CN104152164A - 煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺及系统，将原煤经过原煤预热分级系统分成末煤和粒煤，利用自身工艺产生的煤气经煤气加热炉间接加热后变成高温煤气，作为末煤热解炉内的末煤热解的热源，末煤热解后产生的高温末煤热解煤气作为粒煤预热解的热源，将末煤热解后的高温半焦粉、精细除尘器的除尘粉与预热解粒煤混合，进入粒煤热解炉，实现粒煤的热解。达到原煤分级均匀热解，提高煤气产率和焦油回收率的目的。利用粒煤在粒煤预热解炉内形成的滤料层对送入粒煤预热解炉的高温热解煤气进行除尘、初步降温，为后续的精除尘和终冷降低负担，达到降低系统回收焦油的含尘量，提高焦油的品质。

Description

煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺及系统

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺及系统。

 

背景技术

中国煤炭储量占全球煤炭资源的12％，我国低阶煤蕴藏量占煤炭储量的50％左右，产量占目前总量的30％。按中国煤的形成时代看，以侏罗纪煤储量最大，约占全国已探明保有储量的45％左右，由这一时代形成的煤除极少数无烟煤以外，其余大多数为褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤等低阶煤。在地域分布上，储量大部分集中在内蒙古、陕西、新疆、甘肃、山西、宁夏六个省（区），而这些地区是我国水资源严重匮乏的地方，一定程度上制约了利用这些低阶煤进行加工提质工业的发展。

低阶煤由于高水分，高挥发份，低热值，且极易自燃的特点，从而不适于长期储存和长距离运输，长期被视作一种劣质煤炭资源，目前仅用做坑口电厂燃料和坑口气化原料，限制了低阶煤资源的合理开发利用。如何高效转化利用低阶煤就成了煤炭利用的一个重要问题。

近年来，采用低温干馏，对低阶煤进行提质提油的工艺，由于其技术成熟、投资低等优点，受到了国内外普遍关注。  目前关于低阶煤提质加工的工艺报道有不少，其中典型的有大工固体热载体新法工艺，大唐华银LCC技术等。

公开号为CN103160294A的发明，提供了一种全方位煤炭分质利用多联产的系统及方法，备煤系统分别与末煤热解系统和粒煤热解系统相连；气化系统以空气为输入，以粒煤热解产生的半焦为原料，产生的气化煤气作为快煤热解系统的热载体；末煤热解产生的热解油气作为粒煤热解系统的热载体，产生的块焦一部分作为冶金焦输出，一部分焦作为生产电石的原料；粒煤热解系统产生的热解煤气进入粗煤气处理系统，产生的焦油用于焦油加氢；粗煤气经净化后分别作为天然气合成气、费托合成气等。

该专利存在的缺点是：末煤热解后产生的热解煤气作为粒煤热解的热源，在粒煤热解过程中会有大量的粉尘被带入热解煤气中，造成后续热解煤气的除尘困难，回收的焦油当中含有大量的粉尘，使得焦油的品质低。

公开号为CN103409152A的发明，提供了在一种高热值气体热载体低阶煤提质工艺及系统，原料煤送入干燥炉干燥，脱除大部分水后进入热解炉热解，经热解脱除大部分挥发份后得到半焦和粗热解气，所述粗热解气采用自身生产的煤焦油洗涤进行除尘、降温，降温回收焦油后的煤气分成至少两部分，第一部分热解气送入热解加热炉作为燃料燃烧，产生的高温烟气对送入热解加热炉的第二部分热解气进行间接加热，加热后的热解气送至热解炉为干燥后的原煤的热解反应提供热源。

