CN104789244B - 一种带煤气循环的回转炉粉煤热解生产无烟煤方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种粉煤回转炉热解生产无烟煤方法，包括粉煤除尘回转干燥炉系统、带煤气循环的外热式回转炉热解系统、带热回收的回转冷却钝化系统和油气回收系统。除尘回转干燥炉系统加热至110‑280℃，将粉煤中粒度＜0.2mm的煤尘去除；回收干燥水送至下游螺旋冷却机作为无烟煤冷却、增湿用水，分离出的煤尘送至煤气发生系统产生燃料煤气。除尘煤送至下游回转热解系统热解，产生的高温无烟煤经冷却、中低温钝化、螺旋冷却机冷却、喷水增湿后外送；产生的高温油气进入油气回收系统得到煤焦油、热解水和煤气。所产热解煤气部分经过预热后循环返回至热解炉，剩余部分则外送。

Description

一种带煤气循环的回转炉粉煤热解生产无烟煤方法
技术领域
本发明涉及一种工业化低阶粉煤热解生产无烟煤的新工艺技术，特别涉及一种以低阶粉煤为原料、采用回转炉进行热解提质的工业化工艺技术及设备，属于新型煤化工技术领域。
背景技术
我国煤炭资源丰富，其中低阶煤占我国煤炭总量的50％以上。但低阶煤通常具有高氧含量、高水分、稳定性差及热值低等特点，因此该类煤难以作为大规模的工业气化原料，更多的仅仅是用于局部地区的动力燃料。通过对低阶煤的热解提质，能在很大程度上改变其孔隙结构，降低其水分和挥发分含量，提高其热值及热稳定性，且还能回收部分焦油和煤气。因此低阶煤热解提质技术是一种低阶煤高效利用的有效途径，不但有利于弥补部分石油天然气资源缺口，而且能提高我国低阶煤的利用水平，促进我国经济的发展。
国内外对低阶煤热解提质技术的研究也较多，但到目前为止，多数热解工艺仍不成熟，尚处于试验或示范阶段，其主要难点在于：(1)如何降低煤焦油中的粉尘量；(2)如何提高煤焦油的总回收率；(3)如何提高整个系统的能效。
回转炉热解技术是公认的煤焦油粉尘含量较低、煤焦油收率较高的一种工艺，但其本身存在进一步改进的空间。同时作为一种外热式热解技术，回转炉热解过程中热量的来源与回收一直是各工艺技术的区别之所在。
CN 1066459A公开了一种多段回转炉气体热载体内外热式低中温快速热解工艺(简称MRF工艺)。该工艺的开发路线是将煤炭干燥、热解及冷却分别在三个回转炉中进行，采用热烟气内热式干燥、外热式热解、内热式增碳热加工、振动筛上喷水熄焦。其中，在增碳炉中，经内热式加热至800-850℃，使半焦进一步热解生成粒状焦，产生的高温混合气导入热解加热炉。该工艺处理原煤粒度为3-30mm，无法解决粒径在0-3mm的粉煤的热解问题。
CN101608126A公开了一种煤热解提质装置。该装置主要包括回转干燥器、热解器、加热回转窑，其中回转干燥器设有套筒结构，能使原料煤和热半焦实现间接换热，同时冷却热半焦。该装置实现煤热解的主要工艺路线为：首先原料煤在回转干燥器中与热烟道气并流直接换热，而热半焦则通过回转干燥器外筒与原来煤间接换热，而后将干燥煤与加热回转窑中的高温热半焦按一定比例经螺旋混料器混合进入热解器进行热解；热解后的半焦部分用作加热干燥煤，部分回收为产品焦，过程中产生的煤气供加热回转窑燃烧加热半焦，同时回收部分焦油。该煤热解提质装置的优点是操作灵活，且生产的半焦和焦油质量较好，并实现了能量梯级利用，系统热效率也较高。但该装置存在套筒结构回转干燥器加工复杂、热解器为静态反应器不能实现连续操作等问题。
CN 103074095 A在CN101608126A的基础上，将热解器型式改为回转窑，解决了原先热解器不能连续操作等问题。该热解回转窑内部设置了筛网，将热解半焦分成了细料和粗料，细料冷却后作为产品半焦，粗料返回加热回转窑升温后作为热载体返回回转热解炉。同时热半焦细料不再在回转干燥器外筒与原来煤间接换热冷却，改为多级螺旋冷却机，回避了套筒结构回转干燥器加工复杂的问题。
