CN102031128A - 一种煤气-焦油-半焦联产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤气-焦油-半焦联产方法，涉及煤转化技术，将粉煤加入热解室中进行热解反应，产生半焦和含焦油的热解气；热解气从热解室上部引出，半焦从热解室底部进入气动式的下返料器，一部分作为产品经下返料器排出，另一部分经下返料器送入燃烧室中燃烧，燃烧后排出的烟气，通入补燃式余热锅炉，进行补燃，加热余热锅炉的工质；利用烟气的显热和补燃释放的热量，对加入热解室前的粉煤进行干燥。本发明方法充分回收利用系统余热，节约能量，系统运行稳定，同时排放无害化。
Description
技术领域
本发明涉及煤转化技术领域。
背景技术
我国的现有煤炭资源中，挥发分较高的烟煤占78.8％，褐煤占3.6％，如果这些中、高挥发分煤能够得到高值化利用，将对我国能源供应具有重要的意义。
固体热载体热解方法可通过煤热解制油，提取煤中的挥发分和易裂解部分，制取焦油，是一种适用程度很好的热解制油方法。同时，热解制油过程中产生的半焦，也可以作为产品之一，从下返料器排出，经冷却后外运。同时，由于热解制油工艺要求的热解室温度较低，燃烧室空气过量系数通常小于1，烟气中带有大量的CO和未燃碳，通过补燃，可以使烟气中的这些可燃成分燃烧放热，余热回收利用。中国专利申请200710119476.7“固体热载体快速热解方法及装置”和中国专利申请200810222959.4“一种输送床热解制油方法”分别公开了一种固体热载体快速热解的方法及其装置和一种输送床热解制油的方法，可以实现煤气-焦油-半焦联产。
但是，上述两种方法中，由煤带入系统中的水分，最终将在从热解气中分离出焦油的收油环节中被收集，产生含酚类等有毒有害物质的废水，难以处理。而且，入炉煤的含水量越高，产生的废水也越多。同时，粉煤加入到热解炉中后，煤中的水分将一同被加热，之后又在收油过程中被冷却，用于加热煤中的水分的这部分热量实际上是被浪费掉了，因而煤的含水量越高，浪费的系统热量也越多。此外，由于上述两种方法应用的都是粉煤，粒径主要分布在0～10mm之间，特别是0～8mm之间，如果煤中的含水率过高，还将导致给煤系统运行不畅，煤斗发生堵煤。因此，需要对加入热解炉的粉煤进行干燥，降低粉煤入炉时的含水率。但如果应用外来热源对煤进行干燥，将提高系统运行成本，降低经济性。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用系统余热，对加入热解炉的粉煤进行干燥，以显著减少收油过程产生的废水，并对废水进行无害化处理的煤气-焦油-半焦联产方法。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种煤气-焦油-半焦联产方法，将粉煤加入热解室中进行热解反应，产生半焦和含焦油的热解气；热解气从热解室上部引出，半焦从热解室底部进入气动式的下返料器，一部分作为产品经下返料器排出，另一部分经下返料器送入燃烧室中燃烧，燃烧后形成的固体热载体由燃烧室上部相连的分离器从烟气中分离出来，经热解室上方的气动式的上返料器送入热解室，为热解反应提供热量；热解室和燃烧室底部均通入流化气体；烟气从分离器气体出口引出，通入补燃式余热锅炉，进行补燃，将烟气中的气体可燃成分和固体可燃成分燃尽，燃烧释放的热量加热余热锅炉的工质；利用烟气的显热和补燃释放的热量，对加入热解室前的粉煤进行干燥。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其包括步骤：
A)将分离器中分离的烟气送入余热锅炉，加热余热锅炉中的工质后排出，排出的烟气经高温除尘，再将烟气通入流化床式干燥器作为流化气体和干燥热源，对加入热解室的粉煤进行干燥；
B)或同时，将在余热锅炉中被加热的工质，通入流化床式干燥器，作为间接干燥热源，对加入热解室的粉煤进行干燥；
C)或，将在余热锅炉中被加热的工质通入滚筒式干燥器，作为干燥热源；粉煤在加入热解室前，先送入滚筒式干燥器进行干燥；
