CN102732274A - 以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法 - Google Patents

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周松涛
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Abstract

本发明涉及以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,褐煤投入到干燥炉中被加热干燥,干燥后的煤送到干馏炉中被加热干馏,得到热半焦,热半焦在熄焦炉中冷却、熄焦,产出半焦产品;燃煤热风炉产生的高温烟气经过净化室净化,净化室中通入干馏煤气,消耗高温烟气中的剩余氧气产生低氧含量高温热风作为干燥炉的全部或部分加热源,用于煤干燥,干馏炉中干馏的热源为部分或全部来自于干馏煤气经燃烧器燃烧产生的高温烟气,干馏煤气和焦油蒸汽经除尘、冷却、焦油分离等处理后得到粗焦油和常温洁净干馏煤气。燃煤热风炉的高温烟气作为褐煤干燥热源,相比于采用干馏煤气作为干燥热源,则富余出大量干馏煤气,节省出的大量干馏煤气则另作他用,经济价值高。

Description

以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法
技术领域
本发明涉及一种煤干馏工艺,尤其涉及一种利用燃煤热风炉作为系统供热的褐煤干馏工艺。
背景技术
煤在隔绝空气条件下受热分解成煤气、焦油和焦炭(或半焦)等干馏产品的工艺过程被称之为煤的干馏工艺,按煤料被加热最终温度的不同可分为高温、中温或低温干馏,一般认为500~700℃为低温干馏,褐煤、长焰煤或气煤等高挥发分类煤种适用于低温干馏,目前此类煤种选用的干馏炉型多为鲁奇三段炉或立式兰炭方炉,其燃烧供热方式多为直接接触加热的内热式工艺。内热式工艺是借助气体热载体(多为煤气燃烧产生的高温烟气)直接进入干馏炉内穿过块状煤层给煤料传热,此工艺具有传热快、效率高、加热均匀、设备简单、投资较省等优点。通过内热式干馏加工,将煤转化成气(煤气)、液(焦油)、固(半焦)三种产品,具有较好的经济效益及社会效益。但目前此类煤种的干馏加工工艺中,所需的干燥干馏热源都是来自系统干馏产生的煤气,即将干馏煤气作为燃烧供热等低端用途,熄焦或尾气余热未能得到较好回收或利用,造成大量高品位热能浪费。而褐煤等低阶煤种中含水量很高(在25%-65%之间),需要大量的热量来使其干燥,尽管褐煤等低阶煤种在干馏时煤气产量很高,但现有的技术和装置在干馏处理褐煤等低阶煤种时,工艺本身消耗了全部或绝大部分干馏煤气,没有或很少有煤气输出外供。同时现有工艺和装置只使用块状煤,在开采和破碎筛分过程中产生的大量细碎煤或粉煤无法得到使用,造成大量宝贵资源的浪费, 同时其经济效益受到限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,褐煤通过原料煤仓投入干燥炉内,褐煤在干燥炉与入炉高温烟气接触换热,逐渐被加热至150~300℃,煤充分脱水干燥后经干燥炉的出料口通过干馏炉的进料口进入干馏炉内,煤在干馏炉与入炉高温烟气接触换热,继续被加热至400~850℃,煤热解干馏变成半焦,同时逸出煤气及焦油蒸气,热半焦经干馏炉的出料口通过熄焦炉的进料口进入熄焦炉内,与无氧常温气体接触换热,半焦冷却至160℃以下,经密封出料系统卸出半焦产品;
燃煤热风炉产生的高温烟气由净化室除尘净化,并在净化室中通入净化后的干馏煤气,净化后的干馏煤气与高温烟气中的剩余氧气反应产生低氧含量高温烟气,除尘净化后的低氧含量高温烟气经干燥炉的热烟气进口送入干燥炉内作为干燥热源使用,入炉高温烟气与煤料接触换热,产生70~180℃的低温湿烟气,部分低温湿烟气经干燥炉的低温烟气出口通过除尘器的进口进入除尘器内,除尘器处理后的低温烟气由循环风机再送入干燥炉内循环使用;其余部分湿烟气通入原煤料仓预热原料煤后排放,或经干燥炉湿烟气排放口直接排放或经除尘后排放;
干馏炉内逸出的含焦油蒸气的煤气与入炉高温烟气混合成低热值粗煤气经干馏炉的粗煤气出口进入煤气净化分离系统,煤气净化分离系统对粗煤气除尘、冷却、油水分离净化,净化后的煤气由煤气增压风机升压,净化后的煤气由煤气增压风机升压,升压后的净化煤气一部分送入干馏炉燃烧室,一部分送入燃煤热风炉的净化室,其余部分供给用气单元;
