存在所述精煤浆储存槽中，所述精煤浆储存罐中的精煤浆则通过管道循环进入到所述气化装置中进行气化处理。
作为其中一实施方式，所述气化装置200包括用于对所述精煤浆进行气化处理生成粗合成气以及碳黑水的气化炉22，所述气化炉底部通过管道连通一锁斗23，所述锁斗正下方设置有用于承接渣水的渣池24，通过管道与所述气化炉连通并用于对所述粗合成气进行洗涤生成合成气的洗涤塔25，通过管道与所述洗涤塔连通并用于对所述碳黑水进行闪蒸处理的真空闪蒸罐26，通过管道与所述真空闪蒸罐底部连通并用于对所述碳黑水进行固液分离处理得到碳黑浆和灰水的沉降槽27。
进一步地，所述气化装置还包括设置在所述气化炉22与所述洗涤塔25之间的激冷水泵28，所述沉降槽通过管道与一用于储存灰水的灰水箱29连通，所述灰水箱通过管道与一灰水加热器30连通，所述灰水加热器通过管道分别与真空闪蒸罐的顶部以及洗涤塔的中上部连通。
具体来讲，当从分离装置制备得到的精煤浆和氧气共同进入到气化炉中后，在气化炉中发生精煤浆的部分氧化反应生成粗合成气并通过管道进入到洗涤塔中，其中所述气化炉中燃烧不完全的反应物以及矿渣通过管道进入锁斗并从所述锁斗排入到渣池中，所述燃烧不完全反应物以及矿渣在渣池中经过处理后分离成为固体渣和碳黑水，所述固体渣外排，而碳黑水则部分与来自洗涤塔底部的碳黑水混合，经过所述激冷水泵返回至气化炉中的激冷室，作为所述燃烧不完全反应物与矿渣的激冷水，剩下的碳黑水则进入下游的真空闪蒸罐中。
进一步地，所述从气化炉激冷室出来的粗合成气进入到洗涤塔底部，在洗涤塔内经下游返回的高压闪蒸冷凝液、预热过的补充新鲜水以及预热过的灰水洗涤后作为合成气排出装置系统；所述粗合成气的主要成分为CO、H2及CO2等，其含有粗渣、细灰等固体颗粒物，所述粗合成气经过洗涤塔洗涤后可除去其中的固体颗粒物，即得到所述合成气。所述真空闪蒸罐中的碳黑水以及来自渣池的部分碳黑水在所述真空闪蒸罐内闪蒸，经过闪蒸后的碳黑水从真空闪蒸罐的底部进入到所述沉降槽中，所述碳黑水在沉降槽内经过进一步的固液分离，澄清的灰水则进入灰水槽，而沉降槽底部的碳黑浆则通过管道进入到所述分离装置与原煤浆一起进行分离处理。
基于上述系统，本发明还提供一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法，其中，如图3所示，包括步骤：
S10、将原煤浆通入分离装置并对所述原煤浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行分离得到精煤浆；
S20、通过管道将所述精煤浆通入气化装置中进行气化处理生成合成气和碳黑浆；
S30、将所述碳黑浆通入到所述分离装置中并与所述原煤浆混合生成混合煤浆，所述混合煤浆经过分离处理得到精煤浆，所述精煤浆通过管道循环进入到所述气化装置中进行气化处理生成合成气。
具体来讲，当所述气化装置生成碳黑浆并且所述碳黑浆通过管道进入到所述第一湿磨机中与原煤浆混合时，则向所述第一湿磨机中加入亲水性颗粒、捕收剂以及表面活性剂并通过第一湿磨机对由原煤浆和碳黑浆形成的混合煤浆进行研磨处理，优选将所述混合煤浆中的固体颗粒研磨至平均粒径小于100微米，例如，10微米、30微米、50微米、70微米、90微米等；在该粒径范围内，所述混合煤浆中的碳氢可燃物颗粒与不可燃矿物质颗粒在后续分离塔中能够得到有效分离，且当分离塔中的微气泡直径与所述混合煤浆固体颗粒直径相近时，则后续的分离效果越好。
在所述第一湿磨机中加入的亲水性颗粒包括但不限于硅铝酸盐颗粒，所述亲水性颗粒的粒度为1-1000nm，其作用是可以附着在混合煤浆中的非可燃物颗粒表面，并将微细的非可燃物颗粒聚集成为大颗粒，便于在后续分离塔中沉降；在所述第一湿磨机中加入的捕收剂为有机物，优选为碱金属的烷基二硫代碳酸盐，例如烷基二硫代碳酸钠或烷基二硫代碳酸钾等，但不限于此；所述表面活性剂为具有亲水基团和疏水基团的表面活性分子，优选为松树醇油、樟脑油、酚酸混合脂肪醇、异构己醇、仲辛醇、辛醉醇、醚醉醇和脂类物质中的一种或多种，但不限于此；所述捕收剂和表面活性剂的作用在于降低水溶液的表面张力，使充入水中的空气易于弥散成稳定气泡。
更进一步地，当研磨后的混合煤浆进入到所述第一搅拌罐中时，还可向所述第一搅拌罐中加入pH调整剂和絮凝剂，所述pH调节剂优选石灰、碳酸钠、氢氧化钠和硫酸中的一种或多种，但不限于此，其作用在于调节混合煤浆的酸碱度，用以控制颗粒表面特性、混合煤浆化学组成以及其他各种调节剂的作用条件，从而改善分离塔中的分离效果；所述絮凝剂优选为聚丙烯酰胺或淀粉，其作用在于使固体细颗粒聚集成大颗粒，从而加快其在水中的沉降速度。
在所述步骤S30中，当第一分布器通入空气并形成微气泡时，则同时从分离塔的第二分布器和第三分布器中分别通入所述研磨后的混合煤浆和喷淋水，所述微气泡与混合煤浆中的憎水性可燃物颗粒结合上浮并从上流流出分离塔，所述混合煤浆中的亲水性非可燃物颗粒则下沉从底流流出分离塔。
