CN102329628B - 一种低阶褐煤大型低温干馏系统 - Google Patents

Abstract

一种低阶褐煤大型低温干馏系统，用于解决低阶褐煤工业化干馏问题。它由备煤部分、干燥部分、干馏部分、热源部分、半焦冷却输送部分和煤气焦油处理部分组成，其中，备煤部分将原煤破碎后送入干燥部分干燥，经干燥的煤粒送入干馏部分干馏，干馏出的煤气除尘后进入煤气和焦油处理部分经处理后储存，干馏后的半焦经风冷后送出，干馏热源由部分干馏自产煤气经燃烧炉燃烧后产生的高温烟气提供，干馏部分引出的低温废烟气作为干燥部分的热载体，冷却半焦的冷风吸收半焦热量后通入燃烧炉供煤气燃烧使用。本发明适用于大规模工业化连续性生产，设备简单，易于实施，为低阶褐煤利用提供了有效的途径。

Description

一种低阶褐煤大型低温干馏系统

技术领域

本发明涉及一种干馏技术，特别是对低阶褐煤进行提质处理的大型低温干馏系统。 

背景技术

面对日益加剧的煤炭资源短缺问题，褐煤这一曾经不被人们提及的低阶煤炭资源的利用问题如今被人们逐渐提上日程。褐煤煤化程度低、水分高、在空气中易风化碎裂、发热量低、不便于远距离运输，因而必须找到一种合理、经济的方式对这一煤种加以利用。通过对煤种限制、环保、加工强度和工艺效率等多方面的考虑，同时兼顾褐煤自身性质，即：褐煤中的焦油产量不仅比烟煤高，而且不具黏结性，选取低温干馏技术作为低阶煤提质、利用是可行并且有相对优势的, 是拓展不粘煤和弱粘煤的应用领域、提高产品附加值和应用效率的重要途径之一，也是煤化工替代石油化工的重要发展方向。

现有干馏技术存在的主要问题如下：

1、从工艺类型方面考虑，现有干馏系统按加热方式分为内热式、外热式、内外并热式；按热载体类型分可分为固体载热式、气体载热式、气-固载热式，传统外热式干馏系统热量仅靠导热墙体进入，热量利用率低、加热不均引起半焦质量不均匀，同时，过高的温度加热区加剧挥发产物的二次热解、降低了焦油产率。以烟气为载热体的内热式干馏系统，煤热解析出的挥发产物被烟气稀释，降低了煤气质量，增大了粗煤气分离净化设备和动力消耗；同时，干馏阶段有大量挥发份析出，烟气作为含氧热介质若在此阶段被利用，容易引起挥发份燃烧甚至爆炸，影响系统的正常稳定运行。采用固体载热（如瓷球、砂子、等）的干馏系统，瓷球或砂子的分离和循环需采用专门的高温筛和提升机，投资和维护费用较高，同时存在热载体磨损导致半焦灰分过大等问题。采用半焦作载热体则要辅以欠氧燃烧措施，否则会产生半焦烧损降低其热值的不利倾向，同时这种工艺生产出的半焦产品含大量粉焦，降低了产品质量。

2、从熄焦方式考虑：以最常采用的湿法熄焦为例，每熄一吨红焦要排出约0．5t含有大量酚、氰化物、硫化物及粉尘的蒸汽，严重地污染了大气及周围的环境，同时造成半焦显热的大量浪费，降低了整个系统的热量利用效率。

3、从能源、资源循环利用方面考虑：对于高水分的低阶煤，干燥过后这部分水分以气态形式带走了大量热量，造成了巨大的能量损失，一般提质系统都没有将原煤自身的水分利用起来，造成资源浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足、提供一种适于大规模生产且能得到高品质产品的低阶褐煤大型低温干馏系统。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种低阶褐煤大型低温干馏系统，其特别之处是：它由备煤部分、干燥部分、干馏部分、热源部分、半焦冷却输送部分、煤气焦油处理部分组成，其中，备煤部分将原煤破碎后送入干燥部分干燥，经干燥的煤粒送入干馏部分干馏，干馏出的煤气除尘后进入煤气焦油处理部分经处理后储存，干馏后的半焦经风冷后送出，干馏热源由部分干馏自产煤气经燃烧炉燃烧后产生的高温烟气提供，干馏部分引出的低温废烟气作为干燥部分的热载体，冷却半焦的冷风吸收半焦热量后通入燃烧炉供煤气燃烧使用。

