CN104109545A

CN104109545A - 采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺及装置

Info

Publication number: CN104109545A
Application number: CN201410353009.0A
Authority: CN
Inventors: 高荣; 孙云; 姜英; 项纯隆; 高广鹏; 陈正伟; 党欣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2014-07-23
Publication date: 2014-10-22

Abstract

本发明涉及一种采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺及装置，原料煤在双加热式焦炉中干燥后，由高温烟气进行间接加热，由与高温烟气换热后的高温焦炉煤气在底部进行直接加热，最终完成炭化过程；与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)热效率高，炉内气体分布均匀，焦炭成熟性好；2)所生产的煤气具有5000大卡以上的高热值；3)对原料煤粒度要求范围广；4)通过后续净化装置的合理配置，其最终产品包括兰炭、焦油、焦炉煤气、硫磺和无水氨，实现了资源利用最大化，并为后续精细化工产品提供了原材料；5)充分利用焦炉产生的煤气和废烟气进行换热，不需额外增加热源；6)无废气、废渣、废水排放，达到环保标准。

Description

采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺及装置

技术领域

本发明涉及中低温生产兰炭的煤干馏技术领域，尤其涉及一种采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺及装置。

背景技术

煤的干馏分为低温干馏,中温干馏和高温干馏三种，主要区别在于干馏的最终温度不同,其中低温干馏在500℃-600℃,中温干馏在700℃-800℃。目前国内使用直立型焦炉中低温干馏生产兰炭的过程是：煤料从炉顶部的装煤孔装入炭化室,由两侧燃烧室传来的热量,将煤料在隔绝空气的条件下加热至高温，加热过程中,煤料熔融分解,所生成的气态产物由炭化室顶端部的上升管逸出,导入煤气净化处理系统,可得到煤焦油及煤气；残留在炭化室内的固化成兰炭，以上工艺过程中对煤料采用的是间接加热的方式，且对炼焦原煤有一定的粒度要求，一般范围为30-80mm。

为了提高加热效率，使煤的受热更加均匀，出现了采用内热式直接加热的煤干馏方式，即煤气与空气按一定比例在火道内混合后燃烧所产生的高温烟气进入炭化室，对煤进行直接加热到600-800℃形成兰炭，其间在对煤加热过程中所产生的荒煤气与高温烟气混合在一起，通过炉顶的排气设备排出炉外进行净化处理后得到净煤气。该炉型的生产工艺最终生产出三种产品：兰炭、煤焦油、煤气。采用高温烟气直接加热的最大缺陷是所生产的煤气质量低，可用性差；用煤气与空气燃烧后的烟气对煤进行内热式直接加热，在加热过程中煤所挥发出的荒煤气必然要与加热的烟气混合在一起，使煤气中增加了大量的氮气和二氧化碳气体，造成煤气中的可燃成分被稀释，煤气热值低，使煤气利用价值大大降低。

发明内容

本发明提供了一种采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺及装置，用于生产兰炭、高质量煤气及多种副产品，可连续生产，安全环保，能源利用率高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺，包括如下步骤：

1)粒度为5～80mm的原料煤由带式输送机运至煤塔，由煤塔进入装煤车，装煤车运行到指定炉孔将原料煤装入双加热式焦炉的炭化室；

2)原煤进入炭化室内，经干燥段后，由燃烧室燃烧生成的废烟气通过烟气通道在侧面对煤进行间接加热，与燃烧室内的废烟气换热至750～800℃的高温焦炉煤气在底部对煤进行直接加热，原料煤在双重加热作用下最终完成炭化过程；经熄焦装置的兰炭落入底部刮板运输机至经放焦槽到焦场储存；

