CN104263394B - 一种褐煤低温干馏热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤的干馏热解技术领域，具体提供了一种褐煤低温干馏热解方法，利用改进后的内热式干馏炉，以粒径为30～150毫米的褐煤原料作为低温干馏物料，使褐煤在重力作用下在内热式干馏炉中由干燥段、干馏段、冷却段依次下移，同时采用自产煤气燃烧的高温废气提供热量，逆流接触换热干馏，得到褐煤半焦和含煤焦油的粗煤气，褐煤半焦经冷却后利用排料设备排出炉外，含煤焦油的粗煤气透过物料上升，在干燥段利用其热量对物料进行初步预热干燥后引出炉外，进一步洗涤、冷却、处理后得到煤焦油和煤气，而煤气返到立式干燥炉和内热式干馏炉用于干燥、干馏物料。该发明充分利用褐煤原料，同时产生的煤气重复利用，节约资源，实现褐煤的合理应用。

Description

一种褐煤低温干馏热解方法

技术领域

本发明属于煤的干馏热解技术领域，具体涉及一种褐煤低温干馏热解方法。

背景技术

我国褐煤资源丰富，据20世纪末的统计，全国已探明褐煤保有储量1300亿吨，占全国煤炭储量的13%左右。另据全国第三次煤炭资源预测结果表明，另有褐煤预测资源量1903亿吨，占全国煤炭预测资源量的41.18%。由于褐煤煤化程度低、水分高、易风化自燃等劣势，不适宜长距离运输，一直未形成规模化科学利用。目前这些煤90%作为动力煤直接燃烧使用，这种未考虑原煤化合物性质差异而同等条件下进行燃烧的粗放式利用既是对资源的一种浪费，同时也会带来不少环境问题。

开发利用褐煤资源对缓解我国资源瓶颈约束、保障我国能源安全的意义重大，因此开发一种提高资源利用率、降低污染物排放的褐煤干馏热解工艺，是当前褐煤能源综合利用领域内的重要课题。

目前，专利公开号为CN103666508A公开的“一种低阶煤低温干馏热解工艺”，该工艺是以改造的多段炉为干馏设备，以低阶煤物料热解提油后的瓦斯气体作为循环载热体，对低阶煤干燥预热、干馏热解，提取焦油和生产半焦，实现了资源的科学合理利用；然而，该工艺中选取的低温干馏物料的粒径≤50mm，对于大粒径的物料则不能得到充分的利用，造成部分资源的浪费；另外，该工艺虽然是利用产生的瓦斯气体作为循环载热体循环利用，但是此瓦斯气体在通入多段炉前需要在外部经加热器加热到一定温度，这样需要消耗额外的设备及能源，增加了成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中褐煤的资源利用率低、污染物排放多的问题。

为此，本发明提供了一种褐煤低温干馏热解方法，包括以下步骤：

1)将煤矿运来的褐煤破碎、筛分，选取粒径为150毫米以下的筛下物；

2)将筛下物送入立式干燥炉中采用250度以下的低温烟气直接干燥，与褐煤逆向接触，在立式干燥炉中对筛下物干燥3小时脱去部分水分；

3)将脱去部分水分的筛下物集中到立式干燥炉底部的卸料斗中，然后对其进行筛分，选取粒径为30～150毫米的筛下物作为低温干馏物料；

4)将低温干馏物料送入内热式干馏炉上部的连体煤仓，并通过阀门及辅助煤仓进入内热式干馏炉，在重力作用下由干燥段、干馏段、冷却段依次下移；

5)低温干馏物料在干燥段时，与干馏段透过料层上升的含焦油的粗煤气进行热交换，再去除剩余部分水分完成干燥过程；

6)经干燥后的低温干馏物料向下移动进入干馏段后，与内热式干馏炉内燃烧煤气产生的废气进行热交换，将低温干馏物料加热到450～550度，发生干馏热解反应，生成含煤焦油的粗煤气和褐煤半焦，完成干馏过程；

7)生成的褐煤半焦进入内热式干馏炉下部的冷却段，与送入内热式干馏炉内的煤气、空气的混合气初步换热后由内热式干馏炉底部的排料设备排出炉外；

8)生成的含煤焦油的粗煤气上升依次透过干馏段、干燥段，行进过程中通过料层滤去气体中夹带的部分粉尘后，由内热式干馏炉顶的集气导管引出；引出的气体经洗涤、换热、捕除焦油雾后得到焦油氨水混合物和煤气；焦油氨水混合物经焦油氨水分离装置进一步分离获得煤焦油；煤气经加压后一部分送至立式干燥炉供褐煤干燥和内热式干馏炉供褐煤干馏使用，剩余部分作为产品外送。