上述低阶褐煤大型低温干馏系统，所述干馏部分包括第一管组过滤箱体、管式干馏塔、第一旋风分离器、第一重力除尘器和布袋除尘器；其中，第一管组过滤箱体位于管式干馏塔上部并与其连通、管式干馏塔下部设有熄焦箱体，干燥后的煤自管式干馏塔的一侧塔壁上部送入塔内，管式干馏塔内设置叉排排列的加热管，加热管内有恒定流过的热烟气提供热源，管式干馏塔内温度为500-800℃，加热管内烟气温度为800-1000℃；所述第一管组过滤箱体内设有叉排排列的组管，第一管组过滤箱体内温度400-600℃，并设有旁路风机，以对烟道总烟气的温度进行整体调节，保持热烟气温度稳定。第一管组过滤箱体气体出口连通第一旋风分离器，第一旋风分离器气体出口连通布袋除尘器，第一重力除尘器位于第一旋风分离器下部，第一重力除尘器固体出口连通管式干馏塔的下部，用于对第一重力除尘器收集的落焦进行返料。

上述低阶褐煤大型低温干馏系统，所述干燥部分包括第二管组过滤箱体、管式干燥塔、储煤仓、第二旋风分离器、第二重力除尘器，其中第二管组过滤箱体位于管式干燥塔上部并与其连通、管式干燥塔位于储煤箱上部并与其连通，原煤自管式干燥塔的一侧塔壁上部送入塔内，管式干燥塔内设置叉排排列的供热管，管式干燥塔内温度为150-300℃；第二管组过滤箱体内设有叉排排列的组管，第二管组过滤箱体内温度100-120℃；第二管组过滤箱体气体出口连通第二旋风分离器，第二旋风分离器气体出口连通管式换热器，第二重力除尘器位于第二旋风分离器下部，第二重力除尘器固体出口连通储煤仓，用于对落煤的返料。

上述低阶褐煤大型低温干馏系统，所述热源部分包括燃烧炉，燃料来自干馏自产煤气。

上述低阶褐煤大型低温干馏系统，所述煤气焦油处理部分包括气液分离器、焦渣分离槽、煤气间冷器、电捕焦、脱硫箱、煤气柜；捕集分离的焦油经焦渣分离槽送出，纯净的干馏煤气一部分进入煤气柜进行储存；另一部分进入燃烧炉。

上述低阶褐煤大型低温干馏系统，所述半焦冷却输送部分包括熄焦箱体，熄焦箱体为管式，管内流动冷风，冷风吸收半焦热量后通入燃烧炉。

本发明是一种对低阶褐煤进行提质处理的工业化大型低温干馏系统，其产品是半焦、焦油和高纯煤气。工艺过程包括备煤、干燥、干馏、热源、半焦冷却及输送、煤气和焦油处理等。与现有技术相比本发明主要特点如下：

