CN104152163B - 一种碎煤热解和干熄焦的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碎煤热解和干熄焦的方法及装置。该方法采用熄焦气体在回转窑熄焦器中将热半焦进行干熄焦。本发明实现了热半焦回转窑干熄焦过程与固体热载体回转窑加热集成，简化了干熄焦系统流程，降低了设备投资；并且回收了热半焦的显热，提高了能量利用效率；而且节省了热半焦熄焦用水，降低了系统水耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种碎煤热解和干熄焦的方法及装置，具体地，涉及一种将低阶煤热解得到热半焦并进行干熄焦得到半焦产品的方法，以及使用此方法的装置。
背景技术
在我国云南、内蒙古、东北、新疆等地蕴藏着大量的包括褐煤、长焰煤在内的低阶煤，其储量约占煤炭总量的40％以上。由于低阶煤自身的特点，开发和利用受到很大限制。
对低阶煤进行热解提质是目前有效利用低阶煤的重要手段。低阶煤经热解得到热半焦，需要经降温得到半焦产品。在煤中低温热解过程中，通常采用湿熄焦或循环水间冷熄焦的方法对热半焦降温，但是这样的方法无法回收利用热半焦的显热，能效低同时消耗宝贵的水资源。
CN1066459A公开了一种多级回转的煤热解加工工艺，其中得到的粒状焦在振动筛上通过喷水熄焦。
CN101580727A公开了低阶煤内热式滚动床清洁热解提油方法，其中热解产生的半焦采取密闭式定量水熄焦。
CN101608125B公开了一种煤热解提质方法，其中将热半焦冷却是通过将热半焦与原料煤和热烟道气在回转干燥器中间接换热实现。这种间接换热方式的实际换热效率低，工程实施难度大。
虽然目前在焦化生产中采用干熄焦技术，但是，焦化干熄焦系统处理的对象为块状焦炭，可以在移动床中进行逆流直接接触换热；另外该系统为独立的系统，通常以氮气为循环介质，实际工艺流程长，投资高。而碎煤热解的热半焦自身粒度小，如使用该技术将存在床层阻力大、难以操作的问题。
由此可见，现有技术提供的水熄焦或间接换热方式的热半焦熄焦技术能效低，还存在水资源浪费的问题。由于碎煤热解热半焦粒度小的自身特点，焦化的干熄焦技术无法适用。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述存在的问题，提供一种碎煤热解和干熄焦的方法及装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种碎煤热解和干熄焦的方法，该方法包括：(1)在干燥条件下，将粒度为25mm以下的原料煤进行干燥，得到干燥煤；(2)在热解条件下，将所述干燥煤进行热解，得到热半焦；(3)在熄焦条件下，将所述热半焦在回转窑熄焦器中进行干熄焦，得到半焦；其中，所述干熄焦为将氧气体积含量为5％以下且温度为60℃以下的熄焦气体引入所述回转窑熄焦器中与所述热半焦逆流直接接触，使所述热半焦冷却为半焦产品；所述熄焦气体的用量使得从所述回转窑熄焦器排出的熄焦尾气的温度为450-550℃，且所述半焦产品的温度为100℃以下。
本发明还提供一种碎煤热解和干熄焦的装置，该装置包括：蒸汽回转干燥器1、回转窑热解器2和回转窑熄焦器3；蒸汽回转干燥器1设置有蒸汽入口、冷凝液出口、废气出口、原料煤入口和干燥煤出口，回转窑热解器2设置有干燥煤入口、热半焦出口、半焦热载体入口和热解气出口，回转窑熄焦器3设置有熄焦气体入口、熄焦尾气出口、热半焦入口和半焦出口；蒸汽回转干燥器1的干燥煤出口与回转窑热解器2的干燥煤入口连接，回转窑热解器2的热半焦出口与回转窑熄焦器3的热半焦入口连接，回转窑熄焦的熄焦气体入口用于向回转窑熄焦器3引入熄焦气体，熄焦尾气出口排出含尘尾气，半焦出口得到半焦产品。
