CN106635105B - 活性焦制备装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种活性焦制备装置及方法。该活性焦制备装置包括低温热解炉和循环流化床装置，低温热解炉上设置有煤料进口、第一热烟气进口及热半焦出口；循环流化床装置上设置有热半焦进口、第二热烟气进口及活性焦出口，热半焦进口与热半焦出口连通。利用上述活性焦制备装置，能够通过两步法制备活性焦。第一步是在低温热解炉中对制焦煤进行低温热解和磨损，形成粒径较小的热半焦。第二步是在循环流化床装置中对热半焦进行深入热解和磨损，形成活性焦产品。这一方面能够分离制备包含焦油的热解气与活性焦，从而有利于缓解因焦油析出带来的易堵塞问题，另一方面能够连续稳定地制备活性焦，且运行成本较低，非常适合工业化大规模应用。

Description

活性焦制备装置及方法
技术领域
本发明涉及煤化工领域，具体而言，涉及一种活性焦制备装置及方法。
背景技术
活性焦烟气净化技术方面适用范围广、烟气处理量大，活性焦的脱硫效率可达90％、脱硝效率可达80％，在资源回收和节水方面优点突出。活性焦烟气净化技术适用于燃煤工业锅炉及化工、冶金、钢铁等行业焙烧产生的各种废气处理和燃煤电站锅炉烟气治理。
目前通常采用固定床或移动床制备活性焦，单台装备产量低且连续性生产能力差，且生产能耗较高。此外，活性焦制备过程中会产生较多的焦油，如果温度控制不当会经常造成焦油堵塞，严重时需要停炉检修。
基于以上原因，有必要提供一种成本较低、连续运行能力强且不易发生焦油堵塞的制备活性焦的工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种活性焦制备装置及方法，以解决现有技术中制备活性焦存在的成本高、连续运行能力差且易发生焦油堵塞的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种活性焦制备装置，其包括：低温热解炉，低温热解炉上设置有煤料进口、第一热烟气进口及热半焦出口；循环流化床装置，循环流化床装置上设置有热半焦进口、第二热烟气进口及活性焦出口，热半焦进口与热半焦出口连通。
进一步地，循环流化床装置包括：循环流化床本体，循环流化床本体上设置有热半焦进口、第二热烟气进口及混合物出口；第一气固分离装置，第一气固分离装置上设置有第一混合物进口和第一气相出口，第一混合物进口与混合物出口连通；以及第二气固分离装置，第二气固分离装置上设置有第二混合物进口和活性焦出口，第二混合物进口与第一气相出口连通。
进一步地，第一气固分离装置上还设置有第一固相出口，循环流化床本体上还设置有返料进口，返料进口与第一固相出口连通。
进一步地，循环流化床装置还包括：返料器，返料器设置在返料进口与第一固相出口之间的管路上。
进一步地，低温热解炉为鼓泡流化床。
进一步地，低温热解炉上还设置有第一热解气出口，第二气固分离装置上还设置有第二热解气出口，装置还包括：热解气处理装置，热解气处理装置分别与第一热解气出口和第二热解气出口连通。
进一步地，循环流化床本体上还设置有燃料气进口，燃料气进口分别与第一热解气出口和第二热解气出口连通。
进一步地，装置还包括：冷焦器，冷焦器与活性焦出口连通。
进一步地，冷焦器上设置有冷焦出口，装置还包括活性焦收集装置，活性焦收集装置与冷焦出口连通。
进一步地，装置还包括：换热器，换热器上设置有高温烟气进口和低温烟气出口，低温烟气出口与第一热烟气进口连通。
根据本发明的另一方面，还提供了一种制备活性焦的方法，其包括以下步骤：将制焦煤在低温热解炉中进行低温热解，得到热半焦；将热半焦在循环流化床装置中进行高温热解，得到活性焦。
进一步地，低温热解步骤中，热解温度为400～600℃；高温热解步骤中，热解温度为800～950℃。
进一步地，制焦煤的粒径为0.5～8mm。
应用本发明的技术方案，提供了一种活性焦制备装置，其包括低温热解炉和循环流化床装置，低温热解炉上设置有煤料进口、第一热烟气进口及热半焦出口；循环流化床装置上设置有热半焦进口、第二热烟气进口及活性焦出口，热半焦进口与热半焦出口相连通。