3)焦炉产生的荒煤气经桥管、集气箱的循环氨水喷洒除尘后进入直冷塔，与塔顶循环氨水逆流喷淋接触，将煤气冷却至75～80℃；从直冷塔塔顶逸出的煤气进入横管冷却器底部，与冷循环水换热进一步冷却至40～45℃后从塔下部逸出，至电捕焦油器除去煤气中的焦油，经煤气鼓风机加压，顺次进入脱硫塔和洗氨塔除去煤气中的氨和H₂S、HCN等；煤气一部分作为热源回焦炉燃烧室与空气混合燃烧，其中部分煤气与焦炉废烟气换热后从燃烧室底部喷出直接加热原料煤，另一部分煤气进入煤气柜作为产品外供，；

4)集气箱、直冷塔底部、横管冷却器底部及电捕焦油器中冷却下来的焦油氨水混合液自流至焦油氨水分离槽，经沉降分离后，上层氨水流入氨水储槽，作为集气箱、直冷塔的循环氨水使用；底部焦油流入焦油储槽静止后作为产品外送；

5)脱硫塔流出的循环母液经再生塔氧化再生生成硫磺，作为产品外送；洗氨塔流出的循环液体经解析塔汽提蒸馏后析出的浓氨水送入精馏塔精馏，最终产生的无水氨作为产品外送。

用于实现采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺的装置，包括通过煤气管道依次连接的双加热式焦炉、集气箱、直冷塔、横管冷却器、电捕焦油器、煤气鼓风机、脱硫塔、洗氨塔和煤气柜，所述煤气管道在回炉煤气热源管道经煤气换热器后连接双加热式焦炉燃烧室喷嘴；所述集气箱、直冷塔、横管冷却器及电捕焦油器另外通过焦油氨水混合液管路连接焦油氨水分离槽，从焦油氨水分离槽上部引出的循环氨水管路通过氨水储槽、氨水泵接入直冷塔；从焦油氨水分离槽下部引出的焦油管路连接焦油储槽；脱硫塔通过脱硫液循环管路连接再生塔；洗氨塔通过氨水管路连接解析塔和精馏塔；所述双加热式焦炉另外通过烟气管道连接煤气换热器和烟气风机。

所述双加热式焦炉为立式焦炉，其燃烧室内设置煤气换热器，每个燃烧室内至少设置1组。

所述煤气换热器为集束式换热器，其集束管材质为310S。

所述喷嘴设置在双加热式焦炉燃烧室底部，与炭化室相邻一侧的炉墙上，为双排式结构，多个喷嘴沿水平方向均匀设置。

所述双加热式焦炉炉顶通过除尘管路连接地面除尘站。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用高温煤气直接加热与间接加热相结合的方式加热煤料，热效率高，炉内气体分布均匀，焦炭成熟性好；

2)所生产的煤气具有5000大卡以上的高热值，而常规立式焦炉生产的煤气热值在1500大卡左右；

3)对原料煤粒度要求范围广，可使用粒度范围5～80mm的原料煤；

4)通过后续净化装置的合理配置，其最终产品包括兰炭、焦油、焦炉煤气、硫磺和无水氨等，实现了资源利用最大化，并为后续精细化工产品提供了原材料；

5)充分利用焦炉自身产生的煤气和烟气进行换热，不需额外增加热源；

6)无废气、废渣、废水排放，达到环保标准。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明所述双加热式焦炉炉体主视图。

图3是本发明所述双加热式焦炉炉体侧视图。

图中：1.除尘风机2.袋式脉冲除尘器3.装煤车4.双加热式焦炉401.炭化室402.燃烧室403.喷嘴5.集气箱6.熄焦装置7.直冷塔8.横管冷却器9.电捕焦油器10.煤气鼓风机11.脱硫塔12.洗氨塔13.煤气柜14.烟气风机15.煤气换热器16.氨水储槽17.焦油氨水分离槽18.焦油储槽19.再生塔20.解析塔21.精馏塔

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明的工艺流程图，本发明所述采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺，包括如下步骤：

1)粒度为5～80mm的原料煤由带式输送机运至煤塔，由煤塔进入装煤车3的数个煤斗中，运行到指定炉孔后，装煤车3下方的装煤伸缩节与双加热式焦炉4炉体的装煤口对接，将原料煤装入炭化室401内，完成一次装煤的时间为10～12分钟，装煤过程采用PLC控制；