通过本发明提供的碎煤热解和干熄焦的方法，可以有效地对碎煤热解得到的热半焦的进行干熄焦。采取低温且氧气含量低的熄焦气体引入回转窑熄焦器，不仅熄焦过程可以更有效地进行换热，有更高的能效，减少水熄焦的水资源浪费；而且克服了热半焦颗粒小，在使用移动床时遇到床层阻力大、难以操作的问题，可以轻松进行热半焦的干熄焦并且回转窑的翻转作用更加促进换热的有效进行。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的碎煤热解和干熄焦的装置图。
附图标记说明
1、蒸汽回转干燥器 2、回转窑热解器 3、回转窑熄焦器
4、热风炉 5、回转窑加热器 6、旋风除尘器
7、余热锅炉 8、预热器 9、冷却器
10、焦油回收设备
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种碎煤热解和干熄焦的方法，该方法包括：(1)在干燥条件下，将粒度为25mm以下的原料煤进行干燥，得到干燥煤；(2)在热解条件下，将所述干燥煤进行热解，得到热半焦；(3)在熄焦条件下，将所述热半焦在回转窑熄焦器中进行干熄焦，得到半焦产品；其中，所述干熄焦为将氧气体积含量为5％以下且温度为60℃以下的熄焦气体引入所述回转窑熄焦器中与所述热半焦逆流直接接触，使所述热半焦冷却为半焦产品；所述熄焦气体的用量使得从所述回转窑熄焦器排出的熄焦尾气的温度为450-550℃，且所述半焦的温度为100℃以下。优选所述半焦的温度为60℃以下。
本发明中，所述熄焦气体的组成可以按体积含量计含有N2为71-78％，CO2为12-18％，H2O为3-7％，O2为1-5％。
本发明提供的方法采用熄焦气体对碎煤热解过程中制备的热半焦进行熄焦，可以更好地回收热半焦携带的热量，提高能效并且不需要消耗水资源，不需要废水处理。其中，熄焦气体的用量可以根据排出的熄焦尾气的温度调整，只要熄焦尾气的温度满足上述温度范围即可。
根据本发明，所述回转窑熄焦器为回转式用于所述热半焦进行干熄焦的装置，该装置包括密闭的可以圆周转动的圆筒和使圆筒转动的支撑和传动机构。所述圆筒上设有热半焦进口、熄焦气体入口、熄焦尾气出口和半焦产品出口，并设置在所述圆筒的两端，其中，热半焦进口和熄焦尾气出口设置在圆筒的一端，熄焦气体入口和半焦产品出口设置在圆筒的另一端。进行干熄焦时，随着圆筒的圆周转动，圆筒内的热半焦也转动翻滚，并沿圆筒轴向从热半焦入口向半焦产品出口移动，同时熄焦气体引入圆筒并与热半焦逆流接触，实现热半焦的降温。所述回转窑熄焦器可以使用常规的回转式装置，例如炭素回转窑、水泥回转窑、石灰回转窑等。优选地，所述回转窑熄焦器安装为热半焦入口和熄焦气体出口一端高，熄焦气体入口和半焦产品出口一端低，以中心轴线与水平面的夹角计，回转窑熄焦器的斜度为1-4°；回转窑熄焦器的转速为0.5-3rpm；以回转窑熄焦器内热半焦的体积占回转窑熄焦器内空间体积的百分数计，回转窑熄焦器的填充率为5-25％；熄焦的时间为10-40min。