利用本发明提供的活性焦制备装置，能够通过两步法制备活性焦。第一步是在低温热解炉中对制焦煤进行低温热解和磨损，形成粒径较小的热半焦。第二步是在循环流化床装置中对热半焦进行深入热解和磨损，形成活性焦产品。一方面，利用上述两步法制备活性焦，能够分离制备包含焦油的热解气与活性焦(含焦油的热解气在低温热解阶段形成，活性焦在深入热解阶段形成)，从而有利于缓解因焦油析出带来的易堵塞问题。另一方面，利用本发明的装置能够连续稳定地制备活性焦，且运行成本较低，非常适合工业化大规模应用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例的活性焦制备装置示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、低温热解炉；101、煤料进口；102、第一热烟气进口；103、热半焦出口；104、第一热解气出口；20、循环流化床装置；201、热半焦进口；202、第二热烟气进口；203、活性焦出口；21、循环流化床本体；211、混合物出口；212、返料进口；213、燃料气进口；22、第一气固分离装置；221、第一混合物进口；222、第一气相出口；223、第一固相出口；23、第二气固分离装置；231、第二混合物进口；232、第二热解气出口；24、返料器；30、热解气处理装置；40、冷焦器；50、活性焦收集装置；60、换热器；70、煤料仓。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中制备活性焦时存在成本高、连续运行能力差且易发生焦油堵塞的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种活性焦制备装置，如图1所示，其包括低温热解炉10和循环流化床装置20，低温热解炉10上设置有煤料进口101、第一热烟气进口102及热半焦出口103；循环流化床装置20上设置有热半焦进口201、第二热烟气进口202及活性焦出口203，热半焦进口201与热半焦出口103相连通。
利用本发明提供的活性焦制备装置，能够通过两步法制备活性焦。第一步是在低温热解炉10中对制焦煤进行低温热解和磨损，形成粒径较小的热半焦。第二步是在循环流化床装置20中对热半焦进行深入热解和磨损，形成活性焦产品。一方面，利用上述两步法制备活性焦，能够分离制备包含焦油的热解气与活性焦(含焦油的热解气在低温热解阶段形成，活性焦在深入热解阶段形成)，从而有利于缓解因焦油析出带来的易堵塞问题。另一方面，利用本发明的装置能够连续稳定地制备活性焦，且运行成本较低，非常适合工业化大规模应用。
此外，利用本发明提供的活性焦制备装置两步法制备活性焦，能够通过对制焦煤的低温热解实现对热解气的回收，也有利于在低温下处理热解气。而利用循环流化床装置20对热半焦进行深度热解，能够保证大粒径的未完全焦化的半焦在床内循环反应，直至反应至完全焦化的粒径范围，使得本发明的装置适用的制焦煤的粒径范围更加宽泛。
在一种优选的实施例中，循环流化床装置20包括：循环流化床本体21，第一气固分离装置22及第二气固分离装置23，循环流化床本体21上设置有热半焦进口201、第二热烟气进口202及混合物出口211；第一气固分离装置22上设置有第一混合物进口221和第一气相出口222，第一混合物进口221与混合物出口211连通；第二气固分离装置23上设置有第二混合物进口231和活性焦出口203，第二混合物进口231与第一气相出口222连通。
这样设置，经低温热解形成的热半焦进入循环流化床本体21后，在热烟气的作用下深度热解。产生的气固混合物经第一气固分离装置22后，将粒径较大的颗粒分离出来，经第二气固分离装置23将活性焦分离出来。
在一种优选的实施例中，第一气固分离装置22上还设置有第一固相出口223，循环流化床本体21上还设置有返料进口212，返料进口212与第一固相出口223连通。这样，粒径较大的热半焦未完成完全焦化，被第一气固分离装置22分离出来返回循环流化床本体21进行进一步的热解，直至反应至完全焦化的粒径范围，形成合格的活性焦。
在一种优选的实施例中，循环流化床装置20还包括：返料器24，返料器24设置在返料进口212与第一固相出口223之间的管路上。利用返料器24能够将未完成完全焦化的大颗粒热半焦稳定地送回循环流化床本体21进行继续反应。
在一种优选的实施例中，低温热解炉10为鼓泡流化床。利用鼓泡流化床作为低温热解炉10，能够进一步强化制焦煤、半焦的热交换、混合及磨损，大粒径制焦煤有利于被磨损为小粒径的煤或半焦，因此可以使用宽筛分大粒径的制焦煤作为原料。同时，利用鼓泡流化床作为低温热解炉10，流化气速低、床层阻力小，能够降低系统能耗。此外，利用鼓泡流化床作为低温热解炉10，生成的热解气中焦油含量高、烟尘浓度低，可对其进行集中处理。
在一种优选的实施例中，低温热解炉10上还设置有第一热解气出口104，第二气固分离装置23上还设置有第二热解气出口232，装置还包括：热解气处理装置30，热解气处理装置30分别与第一热解气出口104和第二热解气出口232连通。利用热解气处理装置30，可以对两部分反应产生的热解气进行集中处理。优选地，热解气处理装置30可以为锅炉。
