CN204039333U - 煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统，将原煤经过原煤预热分级系统分成末煤和粒煤，利用自身方法产生的煤气作为末煤热解炉内的末煤热解的热源，末煤热解产生的热解煤气作为粒煤热解的热源，末煤和粒煤热解后的热半焦作为热压型焦制备用原料，煤热解段收集的焦油渣替代一部分的热压型焦制备用粘结剂。本实用新型利用煤炭热解系统与热压型焦制备系统耦合生产型焦，实现煤炭的分级利用，实现非焦煤炼焦，为国家节约稀缺的焦煤资源，及产品半焦的高附加值利用，采用煤热解段产生的焦油渣作为部分粘结剂，替代部分价格较高的煤沥青的用量，同时实现废物再利用的目的，利用热态半焦为原料，热态条件下成型，热量利用效率高。

Description

煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工技术领域，具体涉及一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统。

背景技术

中国煤炭储量占全球煤炭资源的12％，我国低阶煤蕴藏量占煤炭储量的50％左右，产量占目前总量的30％，而作为生产冶金焦炭的原料——焦煤资源则非常稀缺，储量不及煤炭总储量的10%。

低阶煤由于高水分，高挥发份，低热值，且极易自燃的特点，从而不适于长期储存和长距离运输，长期被视作一种劣质煤炭资源。但通过热解，这种劣质煤炭则可以产生高附加值的热解煤气、焦油和高固定碳、高热值的固体半焦产品。热解煤气可以作为城市煤气、化工合成的原料；焦油可以通过深加工制得我国紧缺的汽柴油；半焦可以作为动力煤，也可以通过成型替代冶金焦炭，从而消除我国焦煤资源稀缺对冶金行业造成的影响。

目前利用煤热解半焦制备型焦的技术根据成型温度条件有冷压成型和热压成型，其中热压成型工序简单、节约能源。因此利用煤热解耦合热压型焦技术是生产工业型焦比较理想的方案。

目前关于煤热解耦合热压型焦的实用新型有公开号为CN103361093A的“一种热解焦粉综合高效制型煤及型焦的系统及方法”,该实用新型提供的方案为将粉煤热解制得半焦粉和煤焦油，然后利用半焦粉为原料，煤焦油作为粘结剂，通过热压成型、炭化制得工业型焦。

该专利存在的缺点是：

1、该技术的热解煤气除尘技术除尘效率不高，回收的焦油中粉尘含量高；

2、该技术利用工艺自身生产的高附加值焦油作为生产型焦的粘结剂，生产成本高。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统，采用煤热解产生的热半焦作为型焦原理，煤热解产生的焦油渣替代一部分生产型焦用的粘结剂，减少粘结剂用来，节约成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统，包括：

原煤预热分级系统、粒煤热解炉、末煤热解炉、热解气处理系统、热压型焦制备系统、热解煤气加热炉；所述原煤预热分级系统的出料口分别与粒煤热解炉和末煤热解炉的入料口相连；所述粒煤热解炉的热解煤气出口与热解气处理系统的进口相连，粒煤热解炉的物料出口与热压型焦制备系统的原料入口相连；所述末煤热解炉的热解煤气出口与粒煤热解炉的热源入口相连，末煤热解炉的物料出口与热压型焦制备系统的原料入口相连；所述热解气处理系统包括管路相连的精细除尘器和煤气冷却装置以及焦油槽和焦油过滤槽，所述粒煤热解炉的热解煤气出口与该精细除尘器的进口相连，所述煤气冷却装置的物料出口与焦油槽的入口相连，焦油过滤器的液体出口直接输出焦油产品，焦油过滤器的固体出口与热压型焦制备系统相连；所述煤气冷却装置的煤气出口分成四路，一路与热压型焦制备系统的炭化载气入口相连，一路与热压型焦制备系统的燃料入口相连，一路与热解煤气加热炉的煤气入口相连，另一路与热解煤气加热炉的燃料入口相连；所述热压型焦制备系统的热解煤气出口与粒煤热解炉的热源入口相连，半热压型焦制备系统的烟气出口直接连通大气；所述煤气加热炉的高温煤气出口与末煤热解炉的热源入口相连，煤气加热炉的烟气出口与原煤预热分级系统的热源入口相连。