该专利所提供方案的缺点是：

1、没有将原煤进行分级热解，这样造成小粒径末煤和大粒径粒煤一起热解，热解程度均匀化低、热解煤气和焦油产率低；

2、热解产生的高温热解气利用自身工艺产生的煤焦油洗涤除尘、降温，造成回收的焦油当中粉尘含量高，焦油品质低。

上述两个发明专利中回收的焦油当中都含有大量的粉尘，使得焦油产品的品质较低，且工艺中的余热没有得到充分利用，能源严重浪费。

 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，能够降低系统回收的焦油的含尘量，进而提高焦油的品质，并对工艺中的余热进行充分回收利用，节约能源。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，包括如下步骤：

a、将原煤经过原煤预热分级系统分成末煤和粒煤；

b、将末煤送入末煤热解炉热解，粒煤送入粒煤预热解炉中预热解；

c、末煤热解产生的末煤热解煤气作为粒煤预热解的热源送入粒煤预热解炉中，末煤热解产生的高温半焦粉与粒煤预热解后的预热解粒煤混合后进入粒煤热解炉热解；

d、粒煤热解产生的粒煤热解煤气作为粒煤预热解的热源送入粒煤预热解炉中，粒煤热解产生的热半焦冷却后得到半焦产品；

e、粒煤在粒煤预热解炉内形成的滤料层对末煤热解煤气和粒煤热解煤气进行过滤，对过滤后的热解煤气进行精细除尘和冷却回收焦油产品后，得到洁净煤气；

f、洁净煤气分成两部分，一部分作为热半焦的循环载气，另一部分作为燃料送入煤气加热炉中；

g、通过热半焦预热后的循环载气进入煤气加热炉，被间接加热后变成高温煤气，并作为末煤热解的热源送入末煤热解炉中，煤气加热炉产生的高温烟气作为原煤预热的热源送入原煤预热分级系统中。

本发明采用原煤预热分级系统将原煤分成粒径范围不同的末煤和粒煤，利用自身工艺产生的煤气经煤气加热炉间接加热后变成高温煤气，作为末煤热解的热源，而末煤热解后产生的高温末煤热解煤气作为粒煤预热解的热源，末煤热解产生的高温半焦粉、精细除尘器的除尘粉与预热解粒煤混合，进入粒煤热解炉热解，粒煤热解产生的高温热解煤气也送入粒煤预热解炉提供热源，上述工艺充分利用了物料和气体的余热，达到原煤分级均匀热解，提高热解煤气产率和焦油回收率的目的，并节约了大量能源，生产成本降低。

利用粒煤在粒煤预热解炉内形成的滤料层对送入粒煤预热解炉的高温热解煤气进行除尘、初步降温，为后续的热解煤气精除尘和终冷降低负担，达到降低系统回收的焦油的含尘量，提高焦油品质的目的，同时利用待预热的粒煤回收高温热解煤气的热量，达到热量的回收利用。

进一步地，所述步骤d中粒煤热解产生的热半焦的冷却方法具体为：热半焦与来自洁净煤气一部分的循环载气在半焦冷却器中进行热交换初步降温后，通过水夹套刮板输送机进一步降温并输出半焦产品。

进入煤气加热炉之前的洁净煤气作为循环载气与粒煤热解炉热解产生的热半焦进行热交换，起到预热该洁净煤气并降低热半焦的温度的作用，充分利用了余热，降低了后续煤气加热炉的燃料用量和热半焦水冷的冷却水用量。

进一步地，所述步骤e中热解煤气的冷却回收具体方法为：经精细除尘后的热解煤气先通过激冷器激冷降温，回收大部分焦油，然后再利用间冷器将热解煤气进一步降温并回收部分焦油，最后采用电捕器将热解煤气中剩余焦油回收除尽，并产生洁净煤气输出；激冷、间冷和电捕过程中产生的焦油通过焦油冷却器降温后，一部分作为激冷源送入激冷器中，另一部分作为焦油产品直接输出。