CN 102250633 A公布了一种用外热式回转炉进行褐煤提质的方法。该工艺的开发路线是将干燥、碳化及冷却分别在三个回转炉中进行，采用热烟气进行干燥，外热式热解，干法熄焦。其干法熄焦处理采用回转炉干法熄焦工艺，半焦在炉内间接冷却，冷却介质可选用冷却循环水喷淋冷却，亦可选用惰性气体在炉中与赤热红焦接触换热冷却。该惰性气体不与半焦发生反应或燃烧，其自身在高温情况下比较稳定，不发生分解。由于热解半焦所含热量占干燥和干馏总负荷的25-45％，冷却半焦后的惰性气体没有进行热回收，所以整个系统能效不高。
CN 101805625 A公布了一种外热式卧置回转炭化炉热裂解原煤制备兰炭的方法。该卧置回转炭化炉分为干燥段、碳化段两部分。回转炭化炉的加热方式为夹套外加热形式，炭化炉干馏段出口的热空气返回炭化炉干燥段加热，干燥段和干馏段采用间接加热，热量循环利用。兰炭熄焦处理采取两种干法熄焦工艺，一种是兰炭在隔绝空气的条件下送入回转冷却机间接冷却，冷却介质为循环水喷淋冷却；一种是回转干熄炉中用惰性气体与赤热红焦换热冷却。该方法兰炭熄焦过程中释放的热量同样没有很好地利用，系统能效也不高。同时，该方法权利要求的原料煤的粒度为3-80mm，并不适合0-3mm粉煤。
发明内容
本发明的目的是提供一种带煤气循环的回转炉低阶粉煤热解生产无烟煤方法，特别是采用粉煤除尘回转炉系统、带煤气循环的外热式回转炉热解系统和带热回收的回转冷却钝化系统，减少了在经热解炉进一步带入油气回收系统的煤尘量，提高了煤焦油产品的收率和热解煤气中CH4含量；同时，通过回收无烟煤冷却释放的高位热量作为除尘热源等措施，优化了整个粉煤热解提质系统的换热网络，提高了能量的利用效率。
为实现上述目的，本发明提供一种带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于包含：
在除尘回转干燥炉中，将低阶原料粉煤加热至110-280℃，同时独立于加热源以外再单独向所述除尘回转干燥炉中通入与被加热的低阶原料粉煤温度相同的除尘气，通过提高炉内的气体流速，将粉煤中的粒度＜0.2mm的煤尘去除，被处理后的粉煤含水量降至2-0wt％；
经过回转脱水、除尘处理后的热煤粉在外热式回转热解炉中，被加热至350-700℃，发生热解反应，生成无烟煤和高温油气；
将来自所述回转热解炉的无烟煤的温度降至100-300℃，同时完成中低温钝化，再经螺旋冷却机冷却、喷水后作为产品外送，并且将无烟煤高温显热回收用于所述除尘回转干燥炉系统；
将来自油气回收系统的循环煤气，经预热后进入热解炉，作为热解反应的热源；
将来自所述回转热炉的高温油气经除尘、降温分离出热解煤气、煤焦油、热解水；所述热解煤气经风机加压后，部分经预热返回至所述回转热解炉作为热解煤气，剩余部分则外送；
来自所述除尘回转干燥炉系统的粒度＜0.2mm的煤尘补充少量粉煤后，与空气或富氧空气或纯氧发生气化反应生成燃料煤气，经净化处理后送至热风炉，所述热风炉再将高温气体送至所述回转热解炉作为热解反应的热源。
优选地，所述除尘气为烟气或其它气体介质。
优选地，所述除尘回转干燥炉内通入与原料粉煤温度相同的烟气或其它气体介质，通过提高炉内的气体流速与所述渐变式组合分布器相配合，将粉煤中的粒度＜0.2mm的煤尘去除。
优选地，所述方法还包括回收95％以上的干燥水循环用于高温无烟煤的冷却、增湿。
优选地，所述方法将经过所述除尘回转干燥炉预热、除尘的温度为110-280℃、粒度为0.2-30mm的粉煤送至所述回转热解炉进行热解；在所述回转热解炉中，采用800-1000℃高温烟气作为热源，通过外热式的加热方式为热解炉提供热量，将粉煤加热至350-700℃；同时，使来自油气回收系统的温度为30-50℃的热解煤气进入煤气预热器，与热解炉夹套出来的烟气逆流换热，使得热解煤气自身的温度升高至150-450℃，再返回至所述回转热解炉作为热源；另外，还设置有一台热风炉，为热解炉夹套提供800-1000℃温位的热量，出口高温烟气部分作为除尘回转干燥炉热源，部分作为循环煤气热源使用。
