CN104789246B - 一种带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，将粒度≤30mm的粉煤送至回转干燥炉，将煤加热至80‑280℃进行干燥，使煤的水含量降至5％‑0％。同时，在回转干燥炉中,将煤中粒度＜0.5mm的、85％以上的煤尘从干燥煤中去除。回转干燥炉排出的气体夹带着煤尘，进入气体除尘器中将煤尘分离下来，再经干燥气冷却系统降温、风机加压后返回至回转干燥炉。除尘、干燥后的粒径为0.5‑30mm的粉煤则送至下游热解炉进行热解。采用本发明的工艺可降低进入下游热解炉的粉煤尘含量，提高煤焦油产品的收率。

Description

一种带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺

技术领域

本发明涉及一种带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，特别适用于粉煤干馏提质干燥领域。

背景技术

低阶煤是指煤化程度低、成煤年代短的劣质煤，按煤类分主要包括褐煤、长焰煤、弱粘煤和不粘煤等。这类煤燃烧时火焰较长而有烟，含碳量为75-90％，不含游离腐殖酸，大多数具有粘结性，多数能结焦。常见的低阶煤处理方式为低阶煤直接燃烧发电、低阶煤热解(即低阶煤干馏)、低阶煤直接液化等。其中，低阶煤干馏制取煤焦油，并副产热解煤气和提质煤的工艺路线，由于其产物的丰富、利用率较高，成为近年来研究的热点。

《浅谈我国低阶煤资源分布及其利用途径》(作者：苏天雄，广东化工，第39卷，总第230期，2012年第6期)指出，历史上曾出现过很多低温干馏方法，但工业上成功的只有几种。这些方法按炉的加热方式可分为外热式、内热式及内热外热混合式。外热式炉的加热介质与原料不直接接触，热量由炉壁传入；内热式炉的加热介质与原料直接接触，因加热介质的不同而有固体热载体法和气体热载体法两种。鲁奇－斯皮尔盖斯低温干馏法是工业上已采用的典型方法，鲁奇-鲁尔盖斯法是固体热载体内热式的典型方法。现有的低温干馏技术，大部分需要使用块煤，使得大量粉煤资源无法有效利用；装置处理规模小，单炉年生产能力2-5万吨，甚至更小，无法形成规模效应；液体收率较低，一般收率在10％左右。

可见，低阶煤干馏提质领域普遍存在的技术问题是如何对粉煤(尤其是粒度为0-30mm)进行干馏提质，因为粉煤提质所产生的高温油气含有大量煤尘，使得经处理后所得的煤焦油产品中的煤尘过多，影响其质量，该煤尘来源包括两部分，一种是低阶煤本身带来的，对于粒度≤30mm的粉煤，其中粒径＜0.5mm的煤尘占粉煤含量的3-15％，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；另一种是在干燥、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。两者之间以原料煤自带的煤尘占多数。

现有技术中对于低阶煤的预处理通常是单纯对原料煤进行机械筛分、粒度分级，然而，这样的处理方式对于3mm以下的粉煤的机械筛分几乎没有效果，并且目前工业上仍然没有简单有效的手段解决低阶粉煤热解使得产物中存在大量煤尘的技术问题。

发明内容

本发明的发明人经过大量研究发现，常规的回转干燥炉在低阶粉煤热解工艺中仅起到干燥的作用，其中，对于内热式干燥方式，为了避免物料的过量夹带，造成物料损失，炉内气体流速很低，通常为0.5-3m/s，仅能够排出粉煤内的水分；对于外热式干燥方式，干燥气中水蒸汽分压高，蒸发传质速度较慢，达到煤深度干燥时能耗较高，并且也仅能够处理粉煤的水分。

本发明通过在回转干燥炉中设置渐变式组合分布器，强化煤粉与气体的接触，实现了既能抑制粉煤破碎，又能抑制气体在回转干燥炉内的轴向速度波动，实现了在回转干燥炉中对于低阶粉煤中不同粒径的煤尘的除尘，在完成对粉煤干燥的同时能够将粉煤中粒度≤0.5mm的、85％以上的煤尘去除，减少了在经干燥后进入热解炉的干燥煤中的煤尘含量，更进一步地减少了热解炉带入高温油气回收系统的煤尘，最终实现整个煤提质方法的煤焦油收率的提高和煤焦油品质的提高。