D)经A)、B)或C)步其中之一或组合方式干燥后的粉煤，再送入热解室。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其所述A)步中余热锅炉排出的烟气温度为105～400℃。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其所述余热锅炉中的工质为水、蒸汽或导热油。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其所述含焦油的热解气从热解室上部引出后，将焦油从热解气中分离出来，得到焦油和煤气产品。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其所述将焦油从热解气中分离出来，由喷淋冷却、除灰、间接冷却、捕油四步骤依次进行。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其所述喷淋冷却步骤和捕油步骤产生的废水，通入废水焚烧炉中进行焚烧，焚烧炉烟气净化后排出。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其所述喷淋冷却步骤和捕油步骤产生的废水，通入补燃式余热锅炉中进行焚烧，余热锅炉烟气净化后排出。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其所述废水焚烧炉或补燃式余热锅炉的焚烧温度为950～1100℃。
所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其所述废水焚烧炉或补燃式余热锅炉中通入煤气作为辅助燃料。
本发明方法充分回收利用系统余热，在煤加入热解炉之前进行干燥，大大减少了收油过程中产生的有害废水，节约能量，并有利于提高系统经济性及给煤系统的运行稳定性；同时通过高温焚烧，无害化焚烧处理了收油过程中产生的有害废水。
附图说明
图1为本发明的一种煤气-焦油-半焦联产方法实施例1的示意图；
图2为本发明的一种煤气-焦油-半焦联产方法实施例2的示意图；
图3为本发明的一种煤气-焦油-半焦联产方法实施例3的示意图；
图4为本发明的一种煤气-焦油-半焦联产方法实施例4的示意图。
具体实施方式
本发明方法的原理是：
煤热解产生的半焦在燃烧室中燃烧，产生高温的灰渣与未燃半焦的混合物，即固体热载体；固体热载体在燃烧室与热解室之间流动，不断将半焦燃烧产生的热量从燃烧室带入热解室，加热加入到热解室的煤，使之发生热解反应，产生含焦油的热解气。半焦从热解室底部进入下返料器，一部分经下返料器送回燃烧室燃烧放热，另一部分通过下返料器排出，经过冷却设备冷却后，作为产品外供。
焦油的产率主要取决于热解室的温度，热解室平均温度在500～650℃范围内时，特别是550～580℃时，热解气中焦油含量较高。将热解产生的部分半焦作为产品排出，只将另外部分半焦送入燃烧室中完全燃烧，且通入燃烧室的空气量少于半焦完全燃烧所需的理论空气量，使半焦在燃烧室内只部分燃烧，可使热解室温度保持在上述范围内。
这样，由于燃烧室空气过量系数小于1，烟气中带有大量的CO和未燃碳，因此将烟气通入补燃式余热锅炉，同时通入空气进行补燃，使烟气中的CO和未燃碳燃烧放热，余热回收利用，用于热解制油用煤的干燥。
煤的干燥可采用流化床式干燥器或滚筒式干燥器。
采用流化床式干燥器时，由于适用本工艺的煤种，特别是褐煤和烟煤，通常在300℃以上时挥发份开始大量析出，因此须控制干燥器床层温度，不可过高；同时，经过补燃的烟气温度通常在800℃以上，现有高温除尘设备无法承受，需要先进行降温。因此，通过余热锅炉中工质的吸热，使烟气温度下降至105～400℃。同时，烟气在余热锅炉中加热的工质，也可通入流化床干燥器中，作为第二干燥热源。
采用滚筒式干燥器时，直接使用余热锅炉的工质作为干燥热源。余热锅炉的工质可以是水、蒸汽或导热油。
补燃式余热锅炉和煤干燥器排出的气体都经过净化后排放。
热解反应产生的含焦油的热解气从热解室上部引出后，需进行收油，以便将焦油从热解气中分离出来，得到焦油和煤气产品。收油过程由喷淋冷却、除灰、间接冷却、捕油四步骤依次组成。首先通过喷淋冷却热解气，热解气中的部分可溶于水的成分及部分灰尘随喷淋水排出，成为废水；紧接着再进行间接冷却后的和捕油过程产生的废水中含有酚类等有毒有害物质，通入废水焚烧炉或补燃式余热锅炉中焚烧；为了使废水中的有毒有害物质完全分解，需保证废水焚烧炉或补燃式余热锅炉的焚烧温度在950～1100℃之间；由于废水热值较低，当废水焚烧炉或补燃式余热锅炉的焚烧温度达不到950～1100℃时，还需引入少量系统产生的煤气作为辅助燃料。这样，废水经过高温焚烧，酚类将完全分解，从而实现废水的无害化处理。焚烧炉产生的烟气经净化后即可排放。
