CN106495157A - 半焦热量的回收利用系统以及回收利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半焦热量的回收利用系统以及回收利用方法，所述系统包括：热解装置，第一混合装置，第二混合装置，筛分装置以及还原装置。本发明公开应用所述系统回收利用半焦热量的方法，包括：将低阶煤在热解装置中热解得到高温热解半焦；生石灰和添加剂在混合装置中混合后与高温热解半焦混合后在成型装置中进行压球成型处理得到成型球团；成型球团在筛分装置中筛分，筛上成型球团在还原装置中反应得到电石熔体，得到电石产品。本发明向热解高温半焦中加入常温生石灰、利用半焦和生石灰之间换热进行电石反应来利用热解半焦余热的专用系统，既充分利用了热解半焦余热，同时减少电石炉热负荷，加快电石反应，增加电石产量，达到节能减耗的目的。
Description
技术领域
本发明一种半焦热量的回收利用系统，进一步涉及半焦热量的回收利用方法，属于半焦热量的回收利用领域。
背景技术
中国能源结构的特点是煤炭资源相对丰富，石油和天然气资源相对不足，煤炭资源占据我国能源资源的主体地位。我国的能源结构决定了煤炭资源在我国未来的能源构成中会长期占据主导作用。但是，我国低阶煤储量占煤炭储量的50％左右，产量占目前总量的30％，低阶煤由于高水分、高挥发份、低热值且极易自燃的特点，从而不适于长期存储和长距离运输。目前对低阶煤的分质利用工艺主要有脱灰分提质、抽提提质、热解提质等，其中热解提质能够充分利用煤中轻重组分，将原煤转化为低温煤焦油、高热值煤气以及无烟半焦，低温煤焦油可以作为加氢改质原料生产LPG、汽油调和组分以及柴油，高热值煤气可作为热解热源或提氢后生产LNG，半焦则可以成型制备无烟燃料或制粉为高炉喷吹原料等，实现了低阶煤的分阶梯利用，极大提高能源利用效率。随着热解提质技术的应用而生，随之带来的是热解提质后产生的高温半焦的显热的回收利用问题。
现有技术一般采用熄焦法将高温半焦进行冷却降温。熄焦又分为湿法熄焦和干法熄焦。其中，湿法熄焦是用水喷淋高温半焦，将半焦降温至100℃以下，过程中产生的蒸气直接排放到大气中；该工艺的缺点是高温半焦的显热散失、水资源消耗大，同时熄焦过程中产生的蒸汽夹带污染、腐蚀性介质以及粉尘，直接排入大气，造成环境污染。干法熄焦是用低温惰性气体冷却高温半焦，干法熄焦在节能、改善焦炭质量方面优于湿法熄焦。但是，干法熄焦占地面积大，设备结构复杂、投资大，且焦炭烧损严重，且干法出焦一般采用的载体为水或空气，回收热量后得到的是低温水或者低温空气，用途受到限制。
公开号为CN102863974A的专利公开了一种回收干馏炉排出半焦热量的工艺和装置，提出：在干馏炉底部设置冷瓦斯喷射装置，通过喷吹35℃-45℃的冷瓦斯使干馏炉排出半焦温度由500℃-550℃降低到250℃-300℃后排出炉外，吸收了高温半焦热量的冷瓦斯温度升高到400℃以上，升温后的冷瓦斯在干馏炉中上升其回收的热量直接用于补充干馏需要的热量；该发明存在以下主要问题：
将高温半焦的热量通过喷吹冷瓦斯降温的设备和工艺，其半焦和冷瓦斯传热有限，经冷却后排出的半焦温度为250℃-300℃，半焦的低温段热量难以利用；并且伴有冷瓦斯喷吹装置的干馏炉操作不易稳定、易发生喷孔堵塞。
公开号为CN104893746A的专利公开了一种半焦热量的回收利用系统以及回收利用工艺，该技术方案提出：先将高温半焦与含氧的水蒸气进行氧化还原反应，同时进行换热后形成的高温可燃气为热风炉提供部分燃烧能量；换热后形成的低温半焦(温度低于300℃)与原煤煤粉混合后作为发电燃料。该发明存在的主要问题：虽利用了高温半焦高温段显热热量，但存在与公告号为CN 102863974A的专利一样的缺陷，半焦的低温段热量难以回收利用，低温段热量流失。
综合以上，现有的半焦热量的回收利用方法不同程度的存在投资大、设备工艺复杂、热量利用不充分的问题，有待改进。
发明内容