本发明中，所述干燥可以在蒸汽回转干燥器中进行。用蒸汽作为进行干燥的加热源，并与原料煤在蒸汽回转干燥器中间接接触换热。所述蒸汽的温度可以为130-150℃，蒸汽用量保证使原料煤达到干燥的要求，满足用于热解过程。优选情况下，所述干燥煤的最终温度可以为100-120℃。所述干燥过程排出的尾气排空。根据本发明，所述热解可以在回转窑热解器中进行，可以是本领域常规使用的回转窑热解器，例如炭素回转窑、水泥回转窑、石灰回转窑等。优选情况下，所述热解的最终温度可以为550-650℃，所述热解的停留时间为5-30min。
根据本发明，优选情况下，所述方法还包括：将部分步骤(2)获得的热半焦进行加热以得到半焦热载体，再将所述半焦热载体循环用于步骤(2)的热解过程，与所述干燥煤接触进行所述热解。本发明提供的方法优选将进行所述热解得到的热半焦分为两部分，一部分在回转窑加热器中进行加热得到半焦热载体，然后回用于热解过程，与干燥煤混合换热完全热解过程；另一部分进行干熄焦。所述半焦热载体的温度为750-850℃。
根据本发明，所述加热可以在回转窑加热器中进行，可以是本领域常规使用的回转窑加热器，例如炭素回转窑、水泥回转窑、石灰回转窑等。
根据本发明，优选情况下，进行所述加热的热半焦的量使得所述半焦热载体与所述干燥煤的重量比为3-6:1。可以保证干燥煤的有效热解和本发明提供的方法能效高。
根据本发明，优选情况下，所述方法还包括：将所述加热过程得到的尾气进行旋风除尘后，送入余热锅炉回收热量，温度降至200℃以下，大部分气体进一步冷却至60℃以下用作所述熄焦气体，多余部分气体外排。这样可以利用加热过程产生的尾气作为熄焦气体，而不需要额外引入其他惰性气体，可以降低本发明的方法的应用成本并起到加热过程与干熄焦过程更有效集成的作用。所述余热锅炉中通入少量空气，将除尘尾气中可燃气体组份燃尽，达到排放标准。所述冷却可以将余热锅炉尾气经过预热器和冷却器换热进行。预热器中可以用锅炉给水与锅炉尾气进行热交换，冷却器中可以用空气冷却锅炉尾气，达到作为熄焦气体要求的温度。
根据本发明，优选情况下，所述方法还包括：将空气、燃料和所述熄焦尾气进行焚烧，产生的高温烟气用于所述加热。所述焚烧可以在热风炉中进行。所述燃料可以为煤粉、焦粉、煤气和其他可燃气体中的至少一种。所述焚烧将熄焦尾气作为原料可以进一步利用干熄焦换热得到能量，提高本发明提供的方法的能效。将所述高温烟气用于加热，可以将高温烟气与部分热半焦进行逆流接触。空气、燃料和熄焦气体的用量使得到的高温烟气的温度和用量满足加热过程的需要即可。
根据本发明，优选情况下，所述高温烟气的温度为1000-1300℃，氧气体积含量小于5％。所述高温烟气的气量满足使部分热半焦被加热达到半焦热载体要求的温度。
根据本发明，优选情况下，所述方法还包括：将所述热解得到的热解气进行焦油回收得到煤气和焦油。
根据本发明，优选情况下，所述原料煤为低阶煤；优选地，所述原料煤为褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤中的至少一种。
本发明还提供了一种碎煤热解和干熄焦的装置，如图1所示，该装置包括：蒸汽回转干燥器1、回转窑热解器2和回转窑熄焦器3；蒸汽回转干燥器1设置有蒸汽入口、冷凝液出口、废气出口、原料煤入口和干燥煤出口，回转窑热解器2设置有干燥煤入口、热半焦出口、半焦热载体入口和热解气出口，回转窑熄焦器3设置有熄焦气体入口、熄焦尾气出口、热半焦入口和半焦出口；蒸汽回转干燥器1的干燥煤出口与回转窑热解器2的干燥煤入口连接，回转窑热解器2的热半焦出口与回转窑熄焦器3的热半焦入口连接，回转窑熄焦的熄焦气体入口用于向回转窑熄焦器3引入熄焦气体，熄焦尾气出口排出含尘尾气，热半焦出口得到半焦产品。
