CN102417823A - 一种低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺及系统，克服现有技术的不足之处，特别适用于含水量高的褐煤或其他低阶煤如长焰煤、不粘煤或弱粘煤和气煤等的干燥干馏组合提质。该工艺采用蒸汽回转干燥机干燥和多管回转低温干馏机干馏的组合提质方法，解决了单纯的干馏工艺存在的焦化废水处理量大、煤气处理量大等问题。本发明提供的干燥和多管回转低温干馏的组合提质工艺具有能量利用率高、系统安全稳定、干馏气体处理量小、焦化废水处理量小、焦油产率高、煤气热值高等优点。

Description

一种低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺及系统

技术领域

本发明涉及一种低阶煤的组合提质工艺及系统，特别涉及一种高含水量的低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺及系统。

背景技术

目前针对低阶煤转化提质的传统工艺主要有：干燥提质和低温干馏提质工艺。

普通干燥提质工艺多用于含水较高的褐煤煤种提质，其原理主要是通过物理的方法，如升高温度、加压方式，使原煤中水分迅速变成气态的形式，从而达到脱除的目的。世界范围内的低阶煤干燥技术很多，包括固定床、流化床、回转窑、夹带系统等。干燥提质工艺的缺点在于处理后的煤样极易吸潮，而且长期暴露在空气中的煤粉极易自燃。本专利权人发明的专利200910015753.9提供了一种过热蒸汽褐煤预干燥装置及其工艺，该工艺将内加热流化床与过热蒸汽干燥工艺嫁接，可直接将含水30%-50%的褐煤干燥至含水12%，节能效果显著，用过热蒸汽干燥提高了热效率，而且整个过热蒸汽干燥过程为无氧环境，系统安全可靠，可连续操作。本专利权人发明的专利200920318687.8提供了一种间接换热回转类过热蒸汽褐煤干燥系统，该系统可连续操作，处理量大，整个干燥过程为无氧环境，安全可靠，全部蒸发水气回收其热能和水分，节能效果显著，过热蒸汽用量小，系统的除尘设备规格小，动力消耗低，运行成本低。

低温干馏提质工艺是指通过热解的方式将含水量低的低阶煤加工成为优质半焦，并获得一定热值的煤气和高附加值的煤焦油的过程。现阶段成熟的工业化半焦生产工艺主要有多段回转炉工艺和内热式气固热载体热解工艺。

外热式多段回转炉工艺(专利公开号：CN1066459A)是中国煤炭科学研究总院北京煤化所开发的低阶煤干馏（热解）工艺。该工艺的主要目标是制备优质半焦，对原料煤的适宜粒度要求是6-30mm。煤气经净化后，可外供民用或做工业燃气。其缺点是工艺单台处理能力小，热效率低。

内热式工艺主要有托斯考（Toscoa1）、ETCH粉煤快速热解工艺、鲁奇鲁尔煤气（Lurgi-Ruhrgas，简写成LR）工艺、大连理工大学煤固体热载体法热解工艺，其特点是借助热载体把热量传给煤料，热载体可以是气体热载体，也可以是固体热载体。气体热载体热解工艺的主要缺点是气体热载体稀释了干馏气态产物，降低了煤气质量，增大了煤气分离净化设备及动力消耗；固体热载体热解工艺的主要缺点是系统复杂、投资高、设备磨损严重、维修量大等。

因低阶煤一般初水分含量较大，单纯的干馏工艺存在焦化废水处理量大、煤气处理量大等问题，并且干馏尾气的中低温余热也未得到有效利用，造成了很大的能源浪费。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺及系统，特别适用于含水量高的褐煤或其他低阶煤如长焰煤、不粘煤或弱粘煤和气煤等的干燥干馏组合提质。该工艺及系统采用干燥和多管回转低温干馏的组合提质，解决了单纯的干馏工艺存在的焦化废水处理量大、煤气处理量大等问题。本发明提供工艺及系统具有能量利用率高、系统安全稳定、干馏气体处理量小、焦化废水处理量小、焦油产率高、煤气热值高等优点。本发明还能够回收低阶煤低温干馏过程中产生的煤焦油等化工原料，提高煤的综合利用率。本发明用低阶煤低温干馏提质工艺生产挥发份低、低位热值高、稳定性好的粉状或粒状半焦。本发明用低阶煤低温干馏提质工艺生产中热值的民用或工业煤气。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案： 

