CN102965127A - 一种步进式褐煤低温干馏系统 - Google Patents

Abstract

一种步进式褐煤低温干馏系统，分为干燥段、干馏段、余热回收段和冷却段，通过气体热载体，在隔绝空气情况下将煤炭加热到180℃～300℃，脱除影响煤热值的90%以上的全水、结晶水和部分含氧官能团，使煤发热组分富集；继续将煤炭加热到550℃～600℃，形成固体半焦，析出的挥发分物质通过净化回收出煤焦油和煤气产品，高温半焦经余热回收和冷却至60℃进行收集，所得半焦具有热值高、稳定性好、不复吸水等优点；本发明工艺简单、能耗低，不需要工业用水，不产生废水，也无有害气体排放，各部件采用模块化设计，可根据产能要求进行匹配，是一种处理大宗煤料的高自动化煤炭加工系统。

Description

一种步进式褐煤低温干馏系统

技术领域

本发明属于内热式气体热载体褐煤干馏技术领域，具体涉及一种步进式褐煤低温干馏系统。

背景技术

褐煤是煤化程度最低的煤种。具有水分含量高，达30％～60％；氧含量高，达18～25%；固定碳含量低，发热量低，般为3000kca1/kg左右；易风化破碎等显著特征。因煤质差又不易经济地长途外运，使得褐煤的工业应用以煤产地为主，而我国的主要褐煤产地又多远离城市和大工业用户，其资源优势难以转化为经济优势。

褐煤低温干馏是采用煤炭热解加工技术，在隔绝空气情况下，将煤炭加热到550℃～600℃，脱除影响煤热值的水、氧和低热值挥发分物质，使煤发热组分富集，形成固体半焦。析出的挥发分物质通过净化回收出煤焦油和煤气产品。通过热解加工，可将普通动力用褐煤有效地分级、分质成为煤焦油、高品质半焦和气体燃料，极大地提高了褐煤的利用价值。

在工业上较为成功的煤炭提质方法主要有以下几种。按炉的加热方式可分为外热式、内热式和内热外热混合式。内热式气体热载体法的代表是，鲁奇式炉，此法是采用气体热载体内热式垂直连续炉，我国称三段炉，即从上而下包括干燥段、干馏段和冷却段三部分。本工艺的缺点：对褐煤的粒度及煤质要求高，适用于中老年褐煤；单台处理能力小，废水量大，污染严重，环保性差。内热式固体热载体法，它的代表是鲁奇鲁尔盖斯低温干馏法(简称L-R法)，本工艺的缺点：半焦产量小，液态产品多，杂质多，产出煤气多，只适用于城市煤气；单台处理能力小，废水量大，污染严重，环保性差。LFC工艺，是ENCOAL轻度气化技术，虽然各项工艺技术较好，它们都采用化学方法，投资大，成本高，生产出的产品品位低，投资回收周期长。其它工艺方法和设备参见王永军在《化学工业》2009年第9期23～26页的论文介绍。

目前，国内外褐煤提质的技术仍不太成熟，为实现大规模生产和低污染的环保指标，针对性地开发褐煤提质技术，将是褐煤资源综合利用的研究方向。因此，本领域迫切需要开发出一种年产半焦或提质煤300万/吨以上，经济便捷、低污染的设备。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种步进式褐煤低温干馏系统，本系统整个生产过程在密闭炉体内进行，利用惰性烟气进行加热和冷却，以此保证生产安全，无爆炸危险；同时采用“双零水工艺”不需要工业用水，亦不产生废水，也无有害气体排放。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种步进式褐煤低温干馏系统，包括壳体6，壳体6内部分为彼此相通的干燥段、干馏段、余热回收段和冷却段，壳体6前端装有进料装置7，煤料10通过进料装置7进入壳体6内部，落至干燥段输送组件9上面，干燥段输送组件9上设有布料装置5和料高控制装置8，干燥段输送组件9通过第一导轨4和第一滚轮3装配于第一底座1上面，干燥段输送组件9下端连接干燥进风系统36，干燥段液压系统2一端装配于第一底座1上面，另一端与干燥段输送组件9联接；