综上所述，本发明提供的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统包括用于对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离得到精煤浆的分离装置，以及用于对所述精煤浆进行气化处理生成合成气和碳黑浆的气化装置。本发明使得所有具有热值的固态化石能源（包括劣质煤或煤矸石）可以用于类似于水煤浆的湿法进料气化，拓展了用于水煤浆气流床煤气化技术的原料源，使气化技术生产合成气成本更具有竞争力，同时本发明还可将碳黑浆中的可燃物颗粒进行有效分离并返回到所述气化装置中继续进行气化处理，从而提升水煤浆的气化效率，所述非可燃物颗粒还可通过压滤形成滤饼，作为一种宝贵的工程原料用于建材、路桥、回填等领域。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其特征在于，包括用于对原煤浆和碳黑浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行有效分离得到精煤浆的分离装置，以及用于对所述精煤浆进行气化处理生成合成气和碳黑浆的气化装置；所述分离装置与所述气化装置通过管道连通，所述分离装置中生成的精煤浆通过管道输送到所述气化装置中进行气化处理，所述气化装置中生成的碳黑浆则通过管道输送到所述分离装置中与原煤浆共同进行分离处理，其中，所述分离装置包括用于对原煤浆和碳黑浆、磨浆水、微矿分离添加剂进行研磨得到固体颗粒平均粒径小于100微米的混合煤浆的第一湿磨机、与所述第一湿磨机连通并用于对所述混合煤浆进行搅拌混合的第一搅拌罐，以及用于对所述混合煤浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行分离处理的分离塔，所述分离塔内部从下至上依次设置有与外界空气连通并生成微气泡的第一分布器、与所述第一搅拌罐连通并用于通入混合煤浆的第二分布器以及用于喷水的第三分布器。
2.根据权利要求1所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其特征在于，所述分离塔顶端和底部分别设置有可燃物浆液出口和非可燃物浆液出口，所述可燃物浆液出口通过管道连通有第一压滤机，所述非可燃物浆液出口通过管道连通有第二压滤机；所述第一压滤机通过管道与一第二搅拌罐连通，所述第二搅拌罐通过管道与一精煤浆储存槽连通，所述精煤浆储存槽通过管道与所述气化装置连通。
3.根据权利要求2所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其特征在于，所述分离装置还包括用于对原煤进行破碎生成煤粉的第一破碎机、用于对助熔剂进行破碎生成助熔剂粉末的的第二破碎机、用于对所述助熔剂粉末和磨浆水进行研磨生成助熔剂浆的第二湿磨机；所述第一破碎机通过管道与所述第一湿磨机连通，所述第二破碎机通过管道与所述第二湿磨机连通，所述第二湿磨机通过管道与所述第二搅拌罐连通。
4.根据权利要求1所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其特征在于，所述气化装置包括用于对所述精煤浆进行气化处理生成粗合成气以及碳黑水的气化炉，用于对所述粗合成气进行洗涤生成合成气的洗涤塔，用于对所述碳黑水进行闪蒸处理的真空闪蒸罐，用于对所述碳黑水进行固液分离处理得到碳黑浆和灰水的沉降槽，所述沉降槽底部通过管道与所述第一湿磨机连通，所述气化炉、洗涤塔、真空闪蒸罐以及沉降槽通过管道依次连通。
5.根据权利要求4所述的水煤浆或碳氢化合物浆料的湿法气化系统，其特征在于，所述气化装置还包括设置在所述气化炉与洗涤塔之间的激冷水泵，所述沉降槽通过管道与一用于储存灰水的灰水箱连通，所述灰水箱通过管道与一灰水加热器连通，所述灰水加热器通过管道分别与所述真空闪蒸罐和洗涤塔连通。
6.一种水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法，其特征在于，包括步骤：
将原煤浆通入分离装置并对所述原煤浆中的可燃物颗粒和非可燃物颗粒进行分离得到精煤浆；
通过管道将所述精煤浆通入气化装置中进行气化处理生成合成气和碳黑浆；
将所述碳黑浆通入到所述分离装置中并与所述原煤浆混合生成混合煤浆，所述混合煤浆经过分离处理得到精煤浆，所述精煤浆通过管道循环进入到所述气化装置中进行气化处理生成合成气。
7.根据权利要求要求6所述的水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法，其特征在于，所述将所述碳黑浆通入到所述分离装置中并与所述原煤浆混合生成混合煤浆，所述混合煤浆经过分离处理得到精煤浆的步骤具体包括：
向所述第一湿磨机中加入亲水性颗粒、捕收剂以及表面活性剂并对所述混合煤浆进行研磨处理；
将外界空气通入到分离塔的第一分布器中生成微气泡，同时从分离塔的第二分布器和第三分布器中分别通入所述混合煤浆和喷淋水，所述微气泡与混合煤浆中的憎水性可燃物颗粒结合上浮并从上流流出分离塔形成精煤浆，所述混合煤浆中的亲水性非可燃物颗粒则下沉从底流流出分离塔。
8.根据权利要求7所述的水煤浆或碳氢化合物料浆的湿法气化方法，其特征在于，所述捕收剂为有机物，所述亲水性颗粒包括但不限于硅铝酸盐颗粒，所述亲水性颗粒的粒度为1-1000nm。
9.根据权利要求7所述的水煤浆循环气化方法，其特征在于，所述表面活性剂包括但不限于松树醇油、樟脑油、酚酸混合脂肪醇、异构己醇、仲辛醇、辛醉醇、醚醉醇和脂类物质中的一种或多种。
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