專利名稱：一種低煤化度粉煤熱解方法及采用該方法所得到的產(chǎn)品的制作方法
一種低煤化度粉煤熱解方法及采用該方法所得到的產(chǎn)品
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉煤熱處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種低煤化度粉煤 熱解方法，以及采用該方法得到的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在我國的能源結(jié)構(gòu)比例中，煤炭資源儲量和消費量占到一次能源總量的70%以 上，隨著石油、天然氣等資源的進一步短缺，煤炭將在很長一段時間內(nèi)成為我國能源結(jié)構(gòu)的 主體。在我國的煤炭資源總量中，低煤化度煤(如褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤)探明儲量 占到30%以上，主要分布在內(nèi)蒙、陜西、云南等地，在開采和運輸過程中會產(chǎn)生大量的粉煤， 這種粉煤資源存在著粒度小、易氧化自燃、含水量高、熱利用效率低、不粘結(jié)或粘結(jié)性差等 缺陷。如何高效清潔地利用這類資源對提高我國煤炭資源利用效率、推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展、實 現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。煤的熱解，作為整個煤化工的基礎(chǔ)，是目前加工處理年輕煤資源的有效途徑，也是 獲取化工基本原料(如三苯，三酚、萘)等的主要途徑。目前對低煤化度煤的熱解技術(shù)按照 供熱方式可分為內(nèi)熱式和外熱式技術(shù)。內(nèi)熱式技術(shù)目前主要有陜北神木縣三江煤化工有限公司的SJ低溫干餾方爐 (ZL200610111733. 8)、魯奇三段爐、基于螺旋式混合器(ZL94228582. 4)的DG新法干餾技 術(shù)、T0SC0AL干餾技術(shù)、魯奇-魯爾(L-R)干餾技術(shù)、以及基于循環(huán)流化床的干餾技術(shù)。內(nèi) 熱式干餾技術(shù)雖然具有傳熱效率高且加熱速率快的優(yōu)點，但存在的突出問題是產(chǎn)品質(zhì)量低 下，例如煤氣和焦油含塵量高、煤氣中惰性組分含量高、半焦灰分大幅增加，從而導(dǎo)致難以 高附加值利用，尤其是氣體內(nèi)熱式技術(shù)還增加了后續(xù)產(chǎn)品凈化和分離系統(tǒng)的負(fù)荷。外熱式技術(shù)目前主要有煤炭科學(xué)研究院的多級回轉(zhuǎn)熱解工藝(ZL92104624.3)，張 濟宇等人開發(fā)的細(xì)粒弱粘煤低溫干餾技術(shù)(ZL200610012400.X)等，但均存在傳熱速率和 綜合熱效率低、產(chǎn)品煤氣和焦油產(chǎn)率和品質(zhì)低下等問題，且在焦油回收和煤氣降溫、半焦冷 卻以及氣體除塵過程中，產(chǎn)生了大量含酚含塵廢水和含塵廢氣，對環(huán)境造成了極大的污染。本發(fā)明是根據(jù)我國的能源結(jié)構(gòu)比例狀況，針對低煤化度粉煤高效利用難度大，傳 統(tǒng)處理方法綜合熱效率低，煤氣和焦油產(chǎn)率和品質(zhì)低，且環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，在進行大量 研究和試驗的基礎(chǔ)上提出的。通過粉煤預(yù)干燥、熱解反應(yīng)、煤氣降溫和焦油回收、半焦冷卻 工序來達到高效利用低煤化度粉煤、提高煤氣和焦油的產(chǎn)率和性質(zhì)、提高熱效率和降低環(huán) 境污染的目的。

發(fā)明內(nèi)容[要解決技術(shù)問題]本發(fā)明的目的是提出一種低煤化度粉煤熱解方法。本發(fā)明的目的是一種采用上述方法得到的產(chǎn)品。[技術(shù)方案]