干馏段内配置有干馏段输送组件13，干馏段输送组件13通过第二导轨35和第二滚轮34装配于第一底座1上面，干燥输送组件9和干馏输送组件13中对应模块连接在一起，保持一致的水平间歇运动，干馏段输送组件13下端连接干馏进风系统33，干馏段液压系统32一端装配于第一底座1上面，另一端与干馏段输送组件13联接；

余热回收段内配置有余热回收段输送组件16，余热回收段输送组件16通过第三导轨30和第三滚轮28装配于第二底座31上面，余热回收段输送组件16下端联接余热回收进风系统29；

冷却段内配置有冷却段输送组件20，冷却段输送组件20通过第四导轨27和第四滚轮24装配于第二底座31上面，余热回收段输送组件16和冷却段输送组件20中对应模块联接在一起，保持一致的水平间歇运动，冷却段输送组件20下端联接冷却进风系统26，冷却段液压系统25一端装配于第二底座31上面，另一端与冷却段输送组件20联接；

经冷却后的半焦17通过出料装置23排出干燥提质系统，进入储料仓；

控制系统22对干馏系统内工况参数进行实时监测及控制。

干燥段和干馏段之间设置第一挡料密封装置12；干馏段和余热回收段之间设置第二挡料密封装置15；余热回收段和冷却段之间设置第三挡料密封装置19。

干燥段上部设置烟气排出装置11。

干馏段上部设置干馏气体排出装置14。

余热回收段上部设置热煤气出装置18。

冷却段上部设置冷却排气装置21。

本发明的优点是：该系统通过气体热载体（热风炉烟气），在隔绝空气情况下先将煤炭加热到180℃～300℃，脱除影响煤热值的90%以上的全水、结晶水和部分含氧官能团，使煤发热组分富集；继续将煤炭加热到550℃～600℃，形成固体半焦，析出的挥发分物质通过净化回收出煤焦油和煤气产品。高温半焦经余热回收和冷却至60℃进行收集。半焦热值提升到6200kca1/kg以上，水分含量低于8％，具有热值高、稳定性好、不复吸水等优点。

本系统整个生产过程在密闭炉体内进行，利用惰性烟气进行加热和冷却，并控制炉内氧气含量低于3％，以此保证生产过程安全，无爆炸危险。同时采用“双零水工艺”不需要工业用水，亦不产生废水，也无有害气体排放。

整个系统采用模块化设计，可根据产能要求进行匹配，单台设备年产半焦或提质煤100万/吨以上，是一种处理大宗煤料的高自动化煤炭加工设备。

附图说明

附图为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照附图，一种步进式褐煤低温干馏系统，包括壳体6，壳体6内部分为彼此相通的干燥段、干馏段、余热回收段和冷却段，壳体6前端装有进料装置7，煤料10通过进料装置7进入壳体6内部，落至干燥段输送组件9上面。可以调节进料装置7的气动系统来调节进料量，同时进料装置7还具有进料密封功能，可以避免壳体6内部的气体外溢和外部空气的进入。

干燥段内配置有干燥段输送组件9，干燥段输送组件9上设有布料装置5和料高控制装置8，进入系统的煤料10通过布料装置5均匀平铺在干燥段输送组件9上，同时通过料高控制装置8来控制料层的高度，达到产量和工艺的要求。

干燥段输送组件9通过第一导轨4和第一滚轮3装配于第一底座1上面。每一个输送组件模块下面配置四组滚轮和导轨进行支撑和移动。

干燥段输送组件9下端连接干燥进风系统36，工作时经热风炉产生的热烟气经干燥进风系统36通入干燥段输送组件9，用于烘干上部的煤料10并脱出部分含氧官能团。

干燥段液压系统2一端装配于第一底座1上面，另一端与干燥段输送组件9联接。工作中干燥段输送组件9中各模块间歇水平运动，其动力由干燥段液压系统2提供，液压系统2能够实现无级调速。

