CN110117497A - 一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，包括流化床原煤干燥脱水装置、低阶煤低温干馏热解装置和流化床半焦冷却装置、氮气循环系统、双热源系统；双热源系统包括采用低阶煤低温干馏热解装置生成的一部分热解煤气作为第一热源、一部分热解煤气作为第二热源的热解煤气供热管路系统，且第一热源的热解煤气通过燃气热风炉燃烧成高温烟气后以外加热的方式成为低阶煤低温干馏热解装置的外热源，第二热源的净化后的热解煤气通过煤气再热器加热成热煤气后直接进入低阶煤低温干馏热解装置的煤层内部参与干馏热解反应。本发明通过工艺系统余热再利用降低了能耗、提高了产出煤气的纯度、热值、煤干馏热解成品回收率，降低了炼焦工艺废水量。

Description

一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统

技术领域

本发明涉及煤炭低温干馏热解技术领域，具体涉及一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统。

背景技术

煤炭的中、低温干馏热解技术经过二百多年的发展，已经形成了80多种生产工艺方法，比较成熟的技术也有一定的数量。

褐煤类、长岩煤类等低阶煤种适用于低温干馏加工，通过低温干馏加工，将低阶煤转化成气、液、固三种产品，具有很好的经济效益及社会效益。

低温干馏技术是目前获得普遍认可和重视的一种技术，指的是将煤在隔绝空气或有少量空气的条件下加热到500-700℃，受热分解产生煤气、焦油和半焦的过程。

目前,常用的煤炭中低温热解工艺主要有:外热立式炉工艺、内热立式炉工艺、美国的Toseoal工艺、德国的LR工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、我国的多段回转炉工艺、大连理工大学的固体热载体技术、浙江大学开发的以流化床热解为基础的热电气多联产工艺、清华大学开发的焦载热气化多联产工艺、中科院过程工程研究所煤拨头的多联产工艺、中科院山西煤化所开发的配合联合循环发电的煤拔头工艺、华中科技大学开发的双室内循环多联产工艺等。

干馏工艺装置是低温干馏生产工艺中的主要设备，按其供热方式分为外热式和内热式，按其所用热载体形式分为气体热载体和固体热载体。

传统的干馏工艺多为外热式，以确保煤被隔绝加热，挥发产物不被稀释，从而得到成份纯、热值高、有更好利用价值的产品，例如提氢或煤化工原料气的干馏煤气，但也存在炉内煤料受热不均导致半焦质量不匀、高温壁区易发生二次热解降低焦油产率、设备复杂投资大产能小等不足。

内热式工艺是借助烟气等气体热载体直接进入干馏炉内穿过块状煤层传热的，具有传热快、效率高、加热均匀、设备简单、投资较省等优点，但存在干馏煤气被气体热载体所稀释，导致出炉煤气及外供煤气热值低、品质差、商业利用价值不高等缺点。

国外内热式立式热解炉的主要代表是鲁奇-斯皮尔盖斯(L-S)低温热解炉,煤在立式炉中下行,气流逆向通入进行热解。

目前国内低温干馏工艺技术一般采用内热式或内外复合型式，均采用Lurgi-Spuelgas低温热解的三段炉工艺技术，煤由炉的上部向下移动过程中可分为三段:分别是干燥段、热解段和半焦冷却段。较为典型内外热复合式的干馏工艺装置由陕西神木三江化工研究院的SJ直立中低温干馏炉。该热解炉技术2000年初步定型,目前己形成原煤处理能力分别为6-48万t/a,五种炉型的SJ中低温干馏炉产品系列,其中以SJ-III直立干馏炉应用最为广泛。主要工艺特点为:炉内采用大空腔设计,干燥段、热解段没有严格界限，干馏、干燥气体热载体不分；炽热的半焦进入炉底水封槽,用水冷却,采用拉盘和刮板机导出热解产品；部分荒煤气和空气混合进入炉内花墙,经花墙孔喷出燃烧,生成热解用的气体热载体将煤块加热热解；煤气由炉顶集气伞引出进入冷却系统。

目前,国内块状褐煤、烟煤或其型煤中温干热解主要用气体热载体的内热式立式炉。气体热载体内热式立式炉采用20-80mm块状褐煤和烟煤(部分褐煤需要将粒径提高到50-150mm)和型煤,这种炉型不适用中等粘结性和高粘结性烟煤。

目前对于粉煤的干馏采用Garrett工艺，其是一种热解法。该技术以热半焦为热载体,使用200目以下的粉煤为原料,为生产液体和气体燃料以及适用于用作动力锅炉的燃料而设计。

Garrett工艺首先将原料煤粉碎至200目(75μm)以下,并选用650-870℃的高温半焦作为热载体,将原料煤粉在极短的时间(几分之一秒)加热到500℃以上进行热解,停留时间小于两秒。由于该工艺热解停留时间短,能够有效地防止焦油的二次分解。产品回收率与性质主要取决于原料煤的煤化程度,热解产油的最佳温度范围比较狭窄,介于560℃-580℃之间,高挥发分的烟煤在该温度下的油产率最高可达干煤的35％,热解温度上升到600℃以上产油量逐渐减少,产气量则逐渐增大。

