CN104862027A

CN104862027A - 一种块煤和粉煤组合干燥干馏方法及装置

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Publication number: CN104862027A
Application number: CN201510209036.5A
Authority: CN
Inventors: 袁继海; 胡平; 龚腾勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: CN104862027B

Abstract

本发明涉及一种块煤和粉煤组合干燥干馏的方法，还涉及一种块煤和粉煤组合干燥干馏的装置。本发明通过对块煤和粉煤筛分后分别进行干燥和干馏，提供能够提高原料煤燃烧质量、油收率高，实现节能减排。利用本发明提供的方法和装置获得半焦产品，收率可达40～50％，固定碳含量≥78％；所得煤焦油收率可达9～13％，比重≤1.0；所得煤气含氢气≥25％。

Description

一种块煤和粉煤组合干燥干馏方法及装置

技术领域

本发明涉及煤炭资源充分合理利用技术领域和煤化工技术领域，具体是一种基于块煤和粉煤组合干燥、干馏的方法及装置。

背景技术

随着国家能源战略的调整，煤炭必须提质利用。我国低变质褐煤产量巨大，褐煤通常具有水分大、挥发分高、质软易碎、热崩碎性严重等特点。目前我国将褐煤提质利用的方法主要是用从鲁奇炉逐步改进发展而来的SJ型低温干馏炉，对粒径20～80mm的块煤进行低温干馏。该方法的生产装置结构简单，投资少施工快，热效率高，操作方便。但该技术方法无法将粒径＜20mm的粉煤同时提质利用；入炉煤水分大，影响产能、增加冷却分离系统的负荷；产品余热利用率低，环境污染严重；特别是未能解决热崩碎性严重，半焦产品为焦粉的褐煤在干馏过程中通透性差的难题；2011年至2014年在新疆哈密地区新建的二百多台低温干馏炉，均因煤的上述特性无法达到设计产能，焦油产率低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，通过对块煤和粉煤筛分后分别进行干燥和干馏，提供能够提高原料煤燃烧质量、油收率高、节能减排的方法及装置。

本发明提供了一种块煤和粉煤组合干燥干馏的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：取粒径＜100mm的原料煤，将其筛分成粒径≥10mm的块煤和粒径＜10mm的粉煤；

S2：用250～300℃的烟气依次为粉煤、块煤的干燥预热，对块煤和粉煤分别进行干燥；

S3：对干燥后的块煤进行干馏，得500～600℃的高温焦粉；以所述高温焦粉作为热载体，对干燥后的粉煤进行干馏；同时，用700～800℃的烟气为粉煤的干馏补热；

S4：将干馏后的粉煤和高温焦粉的混合物逐步冷却，即得半焦产品。

所述S1中，所述原料煤优选为褐煤。块煤与粉煤的质量比优选为3～5:1。将原料煤经过筛分后，当粒径≥10mm的块煤和粒径＜10mm的粉煤的质量比在3～5:1的范围内时，所得半焦产品的收率和固定碳含量较高。

经过S3的处理后，所得粉煤的含水率＜8％。所述粉煤干馏的条件优选为：温度450～550℃，压力0.5～1MPa，时间5～10分钟。在该步骤中，以块煤干馏产生的高温焦粉作为固体热载体，与干燥后的粉煤混合，又辅以高温烟气补热，使得粉煤的干馏效果好，在较短的停留时间内即可实现物料的充分干馏，产品的质量优异，且充分利用了产品余热，实现了节能减排。

由于粉煤、块煤干馏的同时会生成干馏气，为了实现能源的充分利用，本发明所述S3还可以包括以下步骤：收集粉煤干馏时生成的粉煤干馏气，用所述粉煤干馏气为块煤的干馏补热；再将所述粉煤干馏气与块煤干馏时生成的块煤干馏气混合，依次经过过滤、分离，分别得到煤焦油和煤气。所述粉煤干馏气为块煤的干馏补热时，粉煤干馏气的流向应与块煤的流向相反。