为实现上述目的，本发明提供一种带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，其特征在于：

(1)将粒度≤30mm的粉煤送至回转干燥炉，炉内设置渐变式组合分布器，采用间接、间接与直接结合、直接加热方式，将粉煤加热干燥至80-280℃，水含量降至5％-0％；

A)采用间接加热方式时，夹套内通高温烟气作为干燥热源，同时向回转干燥炉内通入80-280℃烟气或其它气体介质，在渐变式组合分布器的作用下将煤中粒度＜0.5mm的、85％以上的煤尘从干燥煤中去除；

B)采用间接与直接结合加热方式时，夹套内通高温烟气作为干燥热源，同时向回转干燥炉内通入温度高于干燥煤温的烟气或其它气体介质，在渐变式组合分布器的作用下将煤中粒度＜0.5mm的、85％以上的煤尘从干燥煤中去除；

C)采用直接加热方式时，外来的高温烟气或其它气体与循环干燥气混合，控制温度为350-650℃，通入回转干燥炉中，即可作为干燥热源，又可通过渐变式组合分布器的作用将煤中粒度＜0.5mm的、85％以上的煤尘从干燥煤中去除；

除尘后的干燥煤送至下游热解炉进行热解；

(2)回转干燥炉排出的干燥气体夹带着煤尘和水分先进入气体除尘器中将煤尘分离下来，经过除尘后的干燥气体再经过冷却系统降温至40-60℃，在冷却系统中由于冷凝作用能够回收干燥气中的水分，所述水分为进料粉煤中水分的70-90％，经过上述处理后的干燥气最后经风机加压、加热器加热至与被干燥的低阶粉煤相同的温度后返回至回转干燥炉作为除尘气循环使用。

优选地，通过在回转干燥炉内设置渐变式组合分布器，强化煤粉与气体的接触，抑制粉煤破碎，同时抑制气体在回转干燥炉内轴向速度的波动，提高不同粒径的除尘效率，控制回转干燥炉入口截面流速在2.0-6.0m/s，保证不同粒径煤尘的去除效率在85％以上。

优选地，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。4、如权利要求1-3任一项所述的带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，其特征在于，所述的不同粒径煤尘为粒径≤0.5mm或粒径≤0.35mm或粒径≤0.2mm的煤尘中的任意两种以上的组合。

优选地，所述的气体除尘器为静电除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、烧结金属或陶瓷除尘器中的一种或任意组合。

优选地，所述的冷却系统为洗涤冷却塔、空冷器与气液分离罐联用。

优选地，所述工艺对于被处理的粉煤粒度下限没有限制，并且适用于各种低阶煤。

本发明更涉及一种用于带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺的渐变式组合分布器，其特征在于，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，所述螺旋板的形状根据被带出的煤尘的粒度和试验确定的所需除尘气通过螺旋板的线速度确定，以使所述线速度接近等速，波动范围为±10％。

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。

本发明提供的一种带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺能够有效地将大部分＜0.5mm的煤尘从粉煤中去除，大大降低下游热解炉出口高温油气中的煤尘含量，无废固(油渣)产生，降低了高温油气除尘净化系统的设备投资，提高了下游热解装置煤焦油产品的收率及煤焦油的品质，在大大降低设备及生产成本的同时，还能够实现对所回转干燥炉产生的气体的循环使用。

本发明与传统回转干燥工艺有以下不同：

1)本发明提供了一种新的渐变式组合分布器，对现有技术中的回转干燥炉进行改进，使得其在实现对粉煤的干燥处理的同时，还能够除去粉煤中85％以上(粒度≤0.5mm)的煤尘，进而使得进入热解炉的煤尘大量减少，由此实现了减少煤焦油中煤尘含量和提高煤焦油品质的技术效果；

2)本发明在回转干燥炉中通入气体，温度为80-280℃，主要功能是与渐变式组合分布器相配合促进除尘气与粉煤的接触，实现在干燥的同时除去85％以上煤尘(粒度≤0.5mm)的技术效果；同时，通入的气体降低了水蒸汽的分压，提高了水分在固体-气体间的传质速度，实现了深度干燥；