经精细除尘后的热解煤气利用自身产生的相对低温焦油代替传统的水激冷进行激冷降温回收焦油，节约了用水，杜绝了污水的产生，并提高了焦油的回收率。

进一步地，所述步骤e中热解煤气精细除尘后的除尘粉与末煤热解产生的高温半焦粉以及粒煤预热解后的预热解粒煤混合后进入粒煤热解炉热解，有效节约了能源和物料。

进一步地，所述原煤预热分级系统产生的低温干燥气经除尘器除尘后脱硫排空，该除尘器的尘粉与末煤混合后进入末煤热解炉。

优选地，所述步骤c中末煤热解产生的末煤热解热解气先经初步除尘后，再进入粒煤预热解炉中，可有效降低热解热解气中的含尘量。

优选地，所述步骤g中产生的高温煤气温度为650～750℃，能对末煤快速流化加热，完成闪速热解。

利用高温煤气对末煤进行流化闪速热解，减少中间热解反应步骤，减少热解析出物在高温区的停留时间，避免析出物的二次热解，提高热解煤气和焦油的产率。

本发明还提供一种用于上述权利要求中所述工艺的煤气循环煤炭全粒径分级热解系统，包括：

原煤预热分级系统、粒煤预热解炉、粒煤热解炉、末煤热解炉、热解气处理系统、热半焦冷却系统、煤气加热炉和混合器；所述原煤预热分级系统的出料口分别与粒煤预热解炉和末煤热解炉的入料口相连；所述粒煤预热解炉的热解煤气出口与热解气处理系统的进口相连，粒煤预热解炉的物料出口与混合器入口相连；所述末煤热解炉的热解煤气出口与粒煤预热解炉的热源入口相连，末煤热解炉的物料出口与混合器入口相连，所述混合器的出口与粒煤热解炉的物料入口相连；所述粒煤热解炉的热解煤气出口与粒煤预热解炉的热源入口相连，粒煤热解炉的物料出口与热半焦冷却系统的进口相连；所述热半焦冷却系统包括半焦冷却器和水夹套刮板输送机，所述粒煤热解炉的物料出口与半焦冷却器的物料入口相连，半焦冷却器的物料出口与水夹套刮板输送机的入口相连，夹套刮板输送机的出口输出半焦产品，半焦冷却器的煤气出口与煤气加热炉的煤气入口相连；所述热解气处理系统包括依次管路相连的精细除尘器、激冷器、间冷器和电捕器，所述粒煤预热解炉的热解煤气出口与该精细除尘器的进口相连，所述电捕器的煤气出口分别与半焦冷却器的煤气入口以及煤气加热炉的燃料入口相连，所述激冷器、间冷器和电捕器的物料出口与焦油槽的物料入口相连，焦油槽的物料出口与焦油冷却器的入口相连，该焦油冷却器的出口分成两路，一路与激冷器的冷源进口相连，另一路直接输出焦油产品；所述煤气加热炉的高温煤气出口与末煤热解炉的热源入口相连，煤气加热炉的烟气出口与原煤预热分级系统的热源入口相连。

进一步地，所述原煤预热分级系统的低温干燥气出口与除尘器的入口相连，除尘器的出口与脱硫装置入口连接，除尘器的除尘粉出口与末煤热解炉的物料入口相连。

进一步地，所述精细除尘器的尘粉出口与混合器物料入口相连。

由以上技术方案可知，本发明采用气体热载体和固体热载体相结合的方式，对原煤全粒径分级均匀热解，利用自身产生的洁净煤气作为气体热载体，对末煤进行快速闪蒸热解，并利用末煤和粒煤热解产生的高温热解煤气为粒煤预热解提供热源；利用粒煤在预热解炉内形成的滤料层对进入炉内的高温热解煤气进行滤料除尘，除尘效率高，同时克服了高含尘的热解煤气因冷凝析出的焦油与煤粉形成粘性物造成精细除尘器堵塞的缺点；利用待预热的粒煤吸收高温热解煤气的部分显热，实现了热量的回收，同时降低了热解煤气的温度，减轻了后续热解气处理系统冷却降温的负担。

 

附图说明

图1为本发明煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺及系统的示意图。

图中：100、原煤预热分级系统，110、除尘器，120、脱硫装置，101、原煤，102、低温干燥气，103、粒煤，104、末煤，111、干燥尾气，112、尘粉，121、尾气；

