本發(fā)明涉及一種煤化工領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于干法熄焦及煉焦煤除濕的水煤氣制備工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的干熄焦工藝雖然技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，循環(huán)冷卻氣體為氮?dú)?。隨著循環(huán)的進(jìn)行，系統(tǒng)負(fù)壓段不可避免地會(huì)吸入一定量的空氣，空氣中的O2在通過(guò)干熄爐紅焦層時(shí)會(huì)與焦炭發(fā)生反應(yīng)，生成CO和CO2；其次，空氣中的水份與紅焦發(fā)生反應(yīng)生成H2；另外，紅焦在干熄爐預(yù)存段進(jìn)一步熱解生成H2和CH4。因此，在干熄焦的循環(huán)氣體中會(huì)存在H2、CO、CH4等可燃成分。
循環(huán)氣體中可燃成分的含量是由很多因素決定的。如果干熄焦的焦炭處理量增加，循環(huán)氣體量將增大，氣體循環(huán)系統(tǒng)負(fù)壓段負(fù)壓也將增大。漏入負(fù)壓段的空氣及空氣中的水分與焦炭反應(yīng)生成更多的H2和CO，那么循環(huán)氣體中的H2和CO的含量也增加。當(dāng)成熟不夠的焦炭裝入干熄爐時(shí)，由于焦炭進(jìn)一步熱解，循環(huán)氣體中H2的含量也會(huì)快速增加。有兩種情況會(huì)造成循環(huán)氣體中可燃成分的急劇增加：一是當(dāng)循環(huán)風(fēng)機(jī)因故停機(jī)時(shí)，由于空氣漏入干熄爐與焦炭產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)造成循環(huán)氣體中CO濃度急劇增加；空氣中的水份與焦炭反應(yīng)也會(huì)造成循環(huán)氣體中H2含量增加；二是當(dāng)干熄焦鍋爐破損漏水或爐頂水封、緊急放散閥水封漏水，水份與紅焦反應(yīng)會(huì)造成循環(huán)氣體中H2含量急劇增加。
根據(jù)以上分析，即使沒(méi)有循環(huán)風(fēng)機(jī)因故停機(jī)和鍋爐漏水等事故發(fā)生，在干熄焦正常生產(chǎn)過(guò)程中，循環(huán)氣體中H2、CO等可燃成分的濃度也會(huì)逐漸增加。由于不可能保證干熄焦裝置的絕對(duì)嚴(yán)密，空氣隨時(shí)可能漏入干熄焦氣體循環(huán)系統(tǒng)，可燃成分局部自燃甚至爆炸的可能性會(huì)增大。既然不能控制循環(huán)氣體中可燃成分的產(chǎn)生，也無(wú)法絕對(duì)避免空氣漏入氣體循環(huán)系統(tǒng)，就只能采取措施使循環(huán)氣體中可燃成分的含量穩(wěn)定在規(guī)定的危險(xiǎn)性最小的范圍內(nèi)。
從安全角度考慮，必須對(duì)干熄焦循環(huán)氣體中的可燃成分濃度進(jìn)行有效的控制，通常采用的有兩種方法：一是連續(xù)向氣體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)供入一定量的N2，并連續(xù)放散掉一部分循環(huán)氣體，即“導(dǎo)入N2法”；二是根據(jù)循環(huán)氣體中可燃成分的含量，往干熄爐環(huán)形煙道中導(dǎo)入一定量的空氣，依靠空氣中的O2將高溫循環(huán)氣體中的H2、CO等可燃成分燃燒掉，以此降低循環(huán)氣體中可燃成分的濃度，即“導(dǎo)入空氣法”。無(wú)論采用何種方法，其代價(jià)是放散出大量的可燃?xì)怏w，既是能源的浪費(fèi)，同時(shí)還污染環(huán)境。
針對(duì)此，中國(guó)專利：CN1752180A提出了采用焦?fàn)t煤氣作為循環(huán)氣體的干熄焦過(guò)程，該方法還有利于煤氣中的氫氣與焦炭中的硫化物。
煙臺(tái)同業(yè)化工技術(shù)有限公司研究了干熄焦聯(lián)產(chǎn)合成氣及其下游產(chǎn)品甲醇一體化工藝，采用低壓蒸汽或低壓蒸汽與焦?fàn)t煤氣的混合氣體作為冷卻介質(zhì)吸收紅焦顯熱，并與紅焦發(fā)生水煤氣反應(yīng)生成合成氣。
王秀麗研究了采用水煤氣和焦?fàn)t煤氣作為循環(huán)氣體的干熄焦過(guò)程，提出了分段干熄焦技術(shù)。