Garrett工艺的优点主要有:短时间快速加热,防止焦油的二次热解,提高了焦油的回收率；部分半焦做热载体,并在气流床下行循环,热效率高。

Garrett工艺的缺点主要有:生成的焦油和粉尘半焦会附着在旋风器和管路的内壁,长时间运行会堵塞管道；循环的半焦和入料煤间的接触,以及充分进行的热交换会加剧煤的微粉碎,增加了循环的半焦量,使系统煤的处理能力无法增加太多。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，旨在充分体现了分质用能、梯级用能的原则，且实现了系统热源的循环交错使用，从而提高了能源有效利用率。同时提高产出煤气的纯度和热值、提高煤干馏热解成品回收率、降低炼焦工艺废水量。具体的技术方案如下：

一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，包括按照原煤处理的流程由上而下布置并依次连接的流化床原煤干燥脱水装置、低阶煤低温干馏热解装置和流化床半焦冷却装置，以及通过管路连接在所述流化床原煤干燥脱水装置与流化床半焦冷却装置之间形成氮气循环系统、通过管路连接在所述低阶煤低温干馏热解装置上用于为干馏热解提供热源的双热源系统；所述双热源系统包括采用所述低阶煤低温干馏热解装置生成的一部分热解煤气作为热风炉燃料的第一热源、还有一部分热解煤气作为第二热源。作为所述第一热源的热解煤气通过燃气热风炉燃烧成高温烟气后以外加热的方式成为低阶煤低温干馏热解炉的干馏热解热源，作为所述第二热源的热解煤气通过煤气再热器加热成热煤气后直接进入所述低阶煤低温干馏热解炉煤层内并以内加热方式参与干馏热解反应。

在上述双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统中，针对褐煤、长焰煤等低阶煤水分高粉尘大的问题，设置了用于流化床原煤干燥脱水装置和流化床半焦冷却装置的氮气循环系统、用于低阶煤低温干馏热解装置的双热源系统，其中的氮气循环系统以氮气干熄红焦所得的余热作为热源用于原煤干燥脱水，其中的双热源系统以热解煤气通过燃气热风炉燃烧生成的高温烟气以外加热方式作为干馏热解的主要热源、以热解煤气通过煤气再热器加热加热后的热煤气以内加热方式作为干馏热解的辅助热源，且高温烟气以外加热方式(间接加热方式)参与干馏热解、热煤气以内加热方式直接进入到低阶煤低温干馏热解炉煤层内参与干馏热解，由此充分体现了分质用能、梯级用能的原则，且实现了系统热源的循环交错使用，从而提高了能源有效利用率。

另外，本发明通过设置单独的流化床原煤干燥脱水装置和低阶煤低温干馏热解装置，把现有的炉内干燥、热解一体式低阶煤低温干馏热解工艺流程分解为二个相互独立的工艺流程：煤料干燥脱水工艺流程和低温干馏热解工艺流程，干馏热解过程产生的热解煤气经煤气再热器提高温度后进入干馏装置内作为煤的干馏热解载热载湿介质，即可以提高煤料干馏热解速度，又可以保证了热解煤气的热值。由于原煤在本工艺系统中干燥脱水后直接进入干馏装置，则煤气中水分低，大大缩短了干馏热解时间，同时降低了干馏热解工艺过程的炼焦废水产生，在全封闭的工艺流程中气体中的飞灰颗粒也能有效得以控制和回收，从而可以最大化的回收煤焦油及其它煤产品，同时使得煤气及焦油产品的后续环保处理简单易行。因此，本发明是一种节能环保型的低阶煤的低温干馏热解工艺系统。

作为本发明中的低阶煤低温干馏热解装置的优选方案，所述低阶煤低温干馏热解装置包括由多个碳化室模块组合而形成的干馏热解炉，所述的多个碳化室模块按照上下位置进行布置，且上下相邻的两个碳化室模块之间设置有混合室，所述的多个碳化室模块中其最上面一层的碳化室模块的顶部位置设置有干馏热解用蛇形管受热面，在所述干馏热解炉内部还竖向布置有连接所述碳化室模块的热解煤气集气管。

优选的，所述碳化室模块包括若干数量横向交替布置的碳化室和加热室，所述热解煤气供热管路系统包括与所述干馏热解炉的热解煤气出口相连接的热解煤气净化系统、连接所述热解煤气净化系统的所述燃气热风炉，所述燃气热风炉上设置有连接所述加热室的高温烟气管道；在所述高温烟气管道上设置有用于与所述高温烟气管道进行热交换的所述煤气再热器，所述煤气再热器的煤气输入口连接所述热解煤气净化系统，所述煤气再热器的煤气输出口上设置有多个热煤气分支管，所述的多个热煤气分支管对应连接所述的多个碳化室模块以实现分段供热。

