CN105038828B - 一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤化工技术领域，特别涉及一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统及方法。采用该系统进行低阶煤低温热解的方法包括：(1)向第一回转滚筒送料的同时，向第二回转滚筒外热风夹套输送热烟气；(2)经热风夹套排出热烟气一部分输至第一回转滚筒，另一部分继续输至热风夹套内；(3)控制第一回转滚筒内低阶煤进行干燥、脱吸；(4)将干燥、脱吸后低阶煤送入第二回转滚筒内低温热解，得含焦油高温粗煤气和半焦；(5)将含焦油高温粗煤气分离得高热值纯净煤气以及焦油和水；(6)将半焦制成品半焦；(7)将焦油和水分离得纯净焦油。该方法可工业化连续稳定长时间运行，热解速度快，焦油产率高，煤气纯度高，半焦产量大，无三废排放。

Description

一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统及方法

(一)技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，特别涉及一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统及方法。

(二)背景技术

煤炭在我国能源结构中占据主导地位，随着对能源需求的不断增加和对环保要求的不断提高，大规模开发利用必须先对其进行提质，最科学和常用的方法之一就是热解，即干馏或热分解。热解是指煤在隔绝空气条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应，最终得到焦油、煤气和半焦等产物。

低阶煤是指煤化程度比较低的煤，主要分为褐煤和次烟煤，具有高挥发分、高活性、高水分等特点，使得低阶煤不便于远距离运输，而低阶煤由于热值低，直接燃烧不仅浪费大量能源、资金及设备，燃烧产物中含有的粉尘、硫氧化物、氮氧化物、烃和一氧化碳等有害气体，排放到大气中会造成严重的大气污染，这使得低阶煤的直接利用率低。

目前国内用于工业化热解低阶煤的方法主要有立式炭化炉热裂解，该技术要求原煤粒度较大，适用性差；立式炭化炉从原煤加热到焦油、煤气、半焦产出在24小时以上，时间过长；立式炭化炉单台处理能力低，焦油产量低，大规模生产占地面积大；产生的煤气含有大量空气，造成煤气热值低等缺点。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统及方法，可工业化连续稳定长时间运行，热解速度快，焦油产率高，煤气纯度高，半焦产量大，整个工艺过程无废气、废水、废渣排放。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统，包括干燥装置、干馏装置和分离纯化装置，所述干燥装置包括一第一回转滚筒，所述干馏装置包括一第二回转滚筒，在第二回转滚筒的筒壁上设有热风夹套，在热风夹套进风口处通过管道连接一热风炉，在热风炉上通过管道连接一鼓风机和一高温循环风机，在热风夹套出风口处连接一输出管道，在输出管道上连接一三通管，三通管的一端口通过管道与第一回转滚筒的后端相连通，三通管的另一端口通过管道与高温循环风机相连通；在第一回转滚筒和第二回转滚筒之间连接一与第一回转滚筒和第二回转滚筒相连通的卸料器；在第二回转滚筒的排气口处通过管道连接分离纯化装置，所述分离纯化装置的排气口通过管道连接一输出管道，在输出管道上连接一三通管，三通管的一端口通过管道与热风炉相连通，三通管的另一端口通过管道与一储罐相连通；在第二回转滚筒的落料口处连接一卸料溜槽，所述卸料溜槽的下端连接熄焦刮板。

所述分离纯化装置包括一级旋风分离器、二级旋风分离器、冷却塔、电捕焦油器、煤气风机、一级旋风收集器、二级旋风收集器和气液分离罐，所述一级旋风分离器上部的进气口通过管道与第二回转滚筒的排气口相连通，所述一级旋风分离器顶部的物料出口通过管道与二级旋风分离器上部的进气口相连通，所述二级旋风分离器顶部的物料出口通过管道与冷却塔上部的冷却塔进料口相连通，在冷却塔顶部通过管道与冷却水泵相连，冷却塔底部一侧的冷却塔出料口通过管道与电捕焦油器底部的电捕焦油器进料口相连通，电捕焦油器顶部的电捕焦油器出料口通过管道与煤气风机的进风口相连通，煤气风机的出风口通过管道与一级旋风收集器的进料口相连通，一级旋风收集器顶部的物料出口通过管道与二级旋风收集器的物料进口相连通，二级旋风收集器顶部的物料出口通过管道与气液分离罐一侧中部的中部物料进口相连通，分离的纯净煤气通过气液分离罐另一侧上端的气体出口排出。