本发明的主要目的是针对高温半焦冷却的显热的回收利用中存在投资大、设备工艺复杂、热量利用不充分的问题，提供了一种向热解高温半焦中加入常温生石灰、利用半焦和生石灰之间换热继而进行电石反应来利用热解半焦余热的专用系统，既充分利用了热解半焦余热，同时减少电石炉热负荷，加快电石反应，增加电石产量，达到节能减耗的目的。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明首先提供了一种回收利用半焦热量的系统，包括：
热解装置，所述热解装置设有粉煤入口和半焦粉料出口；
第一混合装置，所述第一混合装置设有生石灰粉料入口、添加剂粉料入口和混合粉料出口；
第二混合装置，所述第二混合装置设有混合粉料入口、半焦粉料入口、筛下粉料入口和混合电石原料粉料出口；
成型装置，所述成型装置设有混合电石原料粉料入口以及混合球团出口；
筛分装置，所述筛分装置设有混合球团入口、筛上球团出口和筛下粉料出口；
还原装置，所述还原装置设有筛上球团入口和电石熔体出口；
所述第二混合装置的混合粉料入口和所述第一混合装置的混合粉料出口相连，所述第二混合装置的半焦粉料入口和所述热解装置的半焦粉料出口相连；所述成型装置的混合电石原料粉料入口和所述第二混合装置的混合电石原料粉料出口相连；所述筛分装置的混合球团入口和所述成型装置的混合球团出口相连，所述筛分装置的筛上球团出口与所述还原装置的筛上球团的入口相连；所述筛分装置的筛下粉料出口和所述第二混合装置的筛下粉料入口相连。
所述第二混合装置的半焦粉料入口通过耐高温管道和所述热解装置的半焦粉料出口相连。
所述热解装置是干馏设备；所述成型装置是压球成型机；所述还原装置是电石炉。
本发明的目的之二是进一步提供了应用上述专用系统实现半焦热量的回收利用的方法，包括：将生石灰和添加剂在第一混合装置中混合，得到混合物料1；将混合物料1与来自热解装置的高温热解半焦在第二混合装置中混合，得到混合物料2；混合物料2在成型装置中进行压球成型处理得到成型球团；将成型球团在筛分装置中筛分，将筛上成型球团在还原装置中进行碳热还原反应得到电石熔体；其中，电石熔体冷却降温，得到电石产品。
在本发明的一个实施方案中，本发明的方法包括：
(1)将低阶煤在热解装置中进行热解，得到600-900℃的高温热解半焦；
(2)将生石灰和添加剂在第一混合装置中混合，得到混合物料1；
(3)将混合物料1与步骤(1)所述的高温热解半焦在第二混合装置中混合，得到混合物料2；
(4)混合物料2在成型装置中进行压球成型处理得到成型球团；
(5)将成型球团在筛分装置中筛分，将筛上成型球团在还原装置中进行碳热还原反应得到电石熔体；电石熔体冷却降温，得到电石产品；将筛下粉料在第二混合装置中与混合物料2再混合利用。
在本发明的一个实施方案中，步骤(1)中，所述低阶煤包括长焰煤或褐煤。
在本发明的一个实施方案中，步骤(2)中，所述生石灰的平均粒径小于3mm。
在本发明的一个实施方案中，所述添加剂的平均粒径小于1mm。
在本发明的一个实施方案中，半焦和生石灰占混合物料总质量的80-99％，余量为添加剂。
在本发明的一个实施方案中，半焦和生石灰的质量比例为(0.5-0.8):(1.0-1.2)。
在本发明的一个实施方案中，所述添加剂包括但不限于腐殖酸、煤沥青、萤石或煤焦油中的任何一种或者一种以上按照任意比例组成的混合物。
本发明技术方案的主要有益效果包括：
1.将高温热解半焦与常温生石灰先混合后成型再进入电石炉进行电石反应的技术，实现了煤热解技术与碳热还原电石反应技术的串联应用。
2.热解半焦余热利用技术充分利用低阶煤，低阶煤通过热解产油产气，以及热解后半焦进行碳热还原电石反应，实现了低阶煤的分阶梯利用。
3.半焦余热回收技术充分利用了半焦余热的同时减少电石炉热负荷，加快电石反应，增加电石产量，达到了一技多效的作用。
4.高温热解半焦热量回收技术，解决了热解半焦粉尘高、易粉碎、难运输的问题。
5.高温热解半焦热量回收技术，充分利用粒径较小的半焦和生石灰之间进行电石反应，加快电石反应，增加电石产量。
附图说明
图1本发明一种热解高温半焦热量的回收利用系统的结构示意图；
图2本发明一种热解高温半焦热量的回收利用方法的工艺流程图。
附图标记说明：S100-第一混合装置，S200-热解装置，S300-第二混合装置，S400-压球成型装置，S500-筛分装置，S600-还原装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