一部分净化后的干馏煤气送入燃烧器作为燃料与空气或富氧空气燃烧生成450~900℃高温烟气,高温烟气作为高温热载体经干馏炉的热烟气进口进入干馏炉内加热煤料使其干馏;一部净化后的干馏煤气送入燃煤热风炉净化室, 其余煤气供给用气单元。
进一步地,上述的以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其中,所述褐煤投入破碎筛分装置进行破碎筛分,筛分出的块煤经破碎筛分装置的块煤出口通过干燥炉的进料口投入干燥炉内,筛分出的细碎煤送入燃煤热风炉作为燃料燃烧产生高温烟气。
更进一步地,上述的以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其中,筛分出的细碎煤进入细碎煤干燥装置内干燥,干燥后的细碎煤再送入燃煤热风炉。
更进一步地,上述的以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其中,用于熄焦炉的无氧常温气体为部分净化煤气,部分净化煤气经熄焦后产生热煤气,一部分热煤气送入燃煤热风炉的净化室,产生无氧或低氧含量高温烟气,一部分热煤气送干馏炉燃烧室,其余热煤气送用气单元。
再进一步地,上述的以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其中,所述除尘净化后的低氧含量高温烟气经燃烧器的配风口进入燃烧器的配风室,配风调温后入干馏炉使用。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:
本发明采用燃煤热风炉的高温烟气作为块煤干燥热源,低质细碎煤经燃煤热风炉燃烧产生的高温烟气作为煤干馏工艺中原煤干燥甚至干馏所需的热源,因为在处理褐煤等低阶煤种时干燥耗热远远多于干馏耗热,而褐煤等低阶煤种干馏时煤气产量也相对较高,所以相比于采用干馏煤气作为块煤干燥热源,本工艺富余出大量干馏煤气,节省出的大量干馏煤气则另作他用,经济效益较高;干法熄焦回收高温半焦的大量余热供干馏使用,干法熄焦使煤气中硫含量得到降低,煤气使用后的最终排放更加环保;燃煤热风炉净化室内通入干馏煤气,产生无氧或低氧高温烟气,使得干燥和干馏过程更加安全可靠,同时帮助提高煤气,煤焦油产量和质量;工艺流程简洁,生产运行中易于操作控制,使得所有资源包括块煤、细碎煤和煤气得到高效,充分和合理应用,堪称是具有新颖性、创造性、实用性的好技术。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明:
图1:本发明工艺装置的构造示意图。
具体实施方式
本发明提供一种以燃煤热风炉作为供热的煤干馏方法,利用低质细碎原煤燃烧产生的高温烟气作为煤干馏系统中原煤干燥甚至干馏所需的热源,而省下干馏煤气作为高端使用。
如图1所示,以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏工艺装置,包括干燥炉1、干馏炉2和熄焦炉3,干燥炉1上设有湿烟气排放口G,干燥炉1的进料端设置有破碎筛分装置4,破碎筛分装置4的块煤出口与干燥炉1的进料口相连,干燥炉1的出料口连通干馏炉2的进料口,干馏炉2的出料口连通熄焦炉3的进料口,熄焦炉3的出料口设有密封出料系统,密封出料系统具体采用出焦关风器13;破碎筛分装置4的细碎煤出口与细碎煤干燥装置5的进料口相连,细碎煤干燥装置5的出料口与燃煤热风炉6的进料口相连;燃煤热风炉6的高温烟气出口连接至净化室7的高温烟气进口,净化室7的高温烟气出口连接至干燥炉的热烟气进口B,干燥炉的低温烟气出口A连接至除尘器8的进口,除尘器8的进口连接至循环风机9的进口,循环风机9的出口连接至干燥炉的热烟气进口B;燃烧器12的煤气进口与熄焦炉的热煤气出口E相连,燃烧器12的高温烟气出口连通至干馏炉的热烟气进口D,干馏炉的粗煤气出口C连接至煤气净化分离系统10的进口,煤气净化分离系统10的出口连接至煤气增压风机11的进口,煤气增压风机11的出口分别连接至熄焦炉的冷煤气进口F和用气单元14以及净化室7,熄焦炉的热煤气出口E连接至用气单元14以及净化室7。另外,净化室7的高温烟气出口还连接至燃烧器12的配风口。