在二级旋风分离器和冷却塔相连通的管道上通过管道设有一气动快切阀，所述气动快切阀通过管道与外部的储气罐相连通，所述储气罐通过管道与空压机相连；在与煤气风机的进风口相连的管道上，煤气风机和一级旋风收集器相连通的管道上，以及一级旋风收集器和二级旋风收集器相连通的管道上均设有一高温电磁阀。

所述卸料器为星型卸料器。

一种用回转式间接加热低阶煤低温热解系统进行低温热解的方法，包括如下步骤：

(1)将低阶煤通过进料口送入第一回转滚筒，同时向第二回转滚筒外部热风夹套内输送热风炉燃烧产生的热烟气；

(2)将经热风夹套排出的热烟气的一部分输送至第一回转滚筒内，另一部分通过高温循环风机再次进入热风炉并继续输送至热风夹套内；

(3)控制第一回转滚筒内的低阶煤在100℃～300℃，优选200℃～300℃条件下干燥、脱吸20～50min；

(4)将步骤(3)干燥、脱吸处理后的低阶煤通过卸料器送入第二回转滚筒，在热风夹套加热作用下，保持500℃～700℃条件下，优选600℃～650℃条件下低温热解45min～90min，得到含焦油高温粗煤气和半焦；

(5)将步骤(4)得到的含焦油高温粗煤气经分离纯化装置分离得高热值纯净煤气以及焦油和水；

(6)将步骤(4)得到的半焦送入熄焦刮板冷却熄焦后得到成品半焦；

(7)将步骤(5)分离的焦油和水收集起来，然后经除水处理得到纯净焦油。

步骤(5)分离的高热值纯净煤气，一部分进入热风炉燃烧，另一部分作为成品煤气使用。

步骤(4)所述卸料器为星型卸料器。

步骤(5)所述分离纯化装置包括一级旋风分离器、二级旋风分离器、冷却塔、电捕焦油器、煤气风机、一级旋风收集器、二级旋风收集器和气液分离罐，所述一级旋风分离器上部的进气口通过管道与第二回转滚筒的排气口相连通，所述一级旋风分离器顶部的物料出口通过管道与二级旋风分离器上部的进气口相连通，所述二级旋风分离器顶部的物料出口通过管道与冷却塔上部的冷却塔进料口相连通，在冷却塔顶部通过管道与冷却水泵相连，冷却塔底部一侧的冷却塔出料口通过管道与电捕焦油器底部的电捕焦油器进料口相连通，电捕焦油器顶部的电捕焦油器出料口通过管道与煤气风机的进风口相连通，煤气风机的出风口通过管道与一级旋风收集器的进料口相连通，一级旋风收集器的物料出口通过管道与二级旋风收集器的物料进口相连通，二级旋风收集器的物料出口通过管道与气液分离罐一侧中部的中部物料进口相连通，分离的纯净煤气通过气液分离罐另一侧上端的气体出口排出。

在二级旋风分离器和冷却塔相连通的管道上通过管道设有一气动快切阀，所述气动快切阀通过管道与外部的储气罐相连通，所述储气罐通过管道与空压机相连；在与煤气风机的进风口相连的管道上，煤气风机和一级旋风收集器相连通的管道上，以及一级旋风收集器和二级旋风收集器相连通的管道上均设有一高温电磁阀。

上述用回转式间接加热低阶煤低温热解系统进行低温热解的方法，在步骤(1)向第一回转滚筒送料的同时，可向第二回转滚筒内喷洒水，水受热变为水蒸气，从而能保证第二回转滚筒内空气被不断挤出，当第一回转滚筒内物料干燥脱吸结束时，可停止向第二回转滚筒内喷洒水，然后将干燥、脱吸后的物料送入第二回转滚筒内进行干馏及后续处理。

本发明的有益效果是：

1、低阶煤进入第一回转滚筒内被不断抛撒，增大了低阶煤与热烟气的接触面积，提高了干燥效率；由于热烟气采用逆煤流形式输入，小粒度的煤不会被热烟气带出，提高原煤的利用率。

2、低阶煤低温热解速度快，从低阶煤入料到半焦产出不超过2.5小时，大大提高低阶煤低温热解效率，提高焦油的产量。

3、由于第二回转滚筒采用间接加热形式，高温热烟气不与低阶煤直接接触，且在干馏处理运行前将工艺系统内空气已排净，因此产生的煤气中没有空气和其他惰性气体，极大的提高了煤气的纯度和热值，减少煤气纯化装置的投资，提高经济效益。

