一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A Low Temperature Dry Distillation Pyrolysis System for Low-rank Coal with Double Heat Sources

【技术实现步骤摘要】
一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统
本专利技术涉及煤炭低温干馏热解
，具体涉及一种双热源低阶煤的低温干馏热解工艺系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术是一种节能环保型的低阶煤的低温干馏热解工艺系统。作为本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠建明，郁鸿凌，惠文博，
申请(专利权)人：无锡亿恩科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32