根据本发明，优选情况下，所述装置还包括：热风炉4和回转窑加热器5；热风炉4设置有高温烟气出口和含尘尾气入口，回转窑加热器5设置有高温烟气入口、热半焦入口、半焦热载体出口和尾气出口；回转窑熄焦器3的熄焦尾气出口与热风炉4的含尘尾气入口连接，热风炉4的高温烟气出口与回转窑加热器5的高温烟气入口连接，回转窑热解器2的热半焦出口与回转窑加热器5的热半焦入口连接，回转窑加热器5的半焦热载体出口与回转窑热解器2的半焦热载体入口连接。
根据本发明，优选情况下，所述装置还包括：旋风除尘器6和余热锅炉7；旋风除尘器6设置有尾气入口、除尘尾气出口和粉尘出口，余热锅炉7设置有除尘尾气入口、空气入口、蒸汽出口、锅炉尾气出口和锅炉给水入口；回转窑加热器5的尾气出口与旋风除尘器6的尾气入口连接，旋风除尘器6的除尘尾气出口与余热锅炉的除尘尾气入口连接，旋风除尘器6的粉尘出口用于排出从尾气中分离的粉尘。
根据本发明，优选情况下，所述装置还包括：预热器8和冷却器9；预热器8设置有气体入口、气体出口、锅炉给水入口和锅炉给水出口，冷却器9设置有气体入口和气体出口；预热器8的气体入口与余热锅炉的锅炉尾气出口连接，预热器8的气体出口与冷却器9的气体入口连接，预热器8的锅炉给水出口与余热锅炉的锅炉给水入口连接，冷却器9的气体出口与回转窑熄焦器3的熄焦气体入口连接。
根据本发明，优选情况下，所述装置还包括：焦油回收设备10；焦油回收设备10设置有热解气入口、煤气出口和焦油出口；焦油回收设备10的热解气入口与回转窑热解器2的热解气出口连接，焦油回收设备10的煤气出口得到煤气产品，焦油回收设备10的焦油出口得到焦油产品。
本发明中，蒸汽回转干燥器1、回转窑热解器2、回转窑熄焦器3、回转窑加热器5如上所述。
本发明中，可以选择本领域常规使用的热风炉、旋风除尘器、余热锅炉、预热器、冷却器和焦油回收设备，在此不再赘述。
下面结合图1描述本发明提供的方法和装置的工作过程。
将原料煤加入蒸汽回转干燥器1中，与热蒸汽进行间接热交换得到温度为100-120℃的干燥煤。将所述干燥煤和温度为750-850℃的半焦热载体加入回转窑热解器2中直接接触进行热解，得到热解气和温度为550-650℃的热半焦。将热半焦分为两部分，一部分进行熄焦过程，另一部分转入回转窑加热器5中，与高温烟气直接接触加热为半焦热载体。转入进行加热的部分热半焦的量保证加热后得到的半焦热载体与干燥煤的重量比为3-6:1。
进行熄焦过程的热半焦在回转窑熄焦器3中与熄焦气体进行逆流直接接触，得到半焦产品，并排除熄焦尾气。熄焦气体的氧气含量体积为5％以下且温度为60℃以下，熄焦尾气的温度为450-550℃，且所述半焦的温度为100℃以下。回转窑熄焦器中操作压力为微正压，如200-400Pa。其中熄焦气体来自于回转窑加热器5排出的尾气，将该尾气经过旋风除尘器6除去其中的粉尘得到除尘尾气，再将该除尘尾气与空气锅炉给水一起加入余热锅炉7进行焚烧得到锅炉尾气，其中的氧气含量满足熄焦气体的要求，再将该锅炉尾气经预热器8和冷却器9换热冷却达到熄焦气体的温度要求。
将熄焦尾气利用，加入热风炉4中，与燃料和空气一起燃烧得到高温烟气，温度为1000-1300℃，氧气体积含量小于5％。
同时，将热解得到的热解气通入焦油回收设备10中回收得到煤气产品和焦油产品。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中涉及的压力为表压；系统能量效率可以通过下式计算