2)原料煤进入炉顶空间后，通过炉顶的布料装置进入炭化室401干燥段，原料煤被加热到300～350℃进行干燥后，进入预热挥发段；在预热挥发段，由燃烧室402燃烧生成的废烟气通过烟气通道在侧面对煤进行间接加热，加热温度为500～550℃；最后进入炭化段，与燃烧室402内的废烟气换热至750～800℃的高温焦炉煤气在底部对煤进行直接加热，原料煤在双重加热作用下最终完成炭化过程，从装煤到完成炭化需要6～10小时；经熄焦装置6熄焦后的兰炭落入底部刮板运输机，输送至放焦槽并送往焦场储存；

3)焦炉4产生的荒煤气经桥管、集气箱5的循环氨水喷洒除尘后进入直冷塔7，与塔顶循环氨水逆流喷淋接触，将煤气冷却至75～80℃；从直冷塔7塔顶逸出的煤气进入横管冷却器8底部，与冷循环水换热进一步冷却至40～45℃后从塔下部逸出，冷却后的煤气进入电捕焦油器9去除煤气中的焦油，经煤气鼓风机10加压后，顺次进入脱硫塔11和洗氨塔12去除煤气中的氨和H₂S、HCN等；煤气一部分作为热源回焦炉燃烧室402与空气混合燃烧，其中部分煤气与900～950℃的焦炉废烟气换热后从燃烧室402底部喷出直接加热原料煤，另一部分进入煤气柜13作为产品外供，；

在脱硫塔11中，煤气与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触以吸收煤气中的硫化氢后送入洗氨塔12，吸收了硫化氢脱硫液从塔底流出，进入反应槽并同时补入催化剂，用脱硫液泵将脱硫液从再生塔19底部送入并一起混入压缩空气，使脱硫液在塔内得以氧化再生。再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔11循环使用。

4)集气箱5、直冷塔7底部、横管冷却器8底部及电捕焦油器9中冷却下来的焦油氨水混合液自流至焦油氨水分离槽17，经沉降分离后，上层氨水流入氨水储槽16，作为集气箱5、直冷塔7的循环氨水使用；底部焦油流入焦油储槽18静止后作为产品外送；

5)脱硫塔11流出的循环母液经再生塔19氧化再生生成硫磺，作为产品外送；洗氨塔12流出的循环液体经解析塔20汽提蒸馏后析出的浓氨水送入精馏塔21精馏，最终产生的无水氨作为产品外送；

来自脱硫塔11的煤气进入两段空喷洗氨塔12的下部，与从解析塔20送来的由洗氨塔12顶部喷洒的吸收液液滴逆流接触，煤气中的氨几乎全部被吸收，出塔煤气进入煤气柜13；吸收液送入解析塔20上部。解析塔20塔底通入过热直接蒸汽，在与吸收液逆向接触中，将吸收液中所含氨部分解析出来；由解析塔20顶出来的蒸汽含氨约20％，送至精馏塔21。在精馏塔21中，塔底通入过热直接蒸汽，由塔顶得到99％以上的纯氨汽。

用于实现采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺的装置，包括通过煤气管道依次连接的双加热式焦炉4、集气箱5、直冷塔7、横管冷却器8、电捕焦油器9、煤气鼓风机10、脱硫塔11、洗氨塔12和煤气柜13，所述煤气管道在回炉煤气热源管道经煤气换热器15后连接双加热式焦炉燃烧室喷嘴403；所述集气箱5、直冷塔7、横管冷却器8及电捕焦油器9另外通过焦油氨水混合液管路连接焦油氨水分离槽17，从焦油氨水分离槽17上部引出的循环氨水管路通过氨水储槽16、氨水泵接入直冷塔7；从焦油氨水分离槽17下部引出的焦油管路连接焦油储槽18；脱硫塔11通过脱硫液循环管路连接再生塔19；洗氨塔12通过氨水管路连接解析塔20和精馏塔21；所述双加热式焦炉4另外通过烟气管道连接煤气换热器15和烟气风机14。

