一種帶煤氣循環(huán)的回轉(zhuǎn)爐低階粉煤熱解提質(zhì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)化低階粉煤熱解提質(zhì)的新工藝技術(shù)，特別涉及一種以低階粉煤為原料、采用回轉(zhuǎn)爐進(jìn)行熱解提質(zhì)的工業(yè)化工藝技術(shù)及設(shè)備，屬于新型煤化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國煤炭資源豐富，其中低階煤占我國煤炭總量的50%以上，但低階煤通常具有高氧含量、高水分、穩(wěn)定性差及熱值低等特點(diǎn)，因此該類煤難以作為大規(guī)模的工業(yè)氣化原料，更多的僅僅是用于局部地區(qū)的動力燃料。對低階煤的熱解提質(zhì)能夠在很大程度上改變其孔隙結(jié)構(gòu)，降低其水分和揮發(fā)分含量，提高其熱值及熱穩(wěn)定性，且還能回收部分焦油和煤氣。因此，低階煤熱解提質(zhì)技術(shù)是提高低階煤利用率的有效途徑，不但有利于彌補(bǔ)部分石油天然氣資源缺口，而且能提高我國低階煤的利用水平，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
[0003]目前，國內(nèi)外對低階煤熱解提質(zhì)技術(shù)的研宄也較多，但多數(shù)熱解工藝仍不成熟，尚處于試驗(yàn)或示范階段。
[0004]CN 1066459A公開了一種多段回轉(zhuǎn)爐氣體熱載體內(nèi)外熱式低中溫快速熱解工藝(簡稱MRF工藝)。該工藝的開發(fā)路線是將煤炭干燥、熱解及冷卻分別在三個回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行，采用熱煙氣內(nèi)熱式干燥、外熱式熱解、內(nèi)熱式增碳熱加工、振動篩上噴水熄焦。其中，在增碳爐中，經(jīng)內(nèi)熱式加熱至800-850°C，使半焦進(jìn)一步熱解生成粒狀焦，產(chǎn)生的高溫混合氣導(dǎo)入熱解加熱爐。該工藝處理原煤粒度為3-30mm，無法解決粒徑在0_3mm的粉煤的熱解問題。
[0005]CN101608126A公開了一種煤熱解提質(zhì)裝置。該裝置主要包括回轉(zhuǎn)干燥器、熱解器、加熱回轉(zhuǎn)窯，其中回轉(zhuǎn)干燥器設(shè)有套筒結(jié)構(gòu)，能使原料煤和熱半焦實(shí)現(xiàn)間接換熱，同時冷卻熱半焦。該裝置實(shí)現(xiàn)煤熱解的主要工藝路線為:首先原料煤在回轉(zhuǎn)干燥器中與熱煙道氣并流直接換熱，而熱半焦則通過回轉(zhuǎn)干燥器外筒與原來煤間接換熱，而后將干燥煤與加熱回轉(zhuǎn)窯中的高溫?zé)岚虢拱匆欢ū壤?jīng)螺旋混料器混合進(jìn)入熱解器進(jìn)行熱解；熱解后的半焦部分用作加熱干燥煤，部分回收為產(chǎn)品焦，過程中產(chǎn)生的煤氣供加熱回轉(zhuǎn)窯燃燒加熱半焦，同時回收部分焦油。該煤熱解提質(zhì)裝置的優(yōu)點(diǎn)是操作靈活，且生產(chǎn)的半焦和焦油質(zhì)量較好，并實(shí)現(xiàn)了能量梯級利用，系統(tǒng)熱效率也較高。但該裝置存在套筒結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)干燥器加工復(fù)雜、熱解器為靜態(tài)反應(yīng)器不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作等問題。