系统能量效率＝总产出的能量/总投入的能量×100％，其中能量通过热值测算；
各产品的干基收率由下式计算得到：
半焦收率：单位时间内半焦干基产量/原煤干消耗量×100％，
焦油收率：单位时间内焦油产量/原煤干基消耗量×100％，
煤气收率：单位时间内煤气产量/原煤干基消耗量×100％，
蒸汽获得量：单位时间内蒸汽产量。
对比例1
以年处理100万吨神东长焰碎煤(<25mm)系统为例进行计算，年工作小时数为8000h。
将神东长焰碎煤在蒸汽回转干燥器中干燥得到干燥煤。神东长焰碎煤的进料量为125t/h，煤干燥的终温为120℃，消耗的蒸汽量为25t/h。
将得到的干燥煤(120℃)和半焦热载体在回转窑热解器中进行热解得到热半焦。半焦热载体的温度为800℃，与干燥煤的重量比例为3.8:1。热解的终温为600℃。将部分热半焦加入回转窑加热器中用热风炉燃烧燃料排出的高温烟气加热，得到上述半焦热载体。高温烟气的气体温度为1231℃，高温烟气的流量为233576Nm3/h。热风炉的燃料为煤粉和焦粉。
将另一部分热半焦加入回转窑熄焦器，并引入水进行湿熄焦。加入回转窑熄焦器中的热半焦的温度为600℃，半焦的温度为80℃。回转窑熄焦器排出的水蒸汽作为废水排放。回转窑熄焦器的操作压力为200Pa，回转窑熄焦器的斜度为3°，回转窑熄焦器的转速为1rpm，回转窑熄焦器的填充率为15％，熄焦的时间为25min。
将回转窑加热器排出的尾气(温度为731℃，流量为237560Nm3/h)进行旋风除尘，并送入余热锅炉焚烧，得到的锅炉尾气的温度为180℃，同时产生蒸汽79t/h。
最终得到的各产品的干基收率为：半焦57.8％、焦油7.5％、煤气14.5％。得到的蒸汽为54t/h，系统能量效率为84.9％。熄焦过程每小时消耗16.3t新鲜水，产生16.3t废水。
实施例1
本实施例用于说明本发明的碎煤热解和熄焦的方法。
以年处理100万吨神东长焰碎煤(<25mm)系统为例进行计算，年工作小时数为8000h。
将神东长焰碎煤在蒸汽回转干燥器中干燥得到干燥煤。神东长焰碎煤的进料量为125t/h，煤干燥的终温为120℃，消耗的蒸汽量为25t/h。
将得到的干燥煤(120℃)和半焦热载体在回转窑热解器中进行热解得到热半焦。半焦热载体的温度为800℃，与干燥煤的重量比例为3.8:1。热解的终温为600℃。将部分热半焦加入回转窑加热器中用热风炉排出的高温烟气加热，得到上述半焦热载体。高温烟气的气体温度为1231℃，高温烟气的流量为233576Nm3/h。
将另一部分热半焦加入回转窑熄焦器，并引入熄焦气体，主要组成为：N2为74.8体积％，CO2为15.1体积％，H2O为5.3体积％，O2为3.8体积％。熄焦气体的温度为60℃，熄焦尾气的温度为486℃，熄焦气体的流量为66080Nm3/h。加入回转窑熄焦器中的热半焦的温度为600℃，半焦出口的温度为80℃。回转窑熄焦器的操作压力为200Pa，回转窑熄焦器的斜度为3°，回转窑熄焦器的转速为1rpm，回转窑熄焦器的填充率为15％，熄焦的时间为25min。熄焦尾气进入热风炉，和燃料燃烧产生的气体混合用于得到上述高温烟气。热风炉的燃料为煤粉和焦粉。
将回转窑加热器排出的尾气(温度为731℃，流量为237560Nm3/h)进行旋风除尘，并送入余热锅炉焚烧，得到的锅炉尾气的温度为180℃，同时产生蒸汽79t/h。将该锅炉尾气经过预热器和冷却器，得到上述熄焦气体。其中锅炉尾气在预热器中用锅炉给水进行冷却，在冷却器中用空气进行冷却。