参考图1，本发明提供了一种热解高温半焦热量的回收利用系统，该系统包括：热解装置S100，所述热解装置S100设有粉煤入口和半焦粉料出口；第一混合装置S200，所述第一混合装置S200设有生石灰粉料入口、添加剂粉料入口和混合粉料出口；第二混合装置S300，所述第二混合装置S300设有混合粉料入口、半焦粉料入口、筛下粉料入口和混合电石原料粉料出口；成型装置S400，所述成型装置S400有混合电石原料粉料入口以及混合球团出口；筛分装置S500，所述筛分装置S500有混合球团入口、筛上球团出口和筛下粉料出口；还原装置S600，所述还原装置S600有筛上球团入口和电石熔体出口；
所述第二混合装置S300的混合粉料入口和所述第一混合装置S200的混合粉料出口相连，所述第二混合装置S300的半焦粉料入口和所述热解装置S100的半焦粉料出口相连；所述成型装置S400的混合电石原料粉料入口和所述第二混合装置S300的混合电石原料粉料出口相连；所述筛分装置S500的混合球团入口和所述成型装置S400的混合球团出口相连，所述筛分装置S500的筛上球团出口与所述还原装置S600的筛上球团的入口相连；所述筛分装置S500的筛下粉料出口和所述第二混合装置S300的筛下粉料入口相连。
所述第二混合装置S300的半焦粉料入口通过耐高温管道和所述热解装置S200的半焦粉料出口相连。
所述热解装置S200是干馏设备；所述成型装置S400是压球成型机；所述还原装置S600是电石炉。
以下结合具体的实施例对应用所述的专用系统对回收利用方法进行具体说明：
实施例1
将长焰煤在热解装置S100中进行热解，得到600-900℃高温热解半焦。
将常温生石灰(平均粒径均小于3mm)和煤焦油按照一定比例在第一混合装置S200中混合，得到混合物料1；将热解得到的高温半焦与生石灰和煤焦油的混合物料在第二混合装置S300中混合，得到电石混合原料，其中煤焦油添加量为生石灰和热解半焦总量的10％，半焦和生石灰的质量比例为0.5:1.2；将所得到的电石混合原料在成型装置S400中进行压球成型处理得到成型球团；将成型球团在筛分装置S500中筛分，将筛上成型球团在还原装置S600(电石炉)中进行碳热还原反应得到电石熔体；电石熔体冷却降温，得到电石产品；将筛下粉料在第二混合装置S200中与电石混合原料再混合利用。
实施例2
将长焰煤在热解装置S100中进行热解，得到600-900℃高温热解半焦。
将常温生石灰(平均粒径均小于3mm)和煤沥青(平均粒径均小于1mm)按一定比例在第一混合装置S200中混合，得到混合物料1；将热解得到的高温半焦与生石灰和煤沥青的混合物料在第二混合装置S300中混合，得到电石混合原料，其中，煤沥青添加量为生石灰和热解半焦总量的8％，半焦和生石灰的质量比例为0.8:1.0；将所得到的电石混合原料在成型装置S400中进行压球成型处理得到成型球团；将成型球团在筛分装置S500中筛分，将筛上成型球团在还原装置S600(电石炉)中进行碳热还原反应得到电石熔体；电石熔体冷却降温，得到电石产品；将筛下粉料在第二混合装置S200中与电石混合原料再混合利用。
实施例3
将长焰煤在热解装置S100中进行热解，得到600-900℃高温热解半焦。
将常温生石灰(平均粒径均小于3mm)和腐殖酸按照一定比例在第一混合装置S200中混合，得到混合物料1；将热解得到的高温半焦与生石灰和腐殖酸的混合物料在第二混合装置S300中混合，得到电石混合原料，其中腐殖酸添加量为生石灰和热解半焦总量的5％，半焦和生石灰的质量比例为0.8:1.2；
将所得到的电石混合原料在成型装置S400中进行压球成型处理得到成型球团；将成型球团在筛分装置S500中筛分，将筛上成型球团在还原装置S600(电石炉)中进行碳热还原反应得到电石熔体；电石熔体冷却降温，得到电石产品；将筛下粉料在第二混合装置S200中与电石混合原料再混合利用。
实施例4
将长焰煤在热解装置S100中进行热解，得到600-900℃高温热解半焦。