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)低煤化度粉煤資源的高效利用，首先低煤化度粉煤進行預(yù)干 燥處理，使原低煤化度粉煤中的水分含量降低到5.0重量％以下，避免了大量水分帶入熱 解爐導(dǎo)致熱解爐熱負(fù)荷增大的問題，同時有效利用了廢熱；干燥后的低煤化度粉煤在外熱 式熱解爐內(nèi)進行熱解反應(yīng)，得到優(yōu)質(zhì)煤氣和焦油產(chǎn)品，同時獲得用途廣泛的半焦產(chǎn)品，這種 產(chǎn)品可用于例如濕法氣化、高爐噴吹，工業(yè)窯爐、生產(chǎn)碳化硅、冶金還原劑等技術(shù)領(lǐng)域。熱解 產(chǎn)生的煤氣、焦油和水通過間接冷卻與直接激冷相結(jié)合的方式實現(xiàn)煤氣降溫和焦油回收， 在保證焦油高效回收和煤氣有效降溫的前提下大大減少了廢水排放量；而熱解產(chǎn)生的熱半 焦與冷卻介質(zhì)進行間接換熱達到半焦降溫的目的，冷卻介質(zhì)可完全循環(huán)利用，不會對環(huán)境 造成污染。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明涉及一種低煤化度粉煤熱解方法。該方法包括下述步驟A、低煤化度粉煤的預(yù)干燥把所述的低煤化度粉煤通過管道12送到干燥爐1中，在干燥溫度120-200°C下與 通過管道22輸送到所述干燥爐1的干燥介質(zhì)進行間接換熱20-70分鐘，從而所述粉煤的水 分含量達到5. 0重量％以下，干燥粉煤通過管道15從所述干燥爐1排出，干燥過程得到的 水蒸汽和已換熱干燥介質(zhì)分別通過管道13和14從所述干燥爐1排出；B、低煤化度粉煤的熱解讓上述步驟A得到的干燥粉煤通過管道15送到熱解爐2在溫度300°C _650°C進 行熱解反應(yīng)30-400分鐘，得到含有煤氣、水和焦油的熱解氣態(tài)產(chǎn)物以及半焦，所述的熱解 氣態(tài)產(chǎn)物通過管道16從所述熱解爐2中排出，所述半焦通過管道17從所述熱解爐2排出； 所述粉煤進行熱解反應(yīng)所需的熱量是由管道39供給的空氣與管道38供給的燃料在所述熱 解反應(yīng)爐2內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量間接供給的；C、熱解氣態(tài)產(chǎn)物冷凝與焦油回收上述步驟B得到的含有煤氣、水和焦油的熱解氣態(tài)產(chǎn)物通過管道16送到冷凝系統(tǒng) 4與其中的冷卻介質(zhì)進行逆流間接換熱，使該熱解氣態(tài)產(chǎn)物的溫度降低到低于180°C以下， 再通過管道27排出所述冷凝系統(tǒng)4 ；從所述冷凝系統(tǒng)4底部排出的是液態(tài)焦油產(chǎn)物，由管 道28排出。來自所述冷凝系統(tǒng)4的熱解氣態(tài)產(chǎn)物在氣體洗滌器8中與來自氨水槽10的0. 2-5 重量％氨水直接進行接觸，于是降低熱解氣態(tài)產(chǎn)物的溫度，同時除去在上述熱解氣態(tài)產(chǎn)物 中夾帶的焦油；從所述氣體洗滌器8底部排出的含有焦油的水再通過管道29送到焦油澄清 槽9中，澄清后從所述焦油澄清槽9上部通過管道30排出物是含有水的焦油，從所述焦油 澄清槽9底部排出的水不含有焦油，這種水大部分通過管道32送入氨水槽10與來自管道 33的新鮮氨水混合后送到氣體洗滌器8，剩余的水通過管道31外排； 從所述煤氣洗滌器8排出的熱解氣態(tài)產(chǎn)物通過管道35送到微量焦油捕集器11，使 熱解氣態(tài)產(chǎn)物中的焦油含量降低到60mg/m3以下得到一種粗煤氣，它從所述微量焦油捕集 器11上部排出，其中一部分粗煤氣通過管道37排出外送，另一部分粗煤氣再通過管道37、 38與通過管道39的空氣一起送到所述熱解爐2的外筒54或燃燒室(83)；從所述微量焦油 捕集器11底部排出的是含有微量焦油和冷凝水的液態(tài)混合物通過管道36排出；
D、熱解產(chǎn)物半焦的冷卻