上述步骤2)中立式干燥炉中脱去部分水分的筛下物的含水率≤20%。

上述步骤2)中筛下物在立式干燥炉中经分料器分布、截流器烘烤、导流排汽翻板翻料。

上述步骤2)中筛下物在立式干燥炉中是自上而下通过多级塔式构件曲线下沉。

上述步骤2)中筛下物脱去水分所需的热量由设置在立式干燥炉外部的热风炉供给。

上述步骤8)中集气导管引出的气体经直接式初冷塔洗涤、间接式冷却器换热、电捕焦油器捕除焦油雾。

本发明的有益效果：

(1)本发明能够充分获取褐煤中的褐煤半焦和煤焦油，褐煤的干馏反应基本完全。

(2)本发明选用粒径为30～150毫米的物料作为低温干馏原料，物料粒径的范围宽，充分利用了褐煤原料进行干馏，避免了资源的浪费。

(3)本发明的内热式干馏炉中采用反应制得的煤气在炉内与空气混合燃烧产生高温热废气干馏褐煤原料，无需增加额外的设备及消耗额外的能源，节约成本，减少了环境污染。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图2是本发明中内热式干馏炉的结构示意图。

附图标记：1、立式干燥炉；2、内热式干馏炉；3、直接式初冷塔；4、间接式冷却器；5、电捕焦油器；6、焦油氨水分离装置；7、煤气鼓风机；21、连体煤仓；22、阀门；23、辅助煤仓；24、干燥段；25、干馏段；26、冷却段。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有技术中褐煤的资源利用率低、污染物排放多的问题，本实施例提供了一种如图1和图2所示的褐煤低温干馏热解方法，包括以下步骤：

1)将煤矿运来的褐煤破碎、筛分，选取粒径为150毫米以下的筛下物；

2)将筛下物送入立式干燥炉1中采用250度以下的低温烟气直接干燥，与褐煤逆向接触，在立式干燥炉中对筛下物干燥3小时脱去部分水分；

3)将脱去部分水分的筛下物集中到立式干燥炉1底部的卸料斗中，然后对其进行筛分，选取粒径为30～150毫米的筛下物作为低温干馏物料；

4)将低温干馏物料送入内热式干馏炉2上部的连体煤仓21，并通过阀门22及辅助煤仓23进入内热式干馏炉2，在重力作用下由干燥段24、干馏段25、冷却段26依次下移；

5)低温干馏物料在干燥段24时，与干馏段25透过料层上升的含焦油的粗煤气进行热交换，再去除剩余部分水分完成干燥过程；

6)经干燥后的低温干馏物料向下移动进入干馏段25后，与内热式干馏炉2内燃烧煤气产生的废气进行热交换，将低温干馏物料加热到450～550度，发生干馏热解反应，生成含煤焦油的粗煤气和褐煤半焦，完成干馏过程；

7)生成的褐煤半焦进入内热式干馏炉2下部的冷却段26，与送入内热式干馏炉2内的煤气、空气的混合气初步换热后由内热式干馏炉2底部的排料设备排出炉外；

8)生成的含煤焦油的粗煤气上升依次透过干馏段25、干燥段24，行进过程中通过料层滤去气体中夹带的部分粉尘后，由内热式干馏炉2顶的集气导管引出；引出的气体经洗涤、换热、捕除焦油雾后得到焦油氨水混合物和煤气；焦油氨水混合物经焦油氨水分离装置6进一步分离获得煤焦油；煤气经煤气鼓风机7加压后一部分送至立式干燥炉1供褐煤干燥和内热式干馏炉2供褐煤干馏使用，剩余部分作为产品外送。

本实施例中褐煤经过两次筛分，首先筛分出粒径150毫米以下的筛下物，然后干燥脱水后再次筛分出粒径为30～150毫米的物料，两次筛分可避免筛下物中小粒径物料在干燥过程中破碎而小于30毫米，影响后续干馏过程。

如图2所示，本发明使用的干馏设备为改进后的内热式干馏炉2，该炉是耐火砖砌筑而成方型立式结构，炉体自上而下分为干燥段24、干馏段25、冷却段26，连体煤仓21与辅助煤仓23之间通过阀门22连接，位于炉体的顶部；原料煤送至连体煤仓21，通过连体煤仓21与辅助煤仓23之间的阀门22卸料至辅助煤仓23，该内热式干馏炉2在连体煤仓21与辅助煤仓23之间设置阀门22，通过阀门22控制炉体内上煤布料情况，可避免煤气溢出、炉顶高温、污染环境的问题，有利于安全、环保。

本发明的原理是根据褐煤含有较多的挥发份，利用改进、完善后的内热式干馏炉2，确保物料在内热式干馏炉2内运行方式是二次布料、均匀下落；同时采用自产的净化后煤气燃烧的高温废气提供热量，逆流接触换热干馏，褐煤经干馏后得到褐煤半焦和含煤焦油的粗煤气；褐煤半焦经冷却、熄灭后利用排焦设备排出内热式干馏炉2外；含煤焦油的粗煤气透过物料上升，在干燥段24利用其热量对物料进行初步预热干燥后引出内热式干馏炉2外，进一步洗涤、冷却、处理后得到煤焦油和煤气，再将煤气返到立式干燥炉1和内热式干馏炉2用于干燥、干馏物料。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述步骤2)中筛下物通过胶带输送机送入立式干燥炉1的上方料斗，并在立式干燥炉1中经分料器分布、截流器烘烤、导流排汽翻板翻料；所述步骤2)中筛下物在立式干燥炉1的自上而下自然沉降的过程中，通过多级塔式构件曲线下沉，物料在立式干燥炉1内不断缓慢地翻转折返，转换受热接触面，最后使得立式干燥炉1中脱去部分水分的筛下物的含水率≤20%。