上述低阶煤低温干馏热解装置中的碳化室与加热室采用窄间距相间隔的交替布置结构，从而可以实现高温烟气外热式加热与热煤气内热式加热方式相结合的干馏热解工艺技术。其中，外热式热量利用燃气热风炉的高温烟气通过干馏热解炉内加热室间接传热给煤料，内热式热量是用部分净化后的热解煤气经过煤气再热器提温后作为干馏热解热载体，与煤料进行直接换热，其优点是，外热式加热稳定，与煤料隔绝传热，保证挥发物不被稀释，而内热式加热速度快，效率高，且采用分段供热方式使得传热更加均匀，改善了煤料受热不均而导致半焦质量不匀问题。以上两种传热方法相结合，使得干馏热解时间缩短，节约能源，半焦质量提高，同时热解煤气热值提高，煤气中的粉尘和废水大大减少。特别适用于低阶原煤，产出的煤气质量好、热值高、应用价值高，是理想的化工原料或高品位燃料。

作为本发明中的流化床原煤干燥脱水装置的优选方案，所述流化床原煤干燥脱水装置包括流化床干燥脱水机，所述流化床干燥脱水机上分别设置有进煤口、流化风进风口、流化风出风口以及干煤出料口，所述流化风进风口、流化风出风口分别连接所述氮气循环系统，所述干煤出料口通过干煤出料管连接至所述低阶煤低温干馏热解装置上的所述干馏热解用蛇形管受热面的上方部位。

优选的，所述流化床干燥脱水机内还设置有干燥脱水用蛇形管受热面，所述进煤口、流化风出风口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面的上方，所述流化风进风口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面的下方；所述干煤出料口有两个，且其中的一个干煤出料口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面的上方，其中的另一个干煤出料口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面的下方。

作为本发明的进一步改进，所述干馏热解炉上设置有从所述加热室出来的低温烟气输出管，所述低温烟气输出管连接烟气余热回收利用装置，所述烟气余热回收利用装置作为所述干燥脱水用蛇形管受热面、干馏热解用蛇形管受热面的蛇形管用循环水的加热器。

上述改进结构的干馏热解工艺系统利用氮气熄焦余热作为煤料干燥脱水的主要热源，干馏热解工艺流程所需热量采用燃气热风炉的高温烟气与部分热解煤气的再热热量(通过煤气再热器进行加热)，干馏热解工艺流程之后的低温烟气余热再加热热水作为流化床干燥脱水机和干馏热解装置的蛇形管换热器的补充热源。上述经过进一步改进的干馏热解工艺系统强化了分质用能、梯级用能的效果，其系统热源循环交错使用的效率高，从而进一步提高了能源的有效利用率。

本发明的双热源低阶煤低温干馏热解工艺系统为低阶煤提供一个全封闭的煤料干燥脱水工艺流程和低温干馏热解工艺流程，包括原煤干燥脱水工序、低阶煤低温干馏热解工序、半焦煤冷却工序以及热源供给系统。由于采用热源分质供热方法，其充分利用了氮气干熄红焦的余热、燃气热风炉的高温烟气以及由高温烟气经过干馏热解炉后输出的低温烟气余热，从而形成了不同能级的能源利用，实现了分质用能、梯级用能。

作为本发明中的流化床半焦冷却装置的优选方案，所述流化床半焦冷却装置包括流化床半焦冷却器，所述流化床半焦冷却器上分别设置有热半焦入口、流化风出口、流化风入口和冷半焦出口，所述流化床半焦冷却器内设置有半焦冷却用蛇形管受热面，所述热半焦入口、流化风出口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面的上方，所述流化风入口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面的下方，所述冷半焦出口有两个，且其中的一个冷半焦出口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面的上方，其中的另一个冷半焦出口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面的下方；所述干馏热解炉的下端设置有成品热半焦输出口，所述成品热半焦输出口通过格栅给料阀和热半焦输送管连接至流化床半焦冷却器上的热半焦入口；所述流化床半焦冷却器的冷半焦出口通过管道连接至除尘降温喷淋室。

本发明中，所述氮气循环系统中设置有气体冷凝器和循环风机，在位于所述流化床干燥脱水机的流化风出风口至所述气体冷凝器的一段氮气循环管路上设置有第一多管除尘器，且所述第一多管除尘器的细煤粉分离口通过管道连接至所述流化床干燥脱水机的干煤出料管；在位于所述流化床半焦冷却器的流化风出口至所述流化床干燥脱水机的流化风进风口之间的一段氮气循环管路上设置有第二多管除尘器，且所述第二多管除尘器的细半焦分离口通过管道连接至所述高温半焦输送管。

