CN103409152A

CN103409152A - 高热值气体热载体低阶煤提质工艺及系统

Info

Publication number: CN103409152A
Application number: CN201310318269XA
Authority: CN
Inventors: 游伟; 皮金林; 宾文锦; 肖高军; 徐建民; 夏吴; 张宗飞; 章卫星; 赵涛; 梁永煌; 陈钢; 刘炎; 何曙光; 李曙光; 赵红宇; 陈金民; 邓劲松
Original assignee: China Wuhuan Engineering Co Ltd
Current assignee: China Wuhuan Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2013-11-27

Abstract

本发明公开了一种高热值气体热载体低阶煤提质工艺及系统，解决了现有高热值气体热载体低阶煤提质工艺存在大量低热值热解气难以直接燃烧利用，运行成本高的问题。技术方案包括将原煤由送入干燥炉干燥后进入热解炉热解，脱除了剩余水分和大部分挥发分后得到半焦及粗热解气，所述粗热解气进行除尘、洗涤降温，所述除尘、洗涤降温后的热解气分成至少两部分，第一部分热解气送入热解加热炉作为燃料燃烧，产生的高温烟气对送入热解加热炉的第二部分热解气进行间接加热，加热后的热解气送至热解炉为干燥后的原煤的热解反应提供热源。本发明工艺简单、系统运行可靠性高，成本低、对环境友好，产生的热解气热值高且可全部本系统回用。

Description

高热值气体热载体低阶煤提质工艺及系统

技术领域

本发明涉及一种低阶煤提质工艺及系统，具体的说是一种高热值气体热载体低阶煤提质工艺及系统。

背景技术

低阶煤提质技术的研究始于上20世纪八十年代，经过近四十年的发展，部分低阶煤提质技术已趋于成熟，并逐步应用到工业化生产中。按照低阶煤提质程度划分，目前国内外低阶煤提质技术主要分为物理法的干燥（成型）脱水提质技术和化学法的热解（干馏）提质技术两大类。

低阶煤热解提质技术基本原理是低阶煤在隔绝空气（或在非氧化气氛）条件下，在较高的温度下（350～800℃）发生热解反应和焦化反应，在脱除水分和大部分挥发分并生成煤气、焦油和半焦的过程。热解提质过程中，低阶煤煤体发生了焦化和热分解等化学变化。该技术根据供热介质不同，分为气体热载体热解技术和固体热载体热解技术。气体热载体热解技术通过使用热气体为热源对低阶煤煤进行热解；固体热载体技术则是使用热固体作为热源（高温半焦或瓷球等）与褐煤混合，利用固体热载体的显热将褐煤加热热解的一种提质工艺。

气体热载体热解工艺相对固体热载体工艺，操作条件缓和易控，热解过程产油量大，得到的焦油品质好。但是由于传统气体热载体热解工艺通常采用高温烟气作为热载体与褐煤直接接触，煤热解过程产生的CO、H₂和烃类等可燃组分被大量加热气体稀释，从而得到的热解气热值很低，一般约为300～500 kcal/Nm³，该工艺过程存在大量低热值热解气难以直接燃烧利用的问题，必须掺混大量高热值燃烧气（如天然气）才能燃烧，极大地影响到运行成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、运行可靠性高，成本低、对环境友好，产生的热解气热值高且可全部本系统回用的高热值气体热载体低阶煤提质工艺。

本发明还提供一种用于上述工艺的高热值气体热载体低阶煤提质系统。

本发明高热值气体热载体低阶煤提质工艺为：将原煤由送入干燥炉干燥后进入热解炉热解，脱除了剩余水分和大部分挥发分后得到半焦及粗热解气，所述粗热解气进行除尘、洗涤降温，其特征在于，所述除尘、洗涤降温后的热解气分成至少两部分，第一部分热解气送入热解加热炉作为燃料燃烧，产生的高温烟气对送入热解加热炉的第二部分热解气进行间接加热，加热后的热解气送至热解炉为干燥后的原煤的热解反应提供热源。

所述热解气分成三部分，其中，第三部分热解气送入干燥燃煤热风炉作为补充燃料与煤粉混合燃烧，生成的烟气除尘后送入干燥炉中干燥原煤。

所热解加热炉换热后的烟气送入干燥燃煤热风炉与所述烟气混合。

所述原煤干燥产生的低温干燥气除尘后部分回送至干燥燃煤热风炉与高温烟气混合，其余部分外排。

由低温干燥气中分离出的煤粉及由粗热解气中分离的煤粉合并后送入煤粉仓贮存后送往干燥燃煤热风炉作为燃料。

所述热解炉热解后的粗热解气的除尘、洗涤降温方法为：粗热解气先经旋风除尘器除尘，再经激冷塔与煤焦油逆向接触洗涤降温，最后经电捕焦油器进一步除焦。

一种用于上述工艺的高热值气体热载体低阶煤提质系统，包括经管道依次连接的干燥炉和热解炉，所述热解炉的气体出口依次连接热解旋风除尘器、激冷塔、电捕焦油器和热解循环风机，所述热解循环风机的出口分别与热解加热炉的燃料入口及热解气入口连接，所述热解加热炉的热解气出口与热解炉的热解气进口连接。