以下列举四个实施例对本发明的方法进行详细说明。请参见图1、2、3、4，其中，热解室1、下返料器2、燃烧室3、分离器4、上返料器5、补燃式余热锅炉6、流化床式干燥器7、喷淋冷却8、除灰9、间接冷却10、捕油11、滚筒式干燥器12、废水焚烧炉13、空气A、粉煤C、烟气F、半焦K、焦油T、热解气G、蒸汽S、水W、废水L、导热油O。
实施例1
如图1所示，本发明的煤气-焦油-半焦联产方法，将粉煤C加入热解室1中进行热解反应，产生半焦K和含焦油T的热解气G；热解气G从热解室1上部引出，半焦K从热解室1底部进入气动式的下返料器2，一部分作为产品经下返料器2排出，另一部分经下返料器2送入燃烧室1中燃烧，燃烧后形成的固体热载体被与燃烧室3上部相连的分离器4从烟气F中分离出来，经热解室1上方的气动式的上返料器5送入热解室1，为热解反应提供热量；热解室1和燃烧3室底部均通入流化气体；烟气F从分离器4气体出口引出，通入补燃式余热锅炉6，同时通入空气A进行补燃，将烟气F中的气体可燃成分和固体可燃成分燃尽，燃烧释放的热量加热余热锅炉6的工质——水W；利用烟气F的显热和补燃释放的热量，在粉煤C加入热解室1前对其进行干燥。
其中，利用烟气的显热和补燃释放的热量干燥粉煤的具体方式是，余热锅炉6中的水W吸收了烟气F释放的热量，使烟气F排出余热锅炉6、并经高温除尘后，降温至105～200℃，优选为150℃，再将烟气通入流化床式干燥器7作为流化气体和干燥热源；将粒径在0～6mm之间的粉煤C先送入流化床式干燥器7进行干燥，再送入热解室1。
含焦油T的热解气G从热解室1上部引出后，将焦油T从热解气G中分离出来，得到焦油T和不含焦油的热解气G(即煤气产品)；具体步骤包括喷淋冷却8、除灰9、间接冷却10、捕油11。喷淋冷却步骤和捕油步骤产生的废水L通入补燃式余热锅炉6中，在950℃下进行焚烧，使废水L中的酚类等有毒有害物质分解。
本实施例中余热锅炉6的工质还可以是蒸汽。
实施例2
如图2所示，本发明的煤气-焦油-半焦联产方法，将粉煤C加入热解室1中进行热解反应，产生半焦K和含焦油T的热解气G；热解气G从热解室1上部引出，半焦K从热解室1底部进入气动式的下返料器2，一部分作为产品经下返料器2排出，另一部分经下返料器2送入燃烧室1中燃烧，燃烧后形成的固体热载体被与燃烧室3上部相连的分离器4从烟气F中分离出来，经热解室1上方的气动式的上返料器5送入热解室1，为热解反应提供热量；热解室1和燃烧3室底部均通入流化气体；烟气F从分离器4气体出口引出，通入补燃式余热锅炉6，同时通入空气A进行补燃，将烟气F中的气体可燃成分和固体可燃成分燃尽，燃烧释放的热量加热余热锅炉6的工质——蒸汽S；利用烟气F的显热和补燃释放的热量，在粉煤C加入热解室1前对其进行干燥。
其中，利用烟气的显热和补燃释放的热量干燥粉煤的具体方式是，余热锅炉6中的蒸汽S吸收了烟气F释放的热量，使烟气F排出余热锅炉6、并经高温除尘后，降温至200～400℃，优选为280℃，再将烟气F从流化床式干燥器7底部通入，作为流化气体和干燥热源；同时将在余热锅炉6中被加热的蒸汽S通入流化床干燥器7中所设的换热盘管，作为间接干燥热源。将粒径在0～8mm之间的粉煤C先送入流化床式干燥器7进行干燥，再送入热解室1。
含焦油T的热解气G从热解室1上部引出后，将焦油T从热解气G中分离出来，得到焦油T和不含焦油的热解气G(即煤气产品)；具体步骤包括喷淋冷却8、除灰9、间接冷却10、捕油11。喷淋冷却步骤和捕油步骤产生的废水L通入补燃式余热锅炉6中，在1100℃下进行焚烧，使废水L中的酚类等有毒有害物质分解；若余热锅炉6的焚烧温度难以保证达到950℃时，将少量煤气G通入余热锅炉6中作为辅助燃料，以保证废水L中有害物质的分解。
本实施例中的余热锅炉6的工质还可以是水或者导热油。
实施例3
如图3所示，本发明的煤气-焦油-半焦联产方法，将粉煤C加入热解室1中进行热解反应，产生半焦K和含焦油T的热解气G；热解气G从热解室1上部引出，半焦K从热解室1底部进入气动式的下返料器2，一部分作为产品经下返料器2排出，另一部分经下返料器2送入燃烧室1中燃烧，燃烧后形成的固体热载体被与燃烧室3上部相连的分离器4从烟气F中分离出来，经热解室1上方的气动式的上返料器5送入热解室1，为热解反应提供热量；热解室1和燃烧3室底部均通入流化气体；烟气F从分离器4气体出口引出，通入补燃式余热锅炉6，同时通入空气A进行补燃，将烟气F中的气体可燃成分和固体可燃成分燃尽，燃烧释放的热量加热余热锅炉6的工质——导热油O；利用烟气F的显热和补燃释放的热量，在粉煤C加入热解室1前对其进行干燥。