干馏段内配置有干馏段输送组件13，干馏段输送组件13通过第二导轨35和第二滚轮34装配于第一底座1上面，每一个输送组件模块下面配置四组滚轮和导轨进行支撑和移动。干燥输送组件9和干馏输送组件13中对应模块连接在一起，保持一致的水平间歇运动。

干馏段输送组件13下端连接干馏进风系统33，工作时经热风炉产生的热烟气经干馏进风系统33通入干馏段输送组件13，用于脱出上部煤料10中的挥发分并形成固体半焦。

干馏段液压系统32一端装配于第一底座1上面，另一端与干馏段输送组件13联接。工作中干馏段输送组件13中各模块间歇水平运动，其动力由干馏段液压系统32提供，干馏段液压系统32能够实现无级调速。

余热回收段内配置有余热回收段输送组件16，余热回收段输送组件16通过第三导轨30和第三滚轮28装配于第二底座31上面。每一个输送组件模块下面配置四组滚轮和导轨进行支撑和移动。

余热回收段输送组件16下端联接余热回收进风系统29，工作时经干馏净化后的冷煤气经余热回收进风系统29通入余热回收段输送组件16，冷煤气与输送组件上部的高温半焦17进行热交换，降低半焦17温度。加热后的煤气通入干馏段热风炉，为干馏提供热源。

冷却段液压系统25一端装配于第二底座31上面，另一端与冷却段输送组件20联接。工作中余热回收段输送组件16中各模块间歇水平运动，其动力由冷却段液压系统25提供，冷却段液压系统25能够实现无级调速。余热回收段和冷却段共用一套液压系统。

冷却段内配置有冷却段输送组件20，冷却段输送组件20通过第四导轨27和第四滚轮24装配于第二底座31上面。每一个输送组件模块下面配置四组滚轮和导轨进行支撑和移动。余热回收段输送组件16和冷却段输送组件20中对应模块联接在一起，保持一致的水平间歇运动。

冷却段输送组件20下端联接冷却进风系统26，工作时经循环风机吹入的冷烟气经冷却进风系统26通入冷却段输送组件16，用于冷却上部的热半焦17。经冷却后的半焦温度低于60℃。

工作中冷却段输送组件20中各模块间歇水平运动，其动力由冷却段液压系统25提供。

经冷却后的半焦17通过出料装置23排出干燥提质系统，进入储料仓，出料装置23还具有气体密封功能，避免壳体6内部的气体外溢和外部空气的进入。

干燥段和干馏段之间设置第一挡料密封装置12；干馏段和余热回收段之间设置第二挡料密封装置15；余热回收段和冷却段之间设置第三挡料密封装置19。各挡料密封装置用于阻隔各段间的气体流动，以保证各段间炉体内的温度恒定和防止其它段间气体的成分对本段工艺的影响。

