CN101497801B

CN101497801B - 一种煤富氧低温干馏开炉方法

Info

Publication number: CN101497801B
Application number: CN2009100213204A
Authority: CN
Inventors: 赵俊学; 尚文智; 赵西成; 华建设; 兰新哲; 李小明; 王茂义
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: CN101497801A

Abstract

本发明公开了一种煤富氧低温干馏开炉方法，在内热式煤低温干馏炉体底部放置神木干基原煤和铺设木柴；同时将空气通过燃烧器鼓入内热式煤低温干馏炉体，将木柴、块状煤层依次引燃；待块状煤层燃烧稳定后，将煤气通入干馏炉中使干馏高温段温度控制在760℃～910℃；干馏炉温上升稳定，且炉子运行平稳后，将氧气通过燃烧器切换通入到干馏炉中，同时调整空气和煤气流量，保持总供氧量相对稳定；切换过程适量增加氧气流量，相应降低助燃空气流量，最后增加相应的煤气流量，调节2～5个循环，直到设定富氧比下的正常操作参数值；停炉过程与开炉相反。该方法开炉过程安全、稳定、易控，富氧干馏过程稳定，炉况易于调整，产出低氮高质量煤气，实现联产综合利用。

Description

一种煤富氧低温干馏开炉方法

技术领域

本发明涉及铁合金焦的冶炼干馏开炉方法，特别涉及一种煤富氧低温干馏开炉方法。

背景技术

我国北方部分地区煤炭资源丰富，煤质好，属低灰、低硫、低磷、高挥发分的弱粘、不粘煤。利用这种非焦煤低温干馏炼制铁合金焦(也称兰炭或半焦)工业是地方目前主要的煤转化工业。

因此，如何适应煤干馏技术的发展，开发适用的技术，是改变陕、晋、宁、蒙地区的铁合金焦生产企业面临的问题，提升该行业的技术水平面临的迫切问题。

申请人在研究前期提出一种煤气富氧内热低温干馏方法，并申报了国家专利，专利申请号为200810017769.9，公开号为CN 101250419A。使用该方法能够有效降低煤气中的氮含量，提高煤气的热值，提高焦油收率，改善兰炭质量。该发明适用于各类内热式煤干馏炉，即高温介质通过炉子中的煤层，加热原煤实现干馏的过程。该发明适用于各类内热式煤干馏炉，即高温介质通过炉子中的煤层，加热原煤实现干馏的过程。

传统的铁合金焦的开炉采用空气助燃的方法。

如何实现煤气富氧内热低温干馏方法的一系列配套技术措施，也是一个丞需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种煤富氧低温干馏开炉方法，该方法主要用于煤低温干馏的开炉，通过富氧空气(或氧气)和过量的煤气不完全燃烧，提供热量和循环干馏介质，从而提高干馏开炉过程的半焦、煤气质量和焦油产出率。

本发明的目的可以通过以下技术措施来实现：

一种煤富氧低温干馏开炉方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤一：首先在内热式煤低温干馏炉体底部的中央铺设木柴；在木柴上方均匀铺设块状煤层，然后点火，同时将空气通过燃烧器鼓入内热式煤低温干馏炉体，将木柴、块状煤层依次引燃；

步骤二：待块状煤层燃烧稳定后，启动煤气系统风机，将煤气通过燃烧器通入干馏炉中，并且将内热式煤低温干馏炉体的干馏高温段温度控制在760℃～910℃之间；

步骤三：待炉温上升稳定，且运行平稳后，将氧气通过燃烧器切换通入到内热式煤低温干馏炉体中，同时通过切换炉内氧气、空气和煤气体积，确保炉体内部总含氧量保持不变；切换过程首先适量增加氧气流量，然后降低相应的助燃空气流量，最后增加相应的煤气流量为一个调节循环，调节2～5个循环，直到调整到设定富氧比下的正常操作参数值，每个循环调节量相应为总调节量的20％～50％；

步骤四：停炉过程与开炉相反，采用逐步减小煤气、增加空气和减少氧气流量的方式，经过2～5个循环恢复到空气助燃干馏状态，然后再逐步降低空气和煤气流量，直到停炉。

本发明的煤富氧低温干馏开炉方法，适用于各类内热式富氧煤干馏炉的开炉过程，可作为煤低温干馏生产配套技术选用。本发明带来的技术效果是：

(1)能够顺利实现富氧干馏开炉，开炉过程安全、稳定、易控；

(2)在对原干馏炉操作人员进行简单培训即可完成；基本不改变现行低温干馏炉结构；

(3)富氧干馏过程稳定，炉况易于调整，产出低氮高质量煤气，有利于实现联产综合利用。

附图说明

图1是本发明的富氧干馏方法流程图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的煤富氧低温干馏开炉方法，按照以下步骤进行：

