CN204039334U - 煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合活性焦制备系统 - Google Patents
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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活性焦制备系统，将原煤经过原煤预热分级系统分成末煤和粒煤，利用煤气加热炉排放的高温烟气去干燥原煤，得到的含水蒸气尾气作为活化剂，自身产生的热解煤气作为活化剂加热燃料，得到的高温活化剂直接与来自末煤热解炉和粒煤热解炉的高温半焦接触，使半焦活化。本实用新型采用原煤热解与活性焦制备耦合，利用热解产生的煤气作为活性焦活化的能量，生产成本低；利用原煤自身携带的水作为水蒸气活化剂的来源，生产过程节水；利用来自热解炉的高温半焦直接与高温活化剂接触活化，利用了高温半焦的显热，生产能耗低；活化产生的含可燃组分的气体作为热解的补偿燃料，能量回收利用效率高。
Description
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活性焦制备系统。
背景技术
活性焦是以煤为主要原料经特殊生产工艺生产的一种具有较为发达的孔道结构和较大比表面积的活性碳质吸附材料，它具有吸附能力强、化学稳定性好等特点，被广泛用于污水处理，烟气脱硫脱氮等环境治理领域。
活性焦与活性炭同属具有特殊吸附功能的碳质材料，但活性焦较活性炭最为明显的优势是价格低廉。目前传统的煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合活性焦制备方法是以原煤为原料，经洗选、破碎后与粘结剂如沥青混合，挤压成型，再炭化，活化制得。传统的制做过程能耗大、成本高、污染大。
公开号为CN103723727A的实用新型，公开了一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合活性焦制备系统及方法，该系统包括热解炉，热解炉的热解焦出口与干熄焦炉入口连接，干熄焦炉的冷却热解焦出口连接有破碎机，破碎机出口连接有干法分选机，干法分选机的热焦出口连接有筛分机，筛分机的大颗粒物料出口与活化炉进料口连通，筛分机的小颗粒物出口连接有成型机，成型机出料口与活化炉进料口连通，将粉煤热解产生的热解焦破碎后经成型、活化即可制得活性焦。
该技术方案存在如下缺点：
1、粉煤热解过程中有含酚废水产生，污染物排放大；
2、粉煤热解过程中产生的热解气含粉量高，存在除尘困难，回收的焦油含尘量高；
2、活化剂为水蒸气，补偿新鲜活化剂需经蒸发后得到，耗水量大；
3、热解后的高温半焦经惰性气体冷却，再筛分分级，粒焦直接进活化炉，焦粉经成型后再进活化炉，然后一起升温活化，存在工序繁琐、设备多、投资大、能耗高。
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活性焦制备系统，利用原煤干燥尾气做活化反应的活化剂，并利用热解产生的煤气做活化剂加热燃料，降低活性焦制备的功耗和用水量，并对工艺中的余热进行充分回收利用，节约能源。
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活性焦制备系统，包括：
原煤预热分级系统、粒煤热解炉、半焦活化炉、末煤热解炉、活化剂加热炉、热解气处理系统和煤气加热炉；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，原煤预热分级系统的干燥气出口分成两路，一路直接连通大气，另一路与活化剂加热炉烟气出口相连；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半焦活化炉的入口相连；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半焦活化炉的入口相连；所述半焦活化炉的物料出口输出活性焦产品，半焦活化炉的排气口与煤气加热炉的辅助燃料入口相连；所述活化剂加热炉的出口与半焦活化炉的活化剂入口相连；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，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煤气出口分别与活化剂加热炉的燃料入口以及煤气加热炉的煤气入口和燃料入口相连，煤气冷却装置的物料出口直接输出焦油产品，所述精细除尘器的除尘粉出口直接输出煤粉产品；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。
由以上技术方案可知，本实用新型采用原煤热解与活性焦制备耦合，制备活性焦的原料来源广，利用热解产生的煤气作为活性焦活化的能量，生产成本低；利用原煤自身携带的水作为水蒸气活化剂的来源，生产过程节水；利用来自热解炉的高温半焦直接与高温活化剂接触活化，利用了高温半焦的显热，生产能耗低；活化产生的含可燃组分的气体作为热解的补偿燃料，能量回收利用效率高。
本实用新型采用气体热载体的方式，对原煤全粒径分级均匀热解，利用自身产生的洁净煤气作为气体热载体，对末煤进行快速闪蒸热解，并利用末煤热解产生的高温热解煤气为粒煤热解提供热源；利用粒煤在热解炉内形成的滤料层对进入炉内的高温末煤热解煤气进行滤料除尘，除尘效率高，同时克服了高含尘的热解煤气因冷凝析出的焦油与煤粉形成粘性物造成精细除尘器堵塞的缺点；利用粒煤吸收高温末煤热解煤气的部分显热，实现了热量的回收，同时降低了热解煤气的温度，减轻了后续热解气处理系统冷却降温的负担。
附图说明
图1为本实用新型煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合活性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、含水蒸汽尾气，122、尾气，123、活化剂；
200、粒煤热解炉，201、热解煤气，202、高温半焦粒；
300、半焦活化炉，301、活性焦产品，302、煤气加热炉辅助燃料；
400、末煤热解炉，401、末煤热解煤气，402、高温半焦粉；
500、活化剂加热炉，501、烟气，502、高温活化混合气；
600、热解气处理系统，610、精细除尘器，620、煤气冷却装置，611、精除尘热解气，612、煤粉，621、焦油产品，622、洁净煤气，623、活化剂加热炉燃料，624、气体热载体，625、煤气加热炉燃料；
700、煤气加热炉，701、高温煤气，702、高温烟气。
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活性焦制备系统包括：原煤预热分级系统100、粒煤热解炉200、半焦活化炉300、末煤热解炉400、活化剂加热炉500、热解气处理系统600和煤气加热炉700。所述原煤预热分级系统100还包括除尘器110和脱硫装置120，所述热解气处理系统600包括精细除尘器610和煤气冷却装置620。