其中，利用烟气的显热和补燃释放的热量干燥粉煤的具体方式是，余热锅炉6中的导热油O吸收烟气F释放的热量，被加热后通入滚筒式干燥器12作为干燥热源；将0～10mm的粉煤C先送入滚筒式干燥器12进行干燥后，再送入热解室1。
含焦油T的热解气G从热解室1上部引出后，将焦油T从热解气G中分离出来，得到焦油T和不含焦油的热解气G(即煤气产品)；具体步骤包括喷淋冷却8、除灰9、间接冷却10、捕油11。喷淋冷却步骤和捕油步骤产生的废水L通入补燃式余热锅炉6中，在1000℃下进行焚烧，使废水L中的酚类等有毒有害物质分解，余热锅炉6烟气净化后排出；为保证焚烧温度，可将少量煤气通入补燃式余热锅炉6中作为辅助燃料。
本实施例中的余热锅炉工质也可以是水或蒸汽。
实施例4
前述三种实施例中的喷淋冷却步骤和捕油步骤产生的废水处理方式，可替换为通入废水焚烧炉13中焚烧处理，焚烧温度为950～1100℃，焚烧炉13烟气净化后排出；为保证焚烧温度，可向废水焚烧炉13中通入少量煤气作为辅助燃料。
图4示出了将实施例1中的废水L通入废水焚烧炉13中焚烧的实施例的示意图。
Claims (10)
1.一种煤气-焦油-半焦联产方法，将粉煤加入热解室中进行热解反应，产生半焦和含焦油的热解气；热解气从热解室上部引出，半焦从热解室底部进入气动式的下返料器，一部分作为产品经下返料器排出，另一部分经下返料器送入燃烧室中燃烧，燃烧后形成的固体热载体由燃烧室上部相连的分离器从烟气中分离出来，经热解室上方的气动式的上返料器送入热解室，为热解反应提供热量；热解室和燃烧室底部均通入流化气体；烟气从分离器气体出口引出，通入补燃式余热锅炉，进行补燃，将烟气中的气体可燃成分和固体可燃成分燃尽，燃烧释放的热量加热余热锅炉的工质；其特征在于：利用烟气的显热和补燃释放的热量，对加入热解室前的粉煤进行干燥。
2.按权利要求1所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于：包括步骤：
A)将分离器中分离的烟气送入余热锅炉，加热余热锅炉中的工质后排出，排出的烟气经高温除尘，再将烟气通入流化床式干燥器作为流化气体和干燥热源，对加入热解室的粉煤进行干燥；
B)或同时，将在余热锅炉中被加热的工质，通入流化床式干燥器，作为间接干燥热源，对加入热解室的粉煤进行干燥；
C)或，将在余热锅炉中被加热的工质通入滚筒式干燥器，作为干燥热源；粉煤在加入热解室前，先送入滚筒式干燥器进行干燥；
D)经A)、B)或C)步其中之一或组合方式干燥后的粉煤，再送入热解室。
3.按权利要求2所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于，所述A)步中余热锅炉排出的烟气温度为105～400℃。
4.按权利要求1或2所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于：所述余热锅炉中的工质为水、蒸汽或导热油。
5.按权利要求1所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于：所述含焦油的热解气从热解室上部引出后，将焦油从热解气中分离出来，得到焦油和煤气产品。
6.按权利要求5所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于，所述将焦油从热解气中分离出来，由喷淋冷却、除灰、间接冷却、捕油四步骤依次进行。
7.按权利要求6所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于，所述喷淋冷却步骤和捕油步骤产生的废水，通入废水焚烧炉中进行焚烧，焚烧炉烟气净化后排出。
8.按权利要求6所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于，所述喷淋冷却步骤和捕油步骤产生的废水，通入补燃式余热锅炉中进行焚烧，余热锅炉烟气净化后排出。
9.按权利要求7或8所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于，所述废水焚烧炉或补燃式余热锅炉的焚烧温度为950～1100℃。
10.按权利要求7或8所述的煤气-焦油-半焦联产方法，其特征在于，所述废水焚烧炉或补燃式余热锅炉中通入煤气作为辅助燃料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110427 |