最终得到的各产品的干基收率为：半焦58.8％、焦油7.5％、煤气14.5％。得到的蒸汽为54t/h，系统能量效率为86.0％。
与对比例1的湿熄焦过程的热效率相比，能效提高约1.5％，节约熄焦用水约0.14吨/吨原煤，相当于对比例1总耗水(约0.2吨/吨原煤)的70％，无熄焦废水排放。
对比例2
以年处理100万吨神东长焰碎煤(<25mm)系统为例进行计算，年工作小时数为8000h。
将神东长焰碎煤在蒸汽回转干燥器中干燥得到干燥煤。神东长焰碎煤的进料量为125t/h，煤干燥的终温为120℃，消耗的蒸汽量为25t/h。
将得到的干燥煤(120℃)和半焦热载体在回转窑热解器中进行热解得到热半焦。半焦热载体的温度为750℃，与干燥煤的重量比例为5.3:1。热解的终温为600℃。将部分热半焦加入回转窑加热器中用热风炉燃烧燃料排出的高温烟气加热，得到上述半焦热载体。高温烟气的气体温度为1300℃，高温烟气的流量为203848Nm3/h。热风炉的燃料为煤粉和焦粉。
将另一部分热半焦加入回转窑熄焦器，并引入水进行湿熄焦。加入回转窑熄焦器中的热半焦的温度为600℃，半焦的温度为80℃。回转窑熄焦器排出的水蒸汽作为废水排放。回转窑熄焦器的操作压力为400Pa，回转窑熄焦器的斜度为1°，回转窑熄焦器的转速为3rpm，回转窑熄焦器的填充率为5％，熄焦的时间为40min。
将回转窑加热器排出的尾气(温度为731℃，流量为207325Nm3/h)进行旋风除尘，并送入余热锅炉焚烧，得到的锅炉尾气的温度为180℃，同时产生蒸汽69t/h。
最终得到的各产品的干基收率为：半焦58.1％、焦油7.7％、煤气14.1％。得到的蒸汽为44t/h，系统能量效率为85.2％。熄焦过程每小时消耗16.5t新鲜水，产生16.5t废水。
实施例2
本实施例用于说明本发明的碎煤热解和熄焦的方法。
以年处理100万吨神东长焰碎煤(<25mm)系统为例进行计算，年工作小时数为8000h。
将神东长焰碎煤在蒸汽回转干燥器中干燥得到干燥煤。神东长焰碎煤的进料量为125t/h，煤干燥的终温为120℃，消耗的蒸汽量为25t/h。
将得到的干燥煤(120℃)和半焦热载体在回转窑热解器中进行热解得到热半焦。半焦热载体的温度为750℃，与干燥煤的重量比例为5.3:1。热解的终温为600℃。将部分热半焦加入回转窑加热器中用热风炉排出的高温烟气加热，得到上述半焦热载体。高温烟气的气体温度为1300℃，高温烟气的流量为203848Nm3/h。
将另一部分热半焦加入回转窑熄焦器，并引入熄焦气体，主要组成为：N2为75.8体积％，CO2为17.2体积％，H2O为4.7体积％，O2为2.3体积％。熄焦气体的温度为60℃，熄焦尾气的温度为550℃，熄焦气体的流量为57449Nm3/h。加入回转窑熄焦器中的热半焦的温度为600℃，半焦出口的温度为80℃。回转窑熄焦器的操作压力为400Pa，回转窑熄焦器的斜度为1°，回转窑熄焦器的转速为1rpm，回转窑熄焦器的填充率为5％，熄焦的时间为40min。熄焦尾气进入热风炉，和燃料燃烧产生的气体混合用于得到上述高温烟气。热风炉的燃料为煤粉和焦粉。
将回转窑加热器排出的尾气(温度为731℃，流量为207325Nm3/h)进行旋风除尘，并送入余热锅炉焚烧，得到的锅炉尾气的温度为180℃，同时产生蒸汽69t/h。将该锅炉尾气经过预热器和冷却器，得到上述熄焦气体。其中锅炉尾气在预热器中用锅炉给水进行冷却，在冷却器中用空气进行冷却。