1、干馏采用多层加热管式干馏塔，干馏室与燃烧室不相通，保证了挥发产物不被稀释且加热均匀，避免由于过高的温度加热区加剧挥发产物的二次热解、降低焦油产率的不足。2、一塔两用，干燥塔与干馏塔结构类同，便于过程控制和现场组装；煤粒在塔内下落过程时即完成干燥或干馏，工艺简单、产量可观。3、采用管式过滤箱对干馏、干燥的气体产物进行除尘，管内流过温度恒定的烟气，通过壁面传热，使过滤箱体内保持适宜的温度，避免了气体在除尘过程中的冷凝现象。含尘气体流经叉排管束结构的箱体时，细粉由于相互碰撞和多种作用力的存在，会发生团聚、粘合，依靠自身重力落回塔体内；同时，管内流过温度恒定的烟气，通过壁面传热，使过滤箱体内保持适宜的温度，避免了气体在除尘过程中的冷凝现象。连续析出的的挥发份作为清灰气体持续冲刷过滤箱体外管壁，在过滤的同时完成自身清灰，消除了滤层堵塞的隐患。4、熄焦方式采用间接风冷干熄焦，冷风在管式换热器吸收干燥塔水蒸气的热量之后，引入干馏塔熄焦箱体作为冷却剂，之后作为助燃剂引入燃烧炉，最大程度的回收了系统余热，提高了系统的能量利用率。5、燃料由自产煤气提供，不需要外添燃料，降低了生产成本。同时较之燃煤，煤气燃烧产生的火焰温度稳定且现场易于控制。6、旋风除尘器除下的粉尘，大部分由于在塔内停留时间过短致使挥发份指标超标，除下的粉尘返回熄焦箱体和热半焦混合，不但可实现对热半焦的降温，还可以充分利用热半焦的高温热量加热这部分粉尘，使这部分粉尘的挥发份进一步下降。7、干馏箱体、干燥箱体、管式过滤箱均采用模块化设计，根据不同煤种和用户要求可随时调整干馏箱体个数，灵活并且便于实际操作。本发明采用连续式生产方式，煤粒靠自重下落的过程中即完成提质，适用于大规模工业化生产，设备简单，易于实施。为低阶褐煤利用提供了有效的途径。

附图说明

图1是本发明原理示意图。

图中各标号为：1、第一管组过滤箱体，2、管式干馏塔，3、熄焦箱体，4、干馏塔顶煤仓，5、螺旋给料机，6、第一旋风分离器，7、第一重力除尘器，8、布袋除尘器，9、气液分离器，10、焦渣分离槽，11、煤气间冷器， 12、电捕焦，13、脱硫箱，14、煤气柜，15、燃烧炉，16、第二管组过滤箱体，17、管式干燥塔，18、储煤仓，19、干燥塔顶煤仓， 20、原煤螺旋给料机，21、第二旋风分离器，22、第二重力除尘器， 23、管式换热器，24、水池，25、旁路风机，26、引风机

具体实施方式

本发明低阶褐煤大型低温干馏系统由备煤部分、干燥部分、干馏部分、热源部分、半焦冷却输送部分、煤气焦油处理部分组成，以下结合图1对本发明作进一步说明。

备煤部分：原煤经破碎后粒径30mm-50mm，送入干燥塔顶煤仓19，由原煤螺旋给料机20送入管式干燥塔17。

干燥部分：干燥部分包括第二管组过滤箱体16、管式干燥塔17、储煤仓18、第二旋风分离器21、第二重力除尘器22。其中第二管组过滤箱体位于管式干燥塔上部并与其连通、管式干燥塔位于储煤箱上部并与其连通。管式干燥塔内设置多排供热管，管式干燥塔内温度为150-300℃；第二管组过滤箱体内设有叉排排列的组管，第二管组过滤箱体内温度100-120℃；第二管组过滤箱体气体出口连通第二旋风分离器，第二旋风分离器气体出口连通管式换热器，第二重力除尘器位于第二旋风分离器下部，第二重力除尘器固体出口连通储煤仓18。

干燥部分的工作过程如下：经过筛选的原煤，在管式干燥塔17中完成干燥，干燥热载体是系统干馏阶段引出的低温废烟气。烟气自加热管内流过实现传热。为配合对水蒸汽的除尘，在管式干燥塔的上方组装有管式过滤箱16。管式过滤箱和管式干燥塔结构类似，用于对细粉颗粒的初步过滤、净化蒸汽。之后将蒸汽引入第二旋风分离器21进一步净化，脱离下来的煤粒进入第二重力除尘器22沉淀。沉淀的煤粒由于在干燥塔内停留时间较短，故其含水量较高，为使其水分进一步下降并尽可能利用系统余热，将这部分沉淀下来的煤粒以返料的形式再次引入储煤仓18，与不断下落的高温干燥煤混合，利用仓内余热完成自身深度干燥。干燥阶段原煤整体粒径较干馏阶段大许多、细粉含量也少，因此蒸汽在经历了管式过滤箱和旋风分离器除尘后即可引出。干燥阶段引出的水蒸气进入管式换热器23冷凝，冷却剂由引风机26引入的冷风提供。冷凝得到的冷却水引入水池24，作为工业用水备用。