在一种优选的实施例中，循环流化床本体21上还设置有燃料气进口213，燃料气进口213分别与第一热解气出口104和第二热解气出口232连通。这样设置，能够利用系统本身反应产生的热解气作为循环流化床本体21的燃料气，参与热半焦的深度热解。
在一种优选的实施例中，装置还包括：冷焦器40，冷焦器40与活性焦出口203连通。经过深度热解形成的活性焦的温度较高，利用冷焦器40可以进行有效降温处理。更优选地，冷焦器40上设置有冷焦出口，装置还包括：活性焦收集装置50，活性焦收集装置50与冷焦出口连通，用以收集活性焦。
在一种优选的实施例中，装置还包括：换热器60，换热器60上设置有高温烟气进口和低温烟气出口，低温烟气出口与第一热烟气进口102连通。利用换热器60能够对高温烟气进行降温，得到温度适合的烟气，以通入低温热解炉10中支持低温热解反应。
优选地，如图1所示，上述装置还包括煤料仓70，该煤料仓70与煤料进口101连通。
当然，本发明上述的装置中还包括各种阀门，具体的阀门设计可以根据本发明上述的装置连接关系进行布置，这是本领域技术人员都能能理解的，在此不再赘述。
根据本发明的另一方面，还提供了一种制备活性焦的方法，其包括以下步骤：将制焦煤进行在低温热解炉10中进行低温热解，得到热半焦；将热半焦在循环流化床装置20中进行高温热解，得到活性焦。
利用本发明提供的活性焦制备方法，能够通过两步法制备活性焦。第一步是在低温热解炉10中对制焦煤进行低温热解和磨损，形成粒径较小的热半焦。第二步是在循环流化床装置20中对热半焦进行深入热解和磨损，形成活性焦产品。一方面，利用上述两步法制备活性焦，能够分离制备包含焦油的热解气与活性焦(含焦油的热解气在低温热解阶段形成，活性焦在深入热解阶段形成)，从而有利于缓解因焦油析出带来的易堵塞问题。另一方面，利用本发明的装置能够连续稳定地制备活性焦，且运行成本较低，非常适合工业化大规模应用。
此外，利用本发明提供的两步法制备活性焦，能够通过对制焦煤的低温热解实现对热解气的回收，也有利于在低温下处理热解气。而利用循环流化床装置20对热半焦进行深度热解，能够保证大粒径的未完全焦化的半焦在床内循环反应，直至反应至完全焦化的粒径范围，使得本发明的装置适用的制焦煤的粒径范围更加宽泛。优选地，制焦煤的粒径为0.5～8mm。
在一种优选的实施例中，低温热解步骤中，热解温度为400～600℃；高温热解步骤中，热解温度为800～950℃。具体地，为了提供上述低温热解步骤中的热解温度，可以通过调整低温热解炉10的运行温度和进入的烟气温度进行调节，比如，可以设置低温热解炉10的运行温度为350～550℃，进入低温热解炉10的烟气温度为600℃。同理，通过调整循环流化床本体21的运行温度和进入的烟气温度来调节高温热解步骤中的热解温度。比如，可以设置循环流化床本体21的运行温度为800～950℃，进入的烟气温度为1000℃。
以下通过实施例进一步说明本发明上述活性焦制备装置及工艺的有益效果：
实施例1
如图1所示，本发明的两步法制备活性焦的装置，以锅炉燃烧烟气为流化气、烟煤制备活性焦为例介绍装置的工作原理如下：
运行参数：烟气温度为1000℃；低温热解炉10运行温度为500℃；循环流化床本体21的运行温度为850℃；煤料仓70内烟煤粒径为0.5～4mm；热解气处理装置30为锅炉，热解气用于燃烧产热；第一气固分离装置22的分离粒径大于150μm；第二气固分离装置23能够分离出粒径小于100μm的活性焦。
气体流程：1000℃的烟气进入换热器60，降温至600℃后以流化风形式进入低温热解炉10。烟煤在500～600℃的环境下进行低温热解，产出第一部分热解气。1000℃的烟气以流化风的形式进入循环流化床本体21，半焦在850～900℃的环境下深度热解，产出第二部分热解气，经第一气固分离装置22和第二气固分离装置23排出。两部分热解气混合后，其中的一部分热解气进入循环流化床本体21燃烧，剩余的热解气进入热解气处理装置30燃烧。
固体颗粒物流程：存储于煤料仓70的烟煤进入低温热解炉10，经过磨损及低温热解形成粒径较小的热半焦。热半焦进入循环流化床本体21进行深度热解，然后经第一气固分离装置22将大粒径的未完全热解的半焦分离下来并进入返料器24，进而重新返回循环流化床本体21，经深入热解和磨损形成合格的活性焦。未被第一气固分离装置22分离下来的活性焦被第二气固分离装置23分离下来，进入冷焦器40。活性焦冷却至常温后进入活性焦收集装置50。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