步骤三：待炉温上升稳定，且运行平稳后，将氧气通过燃烧器切换通入到内热式煤低温干馏炉体中，同时通过切换炉内氧气、空气和煤气体积，确保炉体内部总供氧量相对稳定；切换过程首先适量增加氧气流量，然后降低相应的助燃空气流量，最后增加相应的煤气流量为一个调节循环，调节2～5个循环，直到调整到设定富氧比下的正常操作参数值，每个循环调节量相应为总调节量的20％～50％；

内热式煤低温干馏炉体的干馏高温段温度控制在760℃～910℃之间是通过调节助燃空气和煤气的配入量，当温度偏高，减少助燃空气量或适当加大煤气配入量，当温度降低，增大助燃空气量或适当减少煤气配入量。

炉体内部总供氧量相对稳定是通过调整炉内氧气、空气和煤气体积比实现的。

参见图1，本发明所采用的技术原理是：富氧干馏是利用富氧空气或纯氧(氧气含量30-100％)，在燃烧器中燃烧煤气产生高温废气，作为煤干馏所需基础热源，燃烧过程配入过量的低温干馏煤气(干馏过程产生的煤气经脱除焦油后的冷煤气)，保证形成符合煤低温干馏要求温度的高温循环气(温度760℃～850℃)，鼓入内热式煤干馏炉，对炉内的煤进行无氧化(或弱氧化)加热，实现循环部分煤气的无燃烧循环，进而改变因空气鼓入燃烧带来的兰炭质量低，煤气有效成分含量低，氮含量高，煤气热值低，产出量大带来的综合利用困难等不足，为煤气的综合利用尤其是作为下游化工产品等的高效利用奠定基础。

本发明的发明要点包括三个方面：

一、以空气助燃开炉，木柴点燃后，引燃块状煤层，鼓入空气助燃(暂无煤气)；

二、块煤稳定燃烧后，干馏过程开始，启动煤气系统风机，将煤气通过燃烧器通入干馏炉中，同时注意燃烧区温度，根据温度要求，调节煤气和空气的配入量，保证干馏高温段温度760-910℃。如温度偏高，可采用减少助燃空气或加大循环煤气配入量的方式，反之，增大助燃空气量或适当减少煤气配入量。产出的高热值煤气通过焦油分离捕收设备分离焦油后，部分循环回流到燃烧器中持续提供与空气燃烧所需的煤气，剩余的部分煤气供后续工序或煤气发电等用途。

三，炉温上来，炉况稳定后，切换进入富氧干馏。采用总氧量不变，逐步以氧气替换助燃空气(维持总氧量不变，即每增加100m³氧气，相应减少约500m³助燃空气)，并相应增大煤气配入量(煤气配入量大大高于燃烧需要的煤气量，过量煤气的吸热，以降低燃烧产生的局部高温区对干馏的不利影响。如果增加100m³氧气，相应减少约500m³助燃空气，也就是少鼓入了400m³氮气，近似取煤气的摩尔热容和氮气相同，为保证燃烧产生的高温干馏介质的温度不变，应增加400m³煤气配入量)，保证切换过程的温度稳定，最终达到设定的富氧比的切换方式。

本发明的方法可用于新建、改建内热式低温煤干馏企业。

以下是发明人给出的具体实施例，以下是一些较优的实例，本发明不限于这些实施例，为便于比较，以下的参数值全部折算为每吨兰炭的相应值。

实施例1：年处理200万吨煤的低温干馏兰炭集中工业区应用

(1)基本情况：

年处理能力60万吨的兰炭生产厂3座，年处理能力里20万吨的兰碳生产厂一座，采用立式方炉为基本生产设备，空气助燃，煤焦比1.65∶1。焦油产率8％左右，吨煤剩余煤气量580m³左右(神木干基原煤为基准)，煤气热值(6771-7106)kJ/Nm³。参考煤气成分如下：