干馏部分：干馏部分包括第一管组过滤箱体1、管式干馏塔2、第一旋风分离器6、第一重力除尘器7、布袋除尘器8。第一管组过滤箱体位于管式干馏塔上部并与其连通、管式干馏塔下部设有熄焦箱体3。干燥后的煤由干馏塔顶煤仓4经螺旋给料机5自管式干馏塔2的顶部送入塔内。管式干馏塔主体由若干排加热管以及四周塔壁组成。工业化设备由数个这样的塔体根据需要模块化组成，以便于根据煤种和处理量灵活组装。管式干馏塔内叉排排列的加热管内有恒定流过的热烟气提供热源，管式干馏塔内温度为500-800℃，加热管内烟气温度为800-1000℃。第一管组过滤箱体内也设有叉排排列的组管，第一管组过滤箱体内温度400-600℃，在第一管组过滤箱体入口处设有调节温度的旁路风机25，以对烟道总烟气的温度进行整体调节，保持热烟气温度稳定。第一管组过滤箱体气体出口连通第一旋风分离器，第一旋风分离器气体出口连通布袋除尘器，第一重力除尘器位于第一旋风分离器下部，第一重力除尘器固体出口连通管式干馏塔。

干馏部分的工作过程如下：干燥后的煤自管式干馏塔塔顶部煤仓4，由螺旋给料机5送入塔内，经塔顶洒落，在下降过程中，煤粒不断受热释放出煤气，完成干馏过程。管式干馏塔2的上方的第一管式过滤箱1对引出煤气的进行除尘，第一管式过滤箱内温度控制在400-600℃之间。第一管式过滤箱1的作用在于：1、阻挡煤粒上浮，防止下落过程中溅起的落煤随煤气带走；2、细煤粉在随煤气穿过叉排管隙的过程中，由于煤气氛围和煤粒之间的多种作用关系，会发生细粉的团聚和粘合，由于重力作用，大部分煤粒最终会被过滤下来进入熄焦箱体。第一管式过滤箱体温度需保持在焦油冷凝温度之上，在除尘的同时避免了焦油在塔内冷凝，且温度要保持在600℃之下，防止焦油的二次裂解（二次裂解会导致焦油产率大幅度下降，影响整个系统的经济效益）。连续析出的的挥发份作为过滤箱体的清灰气体持续冲刷箱体管壁，在过滤的同时完成自身清灰，消除了滤层堵塞的隐患。经过第一管式过滤箱1的初步过滤，大粒径煤粒和团聚细粉颗粒被过滤下来，干馏煤气得到初步除尘，为进一步除去粉尘，将干馏煤气引入第一旋风分离器6，脱离下来的半焦进入第一重力除尘器7。由于这部分细粉在干馏塔内停留时间较短，故其挥发份指标不能满足半焦成品要求，为使产品质量稳定，将这部分沉淀下来的半焦以返料的形式引入管式干馏塔2的下部，和热半焦混合。不但可实现对热半焦的降温，还可以充分利用热半焦的高温热量加热这部分粉尘，使这部分粉尘的挥发分进一步下降。为提高焦油纯度并且减轻后续设备的磨损，对旋风分离器6引出的干馏煤气引入炭岩纤维布袋除尘器8进行粉尘捕集。布袋除尘器8的反吹气源采用干馏煤气本身。

热源部分：热源部分包括燃烧炉15，燃料来自干馏自产煤气。一部分自产煤气从管式干馏塔2引出后经分离净化进入燃烧炉15燃烧，产生高温烟气供给管式干馏塔2和第一管式过滤箱1作为干馏介质和热源；降低温度的烟气从管式干馏塔2和第一管式过滤箱1引出后进入管式干燥塔16和第二管式过滤箱17，为干燥过程提供热源；从管式干燥塔16和第二管式过滤箱17引出的冷烟气排入大气。