一种低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺，包括以下步骤：

1）从原煤仓出来的原煤煤粉输送至干燥机；

2）原煤煤粉经干燥机干燥以后，大部分干煤粉直接经卸料阀送入掺混料仓；剩余的较细的干煤粉随过热蒸汽进入除尘器除尘和分离，分离收集下来的干煤粉也进入掺混料仓；经分离净化后的干燥尾气分为两路，一路经烟气换热器加热升温后进入干燥机循环使用；另一路经烟囱排空。

3）掺混料仓中的干煤粉经输送设备进入多管回转干馏机中干馏，产生热半焦和干馏气，热半焦从多管回转干馏机底部排出进入冷焦机，用冷空气或冷水间接冷却，冷却半焦后的空气一部分进入烟气发生炉作为助燃空气使用，另一部分进余热回收系统或冷却半焦后的热水进行循环回收利用；所述干馏气排出多管回转干馏机后，经除尘器除尘，收集下来的粉尘进入冷焦机，除尘后的干馏气进入煤气净化和焦油捕集系统。

所述步骤1）和步骤2）中的干燥机为蒸汽回转干燥机或内加热流化床干燥机；所述步骤2）中干燥机中的过热蒸汽来自干燥循环尾气与煤粉干燥蒸发出的水蒸气。多管回转干馏机中干馏用的热源为烟气发生炉产生的高温烟气；干馏换热后的烟气从多管回转干馏机排出后分为两部分，一部分进入烟气换热器间接加热干燥循环尾气，另一部分进余热回收系统回收其热能。干燥后的干煤粉含水量为8%以下，优选为5%以下。

所述步骤2）中掺混料仓中的煤粉经卸料阀落入其下方的输送装置，经粉煤给料器均匀分布进入多管回转干馏机内敷设的多根干馏管中，受到来自烟气发生炉的高温烟气的间接加热作用而发生热解，高温烟气与煤粉的流向可设置为顺流或逆流；所述输送装置为皮带。

所述步骤3）中的热半焦温度为400-600℃，冷却后的半焦可根据需要进入后续工段，用于半焦气化，或作为冶金还原剂，或作为清洁燃料，或其它用途。

就低阶煤的干燥干馏的组合提质系统而言，本发明为解决所述技术问题的系统包括干燥系统和干馏系统，所述干燥系统包括干燥机和进料系统，进料系统与干燥机的进料口相连，干燥机出料口与掺混料仓连接，干燥机还与除尘分离系统相连，除尘分离系统与掺混料仓相连；除尘分离系统还与烟气换热器连接；高温烟气发生装置与干馏系统烟气进口相连。

所述干馏系统包括至少一级多管回转干馏机，多管回转干馏机为外热式回转类装置，多管回转干馏机的筒体内设置若干干馏管，若干干馏管内均设有螺旋叶片，所述的多管回转干馏机的进料口与所述掺混料仓经皮带或其它起同等作用的输送设备相连，多管回转干馏机的出料口与冷焦机相连，多管回转干馏机的烟气出口与烟气换热器相连，所述从干馏机析出的干馏气由导气口经旋风除尘器分别与冷焦机以及煤气净化和焦油捕集系统相连；所述冷焦机上的排气口分别与烟气发生炉和余热回收系统相连，冷焦机上的出料口与后续工段相连，冷焦机上的进气口与鼓风机相连。

所述除尘器为旋风除尘器、布袋除尘器或两者的组合使用。

所述干燥机为蒸汽回转干燥机或内加热流化床干燥机。

本发明的有益效果是：

1、该工艺在干馏工段前将原煤含水量干燥到8%以下，从而大大减少了低温干馏气体产物排出量，减小了干馏气体处理系统的投资和运行成本，减少了干馏过程产生的有害废水量。

2、该工艺将干馏后的热烟气引入烟气换热器加热干燥循环尾气，有效解决了干燥系统和干馏系统能量匹配问题，实现了对高温烟气的梯级有效利用。

3、该工艺将从冷焦机出来的热空气引入烟气发生炉作为助燃空气，充分利用了这部分能量，提高了整个工艺的热利用率。

4、采用多管回转干馏机进行干馏，干馏机内设有众多干馏管，可大大地增加换热面积，是同等规格内热式烟气干馏机换热面积的10-20倍。同时随着干馏机的转动，干馏管内的螺旋导流叶片可对干馏管内的粉煤进行分散、导流，强化了干馏效果。