原煤经流化床干燥脱水机加热干燥脱水之后排出含湿尾气和干煤，干煤通过流化床干燥脱水机的干煤出料口直接进入干馏热解炉，含湿尾气经第一多管除尘器分离出细煤粉，细煤粉通过管道与干煤混合进入煤低温干馏热解炉产出半焦、煤焦油和热解煤气。从流化床半焦冷却装置出来的流化气体(氮气)中含有细半焦，其通过第二多管除尘器进行分离，分离出的细半焦通过管道连接至高温半焦输送管后进入流化床半焦冷却器实现再利用。

上述原煤干燥脱水与半焦冷却均采用流化床式传热传质工艺技术，使得原煤干燥脱水和红焦冷却构成一个封闭的工艺流程，共用一台循环风机，采用氮气作为流化介质。原煤干燥脱水装置及流化床半焦冷却装置充分利用干熄焦工艺流程的余热余能作为工艺流程的能量供应；同时，流化气体(氮气)中的细煤粉和细半焦分别通过第一多管除尘器、第二多管除尘器加以回收利用，流化气体(氮气)中的水分通过气体冷凝器加以回收利用。由此一方面提高了煤干馏热解成品回收率和热解煤气的热值，另一方面又减少了煤气废水量，并缩短干馏热解时间，降低了能耗。

本发明采用的原煤干燥脱水及焦煤冷却系统充分利用氮气干熄半焦产生的余热，其主要优点是原煤干燥脱水以及熄焦工艺过程中形成一独立封闭的工艺流程，其产生的水分和煤焦粉尘在工艺流程中都进行了有效处理；通过入炉煤的水分的减少以及煤焦粉、细半焦的回收，一方面缩短了煤料在干馏热解炉内的低温干馏时间，节约了煤干馏热解所需的能量、降低了能耗，另一方面有利于充分发挥干馏热解炉的最大产能，提高产品产量和质量，特别是提高焦油产率和热解煤气的热值，实现在煤干馏过程中最大化地回收煤焦油，还大幅度减少了后续粉尘及废水的处理量。

本发明中，所述热解煤气净化系统包括按照热解煤气净化的流程依次设置并连接的煤气除尘器、煤气冷却器、电捕焦油器、煤气加压机，所述煤气冷却器、电捕焦油器、煤气加压机分别连接油水分离装置。

上述热解煤气净化系统中设置有电捕焦油器以提高焦油回收率，热解煤气经净化之后，通过煤气再热器加热后分段进入碳化室，以内热方式参与煤干馏热解。

作为本发明中碳化室模块的优选方案，所述碳化室和加热室采用耐热钢板制作，所述加热室内横向设置有若干数量的鳍片，所述碳化室内沿所述碳化室的宽度方向设置有若干数量的所述热解煤气集气管。

上述通过碳化室和加热室的交替布置及加热室内鳍片的设置，提高了热传递的效率，从而可以进一步提高热源的利用率。

本发明中，由于煤料采用具有封闭回路的内置热流化干燥脱水和红焦流化冷却方式，因此具有换热效率高，载湿载热能力强的优势，并且装置结构紧凑，节能环保，运行能耗低。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，针对褐煤、长焰煤等低阶煤水分高粉尘大的问题，设置了用于流化床原煤干燥脱水装置和流化床半焦冷却装置的氮气循环系统、低阶煤低温干馏热解装置采用双热源系统，其中的氮气循环系统以氮气干熄红焦所得的余热作为热源用于原煤干燥脱水，其中的双热源系统以热解煤气通过燃气热风炉燃烧生成的高温烟气作为干馏热解的主要热源(外热式)、以热解煤气通过煤气再热器加热加热后的热煤气作为干馏热解的辅助热源(内热式)，且高温烟气以外加热方式(间接加热方式)参与干馏热解、热煤气以内加热方式直接进入到低阶煤低温干馏热解炉煤层内参与干馏热解，由此充分体现了分质用能、梯级用能的原则，且实现了系统热源的循环交错使用，从而提高了能源有效利用率。

第二，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，通过设置单独的流化床原煤干燥脱水装置和低阶煤低温干馏热解装置，把现有的炉内干燥、热解一体式低阶煤低温干馏热解工艺流程分解为二个相互独立的工艺流程：煤料干燥脱水工艺流程和低温干馏热解工艺流程，干馏热解过程产生的热解煤气经煤气再热器提高温度后进入干馏装置内作为煤的干馏热解载热载湿介质，即可以提高煤料干馏热解速度，又可以保证了热解煤气的热值。由于原煤在本工艺系统中干燥脱水后直接进入干馏装置，则煤气中水分低，大大缩短了干馏热解时间，同时降低了干馏热解工艺过程的炼焦废水，在全封闭的工艺流程中气体中的飞灰颗粒也能有效得以控制和回收，从而可以最大化的回收煤焦油及其它煤产品，同时使得煤气及焦油产品的后续环保处理简单易行。因此，本发明是一种节能环保型的低阶煤的低温干馏热解工艺系统。