3)本发明中的带除尘的内热式回转干燥工艺与传统内热式回转干燥工艺的不同之处在于，传统内热式回转干燥炉的唯一目的是干燥，为避免过量夹带物料损失，气体流速很低，仅能实现干燥，而不能达到除尘的效果：对于浮选精煤，干燥器出口处的气速不大于2-3m/s；对于浮选尾煤，气速不超过0.5-1m/s。而本发明中的带除尘的内热式回转干燥工艺通过设置渐变式组合分布器、控制干燥炉内气体流速2-6m/s，能够达到除去85％以上煤尘(如≤0.5mm、≤0.35mm、≤0.2mm)的效果，并且具有除尘效率高、工艺产生的废水能够回收循环利用、原料适应范围广的优点：

(a)除尘效率高：在回转干燥炉内，气体的温度、流量(水分蒸发)均在发生变化，经过截面的气体流速也在变化，气体流速变化大，带出的煤尘粒度范围越宽。本发明中的回转干燥炉内设置渐变式组合分布器(图3)，强化煤粉与气体的接触，抑制粉煤破碎，同时抑制气体在回转干燥炉内轴向速度的波动，提高不同粒径的除尘效率。控制回转干燥炉入口截面流速在2.0-6.0m/s，保证不同粒径(如≤0.5mm、≤0.35mm、≤0.2mm)煤尘的去除效率在85％以上。

(b)回转干燥炉排出的气体经气体除尘器、冷却系统，能回收进料煤中70-90％的水分。回收的水分较为清洁，不含焦油、酚类等物质，经简单处理后即可循环利用。

(c)原料适用范围广：煤质适用于各种低阶煤，包括但不限于褐煤、长焰煤、弱粘煤、不黏煤等。原料煤的粒度下限没有限制。由于能将原料煤中＜0.5mm的煤尘去除，因此特别适合0-30mm以及0-6mm粉煤的热解工艺。

附图说明

图1外热式带除尘的低阶粉煤回转干燥炉的工艺流程示意图。

图2内热式带除尘的低阶粉煤回转干燥炉的工艺流程示意图。

图3渐变式组合分布器结构示意图。

具体实施方式

实施例1

将6000kg粒度≤30mm的原料长焰煤从炉头连续加入到回转干燥炉中，同时通入2kpaG、200℃的烟气(O₂含量≤5vol％)与煤逆流接触作为除尘气体；回转干燥炉夹套内通入600℃高温烟气作为干燥热源，出口烟气进入预热器中加热循环干燥气后排空。煤被加热干燥至250℃、水含量0％后，送至下游热解炉。回转干燥炉炉头出口115℃的气体则依次进入布袋除尘器、洗涤塔、风机、预热器，分别进行除尘、降温回收干燥水、增压及升温等单元操作，而后返回回转干燥炉，形成干燥气的闭路循环。工艺流程简图详见图1。运行稳定后，经多次取样化验分析，结果数据如下：

原料煤与干燥煤粒度对比

	原料煤	干燥煤
			处理量，kg/h	6000	5418.0
粒径分布，％
			0-0.5mm	10.03	1.33
0.5-3mm	28.26	31.01
			3-13mm	44.17	48.39
>13mm	17.54	19.27

0-0.5mm/＞0.5mm

11.15(10.03÷89.97)

1.35(1.32÷98.67)

原料煤中0-0.5mm颗粒流量为6000x10.03％＝601.8kg/h；原料煤中＞0.5mm颗粒流量为6000x(1-10.03％)＝5398.2kg/h

干燥煤中0-0.5mm颗粒流量如下：5418.0x1.33％＝72.06kg/h；原料煤中＞0.5mm颗粒流量为5418.0x(1-1.33％)＝5345.94kg/h

0-0.5mm颗粒的除尘效率为1-72.06/601.8＝0.88

同时采用粒度分布仪对布袋除尘器收集下来的煤尘粒度分布进行测试，如下：

x50＝138.16μm±0.19μm；x84＝301.96μm±0.39μm；x90＝511.42μm±0.26μm；x100＝768.10μm±0.14μm；