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上述步驟B得到的半焦通過管道17或者送到冷卻爐3中進行冷卻降溫，或者直接 外排，當(dāng)送到所述冷卻爐3進行降溫冷卻時，在其中與通過管道41進入所述冷卻爐3的冷 卻介質(zhì)進行間接冷卻30-90分鐘，使半焦的溫度降低到200°C以下從所述冷卻爐3排出，換 熱后的冷卻介質(zhì)通過管道42從所述冷卻爐3排出。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述的低煤化度煤選自褐煤、長焰煤、不粘煤或 弱粘煤；所述粉煤是最大顆粒直徑小于15mm且平均粒徑I-IOmm的粉狀煤。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，所述的干燥爐1是一種臥式套筒式結(jié)構(gòu)，由 內(nèi)筒46、外筒44和鉸龍45三部分組成，所述煤粉進入所述干燥爐1的內(nèi)筒46中，干燥介 質(zhì)從所述干燥爐1上的入口 48進入所述干燥爐1外筒44中，干燥介質(zhì)的熱量通過所述內(nèi) 筒46與外筒44之間的壁傳遞給在所述內(nèi)筒46中的低煤化度粉煤，所述內(nèi)筒46中的低煤 化度粉煤在所述鉸龍45的帶動下向出口方向移動，粉煤在移動過程中受熱進行干燥脫水， 在干燥過程中產(chǎn)生的水蒸汽和已換熱干燥介質(zhì)分別從出口 49和50排出，干燥的低煤化度 粉煤從出口 51排出。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，所述的干燥介質(zhì)是從所述熱解爐2出來的燃 燒廢氣或者是通過管道21補充的其它燃料燃燒產(chǎn)生的廢熱煙氣或蒸汽。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，所述的熱解爐2是外熱式反應(yīng)器，它是一種 在其內(nèi)部有傳動件的臥式套筒式結(jié)構(gòu)，由內(nèi)筒53、外筒54、鉸龍52三部分組成，所述的內(nèi)筒 53是低煤化度粉煤的通道，所述的外筒54是燃料燃燒室，燃料與空氣通過多個入口 56 —起 進入所述外筒燃燒室54進行燃燒放熱，其熱量通過所述內(nèi)筒53與外筒54之間的壁傳遞給 所述內(nèi)筒53中的粉煤，所述內(nèi)筒53中有緩慢轉(zhuǎn)動的鉸龍52，粉煤在所述鉸龍52的帶動下 移動，在移動過程中粉煤發(fā)生熱解反應(yīng)；或者它是一種立式外熱式熱解爐，由熱解反應(yīng)室75、蓄熱室76、冷卻室77和燃燒室83 四個部分組成，所述的熱解室75是低煤化度粉煤的熱解反應(yīng)室，所述的蓄熱室76是空氣和 燃料氣的蓄熱室，所述的冷卻室77是熱解生成熱半焦的冷卻室，所述熱解室75的前后均有 燃燒室83向所述熱解室75間接提供熱量，干煤通過入口 80進入所述熱解室75，熱解產(chǎn)生 的氣態(tài)產(chǎn)物通過多個出口 79排出，固體產(chǎn)物半焦被推焦機構(gòu)送入冷卻室77內(nèi)，被來自入口 78的惰性氣體將半焦冷卻到溫度低于200攝氏度后通過出口 82排出，冷卻廢氣通過出口 81排出。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，所述的燃料包括熱解自產(chǎn)的粗煤氣和來自管 道40的其它燃料，其它燃料選自天然氣、液化石油氣、城市煤氣、工業(yè)合成氣、工業(yè)尾氣和 重油、渣油和其它廢油的液態(tài)燃料。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，所述的冷凝系統(tǒng)4由多個套管式間接冷凝器 5串聯(lián)組成，所述冷凝器5的內(nèi)管6為熱解氣態(tài)產(chǎn)物通道，外管7為冷卻介質(zhì)通道，熱解氣 態(tài)產(chǎn)物從所述間接冷凝器5的內(nèi)管6進入，冷卻介質(zhì)從所述間接冷凝器5的外管7進入，熱 解氣態(tài)產(chǎn)物與冷卻介質(zhì)通過所述內(nèi)管6的壁進行間接換熱，使熱解氣態(tài)產(chǎn)物的溫度降低到 180°C以下時通過管道27流出所述冷凝系統(tǒng)4，冷卻下來的焦油通過管道28排出收集。