5、待干馏煤粉加入多管回转干馏机内部众多干馏管内，使煤粉在干馏管内的煤粉填充率可达30-45%，大大提高了单台设备的干馏处理能力。

6、该间接加热式的干馏工艺系统使传热介质不直接与粉煤接触，干馏产生的气体主要成分为焦油气、煤气及水蒸气，相对内热直接加热方式所获得的干馏气体纯度高，气体处理量小，得到的焦油中粉尘含量低，煤气热值高。

附图说明

图1为实施例1低阶煤蒸汽回转干燥与多管回转干馏组合提质工艺流程图；

图2为实施例2内加热流化床干燥与低温干馏组合提质工艺流程图；

其中:1、原煤仓；2、双螺旋输送机；3、蒸汽回转干燥机；4、卸料阀；5、布袋除尘器Ⅰ；6、引风机Ⅰ；7、掺混料仓；8、皮带；9、多管回转干馏机；10、烟气发生炉；11、烟气换热器；12、布袋除尘器Ⅱ；13、引风机Ⅱ；14、冷焦机；15、旋风除尘器Ⅱ；16、鼓风机Ⅱ；17、鼓风机Ⅰ；18、旋风除尘器Ⅰ；19、内加热流化床干燥机。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1，

如图1所示， 原煤仓1出来的0-10mm原煤经双螺旋输送机2进入蒸汽回转干燥机3，随着蒸汽回转干燥机3筒体的转动，被换热管提升、扬洒，与内置换热管和过热蒸汽充分接触换热，借助于蒸汽回转干燥机3的斜度从较高一端向较低一端移动，通过控制煤在筒体内的停留时间，干燥至含水量8%以下，优选5%以下，由蒸汽回转干燥机3尾部的卸料阀4排出进入掺混料仓7。

掺混料仓7出来的煤粉经皮带8送入多管回转干馏机9中的多管粉煤给料器中，再经给料器均匀布入多根干馏管中。干馏管内的煤粉一方面随着多管回转干馏机9筒体的转动绕多管回转干馏机9中心轴做圆周运动，另一方面在自身重力及管内螺旋叶片导流作用下沿轴向移动，受到来自烟气发生炉10的750℃-900℃的高温烟气的间接加热作用而发生热解，高温烟气与煤粉的流向可设置为顺流或逆流。煤粉干馏热解产生热半焦和干馏气（煤气、焦油蒸气、热解水等）。多管回转干馏机9底部排出的400-600℃热半焦落入冷焦机14。环境空气经鼓风机Ⅱ16进入冷焦机14，与热半焦进行间接冷却，冷却半焦后的具有一定温度的空气一部分进入烟气发生炉10作为助燃空气使用，另一部分进余热回收系统。冷却后的半焦可根据需要进入后续工段，用于半焦气化，或作为冶金还原剂，或作为清洁燃料，或其它用途。产生的干馏气排出多管回转干馏机9后，经旋风除尘器Ⅱ15除尘，收集下来的粉尘进入冷焦机14，除尘后的干馏气进入煤气净化和焦油捕集系统。

烟气发生炉10产生的高温烟气提供干馏热源，进入多管回转干馏机9筒体内经干馏管壁间接加热干馏管内的煤粉，换热后从多管回转干馏机9排出的烟气温度为400-700℃，一部分进入烟气换热器11间接加热干燥循环尾气，另一部分进余热回收系统回收其热能。从烟气换热器11出来的烟气温度在150-200℃，经布袋除尘器Ⅱ12除尘后，由引风机Ⅱ13引出经烟囱排空。

蒸汽回转干燥机3采用饱和蒸汽作为主要热源。饱和蒸汽进入蒸汽回转干燥机3的蒸汽盘管内，对煤粉进行干燥。干燥过程中形成的冷凝水排出蒸汽回转干燥机3，进入冷凝水回收系统。