利用本发明提供的活性焦制备装置，能够通过两步法制备活性焦。第一步是在低温热解炉中对制焦煤进行低温热解和磨损，形成粒径较小的热半焦。第二步是在循环流化床装置中对热半焦进行深入热解和磨损，形成活性焦产品。一方面，利用上述两步法制备活性焦，能够分离制备包含焦油的热解气与活性焦(含焦油的热解气在低温热解阶段形成，活性焦在深入热解阶段形成)，从而有利于缓解因焦油析出带来的易堵塞问题。另一方面，利用本发明的装置能够连续稳定地制备活性焦，且运行成本较低，非常适合工业化大规模应用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活性焦制备装置，其特征在于，包括：
低温热解炉（10），所述低温热解炉（10）上设置有煤料进口（101）、第一热烟气进口（102）及热半焦出口（103），且所述低温热解炉（10）为鼓泡流化床；
循环流化床装置（20），所述循环流化床装置（20）上设置有热半焦进口（201）、第二热烟气进口（202）及活性焦出口（203），所述热半焦进口（201）与所述热半焦出口（103）连通；所述循环流化床装置（20）包括：
循环流化床本体（21），所述循环流化床本体（21）上设置有所述热半焦进口（201）、所述第二热烟气进口（202）及混合物出口（211）；
第一气固分离装置（22），所述第一气固分离装置（22）上设置有第一混合物进口（221）和第一气相出口（222），所述第一混合物进口（221）与所述混合物出口（211）连通；所述第一气固分离装置（22）上还设置有第一固相出口（223），所述循环流化床本体（21）上还设置有返料进口（212），所述返料进口（212）与所述第一固相出口（223）连通；以及
第二气固分离装置（23），所述第二气固分离装置（23）上设置有第二混合物进口（231）和所述活性焦出口（203），所述第二混合物进口（231）与所述第一气相出口（222）连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述循环流化床装置（20）还包括：返料器（24），所述返料器（24）设置在所述返料进口（212）与所述第一固相出口（223）之间的管路上。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述低温热解炉（10）上还设置有第一热解气出口（104），所述第二气固分离装置（23）上还设置有第二热解气出口（232），所述装置还包括：热解气处理装置（30），所述热解气处理装置（30）分别与所述第一热解气出口（104）和所述第二热解气出口（232）连通。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述循环流化床本体（21）上还设置有燃料气进口（213），所述燃料气进口（213）分别与所述第一热解气出口（104）和所述第二热解气出口（232）连通。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：冷焦器（40），所述冷焦器（40）与所述活性焦出口（203）连通。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述冷焦器（40）上设置有冷焦出口，所述装置还包括活性焦收集装置（50），所述活性焦收集装置（50）与所述冷焦出口连通。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：换热器（60），所述换热器（60）上设置有高温烟气进口和低温烟气出口，所述低温烟气出口与所述第一热烟气进口（102）连通。
8.一种利用权利要求1至7中任一项所述的活性焦制备装置制备活性焦的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将制焦煤在低温热解炉（10）中进行低温热解，得到热半焦，且所述低温热解炉（10）为鼓泡流化床；
将所述热半焦在循环流化床装置（20）中进行高温热解，得到所述活性焦。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述低温热解步骤中，热解温度为400~600℃；所述高温热解步骤中，热解温度为800~950℃。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述制焦煤的粒径为0.5~8mm。
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