H₂：16.2％，CO：14.49％，CO₂：7.41％，CH₄：5.68％，氮气：50.10％。

在富氧干馏改造后，系统设有各分路压力和流量检测与调节装置，燃烧尾气和入炉干馏介质温度检测装置，实现对过程的调节与控制。

(2)应用方式

应用本实施例的实践中，原兰炭生产炉助燃空气消耗量折合为(260～280)m³/t_兰炭，煤气消耗量(100～110)m³/t_兰炭。采用富氧干馏后，工业纯氧的实际消耗量按照原助燃空气中的氧量等量折算，所得助燃用纯氧(工业纯氧，99.0％)，消耗量约为(52～58)m³/t_兰炭，燃烧用煤气的消耗量约为(51～55)m³/t_兰炭，另配入冷煤气量(250～270)m³/t_兰炭，混合气温度达到680℃～750℃，配制后的干馏气总体积和原来基本持平。

根据上述目标值，按照每一循环20％调节量，逐步将空气助燃干馏过渡到纯氧助燃干馏(富氧比100％)。操作过程是，先打开氧气管路调节阀门，增加氧气流量到10.4m³/t_兰炭左右，然后关小空气流量调节阀，降低相应的助燃空气流量至56m³/t_兰炭左右，再开大煤气流量调节阀，增加相应的煤气流量至54m³/t_兰炭(总共需要增加的煤气量250～270m³/t_兰炭的20％)。经过5个循环，每个循环稳定时间60分钟，调整到100％富氧比下的正常操作参数值。

(3)应用结果

采用本发明的方法后，煤焦比由原来的1.65∶1降低到1.62∶1，焦油产率由原来的8％左右提高到8.5％左右，吨煤剩余煤气量由原来的580m³左右下降为190m³～210m³，煤气热值大幅度提高，达到13400-14220kJ/Nm³。另外，由于有效成分提高，具备后续化工利用的条件。参考煤气成分如下：

参考煤气成分为：H₂：40.95％，CO：25.04％，CO₂：12.46％，CH₄：14.65％，氮气：5.85％。煤气热值：14182kJ/m³。

开炉过程炉况稳定，顺利达到目标值。

实施例2：年产60万吨的兰炭生产厂的应用

(1)基本情况

应用立式方炉为基本生产设备，空气助燃，煤焦比1.67∶1。焦油产率7.8％左右，吨煤剩余煤气量560m³左右，煤气热值(6771-7106)kJ/Nm³(神木干基原煤为基准)。

参考煤气成分为：H₂：16.2％，CO：14.49％，CO₂：7.41％，CH₄：5.68％，氮气：50.10％。

(2)应用方式

本实施例在应用实践中，原兰炭生产炉助燃气用富氧空气，氧气含量80％，采用工业纯氧(工业纯氧，99.0％)和空气混合制得；氧气消耗量约为(48～51)m³/t_兰炭，空气为(16～20)m³/t_兰炭；煤气消耗量约为(63～68)m³/t_兰炭，另配入冷煤气量(230～245)m³/t_兰炭，配制后的干馏气总体积约(360～380)m³/t_兰炭，配制后的干馏气总体积和原来基本持平。

根据上述目标值，按照每一循环25％调节量，逐步将空气助燃干馏过渡到富氧助燃干馏(富氧比80％)。操作过程是，先打开氧气管路调节阀们，增加氧气流量到12.5m³/t_兰炭左右，然后关小空气流量调节阀，降低相应的助燃空气流量至62m³/t_兰炭，再开大煤气流量调节阀，增加相应的煤气流量至60m³/t_兰炭。经过4个循环，调整到80％富氧比下的正常操作参数值。

(3)应用结果

采用本发明的方法后，煤焦比由原来的1.67∶1降低到1.63∶1，焦油产率由原来的7.8％左右提高到8.2％左右，吨煤剩余煤气量由原来的560m³左右下降至220m³～240m³，煤气热值大幅度提高，达到14100kJ/Nm³，煤气有效成分大幅度提高，具备后续化工利用的条件。参考煤气成分如下：

参考煤气成分为：H₂：39.05％，CO：23.04％，CO₂：12.06％，CH₄：12.55％，氮气：8.85％。煤气热值：14102kJ/m³。

开炉过程炉况稳定，顺利达到80％富氧比下的正常操作参数值。

实施例3：年产60万吨的兰炭生产厂的应用

(1)基本情况

应用立式方炉为基本生产设备，空气助燃，煤焦比1.67∶1。焦油产率7.8％左右，吨煤剩余煤气量560m³左右，煤气热值(6771～7106)kJ/Nm³(神木干基原煤为基准)。

