CN101787291A - 褐煤高效快速热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种褐煤高效快速热解方法，包括原料预处理、干燥、一级干馏、二级干馏工序。褐煤经破碎、分选后分别送入燃烧床和干燥床；进入干燥床的经热交换温度达130℃左右分离获得褐煤颗粒，烟气除尘后作为助燃风或用于调节干燥床烟气温度；褐煤颗粒进入一级干馏器与热载体进行热交换达500℃后开始热解，分离出固体半焦进入二级干馏器，气态部分经分离获得煤气和焦油；进入二级干馏器的物料与热载体换热达750℃进一步裂解，所获大颗粒半焦为半焦产品，小颗粒用作燃料，产生的气体部分入一级干馏步骤处理。本发明方法高效快捷，工艺简便，适于各种类型褐煤的快速热解，热解效率提高十多倍。既提高了资源利用率，又减少了环境污染。

Description

褐煤高效快速热解方法

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种基于固体热载体技术的褐煤高效快速热解的方法。

背景技术

褐煤，又名柴煤，一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低质煤，是煤化程度最低的矿产煤。褐煤主要用于发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。因其具有低硫、低磷、高挥发分、高灰熔点的“两高两低”显著特点，所以是火力发电厂、流化床理想的燃料。但同时褐煤又存在着湿度大、燃点低和二氧化碳排放量大的缺点，是引起温室效应的重要污染源之一。在目前全球能源日趋紧张的形势下，褐煤的经济价值及其相关加工生产技术被世界能源界所重视。褐煤固体热载体快速热解技术是将褐煤通过与热的载体(热半焦)快速混合加热使褐煤热解(干馏)得到轻质油品、煤气和半焦的技术。褐煤固体热载体法快速热解属于煤的低温干馏过程。煤低温干馏过程仅是一个热加工过程，常压生产即可制得煤气、焦油和半焦，实现了煤的部分气化和液化，所以也称为煤的温和气化或煤的轻度气化过程。与煤的直接液化、间接液化相比，过程相对简单，投资少。随着国民经济的快速发展，我国石油消费迅速增长，从1993年开始，我国已经变为石油纯进口国。2005年我国石油进口达到1.36亿吨，对外依存度达到43％。预计2010年我国石油总需求规模将达到3.5亿～3.8亿吨，石油进口达到2亿吨，我国对国外石油的依存度达到51％～53％，如此发展到2020年，这一数字将上升到60％以上。石油属于战略物资，关系到国家安全，而我国又是石油资源相对缺乏的国家，为了减少对进口石油的依赖，我国正在实施多元化能源战略。发展洁净煤技术是实施国家能源多元化战略的对策之一。其中，煤热解技术因为方法相对简单，投资较少，是有竞争力的方法。高油价为煤热解多联产项目的投资提供了更大的利益空间。褐煤含水量大，热值通常在4000kCal/kg以下，由于热值低，应用受到很大限制。云南地区褐煤产量增加，急需褐煤加工技术，提高产品质量，满足市场要求，增加附加值，取得更大的经济效益。褐煤固体热载体法快速热解技术，符合国家产业政策及未来发展趋势。为此，本发明人潜心研究能源清洁高效开发、转化和利用技术，经长期试验研究，研制开发了一种褐煤高效快速热解的方法，试验证明，具有良好的应用潜力。

发明内容

本发明提供了一种方法简便，工艺稳定，能够使褐煤高效快速热解的方法。

本发明的目的是这样实现的，包括下列工序：

A、原料预处理：褐煤应事先去除杂质，然后进行破碎、分选，小颗粒褐煤被送入燃烧床，合格褐煤送入干燥床中；

B、干燥：进入干燥床的褐煤与来自燃烧床的高温烟气混合进行热交换，使褐煤温度达到130℃左右，分离器分离出褐煤汇集到储料槽中；烟气经除尘装置除尘后一部分排放，一部分与冷空气混合作为助燃风进入燃烧床，另有一部分与燃烧床出来的高温烟气混合用来调节进入干燥床的烟气温度；

C、一级干馏：褐煤颗粒被输送到一级干馏器中，与来自于燃烧床的热载体进行热量交换，当褐煤温度达到500℃后开始热解，产生气固混合物，粗分离器分离出的固体半焦进入二级干馏器，气态部分进入细分离器进一步分离，气态部分经水洗装置冲洗后分离出煤气和焦油，煤气经液化脱水装置脱水后由加压风机送入储气罐中；焦油与水的混合物经过油水分离装置分离出的焦油送进入储油罐中，分离出的水送入水槽继续供水循环系统使用；

D、二级干馏：来自于C工序的半焦与来自于燃烧床的热载体进行热交换，达到750℃后发生深度热解，进一步生成的煤气与焦油并入C工序的煤气和焦油一起处理；分离器分离的较大颗粒的半焦冷却后即为成品半焦；小颗粒部分作为燃料重新送入燃烧床中；

