13_锡林浩特市鼎华低温干馏褐煤干馏工艺解析

锡林浩特市鼎华低温干馏褐煤干馏工艺续联江锡林浩特市鼎华资源开发有限责任公司1前言锡林浩特市鼎华资源开发有限责任公司低温干馏褐煤干馏工艺是由续联江在2009年6月在云南永昌铅锌股份有限公司褐煤低温干馏试验的基础上提出的。之后开发试验完善，形成了一套全新的褐煤干馏工艺。简称“锡林浩特市鼎华低温干馏工艺”。锡林浩特市鼎华低温干馏工艺是根据锡林浩特市鼎华低温干馏褐煤的特点设计的。其工艺流程、干馏设备等均有别于目前国内流行的干馏工艺。鼎华公司设计开发的褐煤低温干馏技术就是通过褐煤深度加工，将煤中的水分脱除，生产煤气、半焦和煤焦油，并回收利用干馏过程中产生的煤气，提供干燥、干馏、煤气发电所需的热量，实现资源循环利用。对加快锡林浩特市煤化工产业发展具有积极的推动作用，鼎华公司也将进一步对全国褐煤的深加工技术进行研发与推进，争取填补褐煤工业化项目在该领域的空白。鼎华公司投资2500万元，在锡林浩特市褐煤工业园区于2010年6月1日破土动工，2010年12月4日试生产，2010年12月13日正式点炉生产。生产能力达到年生产褐煤半焦7.5万吨设计要求。鼎华公司采用新工艺新技术：给料密封，热煤气脱水，热废气干馏，排料密封，采用对流热交换方式，提高了干馏效率，降低了排放浓度，达到了节能减排和安全环保目的。褐煤低温干馏项目，主要产品有煤气、半焦及煤焦油。它主要有如下特点：1.1焦油回收率高，半焦产率高。1.2半焦可磨性好。1.3半焦的挥发份高。1.4没有固定碳损失。2锡林浩特市鼎华低温干馏褐煤干馏工艺的技术路线锡林浩特市褐煤资源丰富，储量大，但品位较低或三高两低：水分高（通常在30%--50%）、灰分高、挥发分高、燃点低、热值低的劣质燃料，如此高的水分严重制约了褐煤的开发利用。这些特点决定了锡林浩特市鼎华低温干馏褐煤的干馏方法不能简单地采用陕西直立炉工艺，而应当选用适合于锡林浩特市褐煤特点的干馏工艺。1．设计能力：本干馏单元加工褐煤规模为18万吨/年，年产煤焦油4500吨/年，年产半焦7.5第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集2万吨。原料及产品：原料为锡林浩特市胜利北6#褐煤。产品为煤气、煤焦油油及半焦。2．工艺原理本工艺是将固体原料-褐煤，用350度热煤气深度脱水，再用650度热废气与褐煤热交换，在隔绝空气与氧气的条件下加热，而使褐煤中的有机成份分解成为分子较为简单的各种挥发产物，以及含炭量增高了的固体残渣-焦炭。从挥发物中收回许多极有价值的化学产物-煤焦油，并得到可燃性气体。3．工艺流程锡林浩特褐煤干馏工艺又被称为“热煤气脱水废气全循环褐煤干馏工艺”，具体工艺流程图如图1－1。就过程而言，褐煤干馏工艺分如下步骤：汽车在煤矿拉回褐煤卸车到原煤棚，经装载机运输到受煤坑，受煤坑下往复式给煤机给煤，经过1#皮带机输送机输送到对辊机破碎到0-50mm粒度的煤，经2#皮带机输送到振动筛进行筛分分级，0-5mm的粉煤经粉煤皮带机输送到粉煤库进行外买，5～50mm褐煤通过3#皮带输送机密闭送往干馏炉顶部储料仓，通过炉顶皮带机进入到干馏炉预热段，依靠自身重力向下移动，走S道弯曲与干燥段的导流板出来的150度热风相遇，使原煤受热。依次经过干馏炉的预热段、预热段与从干馏炉中部花墙进入的350℃热循环煤气逆向接触，把原煤加热到250度脱去水分，开启空气鼓风机，空气在干馏炉冷却段花墙内混合喷出后燃烧，提供干馏热量，燃烧产生650度的废气使褐煤受热到550度左右，褐煤在550℃下分解生成小分子烃类，分解产生的油气被炉内煤气带走，一并从干馏炉3段排出干馏炉。已经被干馏出油气的褐煤此时成为半焦，继续靠自身重力向下移动，进入冷却段，初步冷却的半焦最后经过炉底密封段冷却后经水封段，通过推焦机均匀排出干馏炉，经刮板机均匀刮出，经4#胶带输送机送往半焦堆场进行筛分分级，再送往半焦棚。4．