在本发明各步骤中，用于预热、补热的烟气的气流方向，应与物料的运行方向相反，从而使烟气与物料进行充分的热交换。

本发明还提供了一种块煤和粉煤组合干燥干馏的装置。

所述装置包括依次顺序连接的原煤筛分系统、块煤和粉煤干燥干馏系统、熄焦系统；所述块煤和粉煤干燥干馏系统还与外补热系统相连。

所述原煤筛分系统包括相连的原煤仓和振动筛。

所述块煤和粉煤干燥干馏系统包括并列的粉煤干燥-干馏系统和块煤干燥-干馏系统。

所述粉煤干燥-干馏系统包括顺序相连的粉煤干燥仓、粉煤螺旋给料机和水平设置的双螺旋混合器；粉煤干燥仓的入口通过粉煤传输带与振动筛相连。

所述块煤干燥-干馏系统包括顺序相连的块煤干燥仓和块煤干馏室；块煤干燥仓的入口通过块煤传输带与振动筛相连；块煤干馏室内含为块煤干馏加热的文氏管燃烧器；块煤干馏室的出口通入双螺旋混合器内，从而将块煤干馏所得到的高温焦粉输入双螺旋混合器内。所述出口处设置高温拨料阀，调整高温拨料阀的转速可以保障不同质量比的原料被充分干馏。所述块煤干馏室的出口可以为一个或多个；当出口为多个时，各个出口应在水平方向上等距离排列，从而确保高温焦粉在双螺旋混合器内均匀分布。

由于块煤干馏后所得高温焦粉中，仍然包含部分粒经较大、挥发分残余较多的块焦，通过拨料阀和双螺旋混合器的绞刀捣碎后，可使未充分干馏的块煤在双螺旋混合器内进一步干馏，提高半焦产品的质量。

本发明所述外补热是指，在物料和补热烟气不直接接触的前提下，用外补热系统内的高温烟气为物料的干燥和干馏补热。所述外补热系统包括依次相连的燃气炉、补热烟气通道、烟气调温柜、粉煤干燥仓烟气通道、烟气风机和块煤干燥仓布气风道。所述燃气炉用于提供高温烟气；所述补热烟气通道与双螺旋混合器平行，优选为长度相等，补热烟气通道位于双螺旋混合器底部，二者的间距为100～150mm，优选为120mm。本发明对补热烟气通道与双螺旋混合器的相对位置进行优选后，可以在节约能源的基础上，可以对粉煤的干馏实现高效外补热；所述粉煤干燥仓烟气通道为粉煤的干燥预热；所述烟气风机将从粉煤干燥仓烟气通道排出的烟气鼓入位于块煤干燥仓的内部的块煤干燥仓布气风道；所述块煤干燥仓布气风道为块煤的干燥预热。

所述粉煤干燥仓由内向外依次由最内层的中心烟气管、中间夹层的被加热粉煤通道和最外层的外夹套烟气通道共三层同心圆管组成；其中，所述中心烟气管和外夹套烟气通道为粉煤干燥仓烟气通道；所述被加热粉煤通道的直径≤300mm。上述三层同心圆管结构可以确保物料层的厚度小且受热充分，从而实现粉煤的充分干燥。所述被加热粉煤通道向外引出用于排放水蒸汽的毛刺管，可将干燥过程中产生的水蒸汽排出。

所述粉煤干燥仓烟气通道具体由以下依次相连管道组成：位于粉煤干燥仓内部的中心烟气管、位于中心烟气管上端的分管以及位于粉煤干燥仓外部的外夹套烟气通道。

所述熄焦系统包括依次顺序相连的余热锅炉降温仓、带冷水夹套和熄焦喷淋的螺旋输送机、焦粉冷却缓冲仓、半焦产品库；所述余热锅炉降温仓的入口与双螺旋混合器的出口相连。本发明采用的熄焦系统采用余热锅炉降温，又用带冷水夹套和熄焦喷淋的螺旋输送机出焦，不仅回收利用了焦粉余热，减少了对环境的污染，而且螺旋输送物料的动力小，生产故障率低。