所述热解循环风机的出口还与干燥燃煤热风炉的燃料入口连接，所述热解加热炉的烟气出口与干燥燃煤热风炉的烟气入口连接，所述干燥燃煤热风炉的烟气出口经干燥烟气旋风除尘器与干燥炉的烟气入口连接。

所述干燥炉的干燥气出口经干燥袋式除尘器、干燥循环风机与干燥燃煤热风炉的烟气入口连接。

所述热解旋风除尘器的煤粉出口及干燥烟气旋风除尘器的煤粉出口均经各自的螺旋给料机与煤粉仓入口连接，所述煤粉仓出口与干燥燃煤热风炉的燃料入口连接。

所述第一部分热解气占总热解气量体积的5～20％，第二部分热解气占总热解气量的60～95％，余下为第三部分热解气。

本发明的工艺流程采用高热值的热解气作为热解热载体对干燥后的原煤进行热解，因而可以保证出热解炉的热解气热值较高，达到2000Kcal/Nm³以上，从而后续工艺可直接利用该气体，而无需再补入天然气等燃料。将获得的热解气部分循环回用对原煤进行热解，部分作为燃料送入热解加热炉对回用的热解气进行间接加热，避免烟气混入回用的热解气中，余下部分还可以送入干燥燃煤热风炉作为补充燃料生成高温烟气，从而实现整个系统内能量自平衡；另外，除尘过程中回收的煤粉也可以送入干燥燃煤热风炉作为燃料燃烧，整个热解过程中产生的能量得到了充分利用，完全不需要从外部补充燃料，极大地降低了整个系统的运行成本。

进一步的，激冷塔中采用煤焦油对热解气进行除尘、冷却和吸收，利用相似相溶原理回收热解气中的煤焦油组分，再利用电捕焦油器进行二次捕焦，可有效地将热解气中的煤焦油回收，处理后的热解气中煤焦油含量小于1ppmv。而采用煤焦油作为冷却、洗涤介质，不消耗新鲜水，对热解气洗涤冷却后也不产生废水，不造成环境污染，并且还能获得高品质的煤焦油产品，特别适用于煤焦油含量高的热解气的净化。

本发明工艺简单、系统改造和运行成本低、能量利用率高、可实现整个系统内能量自平衡、无需外供燃料，能够生产出高热值的热解气（在2000Kcal/Nm³以上），无废水产生、废气产生量少，能够大幅降低系统的运行成本、对环境友好。

附图说明

图1为本发明工艺流程图暨系统图。

其中，1—热解加热炉、2—热解炉、3—热解旋风除尘器、4—激冷塔、5—PCT循环泵、6—PCT冷却器、7—电捕焦油器、8—热解循环风机、9—干燥燃煤热风炉、10—干燥炉、11—干燥袋式除尘器、12—干燥循环风机、13—激冷盘、14—螺旋给料机、15—螺旋给料机、16—干燥烟气旋风除尘器、17—煤粉仓。

具体实施方式

系统实施例：

参照图1，干燥炉10、热解炉2和激冷盘13依次连接，所述热解炉2的气体出口依次连接热解旋风除尘器3、激冷塔4、电捕焦油器7和热解循环风机8，所述热解循环风机8的出口分别与热解加热炉1的燃料入口及热解气入口、以及干燥燃煤热风炉的烟气入口连接，所述热解加热炉1的热解气出口与热解炉2的热解气进口连接。

所述热解加热炉1的烟气出口与干燥燃煤热风炉9的烟气进入口连接，所述干燥燃煤热风炉9的烟气出口经干燥烟气旋风除尘器16与干燥炉10的烟气入口连接。所述干燥炉10的干燥气出口经干燥袋式除尘器11、干燥循环风机12与干燥燃煤热风炉9的烟气入口连接。

所述热解旋风除尘器3的煤粉出口及干燥烟气旋风除尘器11的煤粉出口均经各自的螺旋给料机14、15与煤粉仓17入口连接，所述煤粉仓17出口与干燥燃煤热风炉9的燃料入口连接。