进一步地，所述热压型焦制备系统包括：

煤沥青熔化罐、搅拌罐、成型机、炭化炉、冷却器和炭化煤气加热炉；所述煤沥青熔化罐的入料口分别与焦油过滤器的固体出口和煤沥青送料相连，煤沥青熔化罐的出料口与搅拌罐的粘结剂入口相连，煤沥青熔化罐的烟气出口直接连通大气；所述搅拌罐的原料入口分别与末煤热解炉和粒煤热解炉相连，搅拌罐的热解煤气出口与精细除尘器的进口相连，搅拌罐的出料口与成型机的入料口相连；所述成型机的出料口与炭化炉的入料口相连；所述炭化炉的热解煤气出口与粒煤热解炉的热源入口相连，炭化炉的出料口与冷却器的入料口相连；所述冷却器的煤气入口与所述煤气冷却装置的煤气出口相连，冷却器的出料口直接输出型焦产品，冷却器的煤气出口与炭化煤气加热炉的煤气入口相连；所述炭化煤气加热炉的燃料入口与所述煤气冷却装置的煤气出口相连，炭化煤气加热炉高温煤气出口与炭化炉的煤气入口相连，炭化煤气加热炉的烟气出口分成两路，一路与煤沥青熔化罐的烟气入口相连，另一路与原煤预热分级系统的热源入口相连。

进一步地，所述精细除尘器的除尘粉出口直接输出煤粉产品。

由以上技术方案可知，本实用新型利用煤炭热解系统与热压型焦制备系统耦合生产型焦，实现煤炭的分级利用，实现非焦煤炼焦，为国家节约稀缺的焦煤资源，及产品半焦的高附加值利用，采用煤热解段产生的焦油渣作为部分粘结剂，替代部分价格较高的煤沥青的用量，同时实现废物再利用的目的，利用热态半焦为原料，热态条件下成型，热量利用效率高。

附图说明

图1本实用新型煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统的示意图。

图中：100、原煤预热分级系统，110、除尘器，120、脱硫装置，101、原煤，102、低温干燥气，103、粒煤，104、末煤，111、干燥尾气，112、尘粉，121、尾气；

200、粒煤热解炉，201、热解煤气，202、高温半焦粒；

300、末煤热解炉，301、末煤热解煤气，302、高温半焦粉；

400、热解气处理系统，410、精细除尘器，420、煤气冷却装置，430、焦油槽，440、焦油过滤器，411、煤粉，412、精除尘热解气，421、回收焦油，422、洁净煤气，423、炭化载气，424、燃料一，425、热解载气，426、燃料二，441、焦油产品，442、焦油渣；

500、热压型焦制备系统，510、煤沥青熔化罐，520、搅拌罐，530、成型机，540、炭化炉，550、冷却器，560、炭化煤气加热炉，501、煤沥青，502、气煤或肥煤，511、粘结剂，512、烟气，521、搅拌罐热解煤气，522、混料，531、低温型焦，541、炭化炉热解气，542、高温型焦，551、型焦产品，552、预热炭化载气，561、炭化高温煤气，562、高温烟气一，563、熔化罐载气，564、原煤预热载气；

600、热解煤气加热炉，601、热解高温煤气，602、高温烟气二，603、混合烟气。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，本实用新型煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统包括：原煤预热分级系统100、粒煤热解炉200、末煤热解炉300、热解气处理系统400、热压型焦制备系统500、热解煤气加热炉600。所述原煤预热分级系统还包括除尘器110和脱硫装置120；所述热解气处理系统包括精细除尘器410、煤气冷却装置420、焦油槽430和焦油过滤器440；所述热压型焦制备系统包括煤沥青熔化罐510、搅拌罐520、成型机530、炭化炉540、冷却器550和炭化煤气加热炉560。

所述原煤预热分级系统100以原煤为原料，其热源由热解煤气加热炉和炭化煤气加热炉排出的高温烟气提供，其设有末煤、粒煤和低温干燥气的三个出口，其中末煤的出口与末煤热解炉入料口相连，粒煤的出口与粒煤热解炉入料口相连，低温干燥气的出口与除尘器的入口相连，所述除尘器的出口与脱硫装置的入口相连，除尘器的尘粉出口与末煤热解炉的物料入口相连，所述脱硫装置的出口与大气连通。