[0006]CN 103074095A在CN101608126A的基礎(chǔ)上，將熱解器型式改為回轉(zhuǎn)窯，解決了原先熱解器不能連續(xù)操作等問題。該熱解回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部設(shè)置了篩網(wǎng)，將熱解半焦分成了細(xì)料和粗料，細(xì)料冷卻后作為產(chǎn)品半焦，粗料返回加熱回轉(zhuǎn)窯升溫后作為熱載體返回回轉(zhuǎn)熱解爐。同時熱半焦細(xì)料不再在回轉(zhuǎn)干燥器外筒與原來煤間接換熱冷卻，改為多級螺旋冷卻機(jī)，回避了套筒結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)干燥器加工復(fù)雜的問題。
[0007]CN 101805625A公布了一種外熱式臥置回轉(zhuǎn)炭化爐熱裂解原煤制備蘭炭的方法。該臥置回轉(zhuǎn)炭化爐分為干燥段、碳化段兩部分?；剞D(zhuǎn)炭化爐的加熱方式為夾套外加熱形式，炭化爐干餾段出口的熱空氣返回炭化爐干燥段加熱，干燥段和干餾段采用間接加熱，熱量循環(huán)利用。蘭炭熄焦處理采取兩種干法熄焦工藝，一種是蘭炭在隔絕空氣的條件下送入回轉(zhuǎn)冷卻機(jī)間接冷卻，冷卻介質(zhì)為循環(huán)水噴淋冷卻；一種是回轉(zhuǎn)干熄爐中用惰性氣體與赤熱紅焦換熱冷卻。該方法蘭炭熄焦過程中釋放的熱量同樣沒有很好地利用，系統(tǒng)能效也不高。同時，該方法權(quán)利要求的原料煤的粒度為3?80_，并不適合O?3_粉煤。
[0008]可見，現(xiàn)有低階煤熱解技術(shù)的主要難點(diǎn)在于如何提高煤焦油的總回收率、如何提高煤焦油的品質(zhì)、如何提高整個系統(tǒng)的能效；并且現(xiàn)有熱解技術(shù)缺少對干燥、熱解、冷卻過程能量集成與優(yōu)化的有效方法，干燥水的處理等對環(huán)境保護(hù)息息相關(guān)的技術(shù)問題也仍然有待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種帶煤氣循環(huán)的回轉(zhuǎn)爐低階粉煤熱解提質(zhì)方法，特別是采用帶除塵的低階煤回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)、帶煤氣循環(huán)的外熱式回轉(zhuǎn)爐熱解系統(tǒng)和帶熱回收的回轉(zhuǎn)冷卻鈍化系統(tǒng)，該工藝減少了在經(jīng)熱解爐進(jìn)一步帶入油氣回收系統(tǒng)的煤塵量，提高了煤焦油產(chǎn)品的收率，提高了煤焦油的品質(zhì)；同時，還通過回收回轉(zhuǎn)干燥過程產(chǎn)生的干燥水作為增濕水、回收提質(zhì)煤冷卻釋放的高位熱量作為干燥熱源等措施，提高了整個系統(tǒng)的能效，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的環(huán)保目的。
[0010]優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種用于帶除塵的回轉(zhuǎn)干燥爐的漸變式組合分布器，該漸變式組合分布器能夠與除塵氣相配合，更進(jìn)一步的提高回轉(zhuǎn)干燥爐去除煤塵的作用。
[0011]本發(fā)明提供一種帶煤氣循環(huán)的回轉(zhuǎn)爐低階粉煤熱解提質(zhì)方法，其特征在于包含如下步驟:
[0012]A)在帶除塵的回轉(zhuǎn)干燥爐中，將原料煤加熱至110-280 °C，同時將煤中粒度
<0.5mm的、85%以上的煤塵去除，獲得干燥煤；回轉(zhuǎn)干燥爐排出的帶有水蒸汽、煤塵的氣體經(jīng)過除塵、降溫、分離獲得煤塵、干燥水；
[0013]B)經(jīng)過步驟A)除塵后粒度為0.5-30mm的干燥煤在外熱式回轉(zhuǎn)熱解爐中，被加熱至500-700°C，發(fā)生熱解反應(yīng)，生成提質(zhì)煤和高溫油氣；同時，來自油氣回收系統(tǒng)的循環(huán)熱解煤氣經(jīng)過煤氣預(yù)熱器溫度升高至150-450°C，返回至回轉(zhuǎn)熱解爐；
[0014]C)來自回轉(zhuǎn)熱解爐的提質(zhì)煤進(jìn)入回轉(zhuǎn)冷卻鈍化爐，溫度降至180_280°C，同時完成提質(zhì)煤的中低溫鈍化，再經(jīng)螺旋冷卻機(jī)冷卻、噴水，溫度降至常溫-50°C后作為產(chǎn)品；