所述双螺旋混合器出口顶端还可设置出气口，所述块煤干馏室内还可包含布料布气拱和布气通道；所述布气通道的一端与布料布气拱相连，另一端与双螺旋混合器出口顶端的出气口相连。该装置可将双螺旋混合器内粉煤干馏产生的干馏气通入块煤干馏室中，为块煤的干馏补热，实现能源的充分利用。本发明进一步对所述布料布气拱的外形进行优选，优选采用用耐火浇注料现浇成顶为三角尖、拱墙为波纹状、拱底为“Λ”型凹槽。所述布料布气拱不仅可以确保块煤匀速运动、均匀受热，又可及时将块煤热崩碎后变软结成的板块破裂，从而使粉煤干馏气能够均匀通畅地流入块煤干馏室中。

所述块煤干馏室的内顶端还可设置集气阵伞，所述集气阵伞通过气桥管依次与过滤分离系统和收集系统相连。该装置可收集粉煤和块煤干馏后产生的干馏气，经过进一步处理最终得到煤焦油和煤气，实现能源的充分回收和利用。

所述过滤分离系统包括依次顺序连接的文氏管洗涤塔、电捕焦油器、间冷器、煤气风机和旋捕气液分离器；所述文氏管洗涤塔、电捕焦油器、间冷器和旋捕气液分离器还分别与氨水池相连。

所述收集系统包括发电厂煤气柜和焦油储罐；发电厂煤气柜与旋捕气液分离器相连；焦油储罐与氨水池相连。

所述发电厂煤气柜和/或焦油储罐还可以与燃气炉相连，为补热系统提供能源。

作为优选方案，本发明所述方法可采用上述装置实施。

本发明进一步保护采用本发明所述方法获得的半焦产品、煤焦油和煤气。本发明所述方法获得的半焦产品收率可达40～50％，固定碳含量≥78％；所得煤焦油收率9～13％，比重≤1.0；所得煤气含氢气≥25％，煤气进入煤气柜时的流量可达到400～600m³/h。

本发明通过将块煤和粉煤的干燥干馏系统优化组合在一起，产品质量优异，且工艺流程简单，操作方便安全，生产潜力大，节能减排，可适合大、中企业规模化生产。

附图说明

图1为实施例7～10所述装置的示意图；图中，1、原煤仓，2、振动筛，3、块煤干燥仓，4、粉煤干燥仓，5、块煤干馏室，6、文氏管燃烧器，7、粉煤螺旋给料机，8、高温拨料阀，9、双螺旋混合器，10、余热锅炉降温仓，11、补热烟气通道，12、燃气炉，13、烟气调温柜，14、补热空气风机，15、烟气风机，16、带冷水夹套和熄焦喷淋的螺旋出焦机，17、焦粉冷却缓冲仓，18、入炉空气风机，19、文氏管洗涤塔，20、电捕焦油器，21、间冷器，22、煤气风机，23、旋捕气液分离器，24、发电厂煤气柜，25、氨水池，26、焦油储罐，27、半焦产品库，28、气桥管，29、集气阵伞，30、布料气拱，31、布气通道，32、块煤干燥仓布气风道。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

S1：取粒径＜100mm的褐煤，将其筛分成粒径≥10mm的块煤和粒径＜10mm的粉煤，所述块煤与粉煤的质量比为4:1；

S2：用275℃的烟气依次为粉煤、块煤的干燥预热，对块煤和粉煤分别进行干燥；

S3：对干燥后的块煤进行干馏，得500℃的高温焦粉；以所述高温焦粉作为热载体，对干燥后的粉煤进行干馏，干馏的温度为500℃，压力为0.75MPa，时间为7.5分钟；同时，用750℃的烟气为粉煤的干馏补热；