二者的数据基本吻合。

实施例2

将1000kg粒度为≤30mm的原料长焰煤从炉头加入到回转干燥炉，同时通入2kpaG、500℃的烟气(O₂含量2vol％)与煤逆流接触，出口200℃的干燥气进入金属过滤器去除煤尘后，进入水冷器、气液分离罐回收大部分干燥水，再经风机加压、加热器升温后返回回转干燥炉炉尾，形成除尘气体的闭路循环。同时在加热器入口补入少量的低压N₂，风机出口放空等量气体，以控制回转干燥炉内除尘气的O₂含量3vol％。工艺流程简图详见图2。

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 (10)

1.一种带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，其特征在于：

(1)将粒度≤30mm的低阶粉煤送至回转干燥炉，回转干燥炉内设置渐变式组合分布器，采用间接、间接与直接结合、直接加热方式，将低阶粉煤加热干燥至80-280℃，水含量降至0％-5％，其中，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，当低阶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低阶粉煤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干燥炉尾端；当低阶粉煤移动到回转干燥炉中安装有所述渐变式组合分布器的位置时，除尘气与低阶粉煤充分接触并对下落的低阶粉煤进行吹扫，将低阶粉煤中煤尘除去；

A)采用间接加热方式时，夹套内通高温烟气作为干燥热源，同时向回转干燥炉内通入80-280℃烟气或其它气体介质，在渐变式组合分布器的作用下将煤中粒度＜0.5mm的、85％以上的煤尘从干燥煤中去除；

B)采用间接与直接结合加热方式时，夹套内通高温烟气作为干燥热源，同时向回转干燥炉内通入温度高于干燥煤温的烟气或其它气体介质，在渐变式组合分布器的作用下将煤中粒度＜0.5mm的、85％以上的煤尘从干燥煤中去除；

C)采用直接加热方式时，外来的高温烟气或其它气体与循环干燥气体混合，控制温度为350-650℃，通入回转干燥炉中，即可作为干燥热源，又可通过渐变式组合分布器的作用将煤中粒度＜0.5mm的、85％以上的煤尘从干燥煤中去除；

除尘后的干燥煤送至下游热解炉进行热解；

(2)回转干燥炉排出的干燥气体夹带着煤尘和水分先进入气体除尘器中将煤尘分离下来，经过除尘后的干燥气体再经过冷却系统降温至40-60℃，在冷却系统中由于冷凝作用能够回收干燥气体中的水分，所述水分为进料粉煤中水分的70-90％，经过上述处理后的干燥气体最后经风机加压、加热器加热至与被干燥的低阶粉煤相同的温度后返回至回转干燥炉作为除尘气循环使用。

2.如权利要求1所述的带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，其特征在于，通过在回转干燥炉内设置渐变式组合分布器，强化低阶煤粉与气体的接触，抑制低阶粉煤破碎，同时抑制气体在回转干燥炉内轴向速度的波动，提高不同粒径的除尘效率，控制回转干燥炉入口截面流速在2.0-6.0m/s，保证不同粒径煤尘的去除效率在85％以上。

3.如权利要求2所述的带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，其特征在于，所述的不同粒径煤尘为粒径≤0.5mm或粒径≤0.35mm或粒径≤0.2mm的煤尘中的任意两种以上的组合。

4.如权利要求1或2所述的带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，其特征在于，所述的气体除尘器为静电除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器、烧结金属或陶瓷除尘器中的一种或任意组合。

5.如权利要求1或2所述的带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，其特征在于，所述的冷却系统为洗涤冷却塔、空冷器与气液分离罐联用。

6.如权利要求5所述的带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺，其特征在于，所述工艺对于被处理的低阶粉煤粒度下限没有限制，并且适用于各种低阶煤。

7.一种用于带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺的渐变式组合分布器，其特征在于，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，当低阶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低阶粉煤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干燥炉尾端；当低阶粉煤移动到回转干燥炉中安装有所述渐变式组合分布器的位置时，除尘气与低阶粉煤充分接触并对下落的低阶粉煤进行吹扫，将低阶粉煤中煤尘除去。

8.根据权利要求7所述的一种用于带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺的渐变式组合分布器，其特征在于，所述螺旋板的形状根据被带出的煤尘的粒度和试验确定的所需除尘气通过螺旋板的线速度确定，以使所述线速度接近等速，波动范围为±10％。

9.根据权利要求7或8所述的一种用于带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺的渐变式组合分布器，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。

10.根据权利要求7或8所述的一种用于带除尘的低阶粉煤回转干燥工艺的渐变式组合分布器，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。