(2)应用方式

本应用实践中，原兰炭生产炉助燃气用富氧空气，氧气含量60％，采用工业纯氧(工业纯氧，99.0％)和空气混合制得，氧气消耗量约为(43～46)m³/t_兰炭，空气为(42～48)m³/t_兰炭；燃烧煤气采用分离焦油后的干馏冷煤气，消耗量约为83～90m³/t_兰炭，另配入冷煤气量(190～200)m³/t兰炭，保证配制后的干馏气总体积约(360～380)m³/t_兰炭，和原来基本持平。

根据上述目标值，按照每一循环30％调节量，逐步将空气助燃干馏过渡到富氧助燃干馏(富氧比60％)。操作过程是，先打开氧气管路调节阀们，增加氧气流量到11.3m³/t_兰炭左右，然后关小空气流量调节阀，降低相应的助燃空气流量至55m³/t_兰炭，再开大煤气流量调节阀，增加相应的煤气流量至50m³/t_兰炭。经过4个循环，调整到60％富氧比下的正常操作参数值。

(3)应用结果

采用本发明的方法后，煤焦比由原来的1.67：降低到11.63∶1，焦油产率由原来的7.8％左右提高到8.2％左右，吨煤剩余煤气量由原来的560m³左右下降至280m³～310m³，煤气热值达到11058kJ/Nm³，煤气有效成分大幅度提高，具备后续化工利用的条件。参考煤气成分如下：

H₂：34.32％，CO：22.53％，CO₂：11.87％，CH₄：9.10％，氮气：21.68％。煤气热值：11058kJ/m³。

开炉过程炉况稳定，顺利达到60％富氧比下的正常操作参数值。

实施例4：年产60万吨的兰炭生产厂富氧干馏

(1)基本情况

应用立式方炉为基本生产设备，空气助燃，煤焦比1.68∶1。焦油产率7.8％左右，吨煤剩余煤气量580m³左右，煤气热值(6771-7106)kJ/Nm³(神木干基原煤为基准)。

参考煤气成分为：H₂：16.2％，CO：14.49％，CO₂：7.41％，CH₄：9.01％，氮气50.10％。

应用方式

采用膜分离法富氧装置。助燃气用富氧，富氧比为30％(制得富氧空气中的氧含量30％)。具体实施方法和技术措施和实例1同。兰炭生产炉富氧助燃空气消耗量为(180～200)m³/t_兰炭，氧气耗量22.5m³/t兰炭，煤气消耗量(76～82)m³/t_兰炭，另配入冷煤气量(90～100)m³/t_兰炭，保证配制后的干馏气总体积约(360～380)m³/t_兰炭。

根据上述目标值，按照每一循环50％调节量，操作过程是，将空气助燃干馏过渡到富氧比下的正常操作值(即富氧比30％)。先打开氧气管路调节阀们，增加氧气流量到11.2m³/t_兰炭左右，然后关小空气流量调节阀，降低相应的助燃空气流量至100m³/t_兰炭，再开大煤气流量调节阀，增加相应的煤气流量至40m³/t_兰炭。经过2个循环，调整到30％富氧比下的正常操作参数值。

(3)应用结果

采用本发明的方法后，煤焦比由原来的1.68∶1降低到1.66∶1，焦油产率由原来的7.8％左右提高到8.1％左右，吨煤剩余煤气量由原来的580m³左右下降至(380～420)m³，煤气热值大幅度提高，达到7231.0-7342.8kJ/Nm³，煤气有效成分大幅度提高。参考煤气成分如下：

H₂ 23.08％，CO 16.50％，CO₂ 10.68％，CH₄ 5.43％，氮气43.46％。煤气热值7323.4kJ/m³。

Claims

1.一种煤富氧低温干馏开炉方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤三：待炉温上升稳定，且运行平稳后，将氧气通过燃烧器切换通入到内热式煤低温干馏炉体中，同时调整空气和煤气流量，保持总供氧量相对稳定；切换过程首先适量增加氧气流量，然后降低相应的助燃空气流量，最后增加相应的煤气流量为一个调节循环，调节2～5个循环，直到调整到设定富氧比下的正常操作参数值，每个循环调节量相应为总调节量的20％～50％；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的内热式煤低温干馏炉体的干馏高温段温度控制在760℃～910℃之间是通过调节助燃空气和煤气的配入量，当温度偏高，减少助燃空气量或适当加大煤气配入量，当温度降低，增大助燃空气量或适当减少煤气配入量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的由空气助燃向富氧切换过程炉体内部总供氧量相对稳定是通过调整炉内氧气、空气和煤气体积比实现的。