E、热能循环：来自于A、C、D工序的小颗粒的煤或半焦送入燃烧床中进行燃烧，一部分提供系统运行所需要热量，另一部分吸热后作为热载体为一级干馏器、二级干馏器提供热交换介质。

褐煤在500℃开始热解反应，生成的固态物质主要是半焦，气态物质主要是煤气与焦油的混合物。煤气经脱水后，用风机送往储气罐。焦油与水的混合物经过油水分离后，焦油进入储油罐，水进入水循环系统，重新作为水洗用水。

半焦温度达到750℃后，半焦中的挥发份进一步受热分解，调节混合料的温度，使半焦中的挥发份达到不同的含量。成品半焦的温度高达750℃，直接冷却需要较长的时间，又浪费了大量的热源，造成环境热污染。本发明通过设置换热装置，充分利用半焦的热量产生蒸汽。对高温半焦进行快速冷却，减少冷却时间，又充分利用了半焦的热量。

为防止燃烧床内的循环半焦过量燃烧，需要保持燃烧床内为欠氧工况状态。欠氧燃烧造成燃烧床出口烟气中含有未燃烬可燃成分，因此在燃烧床出口增加一辅助燃烧室，一方面补入适量空气，让可燃成分完全燃烬；另一方面，在启动或异常工况时辅助燃烧室保证干燥床有足够的热量。

本发明方法高效快捷，工艺简便，适应于各种类型褐煤的快速热解，较现有技术的热解效率提高5倍多，既提高了资源了利用率，又减少了环境污染，是一种高效实用的褐煤快速热解方法，具有广泛的应用推广价值。

附图说明

附图为本发明工艺流程框图；

图中：1-破碎装置，2-分选装置，3-干燥床，4-燃烧床，5-冷却装置，6-混合器，7-粗分离器，8-细分离器，9-燃烧室，10-鼓风机，11-一级干馏装置，12-二级干馏装置，13-油水分离器，14-煤气液化脱水装置，15-水洗装置，16-储气罐，17-储油罐，18-引风机，19-加压风机，20-储料槽，21-再循环风机，22-水槽，23-除尘装置；24-补燃风机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如附图所示，本发明的目的是这样实现的，包括下列工序：

A、原料预处理：褐煤应事先去除杂质，然后进行破碎、分选，小颗粒褐煤被送入燃烧床4，合格褐煤送入干燥床3中；

B、干燥：进入干燥床3的褐煤与来自燃烧床4的高温烟气混合进行热交换，使褐煤温度达到130℃左右，分离器分离出褐煤汇集到储料槽20中；烟气经除尘装置23除尘后一部分排放，一部分与冷空气混合作为助燃风进入燃烧床4，另有一部分与燃烧床4出来的高温烟气混合用来调节进入干燥床3的烟气温度；

C、一级干馏：褐煤颗粒被输送到一级干馏器11中，与来自于燃烧床4的热载体进行热量交换，当褐煤温度达到500℃后开始热解，产生气固混合物，粗分离器7分离出的固体半焦进入二级干馏器12，气态部分进入细分离器8进一步分离，气态部分经水洗装置15冲洗后分离出煤气和焦油，煤气经液化脱水装置14脱水后由加压风机19送入储气罐中；焦油与水的混合物经过油水分离装置13分离出的焦油送进入储油罐17中，分离出的水送入水槽22继续供水循环系统使用；

D、二级干馏：来自于C工序的半焦与来自于燃烧床4的热载体进行热交换，达到750℃后发生深度热解，进一步生成的煤气与焦油并入C工序的煤气和焦油一起处理；分离器分离的较大颗粒的半焦冷却后即为成品半焦；小颗粒部分作为燃料重新送入燃烧床4中；

E、热能循环：来自于A、C、D工序的小颗粒的煤或半焦送入燃烧床4中进行燃烧，一部分提供系统运行所需要热量，另一部分吸热后作为热载体为一级干馏器、二级干馏器提供热交换介质。

所述的燃烧床4内的燃烧工况为欠氧燃烧工况。

所述的小粒度褐煤的粒径为0～0.5mm，合格褐煤的粒径0.5～6mm。

所述的B工序中来自燃烧床4的高温烟气温度为300℃。

所述的燃烧床4出口设置燃烧室9，通过补燃风机24向燃烧室9补入适量空气，以使来自于燃烧床4的可燃成分充分完全燃烬。

向所述燃烧室9补充空气的同时循环补充燃料煤气。

所述的高温烟气在进入干燥床3前先通过冷却装置5降温到320℃，并向烟气中混入再循环烟气以调节进入干燥床3的烟气温度。

所述的D工序中产生的半焦通过冷却装置5实现快速冷却，并同时吸收利用半焦中的热量。

所述的C、D工序中的热载体为来源于燃烧床4的煤或半焦燃烧后的高温烟气。

实施例1

原料为云南省小龙潭煤矿的褐煤，工业分析数据为：水份35％，灰份11％(干基)，挥发份49％(干基)，本实施例投料600kg，经本发明方法进行快速热解，得半焦183kg，，焦油39kg，煤气50标方，综合热解时间20分钟，是现有技术热解时间的1/12。