见图2-图3，是本发明所述双加热式焦炉的结构示意图，双加热式焦炉4为立式焦炉，包括从上到下依次相连的炉顶、炉体和炉底，炉体中设有用耐火砖砌筑而成的炭化室401、燃烧室402及烟道系统；其燃烧室402内设置煤气换热器15，每个燃烧室402内至少设置1组。

所述煤气换热器15为集束式换热器，其集束管材质为310S。

所述喷嘴403设置在双加热式焦炉燃烧室402底部，与炭化室401相邻一侧的炉墙上，为双排式结构，多个喷嘴403沿水平方向均匀设置。

所述双加热式焦炉4炉顶通过除尘管路连接地面除尘站，地面除尘站主要设备有除尘风机1和袋式脉冲除尘器2。

本发明所述双加热式焦炉4的加热系统分为两部分：间接加热用煤气与空气混合在燃烧室402燃烧，将燃烧室402加热到规定的温度后，通过炭化室401与燃烧室402之间炉墙上的烟气通道对炭化室401的煤进行间接辐射加热，煤气燃烧后产生的废烟气经由燃烧室402顶部的通道排出炉外；直接加热用管道将焦炉煤气输送到换热器15内，与燃烧室402内的废烟气间接换热至600～700℃，再通过管道由燃烧室402底部的煤气喷嘴403送入炭化室401，对煤进行直接加热。

除尘系统与装煤车3信号连锁，装煤车3走行到待装煤的炭化室401定位后向电控系统发出信号，启动装煤车3上的固定伸缩管与设在炉顶的装煤翻板接口阀对接并打开阀门，接通烟气总管。变频控制的除尘风机1开始由低速向高速运行,进入除尘工作状态，装煤车3开始装煤，伸缩管与炉顶采用完全密闭的装置，最大限度的杜绝装煤时空气从此处进入炭化室402，减少烟尘的散逸，实现装煤时烟气趋于零排放，装煤时的烟尘在除尘风机1的引力作用下通过装煤车3进入除尘干管后进入地面除尘站，地面除尘站采用袋式脉冲除尘器2，烟气被除尘器2充分净化后由通风机组、消声器经烟囱排放。

Claims

1.采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.用于实现权利要求1所述的采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏工艺的装置，其特征在于，包括通过煤气管道依次连接的双加热式焦炉、集气箱、直冷塔、横管冷却器、电捕焦油器、煤气鼓风机、脱硫塔、洗氨塔和煤气柜，所述煤气管道在回炉煤气热源管道经煤气换热器后连接双加热式焦炉燃烧室喷嘴；所述集气箱、直冷塔、横管冷却器及电捕焦油器另外通过焦油氨水混合液管路连接焦油氨水分离槽，从焦油氨水分离槽上部引出的循环氨水管路通过氨水储槽、氨水泵接入直冷塔；从焦油氨水分离槽下部引出的焦油管路连接焦油储槽；脱硫塔通过脱硫液循环管路连接再生塔；洗氨塔通过氨水管路连接解析塔和精馏塔；所述双加热式焦炉另外通过烟气管道连接煤气换热器和烟气风机。

3.根据权利要求2所述的采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏装置，其特征在于，所述双加热式焦炉为立式焦炉，其燃烧室内设置煤气换热器，每个燃烧室内至少设置1组。

4.根据权利要求3所述的采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏装置，其特征在于，所述煤气换热器为集束式换热器，其集束管材质为310S。

5.根据权利要求2所述的采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏装置，其特征在于，所述喷嘴设置在双加热式焦炉燃烧室底部，与炭化室相邻一侧的炉墙上，为双排式结构，多个喷嘴沿水平方向均匀设置。

6.根据权利要求2所述的采用间接加热与煤气直接加热方式的煤干馏装置，其特征在于，所述双加热式焦炉炉顶通过除尘管路连接地面除尘站。