4、煤气可以燃烧作为系统燃料，节约能源；系统不外排废气、废水，节省治理费用，达到节能环保要求。

5、单套设备处理能力大，可连续工业化生产，设备占地面积小，节约成本。

(四)附图说明

图1为本发明回转式间接加热低阶煤低温热解系统的结构示意图；

图2为图1中分离纯化装置放大结构示意图。

其中，1第一回转滚筒、2第二回转滚筒、3热风夹套、4热风炉、5鼓风机、6高温循环风机、7卸料器、8分离纯化装置、9储罐、10卸料溜槽、11熄焦刮板、12一级旋风分离器、13二级旋风分离器、14冷却塔、15电捕焦油器、16煤气风机、17一级旋风收集器、18二级旋风收集器、19气液分离罐、20冷却水泵、21气动快切阀、22储气罐、23空压机、24高温电磁阀、25存贮罐。

(五)具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此。

如附图1-2所示，一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统，包括干燥装置、干馏装置和分离纯化装置8，所述干燥装置包括一第一回转滚筒1，所述干馏装置包括一第二回转滚筒2，在第二回转滚筒2的筒壁上设有热风夹套3，在热风夹套3进风口处通过管道连接一热风炉4，在热风炉4上通过管道连接一鼓风机5和一高温循环风机6，在热风夹套3出风口处连接一输出管道，在输出管道上连接一三通管，三通管的一端口通过管道与第一回转滚筒1的后端相连通，三通管的另一端口通过管道与高温循环风机6相连通；在第一回转滚筒1和第二回转滚筒2之间连接一卸料器7；在第二回转滚筒2的排气口处通过管道连接分离纯化装置8，所述分离纯化装置8的排气口通过管道连接一输出管道，在输出管道上连接一三通管，三通管的一端口通过管道与热风炉4相连通，三通管的另一端口通过管道与一储罐9相连通；在第二回转滚筒2的落料口处连接一卸料溜槽10，所述卸料溜槽10的下端连接熄焦刮板11。

所述分离纯化装置8包括一级旋风分离器12、二级旋风分离器13、冷却塔14、电捕焦油器15、煤气风机16、一级旋风收集器17、二级旋风收集器18和气液分离罐19，所述一级旋风分离器12上部的进气口通过管道与第二回转滚筒2的排气口相连通，所述一级旋风分离器12顶部的物料出口通过管道与二级旋风分离器13上部的进气口相连通，所述二级旋风分离器13顶部的物料出口通过管道与冷却塔14上部的冷却塔进料口相连通，在冷却塔14顶部通过管道与冷却水泵20相连，冷却塔14底部一侧的冷却塔14的出料口通过管道与电捕焦油器15底部的电捕焦油器进料口相连通，电捕焦油器15顶部的电捕焦油器出料口通过管道与煤气风机16的进风口相连通，煤气风机16的出风口通过管道与一级旋风收集器17的进料口相连通，一级旋风收集器17顶部的物料出口通过管道与二级旋风收集器18的物料进口相连通，二级旋风收集器18顶部的物料出口通过管道与气液分离罐19一侧中部的中部物料进口相连通，分离的纯净煤气通过气液分离罐19另一侧上端的气体出口排出。

在二级旋风分离器13和冷却塔20相连通的管道上通过管道设有一气动快切阀21，所述气动快切阀21通过管道与外部的储气罐22相连通，所述储气罐22通过管道与空压机23相连；在与煤气风机16的进风口相连的管道上，煤气风机16和一级旋风收集器17相连通的管道上，以及一级旋风收集器17和二级旋风收集器18相连通的管道上均设有一高温电磁阀24。

所述卸料器7为星型卸料器。

采用上述回转式间接加热低阶煤低温热解系统进行低温热解的方法，按如下步骤操作：

(1)将不同粒度的低阶煤通过进料口送入第一回转滚筒1，同时启动鼓风机5和热风炉4，向第二回转滚筒2外部热风夹套3输送热风炉4燃烧产生的热烟气；

(2)将经热风夹套3排出的热烟气的一部分输送至第一回转滚筒1内用作干燥低阶煤，另一部分通过高温循环风机6再次进入热风炉4并继续输送至热风夹套3内循环使用；

(3)控制第一回转滚筒1内的低阶煤在100℃～300℃条件下，优选200℃～300℃下干燥、脱吸20～50min，去除煤中的水分和结合水以及吸附在煤毛孔中的气体；

(4)将步骤(4)干燥、脱吸处理后的低阶煤通过星型卸料器送入第二回转滚筒2，在热风夹套3内热烟气加热作用下，于500℃～700℃，优选600℃～650℃条件下低温热解45min～90min，得到含焦油高温粗煤气和半焦；