煤气和焦油处理部分：煤气焦油处理部分包括气液分离器9、焦渣分离槽10、煤气间冷器11、电捕焦12、脱硫箱13、煤气柜14。半焦的熄焦采用间接风冷，熄焦箱3为管式，其结构与管式干馏塔2类同，熄焦箱内设置冷风管，管内流动有冷风，半焦在冷风管的间隙下落的过程中完成散热。冷风吸收半焦热量后通入燃烧炉15供煤气燃烧用。

Claims (4)

1.一种低阶褐煤大型低温干馏系统，其特征在于，它由备煤部分、干燥部分、干馏部分、热源部分、半焦冷却输送部分、煤气焦油处理部分组成，其中备煤部分将原煤破碎成粒径30mm-50mm，送入干燥部分干燥，经干燥的煤粒送入干馏部分干馏，干馏出的煤气除尘后进入煤气焦油处理部分经处理后储存，干馏后的半焦经风冷后送出，干馏热源由部分干馏自产煤气经燃烧炉燃烧后产生的高温烟气提供，干馏部分引出的低温废烟气作为干燥部分的热载体，冷却半焦的冷风吸收半焦热量后通入燃烧炉供煤气燃烧使用；

所述干馏部分包括第一管组过滤箱体（1）、管式干馏塔（2）、第一旋风分离器（6）、第一重力除尘器（7）和布袋除尘器（8），其中第一管组过滤箱体位于管式干馏塔上部并与其连通、管式干馏塔下部设有熄焦箱体（3），干燥后的煤自管式干馏塔的一侧壁面送入塔内，管式干馏塔内设置叉排排列的加热管，加热管内有恒定流过的热烟气提供热源，管式干馏塔内温度为500-800℃，加热管内烟气温度为800-1000℃；所述第一管组过滤箱体内设有叉排排列的组管，第一管组过滤箱体内温度400-600℃，并设有旁路风机（25）以对烟道总烟气的温度进行整体调节，保持热烟气温度稳定；第一管组过滤箱体气体出口连通第一旋风分离器，第一旋风分离器气体出口连通布袋除尘器，第一重力除尘器位于第一旋风分离器下部，第一重力除尘器固体出口连通管式干馏塔（2）的下部；

所述干燥部分包括第二管组过滤箱体（16）、管式干燥塔（17）、储煤仓（18）、第二旋风分离器（21）、第二重力除尘器（22），其中第二管组过滤箱体位于管式干燥塔上部并与其连通、管式干燥塔位于储煤箱上部并与其连通，原煤自管式干燥塔的一侧塔壁上部送入塔内，管式干燥塔内设置叉排排列的供热管，管式干燥塔内温度为150-300℃；第二管组过滤箱体内设有叉排排列的组管，第二管组过滤箱体内温度100-120℃；第二管组过滤箱体气体出口连通第二旋风分离器，第二旋风分离器气体出口连通管式换热器（23），第二重力除尘器位于第二旋风分离器下部，第二重力除尘器固体出口连通储煤仓（18）。

2.根据权利要求1所述的低阶褐煤大型低温干馏系统，其特征在于：所述热源部分包括燃烧炉（15），燃料来自干馏自产煤气。

3.根据权利要求2所述的低阶褐煤大型低温干馏系统，其特征在于：所述煤气焦油处理部分包括气液分离器（9）、焦渣分离槽（10）、煤气间冷器（11）、电捕焦（12）、脱硫箱（13）、煤气柜（14）；捕集分离的焦油经焦渣分离槽（10）送出，纯净的干馏煤气一部分进入煤气柜（14）进行储存；另一部分进入燃烧炉（15）。

4.根据权利要求3所述的低阶褐煤大型低温干馏系统，其特征在于：所述半焦冷却输送部分包括熄焦箱体（3），熄焦箱体为管式，管内流动冷风，冷风吸收半焦热量后通入燃烧炉。