最终得到的各产品的干基收率为：半焦59.2重量％、焦油7.7％、煤气14.1％。得到的蒸汽为44t/h，系统能量效率为86.4％。
与对比例2的湿熄焦过程的热效率相比，能效提高约1.2％，节约熄焦用水约0.15吨/吨原煤，相当于对比例2总耗水(约0.2吨/吨原煤)的75％，无熄焦废水排放。
对比例3
以年处理100万吨神东长焰碎煤(<25mm)系统为例进行计算，年工作小时数为8000h。
将神东长焰碎煤在蒸汽回转干燥器中干燥得到干燥煤。神东长焰碎煤的进料量为125t/h，煤干燥的终温为120℃，消耗的蒸汽量为25t/h。
将得到的干燥煤(120℃)和半焦热载体在回转窑热解器中进行热解得到热半焦。半焦热载体的温度为850℃，与干燥煤的重量比例为3.0:1。热解的终温为600℃。将部分热半焦加入回转窑加热器中用热风炉燃烧燃料排出的高温烟气加热，得到上述半焦热载体。高温烟气的气体温度为1100℃，高温烟气的流量为316499Nm3/h。热风炉的燃料为煤粉和焦粉。
将另一部分热半焦加入回转窑熄焦器，并引入水进行湿熄焦。加入回转窑熄焦器中的热半焦的温度为600℃，半焦的温度为80℃。回转窑熄焦器排出的水蒸汽作为废水排放。回转窑熄焦器的操作压力为300Pa，回转窑熄焦器的斜度为4°，回转窑熄焦器的转速为0.5rpm，回转窑熄焦器的填充率为25％，熄焦的时间为10min。
将回转窑加热器排出的尾气(温度为731℃，流量为321897Nm3/h)进行旋风除尘，并送入余热锅炉焚烧，得到的锅炉尾气的温度为180℃，同时产生蒸汽107t/h。
最终得到的各产品的干基收率为：半焦55.2％、焦油7.3％、煤气14.9％。得到的蒸汽为82t/h，系统能量效率为84.6％。熄焦过程每小时消耗15.8t新鲜水，产生15.8t废水。
实施例3
本实施例用于说明本发明的碎煤热解和熄焦的方法。
以年处理100万吨神东长焰碎煤(<25mm)系统为例进行计算，年工作小时数为8000h。
将神东长焰碎煤在蒸汽回转干燥器中干燥得到干燥煤。神东长焰碎煤的进料量为125t/h，煤干燥的终温为120℃，消耗的蒸汽量为25t/h。
将得到的干燥煤(120℃)和半焦热载体在回转窑热解器中进行热解得到热半焦。半焦热载体的温度为850℃，与干燥煤的重量比例为3.0:1。热解的终温为600℃。将部分热半焦加入回转窑加热器中用热风炉排出的高温烟气加热，得到上述半焦热载体。高温烟气的气体温度为1100℃，高温烟气的流量为316499Nm3/h。
将另一部分热半焦加入回转窑熄焦器，并引入熄焦气体，主要组成为：N2为73.8体积％，CO2为16.4体积％，H2O为5.0体积％，O2为4.8体积％。熄焦气体的温度为60℃，熄焦尾气的温度为450℃，熄焦气体的流量为72179Nm3/h。加入回转窑熄焦器中的热半焦的温度为600℃，半焦出口的温度为80℃。回转窑熄焦器的操作压力为300Pa，回转窑熄焦器的斜度为4°，回转窑熄焦器的转速为0.5rpm，回转窑熄焦器的填充率为25％，熄焦的时间为10min。熄焦尾气进入热风炉，和燃料燃烧产生的气体混合用于得到上述高温烟气。热风炉的燃料为煤粉和焦粉。
将回转窑加热器排出的尾气(温度为731℃，流量为321897Nm3/h)进行旋风除尘，并送入余热锅炉焚烧，得到的锅炉尾气的温度为180℃，同时产生蒸汽107t/h。将该锅炉尾气经过预热器和冷却器，得到上述熄焦气体。其中锅炉尾气在预热器中用锅炉给水进行冷却，在冷却器中用空气进行冷却。