(5)将步骤(4)得到的含焦油高温粗煤气经管道输送至分离纯化装置8分离得高热值纯净煤气，一部分高热值纯净煤气通过与分离纯化装置8相连的三通管的一个端口输送至热风炉4继续燃烧，另一部分通过三通管的另一个端口进入储罐9作为化工产品进行工业化综合应用；纯化煤气过程分离得到含水焦油；

(6)将步骤(4)得到的半焦经卸料溜槽10送入熄焦刮板11冷却熄焦后得到成品半焦。

(7)步骤(5)分离的含水焦油收集起来存储于存贮罐25内，然后经现有含水焦油的分离处理技术分离出水分得到纯净焦油。

上述分离纯化装置8包括一级旋风分离器12、二级旋风分离器13、冷却塔14、电捕焦油器15、煤气风机16、一级旋风收集器17、二级旋风收集器18和气液分离罐19，所述一级旋风分离器17上部的进气口通过管道与第二回转滚筒2的排气口相连通，所述一级旋风分离器12顶部的物料出口通过管道与二级旋风分离器13上部的进气口相连通，所述二级旋风分离器13顶部的物料出口通过管道与冷却塔14上部的冷却塔进料口相连通，在冷却塔14顶部通过管道与冷却水泵20相连，冷却塔14底部一侧的冷却塔出料口通过管道与电捕焦油器15底部的电捕焦油器进料口相连通，电捕焦油器15顶部的电捕焦油器出料口通过管道与煤气风机16的进风口相连通，煤气风机16的出风口通过管道与一级旋风收集器17的进料口相连通，一级旋风收集器17的物料出口通过管道与二级旋风收集器18的物料进口相连通，二级旋风收集器18的物料出口通过管道与气液分离罐19一侧中部的中部物料进口相连通，分离的纯净煤气通过气液分离罐19另一侧上端的气体出口排出。

在二级旋风分离器13和冷却塔14相连通的管道上通过管道设有一气动快切阀21，所述气动快切阀21通过管道与外部的储气罐22相连通，所述储气罐22通过管道与空压机23相连；在与煤气风机16的进风口相连的管道上，煤气风机16和一级旋风收集器17相连通的管道上，以及一级旋风收集器17和二级旋风收集器18相连通的管道上均设有一高温电磁阀24。

含焦油高温粗煤气在分离纯化装置8中的净化过程为：将第二回转滚筒2内热解产生的荒煤气在煤气风机16的作用下，通过管道首先进入一级旋风分离器12的进气口，在一级旋风分离器12内经旋风分离去除粉尘后从一级旋风分离器12顶部的物料出口通过管道进入二级旋风分离器13内继续分离除尘；由经一级、二级旋风分离器分离后的煤气通过管道进入冷却塔14上部，此时开启冷却水泵20，向冷却塔14内喷淋冷却水，使焦油冷却并从煤气中逐渐析出，析出一定焦油的煤气由冷却塔20底部一侧的管道进入电捕焦油器15底部进料口，在电捕焦油器15的作用下进一步将焦油与煤气分离，随后析出大部分焦油的煤气依次经过一级旋风收集器17和二级旋风收集器18，对煤气再次净化，使粉尘颗粒和焦油彻底从煤气中分离出来，煤气进入气液分离罐19内与水分离最终得到纯净煤气并由气液分离罐19上端的气体出口排出。

当突然断电或系统内压力过高时，气动快切阀21自动开启，高温电磁阀24自动关闭，此时煤气能够及时从气动快切阀21处排出，保证了整个系统的安全，避免事故的发生。

Claims (5)

1.一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统，其特征是：包括干燥装置、干馏装置和分离纯化装置，所述干燥装置包括一第一回转滚筒；所述干馏装置包括一第二回转滚筒，在第二回转滚筒的筒壁上设有热风夹套，在热风夹套进风口处通过管道连接一热风炉，在热风炉上通过管道连接一鼓风机和一高温循环风机，在热风夹套出风口处连接一输出管道，在输出管道上连接一三通管，三通管的一端口通过管道与第一回转滚筒的后端相连通，三通管的另一端口通过管道与高温循环风机相连通；在第一回转滚筒和第二回转滚筒之间连接一与第一回转滚筒和第二回转滚筒相连通的卸料器；在第二回转滚筒的排气口处通过管道连接分离纯化装置，所述分离纯化装置的排气口通过管道连接一输出管道，在输出管道上连接一三通管，三通管的一端口通过管道与热风炉相连通，三通管的另一端口通过管道与一储罐相连通；在第二回转滚筒的落料口处连接一卸料溜槽，所述卸料溜槽的下端连接熄焦刮板。