第三，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，低阶煤低温干馏热解装置中的碳化室与加热室采用窄间距相间隔的交替布置结构，从而可以实现高温烟气外热式加热与热煤气内热式加热方式相结合的热解工艺技术。其中，外热式热量利用燃气热风炉的高温烟气通过干馏热解炉内加热室间接传热给煤料，内热式热量是用部分净化后的热解煤气经过煤气再热器提温后作为干馏热解热载体，与煤料进行直接换热，其优点是，外热式加热稳定，与煤料隔绝传热，保证挥发物不被稀释，而内热式加热速度快，效率高，且采用分段供热方式使得传热更加均匀，改善了煤料受热不均而导致半焦质量不匀问题。以上两种传热方法相结合，使得干馏热解时间缩短，节约能源，半焦质量提高，同时热解煤气热值提高，煤气中的粉尘和废水大大减少。特别适用于低阶原煤。产出的煤气质量好、热值高、应用价值高，是理想的化工原料或高品位燃料。

第四，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，为低阶煤提供一个全封闭的煤料干燥脱水工艺流程和低温干馏热解工艺流程，包括原煤干燥脱水工序、低阶煤低温干馏热解工序、半焦煤冷却工序以及热源供给系统。由于采用热源分质供热方法，其充分利用了氮气干熄红焦的余热、燃气热风炉的高温烟气以及由高温烟气经过干馏热解炉后输出的低温烟气余热，从而形成了不同能级的能源利用，实现了分质用能、梯级用能。

第五，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其改进结构的双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统利用氮气熄焦余热作为煤料干燥脱水的主要热源，干馏热解工艺流程采用燃气热风炉的高温烟气与部分热解煤气的再热热量(通过煤气再热器进行加热)，干馏热解工艺流程之后的低温烟气余热再加热热水作为流化床干燥脱水机和干馏热解装置的蛇形管换热器的补充热源。上述经过进一步改进的干馏热解工艺系统强化了分质用能、梯级用能的效果，其系统热源循环梯级使用的效率高，从而进一步提高了能源的有效利用率。

第六，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，原煤干燥脱水与半焦冷却均采用流化床式传热传质工艺技术，使得原煤干燥脱水和红焦冷却构成一个封闭的工艺流程，共用一台循环风机，采用氮气作为流化介质。原煤干燥脱水装置及流化床半焦冷却装置充分利用干熄焦工艺流程的余热余能作为工艺流程的能量供应；同时，流化气体(氮气)中的细煤粉和细半焦分别通过第一多管除尘器、第二多管除尘器加以回收利用，流化气体(氮气)中的水分通过气体冷凝器加以回收利用。由此一方面提高了煤干馏热解成品回收率和热解煤气的热值，另一方面又减少了煤气废水量，并降低了能耗。

第七，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，原煤干燥脱水及焦煤冷却系统充分利用氮气干熄半焦产生的余热，其主要优点是原煤干燥脱水以及熄焦工艺过程中形成一独立封闭的工艺流程，其产生的水分和煤焦粉尘在工艺流程中都进行了有效处理；通过入炉煤的水分的减少以及煤焦粉、细半焦的回收，一方面缩短了煤料在干馏热解炉内的低温干馏时间，节约了煤干馏热解所需的能量、降低了能耗，另一方面有利于充分发挥干馏热解炉的最大产能，提高产品产量和质量，特别是提高焦油产率和热解煤气的热值，实现在煤干馏过程中最大化地回收煤焦油，还大幅度减少了后续粉尘及废水的处理量。

第八，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，通过碳化室和加热室的交替布置及加热室内鳍片的设置，提高了热传递的效率，从而可以进一步提高热源的利用率。

第九，本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，由于煤料采用具有封闭回路的内置热流化干燥脱水和红焦流化冷却方式，因此具有换热效率高，载湿载热能力强的优势，并且装置结构紧凑，节能环保，运行能耗低。