所述末煤热解炉300的热源由热解煤气加热炉输送的高温煤气提供，末煤热解炉设有末煤热解煤气出口和高温半焦粉出口，末煤热解煤气出口与粒煤热解炉的热源入口相连，高温半焦粉出口与搅拌罐的原料入口相连。

所述粒煤热解炉200的热源由末煤热解产生、搅拌罐中原料搅拌产生以及炭化炉中炭化产生的高温热解煤气提供，粒煤热解炉设有热解煤气出口和高温半焦粒出口，其中热解煤气出口与精细除尘器的热解气入口相连，高温半焦粒出口与搅拌罐的原料入口相连。

所述精细除尘器410的除尘粉出口直接作为煤粉产品输出，精细除尘器的热解气出口与煤气冷却装置的入口相连，煤气冷却装置420的物料出口与焦油槽的入口相连，焦油槽的出口与焦油过滤器的入口相连，焦油过滤器的液体出口直接作为焦油产品输出，焦油过滤器的固体出口与所述煤沥青熔化罐入口相连。煤气冷却装置的煤气出口分成四路，一路与冷却器的煤气入口相连，一路与炭化煤气加热炉的燃料入口相连，一路与热解煤气加热炉的煤气入口相连，另一路与热解煤气加热炉的燃料入口相连。

所述煤沥青熔化罐510的热源由炭化煤气加热炉输送的部分高温烟气提供，煤沥青熔化罐设有用于加入沥青原料的入口，煤沥青熔化罐的烟气出口与大气连通，煤沥青熔化罐的入料口与搅拌罐的入口相连。

所述搅拌罐520热解气出口与精细除尘器的进口相连，搅拌罐的出料口与成型机入口相连。为了进一步降低配入的煤沥青用量，可以在搅拌罐上设置用于加入气肥煤的原料入口。

所述成型机530的出料口与炭化炉的入料口相连，成型机采用一种对辊成型机，成型压力约为50MPa。

所述炭化炉540的热源由炭化煤气加热炉输送的高温煤气提供，炭化炉的热解气出口与粒煤热解炉的热源入口相连，炭化炉的出料口与冷却器的入料口相连。

所述冷却器550的出料口直接作为型焦产品输出，冷却器的煤气出口与炭化煤气加热炉的煤气入口相连。

所述炭化煤气加热炉560的高温煤气出口与炭化炉的煤气入口相连，炭化煤气加热炉的烟气出口分成两路，一路与煤沥青熔化罐的烟气入口相连，另一路与原煤预热分级系统的热源入口相连。

所述热解煤气加热炉600设有高温煤气出口和高温烟气出口，其中高温煤气出口与末煤热解炉的热源入口相连，高温烟气出口与原煤预热分级系统的热源入口相连。

本实用新型煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统的工作原理描述如下：

利用预热分级系统100将原煤101分成小于等于5mm的末煤104和5～50mm的粒煤103，同时利用混合烟气603对原煤进行预热干燥，该混合烟气来自热解煤气加热炉的300℃高温烟气602和炭化煤气加热炉的原煤预热载气564。预热分级系统产生的低温干燥气102经除尘器110除尘后的干燥尾气111送至脱硫装置120中，脱硫处理后形成尾气121排空，该除尘器的尘粉112与末煤104混合后进入末煤热解炉300，所述粒煤103进入粒煤热解炉200中热解。

其中末煤热解炉300利用来自热解煤气加热炉的650～750℃的高温煤气601对末煤快速流化加热，闪速热解，热解形成的600～650℃的末煤热解煤气301进入粒煤热解炉200，为粒煤热解提供热源，同时粒煤在热解炉内形成的滤料层对末煤热解煤气进行过滤，将热解气中≥20μm的粉尘捕集下来，经粒煤滤料层过滤除尘后约200℃的热解煤气201送入热解气处理系统400进行精细除尘和冷却回收焦油。末煤热解炉内产生的550～600℃的高温半焦粉302与粒煤热解炉内产生的500～550℃的高温半焦粒202一起进入热压型焦制备系统500中的搅拌罐中作为热压型焦的原料。