经检测，所得半焦产品的收率为48％，固定碳含量为78％。

实施例2

S1：取粒径＜100mm的褐煤，将其筛分成粒径≥10mm的块煤和粒径＜10mm的粉煤，所述块煤与粉煤的质量比为3:1；

S2：用250℃的烟气依次为粉煤、块煤的干燥预热，对块煤和粉煤分别进行干燥；

S3：对干燥后的块煤进行干馏，得550℃的高温焦粉；以所述高温焦粉作为热载体，对干燥后的粉煤进行干馏，干馏的温度为450℃，压力为0.5MPa，时间为5分钟；同时，用700℃的烟气为粉煤的干馏补热；

经检测，所得半焦产品的收率为45％，固定碳含量为82％。

实施例3

S1：取粒径＜100mm的褐煤，将其筛分成粒径≥10mm的块煤和粒径＜10mm的粉煤，所述块煤与粉煤的质量比为5:1；

S2：用300℃的烟气依次为粉煤、块煤的干燥预热，对块煤和粉煤分别进行干燥；

S3：对干燥后的块煤进行干馏，得600℃的高温焦粉；以所述高温焦粉作为热载体，对干燥后的粉煤进行干馏，干馏的温度为550℃，压力为1MPa，时间为10分钟；同时，用800℃的烟气为粉煤的干馏补热；

经检测，所得半焦产品的收率为40％，固定碳含量为83％。

实施例4

与实施例1相比，S3还包括：收集粉煤干馏时生成的粉煤干馏气，用所述粉煤干馏气为块煤的干馏补热；再将所述粉煤干馏气与块煤干馏时生成的块煤干馏气混合，依次经过过滤、分离，分别得到煤焦油和煤气。

经检测，所得煤焦油的收率为9％，比重为0.997；所得煤气中氢气含量为25％。

实施例5

与实施例2相比，S3还包括：收集粉煤干馏时生成的粉煤干馏气，用所述粉煤干馏气为块煤的干馏补热；再将所述粉煤干馏气与块煤干馏时生成的块煤干馏气混合，依次经过过滤、分离，分别得到煤焦油和煤气。

经检测，所得煤焦油的收率为10.5％，比重为0.998；所得煤气中氢气含量为27％。

实施例6

与实施例3相比，S3还包括：收集粉煤干馏时生成的粉煤干馏气，用所述粉煤干馏气为块煤的干馏补热；再将所述粉煤干馏气与块煤干馏时生成的块煤干馏气混合，依次经过过滤、分离，分别得到煤焦油和煤气。

经检测，所得煤焦油的收率为10.3％，比重为0.999；所得煤气中氢气含量为30％。

实施例7

一种块煤和粉煤组合干燥干馏的装置(参考图1所示)包括依次顺序连接的原煤筛分系统、块煤和粉煤干燥干馏系统、熄焦系统；所述块煤和粉煤干燥干馏系统还与外补热系统相连；

所述原煤筛分系统包括相连的原煤仓1和振动筛2；

所述块煤和粉煤干燥干馏系统包括并列的粉煤干燥-干馏系统和块煤干燥-干馏系统；

所述粉煤干燥-干馏系统包括顺序相连的粉煤干燥仓4、粉煤螺旋给料机7和水平设置的双螺旋混合器9；粉煤干燥仓4的入口通过粉煤传输带与振动筛2相连；

所述块煤干燥-干馏系统包括顺序相连的块煤干燥仓3和块煤干馏室5；块煤干燥仓3的入口通过块煤传输带与振动筛2相连；块煤干馏室5内部有多个为块煤干馏加热的文氏管燃烧器6，入炉空气风机18为文氏管燃烧器6供入空气；块煤干馏室5的出口通入双螺旋混合器9内；所述出口为多个，各个出口在水平方向上等距离排列，各个出口处均设高温拨料阀8；

所述外补热系统包括依次相连的燃气炉12、补热烟气通道11、烟气调温柜13、粉煤干燥仓烟气通道、烟气风机15和块煤干燥仓布气风道32；补热空气风机14为燃气炉12供入空气；所述补热烟气通道11位于双螺旋混合器9底部，与双螺旋混合器9平行、等长，二者间距120mm；所述粉煤干燥仓烟气通道由以下依次相连管道组成：位于粉煤干燥仓4内部的中心烟气管、位于中心烟气管上端的分管以及位于粉煤干燥仓4外部的外夹套烟气通道；所述块煤干燥仓布气风道32位于块煤干燥仓3的内部；