优选地，所述方法将来自油气回收系统的热解煤气循环至所述回转热解炉作为热解煤气。
优选地，所述方法将来自油气回收系统的一部分热解煤气经过煤气预热器使其温度升高至150-450℃后，返回至所述回转热解炉。
优选地，所述方法根据煤种的不同，选择回转热解炉出口高温烟气预热循环热解煤气，或，当采用外热式除尘回转干燥炉时，预热循环热解煤气的热源选择除尘回转干燥炉夹套出口烟气。
优选地，所述方法在所述回转热解炉内，预热后的循环热解煤气与粉煤之间的流动方式采用逆流或者并流均可。
优选地，所述热解的反应温度为350-700℃，优选地，温度为510-650℃。
优选地，所述方法在回转冷却钝化炉中，低温钝化用含氧气体与来自回转热解炉的高温无烟煤进行逆流接触，在低温区，无烟煤的活性表面与所述含氧气体中的少量O2进行反应，生成CO2和CO，同时自身的活性降低，完成钝化过程；在中、高温区，所述含氧气体与无烟煤进行直接换热，使所述含氧气体自身温度升高至400-450℃后从回转冷却钝化炉炉头引出，再经除尘器除尘、与低温干燥气进行间接换热降温、补充部分含氧气体后，进入循环风机后进而返回至除尘回转干燥炉，完成返回至除尘回转干燥炉的循环，经换热器升温后的干燥气则作为除尘气体进入除尘回转干燥炉，回转冷却钝化炉出口无烟煤与除尘器收集的无烟煤粉混合后，进入螺旋冷却机继续冷却，同时喷入部分从除尘回转干燥炉回收的干燥水完成对无烟煤的增湿，增湿后的无烟煤温度40-60℃，水含量5-10％，作为产品外送；
其中，所述低温干燥气为除尘回转干燥炉生成气体经过回收干燥水后产生的干燥气。
优选地，所术方法中的回转冷却钝化炉为二合一设备，兼具冷却与钝化作用：一方面冷却了无烟煤，同时冷却后的无烟煤与循环气(非惰性气体)中的少量O2发生反应，完成了对无烟煤的中低温钝化。
优选地，所述方法在钝化过程使用的所述含氧气体为含O2＜8vol％的干燥气，或空气直接补充，或采用其它不影响本系统的含氧气体；
对于不需要钝化的煤种，不加入含氧气体。
优选地，所述方法的回转冷却钝化炉出口温度为100-300℃，优选地150-250℃。
优选地，所述方法回收无烟煤冷却释放的高品质热量，作为原煤除尘的热源使用。
优选地，所述方法采用回转冷却炉与螺旋冷却机联用的两级冷却方式，将热解炉出口无烟煤冷却至最终产品温度。
优选地，在螺旋冷却机中，无烟煤冷却与增湿过程同时完成，冷却无烟煤的冷却介质为循环的干燥水，或脱盐水，或者其它冷却介质，无烟煤增湿采用从除尘回转炉系统回收的干燥水。
优选地，在分离出的热解煤气经加压后，部分热解煤气经预热后循环至回转热解炉，剩余部分外送，循环煤气与外送煤气的气量比例为0.1-2.0。
优选地，所述低阶原料粉煤为褐煤、长焰煤、弱粘煤和不粘煤，粒度为0-30mm，包含0-6mm的末煤。
优选地，在除尘回转干燥炉的炉尾附近设置渐变式组合分布器，所述渐变式组合分布器由筒壁、螺旋板和横抄板组成；
所述筒壁围成锥形或其他渐变曲线形；
所述螺旋板以所述筒壁轴向为螺旋中心呈多圈、螺旋状分布，所述螺旋板之间形成条状凹陷；
所述横抄板沿所述筒壁前端至后端方向设置，在所述筒壁的圆周均匀分布多块所述横抄板，所述横抄板嵌入所述螺旋板内使相邻二片所述螺旋板与相邻二片所述横抄板形成独立的小室，当粉煤输送到所述渐变式组合分布器时能够停留在所述小室中，并随着所述渐变式组合分布器的旋转带动停留在所述小室中的粉煤被带抄起到一定高度后呈幕帘状下落；
