CN112625701A - 一种精馏残渣资源化利用系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，所述利用系统包括精残渣的预处理单元、热解析单元、油气冷凝分离单元、污水预处理单元、提质精残渣成型单元，烟气净化单元，型煤烘干单元；利用废渣含有一定的残炭和挥发分，有机挥发分可以进一步提取转化为油气资源，利用成型技术将提质后废渣制成清洁型煤，实现残渣的无害化、资源化、减量化应用，不仅有利于缓解目前企业的环境污染状况，大量减少污染物的排放量，同时可回收部分油品，有利于节能减排；可充分利用废渣中的有机质成分将废渣转化为焦油、燃气、清洁型煤等资源，较好地实现煤气化废渣、焦油渣等精馏残渣的无害化和资源化，并且不产生二次污染，能够实现污泥自身能源梯级利用。

Description

一种精馏残渣资源化利用系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种残渣处理系统及方法，具体是一种精馏残渣资源化利用系统及工艺。
背景技术
煤气化技术是煤在高温下气化制得合成气的过程，是新型煤化工的基础和整个煤化工产业链的龙头。煤气生产行业煤气净化产生的煤焦油渣及废水处理污泥；焦炭煤气净化产生的残渣、熄焦产生的焦粉及筛焦产生的粉尘；炼焦及煤焦油加工产生的废水处理污泥；其他精炼、蒸馏和热解处理中产生的废焦油状残余物，均属于《国家危废名录》中的精馏残渣HW11范畴，必须按照国家有关规定进行利用或处置。
其中，煤气化过程产生废渣主要为粗渣(气化炉渣)、细渣(黑水滤饼)和飞灰等。气化废渣的成分与原料煤的组成、灰分含量及气化工艺等因素相关，主要成分为SiO2、Al2O3、CaO和残余炭等。目前气化废渣的处理一般参考粉煤灰的利用方式，主要用于铺路、坑壑回填、水泥混合材、生产墙体材料、大体积混凝土掺合料及生产耐火材料、化肥等，利用方式还比较单一，有效处理程度不高。因煤气化废渣含有一定的残炭和挥发分，会产生一定热值，因此，可考虑制成清洁型煤，同时，有机挥发分可以进一步提取转化为油气资源，实现气化残渣的无害化、资源化、减量化应用，这对我国煤化工产业、经济社会的发展具有深远影响和重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，可充分利用废渣中的有机质成分将废渣转化为焦油、燃气、清洁型煤等资源，较好地实现煤气化废渣、焦油渣等精馏残渣的无害化和资源化，并且不产生二次污染，能够实现污泥自身能源梯级利用，能耗低、能量效率高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种精馏残渣资源化利用系统，包括包括精残渣的预处理单元、热解析单元、油气冷凝分离单元、污水预处理单元、提质精残渣成型单元，烟气净化单元，型煤烘干单元；所述的精残渣预处理单元包括料仓、破碎筛分机、计量输送机，通过管道与热解析装置进料口连接，所述的热解析装置为多段夹套式间接加热反应器，夹套为烟气通设有高温烟气进出口，加热反应器内部设有螺旋推进器，推进器上设有耐磨挡板，外部设有高温烟气通道，通道内设有折流挡板；热解析装置各段加热反应器上分别设有高温油气出口，末端加热反应器下部设有总出渣口，各高温油气出口通过管线与所述除尘单元的进气口相连，除尘后高温油气进入油气冷凝分离单元，出渣口与空气预热器相连；所述油气冷凝分离单元包括气液分离器、油水分离器和气体净化器，气液分离器气体出口与气体净化器入口相连，液体出口与油水分离器入口相连，气体净化器气体出口与燃烧炉燃料入口相连；所述提质精残渣成型单元包括混料装置、堆沤装置、成型装置，通过输送设备依次相连，所述成型装置出口与型煤烘干单元固体入口相连，所述烟气净化单元气体出口与所述烘干单元气体入口相连，所述油水分离单元与污水预处理单元相连；所述燃烧炉烟气出口与热解析装置烟气入口相连，热解析装置烟气出口与烟气净化单元相连。
作为本发明进一步的方案：所述的热解析装置为多段夹套式间接加热反应器，反应器内部设有带有内热源的双螺旋推进器，推进器上设有耐磨挡板，反应器外部设有高温烟气通道，通道内设有折流挡板；热解析装置各高温油气出口通过管线与所述除尘器的进气口相连，废渣出口与所述空气预热器相连，烟气进口与燃烧器相连，烟气出口与烟气净化单元烟气入口相连。
作为本发明进一步的方案：所述提质精残渣成型单元包括混料装置、沤制装置和成型装置，并通过输送设备依次相连。
作为本发明再进一步的方案：所述除尘器尘渣出口与空气预热器固体入口相连。
作为本发明再进一步的方案：所述污水预处理单元回收的冷凝水出口通过管线与气液分离器冷却水入口相连接。