所述步骤2)中筛下物脱去水分所需的热量由设置在立式干燥炉1底部的热风炉供给，热气流由下而上经多组截流散热器逆向与褐煤原料进行热交换（辐射、传导），水汽经内壁排气管排出，经除尘合格后排入大气。

所述步骤8)中集气导管引出的气体经直接式初冷塔3洗涤、间接式间冷器4换热、电捕焦油器5捕除焦油雾；而经洗涤、换热、捕除焦油雾后得到焦油氨水混合物在焦油氨水分离装置6中将焦油和氨水进行分离获得煤焦油，本实施例中所述的焦油氨水分离装置6为焦油氨水分离槽，由于焦油和氨水的密度不同，在焦油氨水分离槽中焦油沉于底部，氨水在上部进行分层，从而达到分离目的。

另外，所述内热式干馏炉2内干馏段的温度控制通过控制入炉空气与煤气量的配比来实现，干馏温度取决于原煤的性质及生产结果进行调整，多次试验证明，干馏段温度保持物料在450度左右时发生干馏热解反应基本完全。当温度过高时，可增加通入的煤气量，反之，当温度过低时则减少通入的煤气量。

而成品褐煤半焦经多次化验结果表明，空干基水分和空干基挥发份分别控制在3.6%～4.36%和8.82%～10.01%，褐煤干馏基本完全，弹筒热值由4200kcal/kg左右上升至6400kcal/kg左右；煤气热值1100～1200Kcal/Nm³。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内；本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (3)

1.一种褐煤低温干馏热解方法，其特征在于：包括以下步骤：

1) 将煤矿运来的褐煤破碎、筛分，选取粒径为150 毫米以下的筛下物；

2) 将筛下物送入立式干燥炉(1) 中采用250 度以下的低温烟气直接干燥，与褐煤逆向接触，在立式干燥炉(1) 中对筛下物干燥3 小时脱去部分水分；

3) 将脱去部分水分的筛下物集中到立式干燥炉(1) 底部的卸料斗中，然后对其进行筛分，选取粒径为30 ～ 150 毫米的筛下物作为低温干馏物料；

4) 将低温干馏物料送入内热式干馏炉(2) 上部的连体煤仓(21)，并通过阀门(22) 及辅助煤仓(23) 进入内热式干馏炉(2)，在重力作用下由干燥段(24)、干馏段(25)、冷却段(26) 依次下移；

5) 低温干馏物料在干燥段(24) 时，与干馏段(25) 透过料层上升的含焦油的粗煤气进行热交换，再去除剩余部分水分完成干燥过程；

6) 经干燥后的低温干馏物料向下移动进入干馏段(25) 后，与内热式干馏炉(2) 内燃烧煤气产生的废气进行热交换，将低温干馏物料加热到450 ～ 550 度，发生干馏热解反应，生成含煤焦油的粗煤气和褐煤半焦，完成干馏过程；

7) 生成的褐煤半焦进入内热式干馏炉(2) 下部的冷却段(26)，与送入内热式干馏炉(2) 内的煤气、空气的混合气初步换热后由内热式干馏炉(2) 底部的排料设备排出炉外；

8) 生成的含煤焦油的粗煤气上升依次透过干馏段(25)、干燥段(24)，行进过程中通过料层滤去气体中夹带的部分粉尘后，由内热式干馏炉(2) 顶的集气导管引出；引出的气体经洗涤、换热、捕除焦油雾后得到焦油氨水混合物和煤气；焦油氨水混合物经焦油氨水分离装置(6) 进一步分离获得煤焦油；煤气经加压后一部分送至立式干燥炉(1) 供褐煤干燥和

内热式干馏炉(2) 供褐煤干馏使用，剩余部分作为产品外送；

所述步骤2) 中立式干燥炉(1) 中脱去部分水分的筛下物的含水率≤ 20%；

所述步骤2) 中筛下物在立式干燥炉(1) 中经分料器分布、截流器烘烤、导流排汽翻板翻料；

所述步骤2) 中筛下物在立式干燥炉(1) 中是自上而下通过多级塔式构件曲线下沉。

2.如权利要求1 所述的褐煤低温干馏热解方法，其特征在于：所述步骤2) 中筛下物脱去水分所需的热量由设置在立式干燥炉(1) 外部的热风炉供给。

3.如权利要求1 所述的褐煤低温干馏热解方法，其特征在于：所述步骤8) 中集气导管引出的气体经直接式初冷塔(3) 洗涤、间接式冷却器(4) 换热、电捕焦油器(5) 捕除焦油雾。