所述渐变式组合分布器安装在所述除尘回转干燥炉后半段，且所述筒壁相对内径较小的一端靠近回转炉尾端；当粉煤移动到除尘回转干燥炉中安装有所述渐变式组合分布器的位置时，除尘气与粉煤充分接触并对下落的粉煤进行吹扫，将粉煤中煤尘除去。
优选地，所述渐变式组合分布器的形状根据被处理粉煤物料的粒度分布和除尘气的流速1-6m/s。
优选地，由于所述渐变式组合分布器的转速与所述除尘气的流速能够根据需要调整变化。
优选地，所述横抄板的数量根据所述渐变式组合分布器的内径设置4-8块。
本发明更进一步地提供一种带煤气循环的回转炉低阶粉煤热解生产无烟煤方法，包括下列步骤：
(1)粉煤除尘回转炉系统：
将原料粒度≤30mm的粉煤送至除尘回转炉，采用外热或内热的供热方式，将煤加热除尘至110-280℃、含水量降至2-0wt％。同时，在除尘回转炉内通入烟气或其它气体介质，将煤中的煤尘(粒度＜0.2mm)去除。除尘后0.2-30mm的粉煤送至下游回转热解炉进行热解；夹带着煤尘的干燥气则进入除尘器中将煤尘分离下来，除尘后的干燥气依次经过洗涤塔冷却降温、风机加压、预热后返回至除尘回转炉，完成除尘气体的循环(为控制干燥气中氧含量＜8％，需补充部分含氧气体，并在风机出口排放等量气体)。在除尘器分离下来的煤尘(0-0.2mm)送至煤气发生系统作为燃料；洗涤塔冷却回收的干燥水(粉煤在回转干燥系统受热后析出的水份)则送至回转冷却钝化系统作为无烟煤的冷却、增湿用水，剩余部分送至污水处理装置。
(2)带煤气循环的外热式回转炉热解系统：
除尘回转炉系统来0.2-30mm的粉煤在外热式回转热解炉中、350-700℃下发生热解反应，产生高温油气和无烟煤。高温油气进入油气回收系统，进行除尘、净化等单元操作；高温无烟煤则送至回转冷却钝化系统。同时，油气回收系统来的部分热解煤气经增压、预热后循环至回转热解炉，发生部分甲烷化反应。
进一步地，步骤(2)中外热式回转热解炉设置夹套，内通热风炉来800-1000℃的高温烟气，作为粉煤热解的热源；夹套出口的烟气温度400-600℃，可用于预热循环热解煤气、为外热式除尘回转炉提供热源，也可与循环干燥气混合作为内热式除尘回转炉的热源，也可预热热风炉的助燃空气或系统内温位相匹配的其它介质。
进一步地，步骤(2)中回转热解炉夹套内烟气，优选采用与煤逆流换热方式，也可采用并流、“一进两出”、“两进一出”等其他方式。
进一步地，步骤(2)中预热后的循环热解煤气，优选从炉尾进入回转热解炉，其次是炉头。
(3)带热回收的回转冷却钝化系统：
在回转冷却钝化炉中，回转热解炉来的高温无烟煤与低温循环气体进行逆流接触。在低温区，无烟煤的活性表面基团与循环气体中的少量O2进行反应，生成CO2和CO，同时自身的活性降低，完成低温钝化过程；在中、高温区，循环气体与无烟煤直接接触换热，自身温度升高至400-450℃后从回转炉炉头引出。含焦粉的循环气经除尘器除尘、在换热器中与清洁的低温干燥气进行间接换热降温后，补充部分含氧气体、进入循环风机增压、返回至回转炉完成循环。回转冷却钝化炉出口无烟煤与除尘器收集的焦粉混合，进入螺旋冷却机继续冷却，同时喷入部分干燥水完成对无烟煤的增湿。增湿后的无烟煤温度40-60℃，水含量为5-10wt％，作为产品外送。
进一步地，步骤(3)在钝化用含氧气体的选择上，可以采用干燥气(含O2＜8％)，也可以采用空气直接补充，也可以采用其它不影响本系统的含氧气体。对于不需要钝化的煤种，也可以不加入含氧气体。
更进一步地，步骤(3)回转冷却钝化炉出口温度为100-300℃，优选地150-250℃。
进一步地，步骤(3)在螺旋冷却机中，无烟煤冷却与增湿过程同时完成。冷却无烟煤的冷却介质可以选择循环冷却水，也可以选择脱盐水，或者其它冷却介质。无烟煤增湿采用干燥水。
(4)油气回收系统：