粒煤热解炉输送的热解煤气201先进行精细除尘，精细除尘后的除尘粉作为煤粉产品411直接输出，精细除尘后的精除尘热解气412送入煤气冷却装置420中，回收除尽焦油后，输出低温洁净煤气422，回收焦油421进入焦油槽430中，然后送入焦油过滤器440中过滤，得到的液体油作为最终焦油产品441输出，焦油过滤器拦截下来的焦油渣442作为热压型焦的粘结剂。

将收集的焦油渣442与外购的煤沥青501在煤沥青熔化罐中加热熔化，并采用来自炭化煤气加热炉的高温烟气作为熔化罐载气563为煤沥青熔化罐提供热源，产生的烟气512直接排空。熔化后的煤沥青热液作为生产型焦的粘结剂511输送至搅拌罐520中，与来自末煤热解产生的高温半焦粉302以及粒煤热解产生的高温半焦粒202在搅拌罐内充分搅拌混合，可以同时配入的气煤或肥煤502来替代部分煤沥青。过程中产生的搅拌罐热解煤气521送入精细除尘器中除尘，搅拌罐中混合均匀输出的混料522利用成型机530挤压形成低温型焦531，将低温型焦送入炭化炉炭化，炭化炉的热源来自炭化煤气加热炉输送的1000℃左右炭化高温煤气561，炭化后的炭化炉热解气541作为热源进入粒煤热解炉内，炭化后的高温型焦542送入冷却器550中冷却输出型焦产品551。

所述洁净煤气422输出分成四部分，一部分作为冷却用炭化载气423送入冷却器550中与高温型焦542进行换热，换热后炭化载气温度升高形成预热炭化载气552，进入炭化煤气加热炉中，进一步加热至1000℃后送至炭化炉中；洁净煤气一部分作为燃料一424送入炭化煤气加热炉560中，产生的高温烟气一562分成两路，一路作为热源送入煤沥青熔化罐中，另一路作为热源送入原煤预热分级系统；洁净煤气一部分作为热解载气425通过热解煤气加热炉600进一步升温至650～750℃，形成热解高温煤气601，送入末煤热解炉300作为末煤热解的热源；洁净煤气另外一部分作为燃料二426送入热解煤气加热炉中，该热解煤气加热炉燃烧后产生的约300℃的高温烟气二602与来自炭化煤气加热炉的一部分高温烟气混合形成混合烟气603，作为原煤预热的热源送入原煤预热分级系统100中。

本实用新型采用煤热解段耦合热压型焦制备段，将煤热解段收集的焦油经过过滤得到焦油渣，利用该焦油渣替代一部分的热压型焦粘结剂，实现废物再利用的目的，降低了生产成本；利用煤热解产生的热态半焦为原料，在热态条件下成型，热量利用效率高。 

采用原煤预热分级系统将原煤分成粒径范围不同的末煤和粒煤，利用自身方法产生的煤气经煤气加热炉间接加热后变成高温煤气，作为末煤热解的热源，而末煤热解后产生的高温末煤热解煤气作为粒煤热解的热源，充分利用了物料和气体的余热，达到原煤分级均匀热解，提高热解煤气产率和焦油回收率的目的，并节约了大量能源，生产成本降低。

利用粒煤在粒煤热解炉内形成的滤料层对送入粒煤热解炉的高温热解煤气进行除尘、初步降温，为后续的热解煤气精除尘和终冷降低负担，达到降低系统回收的焦油的含尘量，提高焦油品质和煤气净化效果的目的，同时利用低温粒煤回收高温末煤热解煤气的热量，达到热量的回收利用。

热压型焦制备段中利用煤热解产生的一部分洁净煤气作为炭化炉的热源载气，一部分洁净煤气作为炭化煤气加热炉的燃料，并将炭化产生的高温热解煤气作为粒煤热解炉的热源，炭化煤气加热炉产生的高温烟气分别用作煤沥青加热和原煤预热的热源，充分利用了余热，降低了生产成本。

配入气煤或肥煤作为混合粘结剂送入搅拌罐中，可以利用掺入的价格相对较低的气肥煤在热态成型过程中析出的胶质体来粘合原料半焦，替代一部分煤沥青，进一步降低煤沥青的用量。