蒸汽回转干燥机3正常运行后，随着煤中的水分不断地以水蒸气的形态析出，蒸汽回转干燥机3筒体内原有的气体在引风机Ⅰ6及烟气换热器11的作用下逐渐置换为过热蒸汽作为携湿气体。从蒸汽回转干燥机3出来的过热蒸汽夹带着粉尘进入布袋除尘器Ⅰ5中，经分离净化后的100-120℃干燥尾气经引风机Ⅰ6后分为两路，一路经烟气换热器11加热升温后，进入蒸汽回转干燥机3作为干燥介质；另一路经烟囱排空。

实施例2

如图2所示，原煤仓1出来的0-10mm原煤经双螺旋输送机2进入内加热流化床干燥机19，在鼓风机Ⅰ17的作用下过热蒸汽经布风装置均风后进入床层带动煤开始流化，悬浮于气流中的煤颗粒与过热蒸汽进行第一次热交换。同时，煤颗粒在流化过程中与内加热流化床干燥机19内置的蒸汽盘管充分接触，使煤颗粒与蒸汽盘管进行第二次热交换，通过控制煤粉在内加热流化床干燥机19内的停留时间，干燥至含水量8%以下，优选5%以下，干煤粉经卸料阀4送入掺混料仓7中。

掺混料仓7出来的煤粉/粒经皮带8送入多管回转干馏机9中的多管粉煤给料器中，再经给料器均匀布入多根干馏管中。干馏管内的煤粉一方面随着多管回转干馏机9筒体的转动绕多管回转干馏机9中心轴做圆周运动，另一方面在自身重力及管内螺旋叶片导流作用下沿轴向移动，受到来自烟气发生炉10的750℃-900℃的高温烟气的间接加热作用而发生热解，高温烟气与煤粉的流向可设置为顺流或逆流。煤粉干馏热解产生热半焦和干馏气（煤气、焦油蒸气、热解水等）。多管回转干馏机9底部排出的400-600℃热半焦落入冷焦机14。环境空气经鼓风机Ⅱ16进入冷焦机14，与热半焦进行间接冷却，冷却半焦后的具有一定温度的空气一部分进入烟气发生炉10作为助燃空气使用，另一部分进余热回收系统。冷却后的半焦可根据需要进入后续工段，用于半焦气化，或作为冶金还原剂，或作为清洁燃料，或其它用途。产生的干馏气排出多管回转干馏机9后，经旋风除尘器Ⅱ15除尘，收集下来的粉尘进入冷焦机14，除尘后的干馏气进入煤气净化和焦油捕集系统。

烟气发生炉10产生的高温烟气提供干馏热源，进入多管回转干馏机9筒体内经干馏管壁间接加热干馏管内的煤粉。换热后从多管回转干馏机9排出的烟气温度为400-700℃，一部分进入烟气换热器11间接加热干燥回流尾气，另一部分进余热回收系统回收其热能。从烟气换热器11出来的烟气温度在150-200℃，经布袋除尘器Ⅱ12除尘后，由引风机Ⅱ13引出经烟囱排空。

内加热流化床干燥机19采用饱和蒸汽作为主要热源。饱和蒸汽进入内加热流化床干燥机19的蒸汽盘管内，对煤粉进行干燥。干燥过程中形成的冷凝水排出内加热流化床干燥机19，进入冷凝水回收系统。

内加热流化床干燥机19正常运行后，随着煤中的水分不断地以水蒸气的形态析出，内加热流化床干燥机19内原有的气体在引风机Ⅰ6及烟气换热器11的作用下逐渐置换为过热蒸汽作为循环流化风。完成干燥过程的过热蒸汽夹带着粉尘依次进入旋风除尘器Ⅰ18和布袋除尘器Ⅰ5中，经分离净化后的100-120℃干燥尾气经引风机Ⅰ6后分为两路，一路经烟气换热器11加热后进入内加热流化床干燥机19循环使用；另一路经烟囱排空。

Claims (10)