所述熄焦系统包括依次顺序相连的余热锅炉降温仓10、带冷水夹套和熄焦喷淋的螺旋输送机16、焦粉冷却缓冲仓17、半焦产品库27；所述余热锅炉降温仓10的入口与双螺旋混合器9的出口相连。

实施例8

一种块煤和粉煤组合干燥干馏的装置(参考图1所示)；与实施例7相比，区别仅在于：所述双螺旋混合器9出口顶端还有出气口，所述块煤干馏室5内还包含布料布气拱30和布气通道31；所述布气通道31的一端与布料布气拱30相连，另一端与双螺旋混合器9出口顶端的出气口相连；所述布料布气拱30用耐火浇注料现浇，顶为三角尖，拱墙为波纹状，拱底为“Λ”型凹槽。

实施例9

一种块煤和粉煤组合干燥干馏的装置(参考图1所示)；与实施例8相比，区别仅在于：所述块煤干馏室5的顶端还设置集气阵伞29，所述集气阵伞29通过气桥管28依次与过滤分离系统和收集系统相连；

所述过滤分离系统包括依次顺序连接的文氏管洗涤塔19、电捕焦油器20、间冷器21、煤气风机22和旋捕气液分离器23；文氏管洗涤塔19、电捕焦油器20、间冷器21和旋捕气液分离器23还分别与氨水池25相连；

所述收集系统包括发电厂煤气柜24和焦油储罐26；发电厂煤气柜24与旋捕气液分离器23相连；焦油储罐26与氨水池25相连。

实施例10

一种块煤和粉煤组合干燥干馏的装置(参考图1所示)；与实施例8相比，区别仅在于：所述粉煤干燥仓4由内向外依次由最内层的中心烟气管、中间夹层的被加热粉煤通道和最外层的外夹套烟气通道共三层同心圆管组成；其中，所述中心烟气管和外夹套烟气通道为粉煤干燥仓烟气通道；所述被加热粉煤通道的直径≤300mm，所述被加热粉煤通道向外引出用于排放水蒸汽的毛刺管。

实施例11

一种块煤和粉煤组合干燥干馏的装置(如图1所示)；与实施例10相比，区别仅在于：发电厂煤气柜24与燃气炉12相连，以发电厂煤气柜24内的煤气作为燃气炉12的燃料。

实施例12

按照实施例1所述方法、采用实施例7所述装置连续进行块煤和粉煤的组合干燥干馏；其中，将燃气炉12内产生的800℃烟气，通入补热烟气通道11，为S3所述粉煤的干馏补热后，再将其通入调温柜13，调温至250℃后，通入粉煤干燥仓烟气通道，为S2所述粉煤的干燥预热后，再用烟气风机15将其通入块煤干燥仓布气风道32，为S2所述块煤的干燥预热。

经检测，所得半焦产品的收率为48％，固定碳含量为83％。

实施例13

按照实施例4所述方法、采用实施例11所述装置连续进行块煤和粉煤的组合干燥干馏。

经检测，所得半焦产品的收率为50％，固定碳含量为85％；所得煤焦油的收率为13％，比重为0.999；所得煤气中氢气含量为30％，煤气进入煤气柜时的流量为600m³/h。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种块煤和粉煤组合干燥干馏的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中，块煤与粉煤的质量比为3～5:1。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S3中，粉煤干馏的温度为450～550℃，压力为0.5～1MPa，时间为5～10分钟。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述S3还包括：收集粉煤干馏时生成的粉煤干馏气，用所述粉煤干馏气为块煤的干馏补热；再将所述粉煤干馏气与块煤干馏时生成的块煤干馏气混合，依次经过过滤、分离，分别得到煤焦油和煤气。