所述激冷塔4底部的煤焦油出口经PCT循环泵5、PCT冷却器6与激冷塔4顶部的煤焦油进口连接。

工艺实施例：

参照图1，原煤送入干燥炉10内被中温的烟气干燥至含水量为重量百分数20～40%，得到低温干燥气（温度为100～150℃）和干燥后的原煤，所述干燥后的然后送入热解炉2内进行热解，得到的半焦和热解气，所述半焦经激冷盘13激冷降温后送出系统；得到的热解气（360～420℃）经热解旋风除尘器3分离出煤粉后再送入激冷塔4，在激冷塔4内与塔顶循环而来的煤焦油（PCT）逆向直接接触洗涤热解气中的焦油成份，经除尘洗涤降温后的热解气中煤焦油含量小于1ppmv，控制出激冷塔4的热解气温度在其露点温度至少10℃以上进入电捕焦油器7，经电捕焦油器7处理后的的热解气中（煤焦油含量小于1ppmv，含尘量小于1ppmv）经热解循环风机8输送后分成三部分，第一部分（占热解气总量的体积百分比5～20%）热解气送入热解加热炉1作为燃料，产生的高温烟气对送入热解加热炉1的第二部分热解气（占热解气总量的体积百分比60～95%）进行间接加热，加热后的热解气（温度为550～600℃）送至热解炉2作为载气与干燥后的原煤直接接触，为原煤的热解反应提供热源；第三部分热解气（占循环气总量的0～20%）送入干燥燃煤热风炉9作为补充燃料与煤粉混合燃烧，生成中温的烟气（260～320℃）除尘后送入干燥炉1中干燥原煤。热解加热炉1内换热后的烟气送入干燥燃煤热风炉9。所述干燥器10排出的低温干燥气经干燥袋式除尘器11分离出煤粉后再经干燥循环风机12部分外排（去脱硫系统），部分回送至干燥燃煤热风炉9，所述外排量可根据干燥原煤所需的烟气量合理分配。所述干燥袋式除尘器11及干燥袋式除尘器11分离出的煤粉可部分外排（去煤粉成型系统），部分回送至煤粉仓17收集后送入干燥燃煤热风炉9为作燃料燃烧生成烟气。所述外排量可根据干燥燃煤热风炉9燃烧所需的煤粉量合理分配。

以年产100万吨的低阶煤提质系统为例，热解后得到的热解气热值可达2000kcal/Nm³，每年可节省天然气消耗1.2万吨，回收煤焦油5万吨。

Claims

1.一种高热值气体热载体低阶煤提质工艺，将原煤由送入干燥炉干燥后进入热解炉热解，脱除了剩余水分和大部分挥发分后得到半焦及粗热解气，所述粗热解气进行除尘、洗涤降温，其特征在于，所述除尘、洗涤降温后的热解气分成至少两部分，第一部分热解气送入热解加热炉作为燃料燃烧，产生的高温烟气对送入热解加热炉的第二部分热解气进行间接加热，加热后的热解气送至热解炉为干燥后的原煤的热解反应提供热源。

2.如权利要求1所述的高热值气体热载体低阶煤提质工艺，其特征在于，所述热解气分成三部分，其中，第三部分热解气送入干燥燃煤热风炉作为补充燃料与煤粉混合燃烧，生成的烟气除尘后送入干燥炉中干燥原煤。

3.如权利要求1或2所述的高热值气体热载体低阶煤提质工艺，其特征在于，所热解加热炉换热后的烟气送入干燥燃煤热风炉与所述高温烟气混合。

4.如权利要求1或2所述的高热值气体热载体低阶煤提质工艺，其特征在于，所述原煤干燥产生的低温干燥气除尘后部分回送至干燥燃煤热风炉与烟气混合，其余部分外排。

5.如权利要求4所述的高热值气体热载体低阶煤提质工艺，其特征在于，由低温干燥气中分离出的煤粉及由粗热解气中分离的煤粉合并后送入煤粉仓贮存后送往干燥燃煤热风炉作为燃料。

6.如权利要求1所述高热值气体热载体低阶煤提质工艺，其特征在于，所述热解炉热解后的粗热解气的除尘、洗涤降温方法为：粗热解气先经旋风除尘器除尘，再经激冷塔与煤焦油逆向接触洗涤降温，最后经电捕焦油器进一步除焦。

7.一种用于权利要求1-6任一项所述工艺的高热值气体热载体低阶煤提质系统，包括经管道依次连接的干燥炉和热解炉，所述热解炉的气体出口依次连接热解旋风除尘器、激冷塔、电捕焦油器和热解循环风机，其特征在于，所述热解循环风机的出口分别与热解加热炉的燃料入口及热解气入口连接，所述热解加热炉的热解气出口与热解炉的热解气进口连接。

8.如权利要求7所述的高热值气体热载体低阶煤提质系统，其特征在于，所述热解循环风机的出口还与干燥燃煤热风炉的燃料入口连接，所述热解加热炉的烟气出口与干燥燃煤热风炉的烟气入口连接，所述干燥燃煤热风炉的烟气出口经干燥烟气旋风除尘器与干燥炉的烟气入口连接。

9.如权利要求8所述的高热值气体热载体低阶煤提质系统，其特征在于，所述干燥炉的干燥气出口经干燥袋式除尘器、干燥循环风机与干燥燃煤热风炉的烟气入口连接。

10.如权利要求7-9任一项所述的高热值气体热载体低阶煤提质系统，其特征在于，所述热解旋风除尘器的煤粉出口及干燥烟气旋风除尘器的煤粉出口均经各自的螺旋给料机与煤粉仓入口连接，所述煤粉仓出口与干燥燃煤热风炉的燃料入口连接。