褐煤干馏时,褐煤投入破碎筛分装置4进行破碎筛分,筛分出的块煤(例如在6mm以上)经破碎筛分装置4的块煤出口通过干燥炉1的进料口进入干燥炉1内,块煤在干燥炉与入炉高温烟气逆流接触,逐渐被加热至150~300℃(例150℃、200℃、300℃),煤被充分脱水干燥后经干燥炉的出料口通过干馏炉的进料口进入干馏炉2内,煤在干馏炉2与入炉高温烟气逆流接触,继续被加热至400~850℃(例400℃、600℃、850℃),使煤热解干馏变成半焦,同时逸出煤气及焦油蒸气,热半焦经干馏炉的出料口通过熄焦炉的进料口进入熄焦炉3内,与冷煤气逆流接触,半焦冷却至160℃以下(具体以该半焦接触空气不自燃,且便于后续安全储运为准),经出焦关风器13卸出半焦产品;
破碎筛分装置4筛分出的细碎煤(例如在6mm以下)进入细碎煤干燥装置5内干燥,干燥后的细碎煤再送入燃煤热风炉6作为燃料燃烧产生高温烟气,燃煤热风炉6产生的高温烟气在净化室7除尘净化,并在净化室中通入干馏的净化煤气或熄焦的热煤气,干馏的净化煤气或熄焦的热煤气与高温烟气中的剩余氧气反应产生低氧含量高温烟气,除尘净化后的低氧含量高温烟气经干燥炉的热烟气进口B送入干燥炉1内作为干燥热源使用,入炉高温烟气与煤料接触换热,70~180℃的湿烟气经湿烟气排放口G直接排放或经除尘后排放,干燥炉内的低温烟气经干燥炉的低温烟气出口A通过除尘器的进口进入除尘器8内,除尘器8处理后的低温烟气经过循环风机9与来自净化室7的高温烟气配风,调制成适当温度的烟气送入干燥炉1内对原煤进行干燥;
干馏炉2内逸出的含焦油蒸气的煤气与入炉高温烟气混合成低热值粗煤气经干馏炉的粗煤气出口C进入煤气净化分离系统10,煤气净化分离系统10对粗煤气除尘、冷却、油水分离净化,净化后的煤气由煤气增压风机11升压,升压后的净化煤气一部分供给用气单元14,一部分根据熄焦控制需要从熄焦炉的冷煤气进口F进入熄焦炉3内与热半焦接触换热后变成热煤气,一部分净化煤气送入净化室7;
根据干馏控制需要,熄焦炉3的一部分热煤气经熄焦炉的热煤气出口E送入燃烧器12作为燃料,与从燃烧器进风口H进入的空气或富氧空气燃烧生成450~900℃高温烟气,450~900℃的高温烟气作为高温热载体经干馏炉的热烟气进口D进入干馏炉2内加热煤料使其干馏;熄焦炉3的一部分热煤气经熄焦炉的热煤气出口E供给用气单元14;熄焦炉的一部分热煤气经熄焦炉的热煤气出口送入净化室7。
需说明的是,燃煤热风炉6产生的高温烟气经除尘净化后一部分经燃烧器的配风口进入燃烧器的配风室,配风调温后入干馏炉2使用,则可省下或大大减少干馏煤气的用量,使更多的干馏煤气用于高端利用。
由于褐煤容易被氧化自燃,对其干燥的高温烟气中氧含量应控制在3~6%以下(例如3.0%以下、4.5%以下、6.0%以下)为宜。
原料褐煤经过破碎筛分出块煤和细碎煤,块煤被投入到干燥炉1中被加热干燥,干燥过的煤被输送到干馏炉2中被加热干馏,得到热半焦,热半焦在熄焦炉3中冷却、熄焦,产出半焦产品。细碎煤作为燃煤热风炉6的燃料,燃煤热风炉产生的高温烟气作为干燥炉1的全部或部分加热源,对块煤干燥处理。干馏炉2中干馏煤气和焦油蒸汽经除尘、冷却和焦油分离等净化处理后产出粗焦油和常温洁净干馏煤气。干馏热源部分或全部来自于干馏煤气经燃烧器12燃烧产生的高温烟气,入干馏炉后与干馏产生的煤气混合后一并引出干馏炉外,经煤气净化分离系统10的除尘冷却焦油分离等净化处理后,得到干馏煤气。
干燥炉1中的加热源全部或部分来自于燃煤热风炉产生的高温烟气,高温烟气中氧气含量被控制在0~9%(通过控制燃煤热风炉燃烧室内空气过量指数和在高温烟气中通入适量干馏煤气消耗其中剩余氧气使其氧气含量被控制在范围之内),高温烟气被调和到100~400℃后输送到干燥炉,与块煤逆向热交换,块煤加热到150~300℃,其水分被蒸发成水蒸气,热烟气换热后被降温,与水蒸气一并被排出干燥炉外,部分降温后的烟气和水蒸气的混合气体经循环风机9与来自燃煤热风炉的高温烟气混合并被调和成上述100~400℃的热烟调和气,再输送至干燥炉1,如此循环。其余烟气和水蒸气经除尘后从湿烟气排放口G放空。