将常温生石灰(平均粒径均小于3mm)和煤焦油按照一定比例在第一混合装置S200中混合，得到混合物料1；将热解得到的高温半焦与生石灰和煤焦油的混合物料在第二混合装置S300中混合，得到电石混合原料，其中煤焦油添加量为生石灰和热解半焦总量的2％，半焦和生石灰的质量比例为0.6:1.0；将所得到的电石混合原料在成型装置S400中进行压球成型处理得到成型球团；将成型球团在筛分装置S500中筛分，将筛上成型球团在还原装置S600(电石炉)中进行碳热还原反应得到电石熔体；电石熔体冷却降温，得到电石产品；将筛下粉料在第二混合装置S200中与电石混合原料再混合利用。
Claims (10)
1.一种回收利用半焦热量的系统，其特征在于，包括：
热解装置(S100)，所述热解装置(S100)设有粉煤入口和半焦粉料出口；
第一混合装置(S200)，所述第一混合装置(S200)设有生石灰粉料入口、添加剂粉料入口和混合粉料出口；
第二混合装置(S300)，所述第二混合装置(S300)设有混合粉料入口、半焦粉料入口、筛下粉料入口和混合电石原料粉料出口；
成型装置(S400)，所述成型装置(S400)设有混合电石原料粉料入口以及混合球团出口；
筛分装置(S500)，所述筛分装置(S500)设有混合球团入口、筛上球团出口和筛下粉料出口；
还原装置(S600)，所述还原装置(S600)设有筛上球团入口和电石熔体出口；
所述第二混合装置(S300)的混合粉料入口和所述第一混合装置(S200)的混合粉料出口相连，所述第二混合装置(S300)的半焦粉料入口和所述热解装置(S100)的半焦粉料出口相连；所述成型装置(S400)的混合电石原料粉料入口和所述第二混合装置(S300)的混合电石原料粉料出口相连；所述筛分装置(S500)的混合球团入口和所述成型装置(S400)的混合球团出口相连，所述筛分装置(S500)的筛上球团出口与所述还原装置(S600)的筛上球团的入口相连；所述筛分装置(S500)的筛下粉料出口和所述第二混合装置(S300)的筛下粉料入口相连。
2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二混合装置(S300)的半焦粉料入口通过耐高温管道和所述热解装置(S200)的半焦粉料出口相连。
3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热解装置(S200)是干馏设备；所述成型装置(S400)是压球成型机；所述还原装置(S600)是电石炉。
4.一种采用权利要求1-3中任一项所述的系统回收利用半焦热量的方法，其特征在于，包括：
将生石灰和添加剂在第一混合装置中混合，得到混合物料1；
将混合物料1与来自热解装置的高温热解半焦在第二混合装置中混合，得到混合物料2；
混合物料2在成型装置中进行压球成型处理得到成型球团；
将成型球团在筛分装置中筛分，将筛上成型球团在还原装置中进行碳热还原反应得到电石熔体；其中，电石熔体冷却降温，得到电石产品。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述生石灰的平均粒径小于3mm。
6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述添加剂的平均粒径小于1mm。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述添加剂包括但不限于腐殖酸、煤沥青、萤石或煤焦油中的任何一种或者一种以上按照任意比例组成的混合物。
8.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，半焦和生石灰占混合物料总质量的80-99％，余量为添加剂。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，半焦和生石灰的质量比例为(0.5-0.8):(1.0-1.2)。
10.按照权利要求4-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将筛下粉料在第二混合装置中与混合物料2再混合利用。
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