5.一种块煤和粉煤组合干燥干馏的装置，其特征在于，所述装置包括依次顺序连接的原煤筛分系统、块煤和粉煤干燥干馏系统、熄焦系统；所述块煤和粉煤干燥干馏系统还与外补热系统相连；

所述原煤筛分系统包括相连的原煤仓(1)和振动筛(2)；

所述块煤和粉煤干燥干馏系统包括粉煤干燥-干馏系统和块煤干燥-干馏系统；

所述粉煤干燥-干馏系统包括顺序相连的粉煤干燥仓(4)、粉煤螺旋给料机(7)和水平设置的双螺旋混合器(9)；粉煤干燥仓(4)的入口通过粉煤传输带与振动筛(2)相连；

所述块煤干燥-干馏系统包括顺序相连的块煤干燥仓(3)和块煤干馏室(5)；块煤干燥仓(3)的入口通过块煤传输带与振动筛(2)相连；块煤干馏室(5)内含为块煤干馏加热的文氏管燃烧器(6)，块煤干馏室(5)有1个或多个出口，所述出口通入双螺旋混合器(9)内，所述出口处设置高温拨料阀(8)；

所述外补热系统包括依次相连的燃气炉(12)、补热烟气通道(11)、烟气调温柜(13)、粉煤干燥仓烟气通道、烟气风机(15)和块煤干燥仓布气风道(32)；所述补热烟气通道(11)与双螺旋混合器(9)平行，间距100～150mm；所述块煤干燥仓布气风道(32)位于块煤干燥仓(3)的内部；

所述熄焦系统包括依次顺序相连的余热锅炉降温仓(10)、带冷水夹套和熄焦喷淋的螺旋输送机(16)、焦粉冷却缓冲仓(17)、半焦产品库(27)；所述余热锅炉降温仓(10)的入口与双螺旋混合器(9)的出口相连。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述双螺旋混合器(9)出口顶端还设有出气口，所述块煤干馏室(5)内部还包含布料布气拱(30)和布气通道(31)；所述布气通道(31)的一端与布料布气拱(30)相连，另一端与双螺旋混合器(9)出口顶端的出气口相连；

所述布料布气拱(30)用耐火浇注料现浇，顶为三角尖，拱墙为波纹状，拱底为“Λ”型凹槽。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述块煤干馏室(5)内的顶端还设置集气阵伞(29)，所述集气阵伞(29)通过气桥管(28)依次与过滤分离系统和收集系统相连；

所述过滤分离系统包括依次顺序连接的文氏管洗涤塔(19)、电捕焦油器(20)、间冷器(21)、煤气风机(22)和旋捕气液分离器(23)；文氏管洗涤塔(19)、电捕焦油器(20)、间冷器(21)和旋捕气液分离器(23)还分别与氨水池(25)相连；

所述收集系统包括发电厂煤气柜(24)和焦油储罐(26)；发电厂煤气柜(24)与旋捕气液分离器(23)相连；焦油储罐(26)与氨水池(25)相连。

8.根据权利要求5～7任意一项所述的装置，其特征在于，所述粉煤干燥仓(4)由内向外依次由最内层的中心烟气管、中间夹层的被加热粉煤通道和最外层的外夹套烟气通道共三层同心圆管组成；其中，所述中心烟气管和外夹套烟气通道为粉煤干燥仓烟气通道；所述被加热粉煤通道的直径≤300mm，所述被加热粉煤通道向外引出用于排放水蒸汽的毛刺管。

9.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，利用权利要求5～8任意一项所述装置连续进行；

其中，将燃气炉(12)内产生的700～800℃烟气，通入补热烟气通道(11)，为S3所述粉煤的干馏补热后，将其通入调温柜(13)调温，再通入粉煤干燥仓烟气通道，为S2所述粉煤的干燥预热后，用烟气风机(15)将其通入块煤干燥仓布气风道(32)，为S2所述块煤的干燥预热。

10.权利要求1、2、3、4、9任意一项所述方法获得的产品。