一种污泥资源化处理系统对应的工艺，包括如下步骤：
步骤一：精馏残渣进入料仓，输送至破碎机破碎，破碎后残渣经筛分后经计量称计量后由螺旋给料机送至热解析装置；
步骤二：预热空气(100-200℃)和来自气体净化单元的洁净气体在燃烧炉内燃烧产生高温烟气，高温烟气(600-800℃)通入热解析装置的夹套，对残渣热解析装置内的物料进行间接加热升温，净化后烟气(250-300℃)进入烘干装置换热降温到200℃以下排出。
步骤三：热解析装置的多段加热反应器内的残渣在绝氧条件下被加热至450-550℃，进行脱水(100-150℃)、有机物蒸发(150-380℃)、裂解(380-550℃)等反应，产生的油气混合物通过顶部管道进入除尘单元进行除尘，然后进入气液分离单元降温(60-80℃)，分离后得到粗煤气和油水混合物；
步骤四：粗煤气经过气体净化单元净化后，进入燃烧器，与来自空气预热器的预热空气(100-200℃)配气燃烧，产生的高温烟气(600-800℃)作为残渣热解析装置的热源。冷凝液经油水分离装置分离、污水预处理单元净化后得到循环水和焦油，循环水部分送至油气冷凝单元作为冷却水循环使用，部分外送到污水处理厂；
步骤五：残渣热解析装置内热解产生的废渣(450-500℃)及来自除尘系统的尘渣在空气预热器内与空气换热降温后进入提质精残渣成型单元进一步处理制成型煤。
步骤六：进入提质精残渣成型单元的废渣在混料装置与成型剂充分混合后到沤制装置进行24小时以上的沤制后进入成型装置成型；
步骤七：成型后型煤进入烘干装置与来自烟气净化单元的烟气间接换热，达到型煤的水分要求，作为产品外送。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中精馏残渣进入料仓，输送至破碎筛分机后，经破碎筛分到粒径小于10mm的残渣计量输送机计量后送至热解析装置内逐步升温。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤一至四中所述热解析装置为多段夹套式间接加热反应器，内部设有双螺旋推进器，推进器上设有耐磨挡板，外部设有高温烟气通道，通道内设有折流挡板。高温烟气在高温烟气通道内流动为加热反应器内物料提供热量。
作为本发明再进一步的方案：步骤三中所述燃烧器产生的高温烟气为600-800℃，经与废盐热解析装置加热反应器内物料间接换热后降温到350-450℃，再与烟气净化单元净化处理后，温度降到250-300℃以后进入型煤烘干单元与型煤间接换热后排出。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤五中废渣和成型添加剂按照2∶1-3∶1的比例在混料装置内经搅拌器搅拌均匀后送至沤制装置沤制24小时以上后再送入成型装置。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤六中步型煤烘干后全水分应小于6％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用废渣含有一定的残炭和挥发分，有机挥发分可以进一步提取转化为油气资源，利用成型技术将提质后废渣制成清洁型煤，实现残渣的无害化、资源化、减量化应用，不仅有利于缓解目前企业的环境污染状况，大量减少污染物的排放量，同时可回收部分油品，有利于节能减排。
本发明可充分利用废渣中的有机质成分将废渣转化为焦油、燃气、清洁型煤等资源，较好地实现煤气化废渣、焦油渣等精馏残渣的无害化和资源化，并且不产生二次污染，能够实现污泥自身能源梯级利用，能耗低、能量效率高。
附图说明
图1为一种精馏残渣资源化利用系统的结构示意图。
图2为一种精馏残渣资源化利用系统的工艺示意图。
图中：1-料仓，2-破碎筛分机，3-计量输送机，4-热解析装置，5-除尘器，6-空气预热器，7-气液分离器，8-油水分离器，9-气体净化器，10-燃烧炉，11-混料装置，12-沤制装置，13-成型装置，14-烘干单元，15-烟气净化单元，16-污水预处理单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种精馏残渣资源化利用系统，包括精残渣的预处理单元、热解析单元、油气冷凝分离单元、污水预处理单元、提质精残渣成型单元，烟气净化单元，型煤烘干单元。所述的精残渣预处理单元包括料仓1、破碎筛分机2、计量输送机3，通过管道与热解析装置4进料口连接，所述的热解析装置4为多段夹套式间接加热反应器，夹套为烟气通设有高温烟气进出口，加热反应器内部设有螺旋推进器，推进器上设有耐磨挡板，外部设有高温烟气通道，通道内设有折流挡板。