以上技術(shù)看似可行，但對(duì)現(xiàn)有的干熄焦系統(tǒng)及焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)需進(jìn)行較大改造，特別是焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)，需擴(kuò)大煤氣脫硫能力，同時(shí)增設(shè)煤氣除塵系統(tǒng)。采用水煤氣和焦?fàn)t煤氣作為循環(huán)氣體的干熄焦過(guò)程，人為添加了水汽，對(duì)焦炭的消耗大。出干熄爐的冷焦余熱也未得到有效利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種工藝簡(jiǎn)單、能有效回收余熱、對(duì)煉焦煤有效干燥、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，且大幅減少煙塵排放、對(duì)環(huán)境友好的基于干法熄焦及煉焦煤除濕的水煤氣制備工藝。
本發(fā)明工藝包括煉焦煤經(jīng)破碎機(jī)破碎后送入流化床流化、干燥、分級(jí)，分離出粗煤粒和細(xì)煤粉，所述粗煤粒送入焦?fàn)t煉焦后得到紅焦，紅焦經(jīng)過(guò)干熄爐冷卻后得到冷焦，所述干熄爐內(nèi)的冷卻氣體為循環(huán)煤氣，出干熄爐的循環(huán)煤氣進(jìn)入余熱鍋爐回收部分顯熱，再送入流化床對(duì)破碎后煉焦煤進(jìn)行流化干燥，并回收低溫余熱，同時(shí)帶出煉焦煤中的部分水分和細(xì)煤粉，再經(jīng)沉降室或旋風(fēng)除塵器除塵后回送到干熄爐對(duì)紅焦進(jìn)行冷卻并發(fā)生水煤氣反應(yīng)產(chǎn)生水煤氣進(jìn)入循環(huán)煤氣中，反應(yīng)產(chǎn)生的水煤氣作為副產(chǎn)品剩余煤氣引出送往煤氣凈化系統(tǒng)。
所述煉焦煤經(jīng)先環(huán)形干燥機(jī)預(yù)干燥后再送入破碎機(jī)破碎，所述環(huán)形干燥機(jī)中的干燥介質(zhì)來(lái)自焦?fàn)t水平煙道的焦?fàn)t煙氣。
經(jīng)沉降室或旋風(fēng)除塵器除塵得到粉煤送入壓球系統(tǒng)或高爐噴吹煤庫(kù)。
通過(guò)控制由余熱鍋爐引出的循環(huán)煤氣的溫度，進(jìn)而控制出流化床的煉焦煤的含水量。
通過(guò)控制由余熱鍋爐引出的循環(huán)煤氣溫度180-230℃，進(jìn)而控制出流化床的煉焦煤中水分含量為3wt％以下。
所述經(jīng)環(huán)形干燥機(jī)預(yù)干燥后的煉焦煤中水含量較原有水含量下降低15％-25％。
所述干熄爐頂部引出的裝焦煙塵經(jīng)消爆燃燒器燃燒消耗掉氧氣和部分焦塵后，和來(lái)自焦?fàn)t水平煙道的焦?fàn)t煙氣一起作為干燥介質(zhì)送入環(huán)形干燥機(jī)。
發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有煉焦煤的干燥工序和干熄焦技術(shù)進(jìn)行深入研究，作出了如下改進(jìn)：(1)利用循環(huán)煤氣替代原有的惰性氣體作為干熄爐的熄焦介質(zhì)，同時(shí)也改變了循環(huán)煤氣的循環(huán)路線，出干熄爐的煤氣對(duì)破碎后的煉焦煤進(jìn)行干燥，使循環(huán)煤氣中的余熱得到有效回收；通過(guò)兩步對(duì)循環(huán)煤氣中的熱能回收，回送入干熄爐的循環(huán)煤氣的溫度降至100℃-110℃，從而進(jìn)一步降低了冷焦的出爐溫度，出爐溫度可降至150℃以下，減少了冷焦對(duì)運(yùn)焦皮帶的熱損傷，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。(2)循環(huán)煤氣送入流化床對(duì)破碎后的煉焦煤進(jìn)行干燥，可以提高干燥效率和效率，產(chǎn)生的含塵煙氣經(jīng)除塵后循環(huán)進(jìn)入干熄爐中換熱，不存在出流化床后煙氣排放的問(wèn)題，徹底解決了PM2.5的排放問(wèn)題，對(duì)環(huán)境友好；(3)雖然存在背景技術(shù)所述的干熄爐中各種反應(yīng)導(dǎo)致CO(還含有的H2、CO、CH4等)蓄積的問(wèn)題，由于發(fā)明人創(chuàng)造性的將熄焦介質(zhì)由惰性氣體改為了循環(huán)煤氣，這種技術(shù)問(wèn)題恰好變成了有益的技術(shù)效果；另外由于改變了循環(huán)煤氣的循環(huán)路線，循環(huán)煤氣在流化床中干燥時(shí)，會(huì)吸收煉焦煤中的水份，這些水汽直接隨循環(huán)煤氣進(jìn)入干熄爐后會(huì)發(fā)生水煤氣反應(yīng)形成水煤氣，循環(huán)煤氣量在滿足循環(huán)路線需求的基礎(chǔ)上，還能產(chǎn)生剩余煤氣作為副產(chǎn)品引出系統(tǒng)，產(chǎn)生了附加的經(jīng)濟(jì)效益，整個(gè)循環(huán)過(guò)程充分回收熱能，無(wú)廢氣排放，節(jié)能降耗、對(duì)環(huán)境友好。