冷凝回收：干馏产生的150℃左右的油气经水喷淋，间冷塔，旋捕器，电捕器冷却收油后，温度降到38℃左右，油气在冷却过程中不断有油凝结，进行油气水分离，油进入贮罐；水进入循环水池，冷却后循环使用；煤气气一部分作为热载体加热后循环使用，一部分作为冷循环煤气直接进入干馏炉冷却半焦，一部分作为加热炉的燃料，多余的煤气气进入气柜进行煤气发电。5．煤气脱硫：干馏产生的油气进行油气水分离后的煤气气体进入脱硫装置脱硫，煤气中的硫化氢在脱硫塔中和脱硫碱液发生反应，生成单体硫析出，将煤气中硫化氢含量降到50mg以下后再送往加热炉使用。6.煤气加热：冷凝收油后的38℃左右的煤气气体经罗茨风机加压后在二级煤气加热炉中被加热至350℃左右送入干馏炉循环使用。3锡林浩特市鼎华低温干馏褐煤干馏工艺的特点锡林浩特市鼎华低温干馏褐煤干馏工艺和国内现在普遍使用的直立炉干馏工艺是完全不同的两种干馏工艺。就供热方式而言，直立炉工艺是内燃式工艺，锡林浩特市鼎华低温干馏工艺是外燃式工艺；就热载体性质而言，直立炉工艺是煤气半循环工艺，锡林浩特市鼎华低温干馏工艺是热煤气脱水热废气干馏全循环工艺；锡林浩特市鼎华低温干馏工艺对褐煤进行予热干燥；就干馏方法而言，直立炉对褐煤干馏时是大块进干馏炉而小块不能进炉，锡林浩特市鼎华低温干馏工艺对褐煤粒度5mm-50mm。锡林浩特市鼎华低温干馏工艺的技术关键是用干馏自身产生的煤气气体作为褐煤脱水的热载体，循环使用。通过加热炉向干馏炉连续均衡供给350℃左右的热循环煤气,使褐煤在干馏炉中得到充分脱水。干馏所需热量全部由循环煤气供给。锡林浩特市鼎华低温干馏工艺装置的核心设备是适用于不同的褐煤干馏炉，炉内取消了传统干馏炉的内燃装置，采用了有利于气体均匀分布和物料均衡下落、防止堵塞的结构，使褐煤能够实现完全干馏。本项目为试验工程，工艺技术的选择是本着充分利用当地的煤炭资源的优势，在保证产品质量的前提下，力求技术水平先进合理，稳定可靠，资源综合利用，减少污染物排放。按照上述原则，本工程以当地煤为原料生产干馏煤产品，煤气净化系统有冷鼓、电捕、脱硫。目前，国内褐煤干馏工艺主要有：带式炉工艺、直立炉工艺、回转窑工艺，但以直立炉为主。本次新建工程干馏炉与直立炭化炉技术进行比较，具有以下特点：1.与直立炭化炉相比较，新建干馏炉由于采用上下结构，该炉对原料煤的粒径要求与以往的干馏炉不同，可采用粒径较小的面煤。因此本生产工艺对原料煤的要求较低，采用劣、低质的面煤作为生产原料，改变了原有半焦生产不能使用面煤作为原料煤的现状。2.新建工程干馏炉采用上下结构炉，炉体为钢板及耐火材料，两次加热，实现了原煤两次干馏，所产生的煤气热值高，氢、甲烷含量高。3.在原料煤加料装置结构上，采用了双料钟结构，减少加料烟气向环境的排放。接口密封采用水封槽密封，排除了煤气的泄漏。4.出焦结构上实现喷雾熄焦，节省水资源，节约能源，提高产品质量，且避免了湿第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集4法出焦造成的烟气污染及水污染。5.全部回收利用了生产中产生的煤气，节约资源，提高了资源的利用率。6.采用原料煤干燥脱水工艺，减少氨水的排放量。7.干燥窑热源采用循环热风炉加热尾气，节约热能。8.原料煤、成品干馏煤半焦的储存采用棚仓结构，减少物料在环境中的风扬损失，也减少煤尘、粉尘的无组织排放。9.工艺流程全过程可实现计算机精确控制操作条件，保证干馏温度恒定，保持生产及产品质量的稳定。锡林浩特市鼎华低温干馏工艺具有如下明显的特点。一是对褐煤采用了折返式预热干燥技术。在不损失褐煤含油率的情况下，利用加热炉排出的废烟气将褐煤从环境温度预热到50℃以上，同时去除了褐煤中的5％以上含水，再进入干馏炉干馏，不仅降低了干馏炉的热量需求，节省了能源，同时提高并稳定了原料的入炉温度，改善了干馏炉的工况。二是采用了煤气全循环技术。将褐煤干馏过程中产生的含油气体经收油后作为干馏的热载体循环使用。干馏油气引出干馏炉后经水喷淋－冷却塔－旋捕器－电捕油器收油后由罗茨风机加压，一部分作为热载体在加热炉中被加热至350℃以上，从干馏炉的中部送入，将褐煤加热到250℃左右，使褐煤快速脱水；一部分作为冷循环煤气直接从干馏炉下部通入冷却半焦，将半焦冷却至250℃以下，回收热量。