所述分离纯化装置包括一级旋风分离器、二级旋风分离器、冷却塔、电捕焦油器、煤气风机、一级旋风收集器、二级旋风收集器和气液分离罐，所述一级旋风分离器上部的进气口通过管道与第二回转滚筒的排气口相连通，所述一级旋风分离器顶部的物料出口通过管道与二级旋风分离器上部的进气口相连通，所述二级旋风分离器顶部的物料出口通过管道与冷却塔上部的冷却塔进料口相连通，在二级旋风分离器和冷却塔相连通的管道上通过管道设有一气动快切阀，所述气动快切阀通过管道与外部的储气罐相连通，所述储气罐通过管道与空压机相连；在冷却塔顶部通过管道与冷却水泵相连，冷却塔底部一侧的冷却塔出料口通过管道与电捕焦油器底部的电捕焦油器进料口相连通，电捕焦油器顶部的电捕焦油器出料口通过管道与煤气风机的进风口相连通，煤气风机的出风口通过管道与一级旋风收集器的进料口相连通，一级旋风收集器顶部的物料出口通过管道与二级旋风收集器的物料进口相连通，在与煤气风机的进风口相连的管道上，煤气风机和一级旋风收集器相连通的管道上，以及一级旋风收集器和二级旋风收集器相连通的管道上均设有一高温电磁阀；二级旋风收集器顶部的物料出口通过管道与气液分离罐一侧中部的中部物料进口相连通，分离的纯净煤气通过气液分离罐另一侧上端的气体出口排出。

2.根据权利要求1所述的一种回转式间接加热低阶煤低温热解系统，其特征是：所述卸料器为星型卸料器。

3.一种用权利要求1所述的回转式间接加热低阶煤低温热解系统进行低温热解的方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)将低阶煤送入第一回转滚筒，同时向第二回转滚筒外部热风夹套内输送热风炉燃烧产生的热烟气；

(2)将经热风夹套排出的热烟气的一部分输送至第一回转滚筒内，另一部分通过高温循环风机再次进入热风炉并继续输送至热风夹套内；

(3)控制第一回转滚筒内的低阶煤在100℃～300℃干燥、脱吸20～50min；

(4)将步骤(3)干燥、脱吸处理后的低阶煤通过卸料器送入第二回转滚筒，在热风夹套加热作用下，保持500℃～700℃条件下低温热解45min～90min，得到含焦油高温粗煤气和半焦；

(5)将步骤(4)得到的含焦油高温粗煤气经分离纯化装置分离得高热值纯净煤气以及焦油和水；

(6)将步骤(4)得到的半焦送入熄焦刮板冷却熄焦后得到成品半焦；

(7)将步骤(5)分离的焦油和水收集起来，然后经除水处理得到纯净焦油；

步骤(5)所述分离纯化装置包括一级旋风分离器、二级旋风分离器、冷却塔、电捕焦油器、煤气风机、一级旋风收集器、二级旋风收集器和气液分离罐，所述一级旋风分离器上部的进气口通过管道与第二回转滚筒相连通，所述一级旋风分离器顶部的物料出口通过管道与二级旋风分离器上部的进气口相连通，所述二级旋风分离器顶部的物料出口通过管道与冷却塔上部的冷却塔进料口相连通，在二级旋风分离器和冷却塔相连通的管道上通过管道设有一气动快切阀，所述气动快切阀通过管道与外部的储气罐相连通，所述储气罐通过管道与空压机相连；在冷却塔顶部通过管道与冷却水泵相连，冷却塔底部一侧的冷却塔出料口通过管道与电捕焦油器底部的电捕焦油器进料口相连通，电捕焦油器顶部的电捕焦油器出料口通过管道与煤气风机的进风口相连通，煤气风机的出风口通过管道与一级旋风收集器的进料口相连通，一级旋风收集器的物料出口通过管道与二级旋风收集器的物料进口相连通，在与煤气风机的进风口相连的管道上，煤气风机和一级旋风收集器相连通的管道上，以及一级旋风收集器和二级旋风收集器相连通的管道上均设有一高温电磁阀；二级旋风收集器的物料出口通过管道与气液分离罐一侧中部的中部物料进口相连通，分离的纯净煤气通过气液分离罐另一侧上端的气体出口排出。

4.根据权利要求3所述的一种回转式间接加热低阶煤低温热解方法，其特征是：步骤(5)分离的高热值纯净煤气，一部分进入热风炉燃烧，另一部分作为成品煤气使用。

5.根据权利要求3所述的一种用回转式间接加热低阶煤低温热解系统进行低温热解的方法，其特征是：步骤(4)所述卸料器为星型卸料器。