回转热解炉出口高温油气首先进入除尘单元除去高温油气中夹带的煤尘，再经冷却分离、净化等单元操作，得到煤焦油、热解煤气和热解水。煤焦油作为产品送出存储；热解煤气温度为30-50℃，经引风机增压后，部分与系统内其它热物流进行间接换热升温至200-550℃，返回回转热解炉，剩余部分热解煤气则外送。热解水则送至污水处理单元。
进一步地，步骤(4)中回转热解炉出口高温油气，采用干法除掉油气中夹带的煤尘，采用的除尘单元可以是静电除尘器、旋风除尘器、烧结金属或陶瓷除尘器等，也可以是它们的组合。
(5)煤气发生系统：
煤气发生系统由煤气发生炉、净化单元等部分组成，是整个粉煤热解干馏的主要热量来源。低阶粉煤除尘回转炉系统分离出的煤尘(粒度＜0.5mm)以及少量的补充粉煤，在煤气发生炉中与空气或富氧空气或纯氧发生气化反应生成燃料煤气，经净化处理后送至热风炉。
本发明的技术创新点及原理：
与现有技术相比，本发明所提供的低阶粉煤热解干馏方法的优点主要体现在以下方面：
1)低阶粉煤除尘回转炉系统：产品煤焦油中的煤尘包括两部分，一种是原料本身带来的，对于粒度≤30mm的粉煤，0-0.2mm的占1-3％，而煤焦油的收率正常值为8-9％，如果这部分煤尘进入煤焦油，对煤焦油的收率影响很大；另一种是在除尘、热解过程中产生的，这部分主要是由于低阶煤的热稳定性差引起的。而两者之间以原料煤自带的煤尘占大多数。
因此，通过在除尘回转炉中通入烟气或其它气体介质，并设计合适的内件以提高炉内的气体流速，将煤中的煤尘(粒度＜0.2mm)去除，减少了在经热解炉进一步带入油气回收系统的煤尘，能提高整个热解干馏方法的煤焦油收率。
2)带煤气循环的外热式回转炉热解系统：外热式回转热解炉通入循环煤气有以下作用：
A)煤气中含有的H2、CO、CO2在除尘回转干燥炉内发生了少量甲烷化反应，CH4含量相对于不带煤气循环的外热式回转炉热解工艺，CH4含量可以提高0.5-1.5％，热解煤气如用于生产LNG或SNG，能提高CH4的收率。
B)煤气中含有H2和CH4，实验表明H2和CH4气氛下能够提高煤焦油收率。
C)同时，由于循环油气中煤焦油含量很低，能够降低煤焦油的分压，提高热解过程中煤粒中煤焦油的推动力，从而能够提高煤焦油收率。
以上1)和2)的综合作用能将煤焦油收率提高0.5-2.0％。
3)在回转冷却钝化炉中，一方面完成了产品无烟煤的钝化，降低了产品自燃的可能性；另一方面在无烟煤冷却的过程中回收了无烟煤释放的高位热量，用于原料煤的除尘。采用本发明，除尘的热量可节约50-70％，大大节约了整个系统的热量消耗，提高了整个系统的能效。
采用回转冷却钝化炉和螺旋冷却机两级无烟煤冷却，即回收了热量，又保证了冷却效果。
无烟煤在螺旋冷却机冷却过程中喷入干燥水，一方面解决了无烟煤增湿的问题，同时也减少了外排废水的量，节约了干燥水的环保处理费用。
热循环的回收也减少了在生产中提供热源的经济成本，能够在大型工业化生产中产生巨大的经济利益。
4)低阶粉煤除尘回转炉系统出来的0.2mm以下煤尘，送至煤气发生炉生产燃料煤气，不足部分由粉煤补充。煤气用作热风炉的燃料，相对于煤粉热风炉，可以省去复杂、昂贵、可靠性差的高温除尘，避免将灰尘带入热解炉夹套、除尘回转炉中形成热阻。
5)在除尘回转干燥炉中还可以加装渐变式组合分布器，能够更进一步的提高回转干燥炉中的除尘效率，促进煤焦油产物的生产效率的提高和品质的提高。
附图说明
图1是带煤气循环的回转炉粉煤热解生产无烟煤方法工艺流程示意图。
图2是带煤气循环的回转炉粉煤热解生产无烟煤方法工艺流程示意图。
图3是渐变式组合分布器示意图。
具体实施方式
实施例1
