一種利用半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝方法與流程

2023-06-09 01:03:11

本發明屬於煤化工技術領域，具體涉及一種利用半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝方法。

背景技術：

煤的中、低溫熱解是煤炭高效清潔轉化利用技術的重要方法之一，對煤炭採掘過程中生產量較大，而運輸和使用又不太方便的粉煤進行中、低溫熱解，可獲取熱解氣、焦油及高熱值的半焦。在現行大多數的熱解工藝系統中，由熱解裝置排出的半焦，通常其溫度在400～600℃，因而會有數量可觀的顯熱可利用。而且從半焦安全存放的角度看，半焦溫度也需要降低至60～80℃方為安全。

為降低半焦溫度，可以採取多種方法，如溼法熄焦，即用水直接使其降溫。也可採用其它的幹法降溫方法，如流化床、迴轉式冷卻爐等來進行冷卻，甚至可回收部分餘熱。但上述方法的熱回收效率都不高，有的還會產生一定的汙染。可查詢到的現有專利技術中，也有將熱半焦直接和煤混合對後者進行加熱，之後再進入熱解窯爐進行熱解。這些方法雖然能充分利用半焦餘熱，但僅能消化部分半焦，其餘部分半焦仍需要冷卻設備進行冷卻。另外由於部分半焦處於循環狀態，這樣也加大了熱解窯爐的負擔，影響了熱解窯爐的處理量。因此，如何更加高效經濟地利用半焦顯熱，並使其冷卻仍是一個值得進一步研究的問題。

技術實現要素：

為更加經濟、高效地利用半焦餘熱，本發明提出了一種利用半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝方法，本方法不僅充分利用了半焦餘熱，還脫除了部分溼煤的水分，有助於減少熱解系統的能耗，也實現了對半焦的降溫冷卻。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種利用半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝方法，包括以下步驟：

1)待熱解的粉煤送入迴轉篩，經過篩分，粒徑小於0.2mm的細粉煤送至熱風爐中，其餘粉煤送入半焦粉煤換熱器中進行乾燥脫水；

2)細粉煤進入熱風爐經燃燒、淨化處理形成溫度為700～900℃高溫熱煙氣，高溫熱煙氣依次經過熱解窯、乾燥預熱機換熱後，溫度降低至80～120℃後分三部分排出，一部分回熱風爐作為迴風用，一部分用作半焦粉煤換熱器和乾燥預熱機的載溼氣，剩餘部分經處理達標後外排；

3)經過半焦粉煤換熱器脫除水分的粉煤，進入乾燥預熱機中進一步乾燥預熱；

4)經過乾燥預熱機進一步完成脫水的粉煤進入熱解窯升溫至450～600℃進行熱解；

5)熱解窯產生的熱解氣依次經沉降室、過濾器脫除固體顆粒物之後轉入後部工序進一步處理；熱解窯排出的溫度為300～350℃的熱煙氣進入乾燥預熱機，經乾燥預熱機降溫至80～120℃後排出；熱解窯排出的溫度為400～600℃熱半焦則進入半焦粉煤換熱器冷卻降溫至80～120℃後運至半焦堆場存放。

所述的熱風爐採用煤粉爐，其燃料分別來自迴轉篩篩分的細粉煤和沉降室及過濾器收焦下的細粉煤。

所述的半焦粉煤換熱器的載溼氣來自乾燥預熱機，並和乾燥預熱機的載溼氣一併經除塵器8處理排放。

所述的半焦粉煤換熱器採用間壁傳熱迴轉式結構，步驟一所述的送入半焦粉煤換熱器中的粉煤與步驟五所述的熱解窯排出的熱半焦藉助間壁實現換熱，粉煤升溫至50～80℃，同時半焦溫度逐步降低至80～120℃。

所述的乾燥預熱機採用多管迴轉式乾燥設備，為間接換熱結構，步驟三所述的經過半焦粉煤換熱器脫除水分的粉煤與步驟五所述的熱解窯排出的熱煙氣在乾燥預熱機中進行換熱，粉煤進一步升溫至200～250℃，同時熱煙氣降溫至80～120℃。

所述的熱解窯採用多管換熱迴轉式熱解窯，為間接換熱結構，步驟四所述的經乾燥預熱機進一步完成脫水的粉煤與步驟二所述的熱風爐形成的高溫熱煙氣在熱解窯中進行換熱，粉煤升溫至450～600℃進行熱解，同時高溫熱煙氣降溫至300～350℃。

所述的迴轉篩採用迴轉式細篩。

所述的過濾器為高溫濾管式過濾器。

一種利用半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝設備，包括順次連接的迴轉篩、半焦粉煤換熱器、乾燥預熱機、熱解窯、沉降室和過濾器，所述的熱解窯上還連接有熱風爐，且熱解窯與半焦粉煤換熱器相連，所述的乾燥預熱機、沉降室和過濾器分別與熱風爐相連。