煤气净化分离系统10净化处理后的部分干馏煤气输送到熄焦炉3,与热半焦逆向热交换,热半焦被冷却熄焦,输出半焦产品,同时此部分干馏煤气在热交换后被加热升温,熄焦炉3中被加热升温的热干馏煤气输送到燃烧器12与从燃烧器进风口H进入的空气或富氧空气混合燃烧,产生高温烟气,高温烟气用于干馏炉2的热源。高温烟气与干馏煤气混合,被调和成450-900℃的混合气体后被输送到干馏炉,与来自干燥炉的干燥煤逆向热交换,使其被加热到450-800℃,发生中温或低温干馏,产生热半焦、粗干馏煤气和焦油蒸汽。热半焦转入到熄焦炉3中。上述混合气体在热交换后被降温,并与粗干馏煤气和焦油蒸汽一并被排出干馏炉外,经煤气净化分离系统10除尘、冷却和焦油分离后转变成干馏煤气和粗焦油,一部分热干馏煤气输送到燃烧器中与富氧空气混合燃烧。干馏炉的热源为燃煤热风炉输出的高温烟气,或干馏煤气燃烧后产生的高温烟气,或两者的混合。
由于干燥耗热远远多于干馏耗热,干法熄焦回收高温半焦的大量余热供干馏使用,本技术方案采用燃煤热风炉的高温烟气作为块煤干燥热源,相比于采用干馏煤气作为块煤干燥热源,则富余出大量干馏煤气,节省出的大量干馏煤气则另作他用,经济效益可观。同时采用干法熄焦还使煤气中硫含量得到降低,煤气使用后的最终排放更加环保。适用于多种炉型,包括立式炉、三段炉、回转炉、网带炉、流化床、沸腾炉等,且适合于多种煤种;工艺流程简洁,生产运行中易于操作控制,工业化建设投资较省。
需要理解到的是:以上所述仅是本发明的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。

Claims (5)

1.以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其特征在于:褐煤通过原料煤仓投入干燥炉内,褐煤在干燥炉与入炉高温烟气接触换热,逐渐被加热至150~300℃,煤充分脱水干燥后经干燥炉的出料口通过干馏炉的进料口进入干馏炉内,煤在干馏炉与入炉高温烟气接触换热,继续被加热至400~850℃,煤热解干馏变成半焦,同时逸出煤气及焦油蒸气,热半焦经干馏炉的出料口通过熄焦炉的进料口进入熄焦炉内,与无氧常温气体接触换热,半焦冷却至160℃以下,经密封出料系统卸出半焦产品;
燃煤热风炉产生的高温烟气由净化室除尘净化,并在净化室中通入净化后的干馏煤气,净化后的干馏煤气与高温烟气中的剩余氧气反应产生低氧含量高温烟气,除尘净化后的低氧含量高温烟气经干燥炉的热烟气进口送入干燥炉内作为干燥热源使用,入炉高温烟气与煤料接触换热,产生70~180℃的低温湿烟气,部分低温湿烟气经干燥炉的低温烟气出口通过除尘器的进口进入除尘器内,除尘器处理后的低温烟气由循环风机再送入干燥炉内循环使用;其余部分湿烟气通入原煤料仓预热原料煤后排放,或经干燥炉湿烟气排放口直接排放或经除尘后排放;
干馏炉内逸出的含焦油蒸气的煤气与入炉高温烟气混合成低热值粗煤气经干馏炉的粗煤气出口进入煤气净化分离系统,煤气净化分离系统对粗煤气除尘、冷却、油水分离净化,净化后的煤气由煤气增压风机升压,升压后的净化煤气一部分送入干馏炉燃烧室,一部分送入燃煤热风炉的净化室,其余部分供给用气单元;
部分净化后的煤气送入燃烧器作为燃料与空气或富氧空气燃烧生成450~900℃高温烟气,高温烟气作为高温热载体经干馏炉的热烟气进口进入干馏炉内加热煤料使其干馏。
2.根据权利要求1所述的以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其特征在于:所述褐煤投入破碎筛分装置进行破碎筛分,筛分出的块煤经破碎筛分装置的块煤出口通过干燥炉的进料口投入干燥炉内,筛分出的细碎煤送入燃煤热风炉作为燃料燃烧产生高温烟气。
3.根据权利要求2所述的以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其特征在于:筛分出的细碎煤进入细碎煤干燥装置内干燥,干燥后的细碎煤再送入燃煤热风炉。
4.根据权利要求1所述的以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其特征在于:用于熄焦炉的冷无氧气体为部分净化煤气,部分净化煤气经熄焦后产生热煤气,一部分热煤气送入燃煤热风炉的净化室,产生无氧或低氧含量高温烟气,其余热煤气送用气单元。
5.根据权利要求1所述的以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏方法,其特征在于:所述除尘净化后的低氧含量高温烟气经燃烧器的配风口进入燃烧器的配风室,配风调温后入干馏炉使用。
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