[0015]D)來自回轉(zhuǎn)熱解爐的高溫油氣經(jīng)除塵、降溫分離，得到熱解煤氣、煤焦油、熱解水，熱解煤氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后，再經(jīng)過部分預(yù)熱后返回至回轉(zhuǎn)熱解爐作為熱解煤氣，剩余部分則外送；
[0016]E)粒度< 0.5mm的煤塵補(bǔ)充少量粉煤后，與空氣或富氧空氣或純氧發(fā)生氣化反應(yīng)生成燃料氣，經(jīng)凈化后送至熱風(fēng)爐產(chǎn)生800-100(TC煙氣，作為熱源送至回轉(zhuǎn)熱解爐夾套。
[0017]優(yōu)選地，油氣回收系統(tǒng)分離出的熱解煤氣經(jīng)加壓后，一部分熱解煤氣經(jīng)預(yù)熱后循環(huán)至回轉(zhuǎn)熱解爐，剩余部分外送；根據(jù)煤的熱解特性，循環(huán)煤氣與外送煤氣的氣量摩爾比為0_2.0 ο
[0018]優(yōu)選地，根據(jù)煤種的不同，預(yù)熱循環(huán)熱解煤氣的熱源為回轉(zhuǎn)干燥爐夾套出口煙氣，或回轉(zhuǎn)熱解爐夾套出口高溫?zé)煔狻?br>[0019]優(yōu)選地，在回轉(zhuǎn)熱解爐內(nèi)，預(yù)熱后的循環(huán)熱解煤氣與粉煤之間的流動方式采用逆流或者并流均可。
[0020]優(yōu)選地，回轉(zhuǎn)冷卻鈍化爐為二合一設(shè)備，兼具冷卻與鈍化作用:在低溫區(qū)，提質(zhì)煤的活性表面與含氧循環(huán)氣中的少量02進(jìn)行反應(yīng)，生成0)2和CO，同時自身的活性降低，完成鈍化過程；在中、高溫區(qū)，含氧循環(huán)氣與提質(zhì)煤直接換熱，自身溫度升高至350-450°C后從回轉(zhuǎn)冷卻鈍化爐爐頭引出，再經(jīng)除塵器除塵、與低溫干燥氣進(jìn)行間接換熱降溫后，進(jìn)入冷卻循環(huán)風(fēng)機(jī)完成循環(huán)；回轉(zhuǎn)冷卻鈍化爐出口提質(zhì)煤與除塵器收集的提質(zhì)煤粉混合后，進(jìn)入螺旋冷卻機(jī)繼續(xù)冷卻，同時噴入部分干燥水完成對提質(zhì)煤的增濕；增濕后的提質(zhì)煤溫度為常溫-50 °C，水含量5-10%，作為產(chǎn)品外送。
[0021]優(yōu)選地，在鈍化過程使用的所述含氧氣體補(bǔ)充氣為干燥氣，所述干燥氣含O2
<8vol%，或空氣，或采用其它不影響本系統(tǒng)的含氧氣體；對于不需要鈍化的煤種，不加入含氧氣體補(bǔ)充氣。
[0022]優(yōu)選地，在螺旋冷卻機(jī)中，提質(zhì)煤冷卻與增濕過程同時完成；冷卻提質(zhì)煤的冷卻介質(zhì)為循環(huán)冷卻水，或脫鹽水，或者其它冷卻介質(zhì)；提質(zhì)煤增濕采用干燥系統(tǒng)回收的干燥水。
[0023]優(yōu)選地，回轉(zhuǎn)干燥爐采用直接加熱方式、間接加熱方式、直接加熱與間接加熱相結(jié)合的加熱方式:
[0024]a)對于直接加熱，采用以下干燥流程:干燥循環(huán)風(fēng)機(jī)出口的循環(huán)干燥氣，首先進(jìn)入冷卻換熱器升溫至200-400°C，與來自回轉(zhuǎn)熱解爐夾套的部分高溫?zé)煔庵苯踊旌?，進(jìn)入回轉(zhuǎn)干燥爐中與粉煤接觸換熱；回轉(zhuǎn)干燥爐排出的氣體夾帶著煤塵，經(jīng)除塵冷卻分離出煤塵、干燥水，降溫至40-60°C，進(jìn)入干燥氣循環(huán)風(fēng)機(jī)；
[0025]b)對于間接加熱方式，采用以下干燥流程:干燥循環(huán)風(fēng)機(jī)出口的循環(huán)干燥氣，進(jìn)入冷卻換熱器升溫至110-280 °C，作為除塵氣體；同時，夾套內(nèi)通熱解爐出口高溫?zé)煔猓鳛殚g接加熱介質(zhì)?；剞D(zhuǎn)干燥爐排出的氣體夾帶著煤塵，經(jīng)