所述的半焦粉煤換熱器設置有載溼氣進口和出口，所述的載溼氣進口連接於乾燥預熱機上，載溼氣出口連接有除塵器。

本工藝方法和已有技術比較，其有益效果是：

(1)直接利用半焦餘熱乾燥待熱解粉煤，熱能利用效率高，不僅實現了對半焦的降溫冷卻，而且還實現了對煤中水分的部分脫除。

(2)利用迴轉篩預先篩除大部分細粉，不僅可降低由於細粉過多而導致後部堵塞的風險，而且還為熱風爐提供了燃料。

(3)半焦直接用於乾燥，省去了餘熱回收及冷卻設備，簡化了工藝流程，有助於降低成本，提高系統能效。

附圖說明

附圖1為本發明的工藝流程圖。

附圖標記說明

1-迴轉篩，2-半焦粉煤換熱器，3-乾燥預熱機，4-熱解窯，5-沉降室，6-過濾器，7-熱風爐，8-除塵器。

具體實施方式

實施例1：

一種利用半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝方法，包括以下步驟：其工藝流程如附圖1所示，

1)待熱解的粉煤送入迴轉篩1，經過篩分，粒徑小於0.2mm的細粉煤送至熱風爐7中，其餘粉煤送入半焦粉煤換熱器2中進行乾燥脫水；

2)細粉煤進入熱風爐7經燃燒、淨化處理形成溫度為700～900℃高溫熱煙氣，高溫熱煙氣依次經過熱解窯4、乾燥預熱機3換熱後，溫度降低至80～120℃後分三部分排出，一部分回熱風爐7作為迴風用，一部分用作半焦粉煤換熱器2和乾燥預熱機3的載溼氣，剩餘部分經處理達標後外排；

3)經過半焦粉煤換熱器2脫除水分的粉煤，進入乾燥預熱機3中進一步乾燥預熱；

4)經過乾燥預熱機3進一步完成脫水的粉煤進入熱解窯4升溫至450～600℃進行熱解；

5)熱解窯4產生的熱解氣依次經沉降室5、過濾器6脫除固體顆粒物之後轉入後部工序進一步處理；熱解窯4排出的溫度為300～350℃的熱煙氣進入乾燥預熱機3，經乾燥預熱機3降溫至80～120℃後排出；熱解窯4排出的溫度為400～600℃熱半焦則進入半焦粉煤換熱器2冷卻降溫至80～120℃後運至半焦堆場存放。

待熱解的粉煤先經過迴轉篩1篩分，將粒徑小於0.2mm的細煤粉篩下，用於熱風爐7的燃料，其餘粉煤送至半焦粉煤換熱器2進行脫水乾燥，對於含水率大於15％的原料煤，一般半焦顯熱不足以脫除其全部水分。因此經過半焦粉煤換熱器2後的煤還需要再接下去進入乾燥預熱機3，脫除其餘水分，粉煤溫度升至200～250℃，之後再進入熱解窯4進行熱解，熱解過程中產生的熱解氣經過隨後的沉降室5、高溫氣體過濾器脫除固體顆粒物後，再進入後端冷卻淨化工序進行進一步的處理；由熱解窯排出的溫度400～600℃的半焦則進入半焦粉煤換熱器，用於進行待熱解煤的預乾燥，經半焦粉煤換熱器2降溫冷卻後的半焦運至半焦堆場；由熱解窯排出的溫度300～350℃的熱煙氣進入乾燥預熱機3，經乾燥預熱機3降溫至80～120℃排出，部分回到熱風爐7用於調節出口煙氣溫度，部分用作半焦粉煤換熱器2和乾燥預熱機3的載溼氣體，多餘部分經處理後達標排放。該工藝流程中熱解所需熱量由熱風爐7提供。

本發明所述工藝方法不僅充分利用了半焦餘熱，還脫除了部分溼煤的水分，有助於減少熱解系統的能耗，同時實現了對半焦的降溫冷卻。

實施例2：

在實施例1的基礎上，所述的半焦粉煤換熱器2採用間壁傳熱迴轉式結構，步驟一所述的送入半焦粉煤換熱器2中的粉煤與步驟五所述的熱解窯4排出的熱半焦藉助間壁實現換熱，粉煤升溫至50～80℃，同時半焦溫度逐步降低至80～120℃。

所述的乾燥預熱機3採用多管迴轉式乾燥設備，為間接換熱結構，步驟三所述的經過半焦粉煤換熱器2脫除水分的粉煤與步驟五所述的熱解窯4排出的熱煙氣在乾燥預熱機3中進行換熱，粉煤進一步升溫至200～250℃，同時熱煙氣降溫至80～120℃。