并且，上述水煤氣的反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)吸熱過(guò)程，也有利于干熄爐內(nèi)的快速熄焦。(4)為了有效控制煤的含水量降至3％以下，發(fā)明人通過(guò)控制出余熱鍋爐的循環(huán)煤氣的溫度，以提高流化床的干燥效果，使煉焦煤出流化床中的水含量降低3％以下，甚至更低。(5)循環(huán)煤氣中的水進(jìn)入干熄爐時(shí)，會(huì)與焦炭發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)氣－固反應(yīng)機(jī)理，焦炭表面的微細(xì)粉焦會(huì)優(yōu)先發(fā)生水煤氣反應(yīng)，即優(yōu)先消耗焦炭表面的細(xì)小粉塵，從而改善了焦炭質(zhì)量，降低了微細(xì)粉焦量，提高了焦炭品質(zhì)。
進(jìn)一步的，針對(duì)爐頂裝焦煙塵含塵量大、溫度高，煙塵攜帶的顯熱未能有效回收利用的問(wèn)題，發(fā)明人將這部分煙塵經(jīng)送入消爆燃燒器燃燒消耗掉氧氣和部分焦塵后，和來(lái)自焦?fàn)t水平煙道的焦?fàn)t煙氣一起作為干燥介質(zhì)送入環(huán)形干燥機(jī)，使得這一部分煙塵的余熱得到有效回收利用。
本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，降低了出干熄爐冷焦的溫度，多回收冷焦顯熱0.1GJ/t-焦以上，也相應(yīng)減緩了冷焦對(duì)運(yùn)輸皮帶的熱侵蝕，沿長(zhǎng)了皮帶的壽命；創(chuàng)造性的使用了循環(huán)煤氣替換原有的惰性氣體，減少PM2.5的排放，進(jìn)一步回收余熱約0.4GJ/t-焦的同時(shí)還副產(chǎn)煤氣，提高了焦炭質(zhì)量、對(duì)環(huán)境友好；提高了煉焦煤的干燥效果和效率，煤含水量降至3％以下，干燥熱能來(lái)自系統(tǒng)余熱，進(jìn)一步的節(jié)能降耗。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明工藝作進(jìn)一步解釋說(shuō)明：煉焦煤(水含量為10wt％)先在環(huán)形干燥機(jī)中被來(lái)自焦?fàn)t水平煙道的焦?fàn)t煙氣進(jìn)行干燥，水含量下降至7-8wt％，然后經(jīng)破碎機(jī)破碎至3mm以下，破碎后煉焦煤送入流化床中進(jìn)行流化、干燥、分級(jí)，被循環(huán)煤氣干燥至水含量為3wt％以下，分級(jí)得到粗煤粒(粒徑為0.3－3mm)和細(xì)煤粉(直徑＜0.3mm)，所述粗煤粒送入焦?fàn)t煉焦后得到紅焦，紅焦送入干熄爐被循環(huán)煤氣熄焦后得到溫度低于150℃的冷焦；出干熄爐的循環(huán)煤氣(溫度900℃)進(jìn)入余熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽，出余熱鍋爐的循環(huán)煤氣(溫度180-230℃)送入流化床對(duì)破碎后煉焦煤流化、干燥、分級(jí)，出流化床的攜帶細(xì)煤粉的循環(huán)煤氣經(jīng)沉降室或旋風(fēng)除塵器除塵分離出粉煤后，大部分回送干熄爐對(duì)紅焦進(jìn)行熄焦，小部分(剩余煤氣)引出送入煤氣除塵凈化系統(tǒng)作為副產(chǎn)煤氣；經(jīng)沉降室或旋風(fēng)降塵器分離出的細(xì)粉煤(粒徑＜0.3mm，又稱粉煤)送入或壓球系統(tǒng)或高爐噴吹煤庫(kù)。所述干熄爐頂部引出的裝焦煙塵經(jīng)消爆燃燒器燃燒消耗掉氧氣和部分焦塵后和來(lái)自焦?fàn)t水平煙道的焦?fàn)t煙氣一起作為干燥介質(zhì)送入環(huán)形干燥機(jī)。來(lái)自所述環(huán)形干燥機(jī)及破碎機(jī)的煙氣送入除塵器除塵后達(dá)標(biāo)排放。
以年產(chǎn)焦110萬(wàn)噸焦的2座55孔的6m焦?fàn)t生產(chǎn)為例，采用本發(fā)明工藝后，合計(jì)回收余熱0.4GJ/t-焦以上，副產(chǎn)煤氣約15000m3/小時(shí)；煉焦煤進(jìn)煉焦?fàn)t前水含量降至3％以下，減少70％以上的焦化廢水產(chǎn)生量。