实施例2

原料为云南省先锋煤矿的褐煤，工业分析数据为：水份42％，灰份13％(干基)，挥发份38％(干基)，本实施例投料600kg，经本发明方法进行快速热解，得半焦213kg，，焦油32kg，煤气42标方，综合热解时间24分钟，是现有技术热解时间的1/10。

实施例3

原料为云南省昭通市某煤矿的褐煤，工业分析数据为：工业分析如下：水份48％，灰份12％(干基)，挥发份45％(干基)，本实施例投料600kg，经本发明方法进行快速热解，得半焦152kg，，焦油34kg，煤气40标方，综合热解时间30分钟，是现有技术热解时间的1/8。

本发明的特点：

1、合理利用褐煤资源，实现焦、气、油联产，利用低价值的褐煤生产出高附加值的油、气、焦，合理了利用了褐煤中的挥发份。

2、有效利用烟气废热脱除褐煤中的水份，除解了褐煤含水高、不易利用的难题。

3、充分利用半焦余热，产生水蒸汽，合理利用了能源。

4、发挥流化床技术的潜力，快速高效裂解褐煤，设备利用效率高。

5、全自动化控制工艺流程，操作简便。

Claims (9)

1.一种褐煤高效快速热解方法，其特征在于包括下列工序：

A、原料预处理：褐煤应事先去除杂质，然后进行破碎、分选，小颗粒褐煤被送入燃烧床(4)，合格褐煤送入干燥床(3)中；

B、干燥：进入干燥床(3)的褐煤与来自燃烧床(4)的高温烟气混合进行热交换，使褐煤温度达到130℃左右，分离器分离出褐煤汇集到储料槽(20)中；烟气经除尘装置(23)除尘后一部分排放，一部分与冷空气混合作为助燃风进入燃烧床(4)，另有一部分与燃烧床(4)出来的高温烟气混合用来调节进入干燥床(3)的烟气温度；

C、一级干馏：褐煤颗粒被输送到一级干馏器(11)中，与来自于燃烧床(4)的热载体进行热量交换，当褐煤温度达到500℃后开始热解，产生气固混合物，粗分离器(7)分离出的固体半焦进入二级干馏器(12)，气态部分进入细分离器(8)进一步分离，气态部分经水洗装置(15)冲洗后分离出煤气和焦油，煤气经液化脱水装置(14)脱水后由加压风机(19)送入储气罐中；焦油与水的混合物经过油水分离装置(13)分离出的焦油送进入储油罐(17)中，分离出的水送入水槽(22)继续供水循环系统使用；

D、二级干馏：来自于C工序的半焦与来自于燃烧床(4)的热载体进行热交换，达到750℃后发生深度热解，进一步生成的煤气与焦油并入C工序的煤气和焦油一起处理；分离器分离的较大颗粒的半焦冷却后即为成品半焦；小颗粒部分作为燃料重新送入燃烧床(4)中；

E、热能循环：来自于A、C、D工序的小颗粒的煤或半焦送入燃烧床(4)中进行燃烧，一部分提供系统运行所需要热量，另一部分吸热后作为热载体为一级干馏器、二级干馏器提供热交换介质。

2.如权利要求1所述的褐煤高效快速热解方法，其特征在于：所述的燃烧床(4)内的燃烧工况为欠氧燃烧工况。

3.如权利要求1所述的褐煤高效快速热解方法，其特征在于：所述的小粒度褐煤的粒径为0～0.5mm，合格褐煤的粒径0.5～6mm。

4.如权利要求1所述的褐煤高效快速热解方法，其特征在于：所述的B工序中来自燃烧床(4)的高温烟气温度为300℃。

5.如权利要求1所述的褐煤高效快速热解方法，其特征在于：所述的燃烧床(4)出口设置燃烧室(9)，通过补燃风机(24)向燃烧室(9)补入适量空气，以使来自于燃烧床(4)的可燃成分充分完全燃烬。

6.如权利要求1所述的褐煤高效快速热解方法，其特征在于：所述的高温烟气在进入干燥床(3)前先通过冷却装置(5)降温到320℃，并向烟气中混入再循环烟气以调节进入干燥床(3)的烟气温度。

7.如权利要求1所述的褐煤高效快速热解方法，其特征在于：所述的D工序中产生的半焦通过冷却装置(5)实现快速冷却，并同时吸收利用半焦中的热量。

8.如权利要求1所述的褐煤高效快速热解方法，其特征在于：所述的C、D工序中的热载体为来源于燃烧床(4)的煤或半焦燃烧后的高温烟气。

9.如权利要求5所述的褐煤高效快速热解方法，其特征在于：向所述燃烧室(9)补充空气的同时循环补充燃料煤气。

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