三是干馏炉采用鼎形装置进行布料、布气，利用混流方式对物料进行干馏，可使物料和热循环煤气均衡接触，均温干馏，不堵炉，不结焦，干馏完全，油的回收率高。直立炉干馏炉为防止堵炉和结焦，将20mm以下的小颗粒褐煤废弃，浪费了资源，其余的褐煤不分大小块，进同一干馏炉进行干馏，由于大小块实现完全干馏所需时间不一样，不是干馏过火就是干馏不完全，出生料，既浪费了热量，又降低了油的回收率。循环煤气随同干馏油气再一起进入油回收系统，如此反复循环，反复干馏，形成连续的工艺。煤气全循环技术取消了干馏炉内的燃烧装置，使干馏段温度稳定在550℃左右，既防止了因干馏段温度过高导致结焦和油的二次裂解，又防止了因干馏段温度过低而异致干馏不完全，提高了油的回收率。干馏煤气一部分作为加热炉的燃料，对循环煤气加热，多余的煤气气进入气柜，进行煤气发电。锡林浩特市鼎华低温干馏工艺改变了传统干馏炉在下面通入空气冷却半焦的做法，避免了在干馏炉中燃烧油气和固定碳的缺陷，不但提高了油的回收率，同时也提高了半焦的热值，为半焦的后续利用创造了条件。四是采用了煤气燃烧加热炉技术，保证了干馏炉对全循环的热量和温度的要求，解决了直立炉煤气气体温度波动、不均衡的缺陷，保证了干馏炉进炉废气温度不低于650℃的要求，充分利用了褐煤的热能，节省了能源。五是采用了间冷技术和水封刮板式出焦技术，防止了煤气气体逸出，保护了环境。本工艺煤气一直在管内流动，是封闭的，冷却水对煤气进行间接冷却，不和煤气气体直接接触。循环水是干净的，没有受到污染。出焦又采用了水封，煤气不会逸入大气，有效地解决了传统干馏炉煤气污染环境的问题。六是采用了废烟气回收技术，节约了能源，提高了系统的热效率。本工艺将加热炉排出的350℃左右的烟气经加压配风后引入褐煤折返式干燥炉，对褐煤干燥预热，同时使排烟温度降到150℃以下，充分利用了热能。由于对燃烧煤气先行脱硫，烟气中二氧化硫的含量很低，低于国家规定的排放标准。我国褐煤有相当一部分含水超过40％，成为干馏炼油的一大难题。在干馏炉中去水，不仅消耗大量热能，而且在油回收系统，这部分水又凝结下来，和油混在一起，变成了污水，增加了回收处理的压力。在干燥炉中，这部分水是低温蒸发，直接挥发进入大气，没有污染。七是本工艺系统实现了水的封闭循环。从井下抽出水用于煤气的冷却，对干馏煤气进行冷却但不直接接触的水进入循环水池，经降温后再回到水循环系统，循环使用；油水分离产生的废水不排放，进入污水处理池，经处理后用作喷淋水或用于冷却半焦。本工艺节水、节能、无污染。水的利用和处理是褐煤干馏工艺中的一个不可回避的重大问题。锡林浩特市鼎华低温干馏工艺实现了水的封闭循环，解决了褐煤干馏工艺可能造成环境污染的问题，图1－2为锡林浩特市鼎华低温干馏工艺水循环系统图。图1－2锡林浩特市鼎华低温干馏工艺水循环系统图八是采用了脱硫技术。将循环煤气进行脱硫处理，使煤气中硫化氢含量降到50mg/m³以下，降低了硫对设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命，同时使燃烧产物中的二氧化硫含量低于国家排放标准，保护了环境。直立炉工艺并无这一工艺，含硫化氢的煤气直接在直立炉中燃烧，烟气直接排入大气，造成污染。九是采用了DCS控制技术，大大提高了干馏炉的自动化水平。锡林浩特市鼎华低温干馏工艺整个生产过程，从破碎筛分到油的装车发运，全部由计算机进行集中控制，不仅大大减轻了工人的劳动强度，而且大大强化了工艺管理和企业管理，使褐煤低温干馏从人工操作走向自动控制，使作坊式的生产变成了现代化的大规模的工业生产。第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集6锡林浩特市鼎华低温干馏工艺综合应用了以上技术，使褐煤干馏工艺更趋于合理、完善，更符合现代化生产的要求。不仅大幅度提高了油的回收率，增加了经济效益，而且使工艺更符合现代化工业生产的要求，更符合当今世界对环境保护的要求。4锡林浩特市鼎华低温干馏褐煤干馏工艺的主要设备及功能为实现锡林浩特市鼎华低温干