干燥段上部设置烟气排出装置11，用于排除干燥提质所产生的废烟气，同时回收费烟气中的水蒸气用于工业生产。该段废气无有害气分，净化后可直接外排大气。

干馏段上部设置干馏气体排出装置14，用于排除干馏所产生的混合煤气，同时回收煤气中的煤焦油和干馏煤气，干馏煤气经净化后通入余热回收段用于回收高温半焦的余热。

余热回收段上部设置热煤气出装置18，用于排除余热回收所产生的高温煤气，同时将高温煤气通入干馏段热风炉，为干馏作业提供燃料。

冷却段上部设置冷却排气装置21，用于排除冷却高温半焦17所产生的热烟气。同时将热烟气引入空冷器进行冷却重复利用。

控制系统22对干馏系统内的温度、压力、气氛、流量等主要工况参数进行实时监测及控制。

本发明的工作原理是：

煤料10经进料装置7进入系统内部，经布料装置5和料高控制装置8按一定料层高度均布于干燥输送组件9上，输送组件中各模块按照设定方式分组间歇性运动，同时带动煤料10沿水平方向移动。移动中煤料10被来自输送组件下部热烟气加热，脱出水分和含氧官能团并余热。干燥煤料所产生的费烟气经壳体6上部烟气排出装置11排出，经冷却系统冷却回收水蒸气后排放。高温煤料10进入干馏段，被来自干馏段输送组件13下部的热烟气加热，析出挥发分和形成固体半焦17。挥发分经净化冷却回收出煤焦油和干馏煤气，低温干馏煤气通入余热回收段，与热半焦17进行交换变成热煤气通入干馏段热风炉为干馏提供燃料。热半焦经余热回收后进入冷却段，被来自冷却段输送组件20下部的冷烟气冷却后，经出料装置23排出干馏系统。

生产中控制系统22对干馏系统内的温度、压力、气氛、流量等主要工况参数进行实时监测及控制。

Claims (6)

1.一种步进式褐煤低温干馏系统，包括壳体（6），其特征在于：壳体（6）内部分为彼此相通的干燥段、干馏段、余热回收段和冷却段，壳体（6）前端装有进料装置（7），煤料（10）通过进料装置（7）进入壳体（6）内部，落至干燥段输送组件（9）上面，干燥段输送组件（9）上设有布料装置（5）和料高控制装置（8），干燥段输送组件（9）通过第一导轨（4）和第一滚轮（3）装配于第一底座（1）上面，干燥段输送组件（9）下端连接干燥进风系统（36），干燥段液压系统（2）一端装配于第一底座（1）上面，另一端与干燥段输送组件（9）联接；

干馏段内配置有干馏段输送组件（13），干馏段输送组件（13）通过第二导轨（35）和第二滚轮（34）装配于第一底座（1）上面，干燥输送组件（9）和干馏输送组件（13）中对应模块连接在一起，保持一致的水平间歇运动，干馏段输送组件（13）下端连接干馏进风系统（33），干馏段液压系统（32）一端装配于第一底座（1）上面，另一端与干馏段输送组件（13）联接；

余热回收段内配置有余热回收段输送组件（16），余热回收段输送组件（16）通过第三导轨（30）和第三滚轮（28）装配于第二底座（31）上面，余热回收段输送组件（16）下端联接余热回收进风系统（29）；

冷却段内配置有冷却段输送组件（20），冷却段输送组件（20）通过第四导轨（27）和第四滚轮（24）装配于第二底座（31）上面，余热回收段输送组件（16）和冷却段输送组件（20）中对应模块联接在一起，保持一致的水平间歇运动，冷却段输送组件（20）下端联接冷却进风系统（26），冷却段液压系统（25）一端装配于第二底座（31）上面，另一端与冷却段输送组件（20）联接；

经冷却后的半焦（17）通过出料装置（23）排出干燥提质系统，进入储料仓；

控制系统（22）对干馏系统内工况参数进行实时监测及控制。

2.根据权利要求1所述的一种步进式褐煤低温干馏系统，其特征在于：干燥段和干馏段之间设置第一挡料密封装置（12）；干馏段和余热回收段之间设置第二挡料密封装置（15）；余热回收段和冷却段之间设置第三挡料密封装置（19）。

3.根据权利要求1所述的一种步进式褐煤低温干馏系统，其特征在于：干燥段上部设置烟气排出装置（11）。

4.根据权利要求1所述的一种步进式褐煤低温干馏系统，其特征在于：干馏段上部设置干馏气体排出装置（14）。

5.根据权利要求1所述的一种步进式褐煤低温干馏系统，其特征在于：余热回收段上部设置热煤气出装置（18）。

6.根据权利要求1所述的一种步进式褐煤低温干馏系统，其特征在于：冷却段上部设置冷却排气装置（21）。

Images