200、粒煤预热解炉，201、热解煤气，202、预热解粒煤；

300、粒煤热解炉，301、粒煤热解煤气，302、热半焦；

400、末煤热解炉，401、末煤热解煤气，402、高温半焦粉；

500、热半焦冷却系统，510、半焦冷却器，520、水夹套刮板输送机，511、半焦，512、预热载气，521、半焦产品；

600、热解气处理系统,610、精细除尘器，620、激冷器，630、间冷器，640、电捕器，650、焦油槽，660、焦油冷却器,611、精除尘热解气，612、除尘粉，621、激冷热解气，622、激冷焦油，631、间冷热解气，632、间冷焦油，641、洁净煤气，642、电捕焦油，643、循环载气，644、燃料，651、混合焦油，661、低温焦油，662、焦油产品，663、冷源焦油；

700、煤气加热炉，701、高温煤气，702、高温烟气；

800、混合器，801、混合物。

 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，本发明煤气循环煤炭全粒径分级热解系统包括：原煤预热分级系统100、粒煤预热解炉200、粒煤热解炉300、末煤热解炉400、热半焦冷却系统500、热解气处理系统600、煤气加热炉700和混合器800。所述原煤预热分级系统还包括除尘器110和脱硫装置120，所述热半焦冷却系统500包括半焦冷却器510和水夹套刮板输送机520，所述热解气处理系统600包括精细除尘器610、激冷器620、间冷器630、电捕器640、焦油槽650、焦油冷却器660。

所述原煤预热分级系统100以原煤为原料，设有末煤、粒煤和低温干燥气的三个出口，其中末煤的出口与末煤热解炉入料口相连，粒煤的出口与粒煤预热解炉入料口相连，低温干燥气的出口与除尘器的入口相连，所述除尘器的出口与脱硫装置的入口相连，除尘器的尘粉出口与末煤热解炉的物料入口相连，所述脱硫装置的出口与大气连通。

所述末煤热解炉的热源由煤气加热炉输送的高温煤气提供，末煤热解炉设有末煤热解煤气出口和高温半焦粉出口，末煤热解煤气出口与粒煤预热解炉的热源入口相连，高温半焦粉出口与混合器的入口相连。

所述粒煤预热解炉的热源由末煤热解产生的高温末煤热解煤气提供，粒煤预热解炉设有热解煤气出口和预热解粒煤出口，其中热解煤气出口与精细除尘器的热解气入口相连，预热解粒煤出口与混合器的入口相连，所述混合器的出口与粒煤热解炉的物料入口相连。

所述粒煤热解炉设有粒煤热解煤气出口和热半焦出口，其中粒煤热解煤气出口与粒煤预热解炉的热源入口相连，热半焦出口与半焦冷却器的物料入口相连，所述半焦冷却器的物料出口与水夹套刮板输送机的入口相连，该水夹套刮板输送机的出口直接作为半焦产品的输出。

所述精细除尘器的除尘粉出口与混合器的入口相连，精细除尘器的热解气出口与激冷器的热解气入口相连，激冷器的热解气出口与间冷器的热解气入口相连，间冷器的热解气出口与电捕器的热解气入口相连，电捕器的洁净煤气出口分成两路，一路作为循环载气与半焦冷却器的煤气入口相连，另一路作为燃料与煤气加热炉的燃料入口相连；所述激冷器、间冷器和电捕器的焦油出口与焦油槽的入口相连，焦油槽的出口与焦油冷却器入口相连，该焦油冷却器的出口分成两路，一路作为冷源与激冷器的冷源入口相连，另一路直接作为焦油产品输出。