最终得到的各产品的干基收率为：半焦56.2重量％、焦油7.3％、煤气14.9％。得到的蒸汽为82t/h，系统能量效率为85.6％。
与对比例3的湿熄焦过程的热效率相比，能效提高约1.0％，节约熄焦用水约0.13吨/吨原煤，相当于对比例3总耗水(约0.2吨/吨原煤)的65％，无熄焦废水排放。
由上述实施例和对比例的数据可以看出，采用本发明提供的方法和装置可以获得更高的产品收率，系统热效率更高，减少了水资源的浪费和废水处理。并且相比现有技术，实现了热半焦回转窑干熄焦过程与固体热载体回转窑加热集成，可以简化干熄焦系统流程，降低设备投资，节省生产成本，更适合工业生产。
Claims (9)
1.一种碎煤热解和干熄焦的方法，该方法包括：
(1)在干燥条件下，将粒度为25mm以下的原料煤进行干燥，得到干燥煤；
(2)在热解条件下，将所述干燥煤进行热解，得到热半焦；
(3)在熄焦条件下，将所述热半焦在回转窑熄焦器中进行干熄焦，得到半焦；
其中，所述干熄焦为将氧气体积含量为5％以下且温度为60℃以下的熄焦气体引入所述回转窑熄焦器中与所述热半焦逆流直接接触，使所述热半焦冷却为半焦产品；所述熄焦气体的用量使得从所述回转窑熄焦器排出的熄焦尾气的温度为450-550℃，且所述半焦产品的温度为100℃以下；
将部分步骤(2)获得的热半焦进行加热以得到半焦热载体，再将所述半焦热载体循环用于步骤(2)的热解过程，与所述干燥煤接触进行所述热解；
将空气、燃料和所述熄焦尾气进行焚烧，产生的高温烟气用于所述热半焦的加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述回转窑熄焦器的斜度为1-4°、回转窑熄焦器的转速为0.5-3rpm、回转窑熄焦器的填充率为5-25％和熄焦的时间为10-40min。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述加热过程得到的尾气进行旋风除尘后，送入余热锅炉回收热量，温度降至200℃以下，大部分气体进一步冷却至60℃以下用作所述熄焦气体，多余部分气体外排。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，进行所述加热的热半焦的量使得所述半焦热载体与所述干燥煤的重量比为3-6:1。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述半焦热载体的温度为750-850℃，所述干燥的最终温度为100-120℃，所述热解的最终温度为550-650℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高温烟气的温度为1000-1300℃，氧气体积含量小于5％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述热解得到的热解气进行焦油回收得到煤气和焦油。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原料煤为低阶煤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述原料煤为褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤中的至少一种。
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