炭化产生的高温型焦送入冷却器中与来自煤热解段的低温炭化载气进行热交换，冷却后的型焦作为产品直接输出，炭化载气经预热后送入炭化煤气加热炉中进一步加热。进入炭化煤气加热炉之前的洁净煤气作为冷却用的炭化载气与高温型焦进行热交换，起到预热该洁净煤气并降低高温型焦温度的作用，充分利用了余热，降低了后续炭化煤气加热炉的燃料用量。

产生的高温煤气温度为650～750℃，能对末煤快速流化加热，完成闪速热解。利用高温煤气对末煤进行流化闪速热解，减少中间热解反应步骤，减少热解析出物在高温区的停留时间，避免析出物的二次热解，提高热解煤气和焦油的产率。

以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统，其特征在于，包括：

原煤预热分级系统(100)、粒煤热解炉(200)、末煤热解炉(300)、热解气处理系统(400)、热压型焦制备系统(500)、热解煤气加热炉(600)；

所述原煤预热分级系统(100)的出料口分别与粒煤热解炉和末煤热解炉的入料口相连；

所述粒煤热解炉(200)的热解煤气出口与热解气处理系统的进口相连，粒煤热解炉的物料出口与热压型焦制备系统的原料入口相连；

所述末煤热解炉(300)的热解煤气出口与粒煤热解炉的热源入口相连，末煤热解炉的物料出口与热压型焦制备系统的原料入口相连；

所述热解气处理系统(400)包括管路相连的精细除尘器(410)和煤气冷却装置(420)以及焦油槽(430)和焦油过滤槽(440)，所述粒煤热解炉的热解煤气出口与该精细除尘器的进口相连，所述煤气冷却装置的物料出口与焦油槽的入口相连，焦油过滤器的液体出口直接输出焦油产品，焦油过滤器的固体出口与热压型焦制备系统相连；

所述煤气冷却装置(420)的煤气出口分成四路，一路与热压型焦制备系统的炭化载气入口相连，一路与热压型焦制备系统的燃料入口相连，一路与热解煤气加热炉的煤气入口相连，另一路与热解煤气加热炉的燃料入口相连；

所述热压型焦制备系统(500)的热解煤气出口与粒煤热解炉的热源入口相连，半热压型焦制备系统的烟气出口直接连通大气；

所述煤气加热炉(600)的高温煤气出口与末煤热解炉的热源入口相连，煤气加热炉的烟气出口与原煤预热分级系统的热源入口相连。

2.根据权利要求1所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统，其特征在于，所述热压型焦制备系统(500)包括：

煤沥青熔化罐(510)、搅拌罐(520)、成型机(530)、炭化炉(540)、冷却器(550)和炭化煤气加热炉(560)；

所述煤沥青熔化罐(510)的入料口分别与焦油过滤器的固体出口和煤沥青送料相连，煤沥青熔化罐的出料口与搅拌罐的粘结剂入口相连，煤沥青熔化罐的烟气出口直接连通大气；

所述搅拌罐(520)的原料入口分别与末煤热解炉和粒煤热解炉相连，搅拌罐的热解煤气出口与精细除尘器的进口相连，搅拌罐的出料口与成型机的入料口相连；

所述成型机(530)的出料口与炭化炉的入料口相连；

所述炭化炉(540)的热解煤气出口与粒煤热解炉的热源入口相连，炭化炉的出料口与冷却器的入料口相连；

所述冷却器(550)的煤气入口与所述煤气冷却装置的煤气出口相连，冷却器的出料口直接输出型焦产品，冷却器的煤气出口与炭化煤气加热炉的煤气入口相连；

所述炭化煤气加热炉(560)的燃料入口与所述煤气冷却装置的煤气出口相连，炭化煤气加热炉高温煤气出口与炭化炉的煤气入口相连，炭化煤气加热炉的烟气出口分成两路，一路与煤沥青熔化罐的烟气入口相连，另一路与原煤预热分级系统的热源入口相连。

3.根据权利要求1所述的煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合热压型焦制备系统，其特征在于，所述精细除尘器的除尘粉出口直接输出煤粉产品。