所述煤气加热炉设有高温煤气出口和高温烟气出口，其中高温煤气出口与末煤热解炉的热源入口相连，高温烟气出口与原煤预热分级系统的热源入口相连。

参照图1，本发明煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺流程描述如下：

利用预热分级系统100将原煤101分成小于等于5mm的末煤104和5～50mm的粒煤103，同时利用来自煤气加热炉的300℃左右高温烟气702对原煤进行预热干燥，产生的低温干燥气102经除尘器110除尘后的干燥尾气111送至脱硫装置120中，脱硫处理后形成尾气121排空，该除尘器的尘粉112与末煤104混合后进入末煤热解炉400，所述粒煤103进入粒煤预热解炉200，其中末煤热解炉利用来自煤气加热炉的650～750℃的高温煤气701对末煤快速流化加热，闪速热解，热解形成的600～650℃的末煤热解煤气401经初步除尘后进入粒煤预热解炉200，对粒煤103进行预热解，同时粒煤在预热解炉内形成的滤料层对末煤热解煤气进行过滤，将热解气中大于等于20μm的粉尘捕集下来，经粒煤滤料层过滤除尘后约200℃的热解煤气201送入热解气处理系统600进行精细除尘、冷却回收得到焦油产品662。末煤热解炉内产生的550～600℃的高温半焦粉402与粒煤预热解炉内产生的约400℃左右的预热解粒煤202及精细除尘器收集的除尘粉612一起进入混合器800混合，混合物801进入粒煤热解炉300，在粒煤热解炉内，高温半焦粉将热量传递给预热解粒煤，使粒煤温度升高至500～550℃，实现粒煤的热解，热解产生的500～550℃粒煤热解煤气301也送入粒煤预热解炉内作为热源，预热解炉内的粒煤滤料层同样对其进行过滤、冷却并送入热解气处理系统中处理。

热解气处理系统600中先对热解煤气201进行精细除尘，精细除尘后的精除尘热解气611利用热解气处理系统自身产生的80℃左右冷源焦油663进行激冷降温，回收大部分焦油，然后再利用间冷将激冷热解气621进一步降温至20～30℃，最后利用电捕器将间冷热解气631中剩余的焦油回收除尽。激冷器620、间冷器630和电捕器640回收的激冷焦油622、间冷焦油632和电捕焦油642分别进入焦油槽650混合，混合焦油651通过焦油冷却器660降温，降温后的低温焦油661分成两部分，一部分直接作为焦油产品662输出，另一部分作为激冷器的冷源焦油663送至激冷器中。

热解煤气除尽焦油后形成洁净煤气641，该洁净煤气分成两部分，一部分作为循环载气643与粒煤热解产生的热半焦302在半焦冷却器510中换热，循环载气温度升高至300℃左右，形成预热载气512，热半焦温度降低至150℃左右，降温后的半焦511经水夹套刮板输送机520进一步降温至常温后作为半焦产品521输出，预热后的预热载气512利用煤气加热炉700进一步升温至650～750℃的高温煤气701，然后送入末煤热解炉400，作为末煤热解的热源；另外一部分作为煤气加热炉的燃料644，燃烧后产生的约300℃的高温烟气702作为原煤预热的热源送入原煤预热分级系统100。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，其特征在于，包括如下步骤：

a、将原煤经过原煤预热分级系统分成末煤和粒煤；

b、将末煤送入末煤热解炉热解，粒煤送入粒煤预热解炉中预热解；

c、末煤热解产生的末煤热解煤气作为粒煤预热解的热源送入粒煤预热解炉中，末煤热解产生的高温半焦粉与粒煤预热解后的预热解粒煤混合后进入粒煤热解炉热解；

d、粒煤热解产生的粒煤热解煤气作为粒煤预热解的热源送入粒煤预热解炉中，粒煤热解产生的热半焦冷却后得到半焦产品；

e、粒煤在粒煤预热解炉内形成的滤料层对末煤热解煤气和粒煤热解煤气进行过滤，对过滤后的热解煤气进行精细除尘和冷却回收焦油产品后，得到洁净煤气；

f、洁净煤气分成两部分，一部分作为循环载气先对热半焦进行冷却，另一部分作为燃料送入煤气加热炉中；

g、通过热半焦预热后的循环载气进入煤气加热炉，被间接加热后变成高温煤气，并作为末煤热解的热源送入末煤热解炉中，煤气加热炉产生的高温烟气作为原煤预热的热源送入原煤预热分级系统中。

2.根据权利要求1所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，其特征在于，所述步骤d中粒煤热解产生的热半焦的冷却方法具体为：热半焦与来自洁净煤气一部分的循环载气在半焦冷却器中进行热交换初步降温后，通过水夹套刮板输送机进一步降温并输出半焦产品。