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，所述的冷卻爐3為套筒式外熱式結(jié)構(gòu)，由內(nèi) 筒64、外筒65和鉸龍63三部分組成，所述內(nèi)筒64為熱解產(chǎn)物半焦通道，所述外筒65為冷 卻介質(zhì)的通道，所述冷卻爐3的兩端有冷卻水系統(tǒng)71和73，所述鉸龍63上有冷卻水入口72和出口 74，所述鉸龍63由電機帶動在內(nèi)筒中64緩慢轉(zhuǎn)動，所述內(nèi)筒64中的半焦在所述 鉸龍63的帶動下向半焦出口 70方向移動，在移動的過程中半焦與冷卻介質(zhì)通過所述內(nèi)筒 64和外筒65之間的壁進行間接換熱。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，所述冷卻介質(zhì)選自循環(huán)水、脫鹽水、新鮮水、 空氣或惰性氣體。根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，采用本發(fā)明所述方法得到的產(chǎn)品，煤氣熱值 大于20MJ/m3，煤氣中甲烷含量大于30體積％ ；產(chǎn)品焦油中小于350°C的餾分含量大于50重量％。下面將結(jié)合說明書附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明方法。附圖1是本發(fā)明的技術(shù)線路示意圖。A、低煤化度粉煤的預(yù)干燥把所述的低煤化度粉煤通過管道12送到干燥爐1，在干燥溫度120-200°C下與通 過管道22輸送到所述干燥爐1的干燥介質(zhì)進行間接換熱20-70分鐘，從而所述粉煤的水分 含量達到5. 0重量％以下，干燥后的粉煤通過管道15從所述干燥爐1排出，干燥過程得到 的水蒸汽和已換熱干燥介質(zhì)分別通過管道13和管道14從所述干燥爐1排出；首先將最大粒度為15mm的低煤化度粉煤，如褐煤、長焰煤、不粘煤或弱粘煤通過 管道12送到已預(yù)熱的干燥爐1，向所述干燥爐1提供熱量的干燥介質(zhì)通過管道22從不同 位置進入所述干燥爐1，與所述干燥爐1中的低煤化度粉煤進行間接換熱，干燥介質(zhì)的流量 可根據(jù)管道15中干燥后的低煤化度粉煤的溫度和管道13中水蒸汽的溫度來確定，經(jīng)過干 燥使低煤化度粉煤的溫度達到120-200°C，且水含量降低到5. 0重量％以下時，通過管道15 從所述干燥爐1的出口 51排出，干燥過程中得到的水蒸汽沿管道13從所述干燥爐1的出 口 49排出，經(jīng)冷凝后再循環(huán)利用，已換熱的干燥介質(zhì)沿管道14從所述干燥爐1的出口 50 排出。在本發(fā)明中，所述的低煤化度粉煤應(yīng)該理解是最大粒徑小于15mm、平均粒徑 I-IOmm的低煤化度煤，所述低煤化度煤是指褐煤、長焰煤、不粘煤以及弱粘煤。所述的干燥介質(zhì)是從熱解爐2出來的燃燒廢氣或者是通過管道(21)補充的其它 燃燒廢煙氣或蒸汽，優(yōu)選地是從熱解爐2出來的燃燒廢氣或蒸汽，更優(yōu)選地是來自熱解爐2 的燃燒煙氣。本發(fā)明方法使用的干燥爐1的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示?？傮w結(jié)構(gòu)形式為外熱式臥 式干燥爐，由內(nèi)筒46、外筒44和在所述內(nèi)筒46中的鉸龍45三部分組成，所述內(nèi)筒46是低 煤化度粉煤的通道，外筒44是干燥介質(zhì)的通道，所述鉸龍45通過電機帶動發(fā)生轉(zhuǎn)動，47為 低煤化度粉煤的進口，干燥介質(zhì)的入口 48在所述干燥爐1上設(shè)置為多個，49和50分別是干 燥過程中產(chǎn)生的水蒸汽和換熱后干燥介質(zhì)的出口，51為干燥后低煤化度粉煤的出口。干燥介質(zhì)通過所述干燥爐1上多個干燥介質(zhì)入口 48進入所述外筒44，并通過所述 內(nèi)筒46和外筒44之間的壁向所述內(nèi)筒46供熱，而所述鉸龍45在電機的帶動下進行緩慢 轉(zhuǎn)動，隨后低煤化度粉煤通過粉煤入口 47進入所述內(nèi)筒46中，并在所述鉸龍45的帶動下 向所述低煤化度粉煤出口 51方向移動，在移動過程中與所述外筒44中的干燥介質(zhì)進行間 接換熱，并進行脫水干燥，所產(chǎn)生的水蒸汽通過出口 49排出，已換熱干燥介質(zhì)通過出口 50 排出，干燥的低煤化度粉煤通過出口 51排出，低煤化度粉煤在所述干燥爐1內(nèi)筒46中的停留時間是20-90分鐘，具體是通過調(diào)節(jié)所述鉸龍45的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)的，所述鉸龍45的轉(zhuǎn)速為 0. 