将2吨神府粉煤(0-30mm)连续送至除尘回转干燥炉中，夹套内通入温度为600℃的、来自回转热解炉的烟气作为热源，同时除尘回转干燥炉炉内通入的温度与被处理粉煤温度相同的清洁的烟气(O2含量3％)用作除尘气。在除尘回转干燥炉中，粉煤被加热至250℃，被处理后水含量为0wt％。经除尘后的粉煤经排料阀进入回转热解炉发生热解，产生高温油气和无烟煤：无烟煤进入回转冷却钝化炉，回收高位热量并进行中低温钝化后，送至螺旋冷却机中喷水进一步冷却、增湿，增湿后的无烟煤(H2O含量7wt％)作为产品外送。高温油气则进入油气回收系统，进行除尘、降温、分离等单元操作，得到煤焦油、热解煤气和热解水；其中，部分热解煤气经回转热解炉夹套出口烟气预热后返回至回转热解炉炉头作为热解煤气，剩余部分作为产品外送。
来自除尘回转干燥炉的夹带煤尘的干燥气进入干燥气处理单元，经分离煤尘、降温回收干燥水等单元操作后，经循环风机I加压、并与回转冷却钝化系统的高温循环气换热升温后返回至除尘回转干燥炉，形成除尘气体的循环。
而回转冷却钝化系统中，与低温干燥气换热降温后的循环气，补充少量含氧的烟气后，经循环风机II加压送至回转冷却钝化炉炉尾，与无烟煤逆流直接接触反应、换热，反应、升温后的循环气在除尘器中分离出焦粉，而后进入换热器II，同样形成单独的闭路循环。工艺流程简图详见说明书附图图1。
实施例2
将6吨神府粉煤(0-30mm)连续送至除尘回转干燥炉中，向炉内通入温度为300℃清洁的烟气(O2含量2％)作为除尘气兼热源。在除尘回转干燥炉中，粉煤被加热至200℃，处理后水含量1.5wt％。除尘后的粉煤经排料阀进入回转热解炉发生热解，产生高温油气和无烟煤：无烟煤进入回转冷却钝化炉，回收高位热量并钝化后，送至螺旋冷却机中喷水进一步冷却、增湿，增湿后的无烟煤(H2O含量7wt％)作为产品外送。高温油气则进入油气回收系统，进行除尘、降温、分离等单元操作，得到煤焦油、热解煤气和热解水；其中，部分热解煤气经回转热解炉夹套出口烟气预热后返回至热解炉炉头，剩余部分作为产品外送。
夹带煤尘的干燥气进入干燥气处理单元，进行分离煤尘、降温回收干燥水等单元操作后，经循环风机I加压、并与回转冷却钝化系统的高温循环气换热升温后，与回转热解炉夹套出口的烟气混合，作为热介质循环至除尘回转炉，同时循环风机I出口放空部分气体以保持系统平衡。
而回转冷却钝化系统中，与低温干燥气换热降温后的循环气，补充少量含氧的烟气后，经循环风机II加压送至回转冷却钝化炉炉尾，与无烟煤逆流直接接触反应、换热，反应、升温后的循环气在除尘器中分离出焦粉，而后进入换热器II，同样形成单独的闭路循环。工艺流程简图详见说明书附图2。
效果对比说明：
将粒度为≤30mm的、且粒度小于0.2mm的煤尘占粉煤总量3-13％的原料长焰煤从炉头加入到除尘回转炉进行实验，检测显示先除尘后的粉煤中粒径0.2mm以下的煤尘含量＜0.01％的粉煤总含量，而同样粒度为≤30mm的、且粒度小于0.2mm的煤尘占粉煤总量3-13％的原料长焰煤经过传统的回转炉后，检测显示粉煤中粒径0.2mm以下的煤尘含量则增加至粉煤总量的3.5-14％。通过实验数据可以得出先除尘、再热解这种方法较现有技术普通的未经过先除尘的热解方法具有意料不到的技术效果，不但可降低下游干馏炉或炭化炉出口高温油气中的尘含量，降低煤气处理难度，而且可降低煤焦油产品的机械杂质2-4％，简化煤焦油粉尘处理的后续工艺流程和减少环保投资，提高煤焦油品质。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (23)

1.一种带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于包含：
在除尘回转干燥炉中，将低阶原料粉煤加热至110-280℃，同时独立于加热源以外再单独向所述除尘回转干燥炉中通入与被加热的低阶原料粉煤温度相同的除尘气，通过提高炉内的气体流速至1-6m/s，将粉煤中的粒度＜0.2mm的煤尘去除，被处理后的粉煤含水量降至0-2wt％；
经过回转脱水、除尘处理后的热煤粉在回转热解炉中，被加热至350-700℃，发生热解反应，生成无烟煤和高温油气；