所述的熱解窯4採用多管換熱迴轉式熱解窯，為間接換熱結構，步驟四所述的經乾燥預熱機3進一步完成脫水的粉煤與步驟二所述的熱風爐7形成的高溫熱煙氣在熱解窯4中進行換熱，粉煤升溫至450～600℃進行熱解，同時高溫熱煙氣降溫至300～350℃。

所述的熱風爐7採用煤粉爐，其燃料分別來自迴轉篩1篩分的細粉煤和沉降室5及過濾器6收焦下的細粉煤，不足部分由制粉系統另行提供，本發明所述工藝流程中熱解所需熱量由熱風爐7供給。熱風爐7所提供給熱解窯溫度為700～900℃的熱煙氣，先經過熱解窯4加熱粉煤使其熱解，溫度降至300～350℃，再進入乾燥預熱機，排出時熱煙氣溫度降至80～120℃後，部分回熱風爐7作為迴風用，部分用作半焦粉煤換熱器2和乾燥預熱機3的載溼氣，少量多餘部分經處理達標後外排。

本發明直接利用半焦餘熱乾燥待熱解粉煤，熱能利用效率高，不僅實現了對半焦的降溫冷卻，而且還實現了對煤中水分的部分脫除，半焦直接用於乾燥，省去了餘熱回收及冷卻設備，簡化了工藝流程，有助於降低成本，提高系統能效。

實施例3：

在實施例1的基礎上，所述的迴轉篩1採用迴轉式細篩，以儘量減少細粉的飛揚。利用迴轉篩1預先篩除大部分細粉，不僅可降低由於細粉過多而導致後部堵塞的風險，而且還為熱風爐7提供了燃料。

所述的過濾器6為高溫濾管式過濾器，亦可以採用其它形式的過濾裝置，其具有耐熱性強，吸溼性低，容塵量高，使用壽命長等特點。

實施例4：

一種利用半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝設備，包括順次連接的迴轉篩1、半焦粉煤換熱器2、乾燥預熱機3、熱解窯4、沉降室5和過濾器6，所述的熱解窯4上還連接有熱風爐7，且熱解窯4與半焦粉煤換熱器2相連，所述的乾燥預熱機3、沉降室5和過濾器6分別與熱風爐7相連。

所述的半焦粉煤換熱器2設置有載溼氣進口和出口，所述的載溼氣進口連接於乾燥預熱機3上，載溼氣出口連接有除塵器8。所述的半焦粉煤換熱器2的載溼氣來自乾燥預熱機3，並和乾燥預熱機3的載溼氣一併經除塵器8處理排放。

根據上述利用半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝設備，其實施的工藝方法的步驟如下：

(1)經洗選除雜且粒徑小於20mm的粉煤送入迴轉篩1，經過篩分，小於0.2mm的細粉煤送至熱風爐7作為熱風爐7的燃料，其餘粉煤送入半焦粉煤換熱器2進行乾燥脫水，半焦粉煤換熱2的載溼氣來自乾燥預熱機，經過乾燥後攜帶溼氣由半焦粉煤換熱器2排出至除塵器8脫除粉塵，必要時再經過其它處理後排放。

(2)經過半焦粉煤換熱器2乾燥後，溫度為50～80℃的粉煤再進入乾燥預熱機3進行進一步的乾燥預熱，溫度升至200～250℃，然後進入熱解窯4，由半焦粉煤換熱2冷卻降溫後的熱半焦，溫度為80～120℃，再噴灑少量水進一步降溫至60℃以下送至堆場存放。

(3)乾燥預熱機3的熱源來自熱解窯4排出口的熱煙氣(熱量不足時還可由熱風爐補充)，其載溼氣亦來自乾燥預熱機，並和半焦粉煤換熱器2的載溼氣一併由除塵器8處理排放。

(4)熱風爐7為熱解窯4提供溫度為700～900℃的熱煙氣，以便使熱解窯內4的粉煤升至450～600℃進行熱解。熱解窯4排出的煙氣溫度為300～350℃，進入乾燥預熱機3，為乾燥預熱機3提供熱源。

(5)由熱解窯4排出的熱解氣先經過沉降室5除去粒徑較大的粗顆粒，然後再經過高溫過濾器6除去絕大部分其餘細固體顆粒，之後轉入後部工序處理。

(6)由熱解窯4排出的半焦至半焦粉煤換熱器2進行冷卻降溫，並作為半焦粉煤換熱器2中粉煤乾燥的熱源。

本發明所述利用熱半焦直接乾燥粉煤的熱解工藝方法不僅更加經濟、高效地利用了半焦餘熱，還脫除了部分溼煤的水分，有助於減少熱解系統的能耗，也實現了對半焦的降溫冷卻。

本發明不只限於前述實例方法，可進行多種變化實施。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，仍屬於本發明的保護範圍。