附图说明

图1是本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统的结构示意图；

图2是图1中涉及流化床原煤干燥脱水装置部分的局部放大图；

图3是图1中涉及低阶煤低温干馏热解装置和热解煤气净化系统部分的局部放大图；

图4是图1中涉及流化床半焦冷却装置部分的局部放大图；

图5是本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统的总体原理框图。

图中：1、进煤口，2、流化风出风口，3、流化床干燥脱水机，4、干燥脱水用蛇形管受热面，5、第二多管除尘器，6、流化风出口，7、流化床半焦冷却器，8、半焦冷却用蛇形管受热面，9、除尘降温喷淋室，10、循环风机，11、气体冷凝器，12、第一多管除尘器，13、干馏热解用蛇形管受热面，14、热解煤气出口，15、热解煤气净化系统，16、燃气热风炉，17、煤气再热器，18、格栅给料阀，19、干馏热解炉，20、碳化室模块，21、热解煤气集气管，22、氮气循环系统。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至5所示为本发明的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统的实施例，包括按照原煤处理的流程由上而下布置并依次连接的流化床原煤干燥脱水装置、低阶煤低温干馏热解装置和流化床半焦冷却装置，以及通过管路连接在所述流化床原煤干燥脱水装置与流化床半焦冷却装置之间形成的氮气循环系统、通过管路连接在所述低阶煤低温干馏热解装置上用于为干馏热解提供热源的双热源系统；所述双热源系统包括采用所述低阶煤低温干馏热解装置生成的一部分热解煤气作为热风炉燃料的第一热源、还有一部分热解煤气作为第二热源的热解煤气供热管路系统，且在所述的热解煤气供热管路系统中，作为所述第一热源的热解煤气通过燃气热风炉16燃烧成高温烟气后以外加热的方式成为低阶煤低温干馏热解装置的热源，作为所述第二热源的热解煤气通过煤气再热器17加热成热煤气后直接进入所述低阶煤低温干馏热解炉内煤层并以内加热方式参与干馏热解反应。

本实施例采用一种外热结合内热加热方式的低温热解工艺技术。其包括流化床原煤干燥脱水装置及流化床半焦冷却装置、低阶煤低温干馏热解装置以及双热源系统，构成一套原煤干燥脱水工序、干馏热解工序、半焦冷却工序及出料工序全封闭的煤料处理流程，形成了原煤干燥脱水及焦煤冷却工艺流程的低品位能源应用回路和煤料干馏热解工艺流程的高品位能源应用回路的热源供给方式，这是二个互相独立、所需的能量等级不同的工艺流程，实现分质分级用能，余热回收再利用。

本实施例中，所述低阶煤低温干馏热解装置包括由多个碳化室模块20组合而形成的干馏热解炉19，所述的多个碳化室模块20按照上下位置进行布置，且上下相邻的两个碳化室模块20之间设置有混合室，所述的多个碳化室模块20中其最上面一层的碳化室模块的顶部位置设置有干馏热解用蛇形管受热面13，在所述干馏热解炉19内部还竖向布置有连接所述碳化室模块20的热解煤气集气管21。

本实施例中，所述流化床原煤干燥脱水装置包括流化床干燥脱水机3，所述流化床干燥脱水机3上分别设置有进煤口1、流化风进风口、流化风出风口2以及干煤出料口，所述流化风进风口、流化风出风口2分别连接所述氮气循环系统，所述干煤出料口通过干煤出料管连接至所述低阶煤低温干馏热解装置上的所述干馏热解用蛇形管受热面13的上方部位。

本实施例的原煤干燥脱水及焦煤冷却由流化床干燥脱水机3、第一多管除尘器12、第二多管除尘器5、气体冷凝器11、流化床半焦冷却器7以及循环风机10等构成一套全封闭循环回路。由流化床半焦冷却器7氮气干熄红焦所得的余热作为流化床干燥脱水机3的主要热源。

本实施例中，所述流化床干燥脱水机3内还设置有干燥脱水用蛇形管受热面4，所述进煤口1、流化风出风口2位于所述干燥脱水用蛇形管受热面4的上方，所述流化风进风口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面4的下方；所述干煤出料口有两个，且其中的一个干煤出料口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面4的上方，其中的另一个干煤出料口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面4的下方。

本实施例中，所述干馏热解炉19上设置有从所述加热室出来的低温烟气输出管，所述低温烟气输出管连接烟气余热回收利用装置，所述烟气余热回收利用装置作为所述干燥脱水用蛇形管受热面4、干馏热解用蛇形管受热面13的蛇形管用循环水的加热器。

本实施例中，所述低阶煤低温干馏热解装置的热源供给系统由燃气热风炉16、煤气再热器17组成。经过热解煤气净化系统15净化处理后的热解煤气一部分作为燃气热风炉16的燃料，另一部分进入煤气再热器17加热后作为干馏热解炉19的传热传湿介质，以加快煤料的干馏热解速度。燃气热风炉16的高温烟气作为干馏热解炉19的热源介质，高温烟气从干馏热解炉19出来而形成的低温烟气的余热可回收再利用，作为流化床干燥脱水机3内置式蛇行管受热面4的传热介质和干馏热解炉19内上部的蛇形管受热面13传热介质。

本实施例所述的干燥脱水工序与焦煤冷却工序均采用流化床式传热传质工艺技术，原煤干燥脱水和半焦冷却构成一个封闭的工艺流程，共用一台循环风机10，采用氮气作为流化介质。流化床干燥脱水机3及流化床半焦冷却器7充分利用干熄焦工艺流程的余热余能作为工艺流程的能量供应。流化气体(氮气)中的细煤粉以及水分，分别通过第一多管除尘器12、第二多管除尘器5和气体冷凝器11回收利用。原料煤经流化床干燥脱水机3加热干燥脱水之后排出含湿尾气和干煤，含湿尾气经第一多管除尘器12分离出细煤粉，细煤粉通过管道与干煤混合进入干馏热解炉19产出半焦、煤焦油和热解煤气。