将来自所述回转热解炉的无烟煤的温度降至100-300℃，同时完成中低温钝化，再经螺旋冷却机冷却、喷水后作为产品外送，并且将无烟煤高温显热回收用于所述除尘回转干燥炉系统；
将来自油气回收系统的循环煤气，经预热后进入回转热解炉，作为热解反应的热源；
将来自所述回转热解炉的高温油气经除尘、降温分离出热解煤气、煤焦油、热解水；所述热解煤气经风机加压后，部分经预热返回至所述回转热解炉作为循环煤气，剩余部分则外送；
来自所述除尘回转干燥炉系统的粒度＜0.2mm的煤尘补充少量粉煤后，与空气或富氧空气或纯氧发生气化反应生成燃料煤气，经净化处理后送至热风炉，所述热风炉再将高温气体送至所述回转热解炉作为热解反应的热源；
其中，在除尘回转干燥炉的炉尾附近设置渐变式组合分布器，所述渐变式组合分布器由筒壁、螺旋板和横抄板组成；
所述筒壁围成锥形或其他渐变曲线形；
所述螺旋板以所述筒壁轴向为螺旋中心呈多圈、螺旋状分布，所述螺旋板之间形成条状凹陷；
所述横抄板沿所述筒壁前端至后端方向设置，在所述筒壁的圆周均匀分布多块所述横抄板，所述横抄板嵌入所述螺旋板内使相邻二片所述螺旋板与相邻二片所述横抄板形成独立的小室，当粉煤输送到所述渐变式组合分布器时能够停留在所述小室中，并随着所述渐变式组合分布器的旋转带动停留在所述小室中的粉煤被带抄起到一定高度后呈幕帘状下落；
所述渐变式组合分布器安装在所述除尘回转干燥炉后半段，且所述筒壁相对内径较小的一端靠近回转炉尾端；当粉煤移动到除尘回转干燥炉中安装有所述渐变式组合分布器的位置时，除尘气与粉煤充分接触并对下落的粉煤进行吹扫，将粉煤中煤尘除去。
2.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，所述除尘气为烟气或其它气体介质。
3.根据权利要求1或2所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，所述除尘回转干燥炉内通入与原料粉煤温度相同的烟气或其它气体介质，通过提高炉内的气体流速与所述渐变式组合分布器相配合，将粉煤中的粒度＜0.2mm的煤尘去除。
4.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，还包括回收95％以上的干燥水循环用于无烟煤的冷却、增湿。
5.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，将经过所述除尘回转干燥炉预热、除尘的温度为110-280℃、粒度为0.2-30mm的粉煤送至所述回转热解炉进行热解；在所述回转热解炉中，采用800-1000℃高温烟气作为热源，通过外热式的加热方式为回转热解炉提供热量，将粉煤加热至350-700℃；同时，使来自油气回收系统的温度为30-50℃的热解煤气进入煤气预热器，与回转热解炉夹套出来的烟气逆流换热，使得热解煤气自身的温度升高至150-450℃，再返回至所述回转热解炉作为热源；另外，还设置有一台热风炉，为回转热解炉夹套提供800-1000℃温位的热量，出口高温烟气部分作为除尘回转干燥炉热源，部分作为循环煤气热源使用。
6.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，来自油气回收系统的热解煤气循环至所述回转热解炉作为循环煤气。
7.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，来自油气回收系统的一部分热解煤气经过煤气预热器使其温度升高至150-450℃后，返回至所述回转热解炉。
8.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，根据煤种的不同，选择回转热解炉出口高温烟气预热循环热解煤气，或，当采用外热式除尘回转干燥炉时，预热循环热解煤气的热源选择除尘回转干燥炉夹套出口烟气。