热解析装置4各段加热反应器上分别设有高温油气出口，末端加热反应器下部设有总出渣口，各高温油气出口通过管线与所述除尘单元5的进气口相连，除尘后高温油气进入油气冷凝分离单元，出渣口与空气预热器6相连。所述油气冷凝分离单元包括气液分离器7、油水分离器8和气体净化器9，气液分离器7气体出口与气体净化器9入口相连，液体出口与油水分离器8入口相连，气体净化器9气体出口与燃烧炉10燃料入口相连。所述提质精残渣成型单元包括混料装置11、堆沤装置12、成型装置13，通过输送设备依次相连，所述成型装置13出口与型煤烘干单元14固体入口相连，所述烟气净化单元15气体出口与所述烘干单元14气体入口相连，所述油水分离器8与污水预处理单元16相连。所述燃烧炉10烟气出口与热解析装置4烟气入口相连，热解析装置4烟气出口与烟气净化单元15相连。
一种污泥资源化处理系统对应的工艺步：包括如下步骤：
步骤一：精馏残渣进入料仓1，输送至破碎筛分机2破碎筛分后，经计量输送机3送至热解析装置4；
步骤二：预热空气(100-200℃)和来自气体净化器9的洁净气体在燃烧炉10内燃烧产生高温烟气，高温烟气(600-800℃)通入热解析装置4的夹套，对残渣热解析装置4内的物料进行间接加热升温，净化后烟气(250-300℃)进入烘干单元14换热降温到200℃以下排出。
步骤三：热解析装置4的多段加热反应器内的残渣在绝氧条件下被加热至450-550℃，进行脱水(100-150℃)、有机物蒸发(150-380℃)、裂解(380-550℃)等反应，产生的油气混合物通过顶部管道进入除尘器6进行除尘，然后进入气液分离器7降温(60-80℃)，分离后得到粗煤气和油水混合物；
步骤四：粗煤气经过气体净化器9净化后，进入燃烧器10，与来自空气预热器6的预热空气(100-200℃)配气燃烧，产生的高温烟气(600-800℃)作为残渣热解析装置4的热源。冷凝液经油水分离装置8分离、污水预处理单元16净化后得到循环水和焦油，循环水部分送至气液分离器7作为冷却水循环使用，部分外送到污水处理厂；
步骤五：残渣热解析装置4内热解产生的废渣(450-500℃)及来自除尘器5的尘渣在空气预热器6内与空气换热降温后进入提质精残渣成型单元进一步处理制成型煤。
步骤六：进入提质精残渣成型单元的废渣在混料装置11与成型剂充分混合后到沤制装置12进行24小时以上的沤制后进入成型装置13成型；
步骤七：成型后型煤进入烘干单元14与来自烟气净化单元15的烟气间接换热，达到型煤的水分要求，作为产品外送。
采用上述工艺及系统，处理某气化残渣，该气化残渣性质如表1所示：
全水分 干基灰分 干基挥发分 干基固定碳 干基高位热值
5.89％ 13.56％ 34.12％ 52.32％ 26MJ/kg
表1
以上述气化残渣为例，气化残渣进入料仓，60t/d气化残渣破碎筛分后，粒径小于10mm的残渣经输送机械送入热解析装置中，气化残渣在热解析装置4中多段加热反应器内在绝氧条件下被逐步加热，先后进行脱水(100-120℃)、有机物蒸发(120-350℃)、有机物裂解(350-580℃)等反应，气化残渣中的水和焦油蒸发、分解，固体残渣经空气预热器6冷却、送入混料装置，与一定比例的添加剂(15.75t/d)共混均匀，混合后的物料送入沤制装置中进行熟化反应，沤制后物料经输送皮带送入成型装置，进行物理挤压成型，再送入烘干塔烘干后，获得合格产品(56.75t/d)。排出的气体经洗气冷凝，不凝气送入燃烧炉焚烧。洗气产生的焦油回收，水经斜板、气浮等设备除去杂质等后，大部分回用，少部分送入污水处理厂。燃烧产生的烟气经脱硝后，达到环保规范的标准。热解产物产率情况见下表。
油品基本物性
Figure BSA0000191113800000071
型煤满足《DB11/097-2013低硫散煤及制品》地方标准；
序号 名称 符号 单位 数值
1 全水分 Mt ％ ≤6
2 干基灰分 Ad ％ ≤31
3 干基挥发分 Vd ％ ≤10
4 干基全硫 St，d ％ ≤0.4
5 干基高位发热量 Qgr，d MJ/kg ≥21
6 冷压强度 SCC N/个 ≥400
7 落下强度 DS ％ ≥80