所述原煤预热分级系统100以原煤为原料，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分成两路，一路直接与大气连通，另一路与活化剂加热炉的烟气出口相连。
所述末煤热解炉400的热源由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，高温半焦粉出口与半焦活化炉的入口相连。
所述粒煤热解炉200的热源由末煤热解产生的高温末煤热解煤气提供，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，高温半焦粒出口与半焦活化炉的入口相连。所述半焦活化炉300设有排气口和物料出口，其中排气口与煤气加热炉的辅助燃料入口相连，物料出口直接作为活性焦产品输出。
所述精细除尘器610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620的物料出口直接作为焦油产品输出，煤气冷却装置的洁净煤气出口分成三路，一路作为燃料与活化剂加热炉的燃料入口相连，一路作为气体热载体与煤气加热炉的煤气入口相连，另一路作为燃料与煤气加热炉的燃料入口相连，煤气冷却装置的洁净煤气出口处还设置有用于加压输送洁净煤气的煤气加压机。
所述活化剂加热炉500的出口与半焦活化炉的活化剂入口相连。
所述煤气加热炉700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活性焦制备系统工作原理描述如下：
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，同时利用来自煤气加热炉的300℃高温烟气702对原煤进行预热干燥，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，脱硫处理后形成的含水蒸汽尾气121分成两部分，一部分作为尾气122直接排空，另一部分作为活化剂123与活化剂加热炉中产生的烟气501混合形成高温活化混合气502，然后送入半焦活化炉中参与活化反应，该除尘器的尘粉112与末煤104混合后进入末煤热解炉400。
所述粒煤103进入粒煤热解炉200，其中末煤热解炉利用来自煤气加热炉的750~850℃的高温煤气701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401作为热源进入粒煤热解炉200，对粒煤103进行热解，同时粒煤在粒煤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600进行精细除尘、冷却回收得到焦油产品622。
精细除尘器610先对热解煤气201进行精细除尘，精细除尘后的精除尘热解气611送入煤气冷却装置620中，冷却回收输出焦油产品621，并输出低温洁净煤气622，该洁净煤622气分成三部分，一部分作为活化剂加热炉燃料623送入活化剂加热炉中，一部分作为气体热载体624送入煤气加热炉中，另一部分作为煤气加热炉燃料625送入煤气加热炉中。
来自原煤预热分级系统的120℃左右活化剂123，其中含有水蒸气惰性尾气，该活化剂与活化剂加热炉燃烧室产生的烟气501混合，得到800~900℃的含水、含CO2、N2的高温活化混合气502，然后与所述末煤热解炉内产生的600～650℃的高温半焦粉402以及粒煤热解炉内产生的550~600℃的高温半焦粒202一起进入半焦活化炉300，经40~80min的活化反应后，制得活性焦产品301输出，半焦活化炉出口的含可燃组分的气体(H2和CO)进入煤气加热炉700中，作为煤气加热炉辅助燃料302。
气体热载体624利用煤气加热炉700间接加热，进一步升温至750~850℃的高温煤气701，然后送入末煤热解炉400，作为末煤热解的热源。煤气加热炉燃烧产生的约300℃的高温烟气702作为原煤预热的热源送入原煤预热分级系统100。
本实用新型采用煤热解系统耦合活性焦制备系统，利用煤气加热炉排放的高温烟气去干燥原煤，得到的含水蒸气尾气作为活化剂，即利用原煤自身携带的水作为水蒸气的来源，并利用自身产生的热解煤气作为活化剂加热燃料，得到的高温活化剂直接与来自末煤热解炉和粒煤热解炉的高温半焦接触，使半焦活化，达到节水、节能的目的；半焦活化过程中产生的含可燃组分的气体进入煤气加热炉燃烧，为热解提供部分能量，达到能量的循环利用和气体的无污染排放。
本实用新型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，利用自身工艺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，提高焦油品质的目的，同时利用粒煤回收高温末煤热解煤气的热量，达到热量的回收利用。
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 (1)
1.一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合活性焦制备系统，其特征在于，包括：
原煤预热分级系统(100)、粒煤热解炉(200)、半焦活化炉(300)、末煤热解炉(400)、活化剂加热炉(500)、热解气处理系统(600)和煤气加热炉(700)；
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，原煤预热分级系统的干燥气出口分成两路，一路直接连通大气，另一路与活化剂加热炉的烟气出口相连；
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半焦活化炉的入口相连；
所述末煤热解炉(400)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半焦活化炉的入口相连；
所述半焦活化炉(300)的物料出口输出活性焦产品，半焦活化炉的排气口与煤气加热炉的辅助燃料入口相连；
所述活化剂加热炉(500)的出口与半焦活化炉的活化剂入口相连；
所述热解气处理系统(600)包括管路相连的精细除尘器(610)和煤气冷却装置(620)，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煤气出口分别与活化剂加热炉的燃料入口以及煤气加热炉的煤气入口和燃料入口相连，煤气冷却装置的物料出口直接输出焦油产品，所述精细除尘器的除尘粉出口直接输出煤粉产品；
所述煤气加热炉(700)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。
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