本实施例中，所述氮气循环系统中设置有气体冷凝器11和循环风机10，在位于所述流化床干燥脱水机3的流化风出风口2至所述气体冷凝器11的一段氮气循环管路上设置有第一多管除尘器12，且所述第一多管除尘器12的细煤粉分离口通过管道连接至所述流化床干燥脱水机3的干煤出料管；在位于所述流化床半焦冷却器7的流化风出口6至所述流化床干燥脱水机3的流化风进风口之间的一段氮气循环管路上设置有第二多管除尘器5，且所述第二多管除尘器5的细半焦分离口通过管道连接至高温半焦输送管。

本实施例的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统包括干馏热解炉19，从流化床干燥脱水机3出来的干煤和第一多管除尘器12出来的细煤粉进入干馏热解炉19。干馏热解炉19采用外热式与内热式相结合的移动床结构型式，热源由外置燃气热风炉16产生的高温烟气流入到加热室，干馏热解炉19由若干碳化室模块20叠加而成，其碳化室模块20的数量取决于煤在碳化室内的干馏时间，煤在碳化室的滞留时间涉及到煤种、煤料前期干燥脱水程度以及加热室与碳化室的传热效果等因素。碳化室模块20由若干碳化室和加热室采用耐热钢板间隔而设，加热室内横向增设了若干鳍片，以加大烟气侧受热面积，从而加强与高温烟气的热量交换，高温烟气的热量通加热室的受热面传导给碳化室内的干煤，与引入的热解煤气共同实现煤的干馏热解。每个碳化室模块20内沿碳化室的宽度等分设立三根热解煤气集气管21，用于回收煤中干馏分解出来的煤焦油和热解煤气。在干馏热解炉19的下部半焦出口处，设置了一个格栅给料阀18用于缓冲干馏热解炉19与流化床式半焦冷却器7的焦碳流量，协调干馏热解生产和热焦冷却的节奏。

本实施例中，所述燃气热风炉16燃用部分热解煤气，产生的高温烟气通过烟道直接进入干馏热解炉19内的加热室，在干馏热解炉19经过三个流程排出，烟气的流向与原料煤干馏热解的流向呈逆向叉流状态，烟气在加热室内通过热传导的方法把热量传递给碳化室的原料煤，使煤料热解干馏变成半焦。

本实施例中，所述流化床干燥脱水机3上分别设置有进煤口1、流化风进风口、流化风出风口2以及干煤出料口，所述干煤出料口通过干煤出料管连接至干馏热解炉19上部设置的干馏热解用蛇形管受热面13的上方部位。

本实施例中，所述流化床半焦冷却器7上分别设置有热半焦入口、流化风出口6、流化风入口和冷半焦出口，所述流化床半焦冷却器7内设置有半焦冷却用蛇形管受热面8，所述热半焦入口、流化风出口6位于所述半焦冷却用蛇形管受热面8的上方，所述流化风入口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面8的下方，所述低温半焦出口有两个，且其中的一个冷半焦出口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面8的上方，其中的另一个冷半焦出口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面8的下方；所述干馏热解炉19的下端设置有成品热半焦输出口(即热半焦输出口)，所述成品热半焦输出口通过格栅给料阀18和高温半焦输送管连接至流化床半焦冷却器7上的高温半焦入口；所述流化床半焦冷却器7的冷半焦出口通过管道连接至除尘降温喷淋室9。

本实施例中，所述碳化室模块20包括若干数量横向交替布置的碳化室和加热室，所述干馏热解炉19上设置有热解煤气出口14，热解煤气出口14连接热解煤气净化系统15，所述热解煤气净化系统15连接燃气热风炉16，所述燃气热风炉16上设置有连接所述加热室的高温烟气管道；在所述高温烟气管道上设置有用于与高温烟气进行热交换的煤气再热器17，所述煤气再热器17的煤气输入口连接所述热解煤气净化系统15，所述煤气再热器17的煤气输出口上设置有多个热煤气分支管，所述的多个热煤气分支管对应连接所述的多个碳化室模块20以实现分段供热。

本实施例中，所述热解煤气净化系统15包括按照热解煤气净化的流程依次设置并连接的煤气除尘器、煤气冷却器、电捕焦油器、煤气加压机，所述煤气冷却器、电捕焦油器、煤气加压机分别连接油水分离装置。