1.一种低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺，其特征是，包括以下步骤：

1）从原煤仓出来的原煤煤粉输送至干燥机；

2）原煤煤粉经干燥机干燥以后，大部分干煤粉直接经卸料阀送入掺混料仓；剩余的较细的干煤粉随过热蒸汽进入除尘器除尘和分离，分离收集下来的干煤粉也进入掺混料仓；经分离净化后的干燥尾气分为两路，一路经烟气换热器加热升温后进入干燥机循环使用；另一路经烟囱排空；

3）掺混料仓中的干煤粉经输送设备进入多管回转干馏机中干馏，产生热半焦和干馏气，热半焦从多管回转干馏机底部排出进入冷焦机用冷空气或冷水间接冷却，冷却半焦后的空气一部分进入烟气发生炉作为助燃空气使用，另一部分进余热回收系统或冷却半焦后的热水进行循环回收利用；所述干馏气排出多管回转干馏机后，经除尘器除尘，收集下来的粉尘进入冷焦机，除尘后的干馏气进入煤气净化和焦油捕集系统。

2.如权利要求1所述的低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺，其特征是，所述步骤1）和步骤2）中的干燥机为蒸汽回转干燥机或内加热流化床干燥机；所述步骤2）中的干燥机中的过热蒸汽来自干燥循环尾气与煤粉干燥蒸发出的水蒸气。

3.如权利要求1所述的低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺，其特征是，所述步骤3）中多管回转干馏机中干馏用的热源为烟气发生炉产生的高温烟气；

干馏换热后的烟气从多管回转干馏机排出后分为两部分，一部分进入烟气换热器间接加热干燥循环尾气，另一部分进余热回收系统回收其热能。

4.如权利要求1所述的低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺，其特征是，所述步骤2）中干燥后的干煤粉含水量为8%以下。

5.如权利要求1所述的低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺，其特征是，所述步骤2）中掺混料仓中的煤粉经卸料阀落入其下方的输送装置，经粉煤给料器均匀分布进入多管回转干馏机内敷设的多根干馏管中，受到来自烟气发生炉产生的高温烟气的间接加热作用而发生热解，高温烟气与煤粉的流向可设置为顺流或逆流；所述输送装置为皮带。

6.如权利要求1所述的低阶煤的干燥干馏的组合提质工艺，其特征是，所述步骤3）中热半焦为400-600℃，其从多管回转干馏机底部排出进入冷焦机用冷空气或冷水间接冷却，冷却半焦后的具有一定温度的空气一路进入烟气发生炉作为助燃空气使用，另一路进余热回收系统或冷却半焦后的热水进行循环回收利用；冷却后的半焦根据需要进入后续工段，用于半焦气化，或作为冶金还原剂，或作为清洁燃料。

7.一种低阶煤的干燥干馏的组合提质系统，其特征是，包括干燥系统和干馏系统，所述干燥系统包括干燥机和进料系统，进料系统与干燥机的进料口相连，干燥机出料口与掺混料仓连接，干燥机还与除尘分离系统相连，除尘分离系统与掺混料仓相连；高温烟气发生装置与干馏系统的烟气进口相连。

8.如权利要求7所述的低阶煤的干燥干馏的组合提质系统，其特征是，所述干馏系统包括至少一级多管回转干馏机，所述的多管回转干馏机为外热式回转类装置，多管回转干馏机的筒体内设置若干干馏管，若干干馏管管内均设有螺旋叶片；所述的多管回转干馏机的进料口与所述掺混料仓经输送设备相连，多管回转干馏机的出料口与冷焦机相连，烟气出口与烟气换热器相连，干馏气出口与除尘器相连，除尘器分别与冷焦机以及煤气净化和焦油捕集系统相连；所述冷焦机上的排气口分别与烟气发生炉和余热回收系统相连，冷焦机上的出料口与后续工段相连，冷焦机上的进气口与鼓风机相连。

9.如权利要求8所述的低阶煤的干燥干馏的组合提质系统，其特征是，所述的除尘器为旋风除尘器或布袋除尘器或前述两者组合使用。

10.如权利要求7所述的低阶煤的干燥干馏的组合提质系统，其特征是，所述干燥机为蒸汽回转干燥机或内加热流化床干燥机。

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