9.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，在所述回转热解炉内，预热后的循环煤气与粉煤之间的流动方式采用逆流或者并流均可。
10.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，所述热解的反应温度为350-700℃。
11.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，所述热解的反应温度为510-650℃。
12.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，回转冷却钝化炉为二合一设备，兼具冷却与钝化作用：一方面冷却了无烟煤，同时冷却后的无烟煤与循环气中的少量O2发生反应，完成了对无烟煤的中低温钝化。
13.根据权利要求12所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，在钝化过程使用的所述循环气中的少量O2为含O2＜8vol％的干燥气，或空气直接补充，或采用其它不影响本系统的含氧气体；
对于不需要钝化的煤种，不加入含氧气体。
14.根据权利要求12所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，回转冷却钝化炉出口温度为100-300℃。
15.根据权利要求12所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，回转冷却钝化炉出口温度为150-250℃。
16.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，回收无烟煤冷却释放的高品质热量，作为原煤除尘的热源使用。
17.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，采用回转冷却炉与螺旋冷却机联用的两级冷却方式，将回转热解炉出口无烟煤冷却至最终产品温度。
18.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，在螺旋冷却机中，无烟煤冷却与增湿过程同时完成，冷却无烟煤的冷却介质为循环的干燥水，或脱盐水，或者其它冷却介质，无烟煤增湿采用从除尘回转炉系统回收的干燥水。
19.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，在分离出的热解煤气经加压后，部分热解煤气经预热后循环至回转热解炉，剩余部分外送，循环煤气与外送煤气的气量比例为0.1-2.0。
20.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，所述低阶原料粉煤为褐煤、长焰煤、弱粘煤和不粘煤，粒度为0-30mm，包含0-6mm的末煤。
21.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，所述渐变式组合分布器的形状根据被处理粉煤物料的粒度分布和除尘气的流速1-6m/s设定。
22.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，所述渐变式组合分布器的转速与所述除尘气的流速能够根据需要调整变化。
23.根据权利要求1所述的带煤气循环的煤热解生产无烟煤的方法，其特征在于，所述横抄板的数量根据所述渐变式组合分布器的内径设置4-8块。
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