本实施例中，所述碳化室和加热室采用耐热钢板制造，所述加热室内横向设置有若干数量的鳍片，所述碳化室内沿所述碳化室的宽度方向等分设置有若干数量的所述热解煤气集气管21。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明完全可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。这些组合也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，包括按照原煤处理的流程由上而下布置并依次连接的流化床原煤干燥脱水装置、低阶煤低温干馏热解装置和流化床半焦冷却装置，以及通过管路连接在所述流化床原煤干燥脱水装置与流化床半焦冷却装置之间形成氮气循环系统、通过管路连接在所述低阶煤低温干馏热解装置上用于为干馏热解提供热源的双热源系统；所述双热源系统包括采用所述低阶煤低温干馏热解装置生成的一部分热解煤气作为热风炉燃料的第一热源、还有一部分热解煤气作为第二热源的热解煤气供热管路系统，且在所述的热解煤气供热管路系统中，作为所述第一热源的热解煤气通过燃气热风炉燃烧成高温烟气后以外加热的方式成为低阶煤低温干馏热解装置的原煤干馏热解热源，作为所述第二热源的热解煤气通过煤气再热器加热成热煤气后直接进入所述低阶煤低温干馏热解炉的煤层内部并以内加热方式参与干馏热解反应。

2.根据权利要求1所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述低阶煤低温干馏热解装置包括由多个碳化室模块组合而形成的干馏热解炉，所述的多个碳化室模块按照上下位置进行布置，且上下相邻的两个碳化室模块之间设置有混合室，所述的多个碳化室模块中其最上面一层的碳化室模块的顶部位置设置有干馏热解用蛇形管受热面，在所述干馏热解炉内部还竖向布置有连接所述碳化室模块的热解煤气集气管。

3.根据权利要求2所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述碳化室模块包括若干数量横向交替布置的碳化室和加热室，所述热解煤气供热管路系统包括与所述干馏热解炉的热解煤气出口相连接的热解煤气净化系统、连接所述热解煤气净化系统的所述燃气热风炉，所述燃气热风炉上设置有连接所述加热室的高温烟气管道；在所述高温烟气管道上设置有用于与所述高温烟气管道进行热交换的所述煤气再热器，所述煤气再热器的煤气输入口连接所述热解煤气净化系统，所述煤气再热器的煤气输出口上设置有多个热煤气分支管，所述的多个热煤气分支管对应连接所述的多个碳化室模块以实现分段供热。

4.根据权利要求3所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述流化床原煤干燥脱水装置包括流化床干燥脱水机，所述流化床干燥脱水机上分别设置有进煤口、流化风进风口、流化风出风口以及干煤出料口，所述流化风进风口、流化风出风口分别连接所述氮气循环系统，所述干煤出料口通过干煤出料管连接至所述低阶煤低温干馏热解装置上的所述干馏热解用蛇形管受热面的上方部位。

5.根据权利要求4所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述流化床干燥脱水机内还设置有干燥脱水用蛇形管受热面，所述进煤口、流化风出风口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面的上方，所述流化风进风口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面的下方；所述干煤出料口有两个，且其中的一个干煤出料口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面的上方，其中的另一个干煤出料口位于所述干燥脱水用蛇形管受热面的下方。

6.根据权利要求5所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述干馏热解炉上设置有从所述加热室出来的低温烟气输出管，所述低温烟气输出管连接烟气余热回收利用装置，所述烟气余热回收利用装置作为所述干燥脱水用蛇形管受热面、干馏热解用蛇形管受热面的蛇形管用循环水的加热器。

7.根据权利要求6所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述流化床半焦冷却装置包括流化床半焦冷却器，所述流化床半焦冷却器上分别设置有高温半焦入口、流化风出口、流化风入口和冷半焦出口，所述流化床半焦冷却器内设置有半焦冷却用蛇形管受热面，所述热半焦入口、流化风出口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面的上方，所述流化风入口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面的下方，所述冷半焦出口有两个，且其中的一个冷半焦出口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面的上方，其中的另一个冷半焦出口位于所述半焦冷却用蛇形管受热面的下方；所述干馏热解炉的下端设置有成品热半焦输出口，所述成品热半焦输出口通过格栅给料阀和热半焦输送管连接至流化床半焦冷却器上的热半焦入口；所述流化床半焦冷却器的冷半焦出口通过管道连接至除尘喷淋室。

8.根据权利要求7所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述氮气循环系统中设置有气体冷凝器和循环风机，在位于所述流化床干燥脱水机的流化风出风口至所述气体冷凝器的一段氮气循环管路上设置有第一多管除尘器，且所述第一多管除尘器的细煤粉分离口通过管道连接至所述流化床干燥脱水机的干煤出料管；在位于所述流化床半焦冷却器的流化风出口至所述流化床干燥脱水机的流化风进风口之间的一段氮气循环管路上设置有第二多管除尘器，且所述第二多管除尘器的细半焦分离口通过管道连接至所述热半焦输送管。

9.根据权利要求3所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述热解煤气净化系统包括按照热解煤气净化的流程依次设置并连接的煤气除尘器、煤气冷却器、电捕焦油器、煤气加压机，所述煤气冷却器、电捕焦油器、煤气加压机分别连接油水分离装置。

10.根据权利要求3所述的一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统，其特征在于，所述碳化室和加热室采用耐热钢板，所述加热室内横向设置有若干数量的鳍片，所述碳化室内沿所述碳化室的宽度方向设置有若干数量的所述热解煤气集气管。