3.根据权利要求1所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，其特征在于，所述步骤e中热解煤气的冷却回收具体方法为：经精细除尘后的热解煤气先通过激冷器激冷降温，回收大部分焦油，然后再利用间冷器将热解煤气进一步降温并回收部分焦油，最后采用电捕器将热解煤气中剩余焦油回收除尽，并产生洁净煤气输出；激冷、间冷和电捕过程中产生的焦油通过焦油冷却器降温后，一部分作为激冷源送入激冷器中，另一部分作为焦油产品直接输出。

4.根据权利要求1所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，其特征在于，所述步骤e中热解煤气精细除尘后的除尘粉与末煤热解产生的高温半焦粉以及粒煤预热解后的预热解粒煤混合后进入粒煤热解炉热解。

5.根据权利要求1所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，其特征在于，所述原煤预热分级系统产生的低温干燥气经除尘器除尘后脱硫排空，该除尘器的尘粉与末煤混合后进入末煤热解炉。

6.根据权利要求1所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，其特征在于，所述步骤c中末煤热解产生的末煤热解热解气先经初步除尘后，再进入粒煤预热解炉中。

7.根据权利要求1所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解工艺，其特征在于，所述步骤g中产生的高温煤气温度为650～750℃，能对末煤快速流化加热，完成闪速热解。

8.一种用于权利要求1所述工艺的煤气循环煤炭全粒径分级热解系统，其特征在于，包括：

原煤预热分级系统(100)、粒煤预热解炉(200)、粒煤热解炉(300)、末煤热解炉(400)、热半焦冷却系统(500)、热解气处理系统(600)、煤气加热炉(700)和混合器(800)；

所述原煤预热分级系统(100)的出料口分别与粒煤预热解炉和末煤热解炉的入料口相连；

所述粒煤预热解炉(200)的热解煤气出口与热解气处理系统的进口相连，粒煤预热解炉的物料出口与混合器入口相连；

所述末煤热解炉(400)的热解煤气出口与粒煤预热解炉的热源入口相连，末煤热解炉的物料出口与混合器入口相连，所述混合器的出口与粒煤热解炉(300)的物料入口相连；

所述粒煤热解炉(300)的热解煤气出口与粒煤预热解炉的热源入口相连，粒煤热解炉的物料出口与热半焦冷却系统的进口相连；

所述热半焦冷却系统(500)包括半焦冷却器(510)和水夹套刮板输送机(520)，所述粒煤热解炉的物料出口与半焦冷却器的物料入口相连，半焦冷却器的物料出口与水夹套刮板输送机的入口相连，夹套刮板输送机的出口输出半焦产品，半焦冷却器的煤气出口与煤气加热炉的煤气入口相连；

所述热解气处理系统(600)包括依次管路相连的精细除尘器(610)、激冷器(620)、间冷器(630)和电捕器(640)，所述粒煤预热解炉的热解煤气出口与该精细除尘器的进口相连，所述电捕器的煤气出口分别与半焦冷却器的煤气入口以及煤气加热炉的燃料入口相连，所述激冷器、间冷器和电捕器的物料出口与焦油槽(650)的物料入口相连，焦油槽的物料出口与焦油冷却器(660)的入口相连，该焦油冷却器的出口分成两路，一路与激冷器的冷源进口相连，另一路直接输出焦油产品；

所述煤气加热炉(700)的高温煤气出口与末煤热解炉的热源入口相连，煤气加热炉的烟气出口与原煤预热分级系统的热源入口相连。

9.根据权利要求8所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解系统，其特征在于，所述原煤预热分级系统(100)的低温干燥气出口与除尘器(110)的入口相连，除尘器的出口与脱硫装置(120)入口连接，除尘器的尘粉出口与末煤热解炉的物料入口相连。

10.根据权利要求8所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解系统，其特征在于，所述精细除尘器(610)的除尘粉出口与混合器(800)物料入口相连。