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种精馏残渣资源化利用系统，其特征在于，包括精残渣的预处理单元、热解析单元、油气冷凝分离单元、污水预处理单元、提质精残渣成型单元，烟气净化单元，型煤烘干单元，其特征在于：所述的精馏残渣预处理单元通过管道与热解析装置进料口连接，所述的热解析装置为多段夹套式间接加热反应器，夹套为烟气通设有高温烟气进出口，各段加热反应器顶部分别设有高温油气出口，末端下部设有废渣出口，所述燃烧器烟气出口与热解析装置烟气入口、烟气净化单元入口依次相连，燃烧器燃气入口与气体净化器的气体出口相连接，所述除尘器设置在所述热解析装置的各段加热反应器顶部的油气出口之后通过管线相连，所述气液分离器气体出口、液体出口分别与气体净化器、油水分离器相连，所述空气预热器设置废渣输送管与提质精残渣成型单元相连，预热空气出口通过管线与燃烧器空气入口相连，所述提质精残渣成型单元型煤出口与型煤烘干单元固体入口相连，所述型煤烘干单元烟气入口与烟气净化单元烟气出口相连。
2.根据权利要求1所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，所述的热解析装置为多段夹套式间接加热反应器，反应器内部设有带有内热源的双螺旋推进器，推进器上设有耐磨挡板，反应器外部设有高温烟气通道，通道内设有折流挡板；热解析装置各高温油气出口通过管线与所述除尘器的进气口相连，废渣出口与所述空气预热器相连，烟气进口与燃烧器相连，烟气出口与烟气净化单元烟气入口相连。
3.根据权利要求1所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，所述提质精残渣成型单元包括混料装置、沤制装置和成型装置，并通过输送设备依次相连。
4.根据权利要求1所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，所述除尘器尘渣出口与空气预热器固体入口相连。
5.根据权利要求1所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，所述污水预处理单元回收的冷凝水出口通过管线与气液分离器冷却水入口相连接。
6.一种如权利要求1-5任一所述的精馏残渣资源化利用系统的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将精馏残渣送至热解析装置，在绝氧条件下被分段间接加热进而反应得到高温油气和废渣；
步骤二：产生的高温油气混合物进入除尘器进行除尘，然后进入气液分离器降温，分离后得到不凝气和冷凝液；
步骤三：不凝气经过气体净化单元净化后，进入燃烧器，与来自空气预热器的预热空气配气燃烧，产生的高温烟气依次作为热解析装置及型煤烘干单元的热源；
步骤四：热解析装置内热解产生的废渣及来自除尘系统的尘渣在空气预热器内与空气换热降温后进入提质精残渣成型单元进一步处理生产清洁型煤；
步骤五：进入提质精残渣成型单元的废渣在混料装置与成型剂充分混合后到沤制装置进行沤制后进入成型装置成型；
步骤六：成型后型煤进入烘干装置与来自烟气净化单元的烟气间接换热，达到型煤的水分要求，作为产品外送。
7.根据权利要求6所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，所述步骤一中精馏残渣进入料仓，输送至破碎筛分机后，经破碎筛分到粒径小于10mm的残渣计量输送机计量后送至热解析装置内逐步升温。
8.根据权利要求6所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，所述步骤一至四中所述热解析装置为多段夹套式间接加热反应器，内部设有双螺旋推进器，推进器上设有耐磨挡板，外部设有高温烟气通道，通道内设有折流挡板。高温烟气在高温烟气通道内流动为加热反应器内物料提供热量。
9.根据权利要求6所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，根据权利要求6所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，所述步骤二中分段加热的温度范围为100～550℃，进行脱水(100-150℃)、有机物蒸发(150-380℃)、裂解(380-550℃)等反应，停留时间为40～60min；步骤三中所述燃烧器产生的高温烟气为600-800℃，经与废盐热解析装置加热反应器内物料间接换热后降温到350-450℃，再与烟气净化单元净化处理后，温度降到250-300℃以后进入型煤烘干单元与型煤间接换热后排出。
10.根据权利要求6所述的一种精馏残渣资源化利用系统及工艺，其特征在于，所述步骤五中废渣和成型添加剂按照2∶1-3∶1的比例在混料装置内经搅拌器搅拌均匀后送至沤制装置沤制24小时以上后再送入成型装置；所述步骤六中步型煤烘干后全水分应小于6％。。
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