1-10轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選地0. 2-6轉(zhuǎn)/分，更優(yōu)選地0. 2-2. 5轉(zhuǎn)/分。B、低煤化度粉煤的熱解讓上述步驟A得到的干燥粉煤通過管道15送到熱解爐2在溫度300°C _650°C進 行熱解反應(yīng)30-400分鐘，得到含有煤氣、水和焦油的熱解氣態(tài)產(chǎn)物以及半焦，所述的熱解 氣態(tài)產(chǎn)物通過管道16從所述熱解爐2中排出，所述的半焦通過管道17從所述熱解爐排出； 所述粉煤進行熱解反應(yīng)所需的熱量是由管道39供給的空氣與由管道38的供給的燃料在所 述熱解反應(yīng)爐2內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量間接供給的；經(jīng)過干燥沿管道15排出的低煤化度粉煤依靠自身重力進入熱解爐2，在該熱解爐 2中進行熱解反應(yīng)。低煤化度粉煤在所述熱解爐2內(nèi)的反應(yīng)溫度可以由燃料和空氣的加入 量進行確定，熱解反應(yīng)的氣態(tài)產(chǎn)物是含有煤氣、焦油和水的混合物，固態(tài)產(chǎn)物是半焦，所述 的氣態(tài)產(chǎn)物通過管道16排出后送到后續(xù)工序進行處理，所述的固態(tài)產(chǎn)物通過管道17從所 述熱解爐2排出，燃燒產(chǎn)生的廢氣通過管道18排出后，或者沿管道19返回到所述干燥爐1 干燥低煤化度粉煤，或者通過管道20送到產(chǎn)生蒸汽回收熱量。在本發(fā)明中粉煤發(fā)生熱解反應(yīng)所需要的熱量是由通過管道39送來的空氣與通過 管道38提供的燃料在所述熱解爐2內(nèi)燃燒間接供給的，所述的燃料包括來自管道37的熱 解粗煤氣和來自管道40的其它燃料。所述的其它燃料應(yīng)該理解是可燃性氣體和可燃性液 態(tài)燃料，所述的可燃性氣體例如是液化石油氣、天然氣、城市煤氣或工業(yè)合成氣，可燃性液 態(tài)燃料例如是重油、渣油或廢油。所述的燃料優(yōu)選地是熱解煤氣和可燃性氣體，更優(yōu)選地是熱解煤氣和天熱氣。本發(fā)明方法使用的熱解爐2具有兩種結(jié)構(gòu)形式。第一種熱解爐2示意圖如圖3所 示?？傮w結(jié)構(gòu)為臥式外熱式熱解爐，它由內(nèi)筒53，外筒54和在所述內(nèi)筒53中的鉸龍52三 部分組成，所述內(nèi)筒53為干燥后低煤化度粉煤通道，所述外筒54為燃料與空氣的燃燒通 道，55是干燥后低煤化度粉煤的入口，56是燃料與空氣入口，57是熱解氣態(tài)產(chǎn)物出口，58是 燃燒廢煙氣出口，59是熱解固態(tài)產(chǎn)物半焦出口。為了對所述熱解爐2的密封件進行降溫，在 所述熱解爐2的兩端設(shè)有冷卻系統(tǒng)60 ；為延長所述鉸龍52的使用壽命，在所述鉸龍52的 端頭設(shè)有循環(huán)冷卻介質(zhì)進口 61和出口 62。燃料與空氣通過所述第一種熱解爐2的多個入口 56進入所述熱解爐2的外筒54， 燃料與空氣在外筒54內(nèi)進行燃燒，所產(chǎn)生的熱量通過所述內(nèi)筒53和外筒54之間的壁傳向 內(nèi)筒53，所述鉸龍52在電機帶動下在所述內(nèi)筒53中進行緩慢轉(zhuǎn)動，經(jīng)干燥的低煤化度粉 煤由入口 55進入預(yù)熱到一定溫度的內(nèi)筒53中，并在不斷轉(zhuǎn)動的鉸龍52的帶動下向半焦出 口 59方向移動，低煤化度粉煤在移動過程中通過所述的壁吸收燃料燃燒放出的熱量，達到 熱解溫度時發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物從多個氣體出口 57排出，而固體產(chǎn)物半焦 通過出口 59從所述內(nèi)筒53中排出，燃料在所述外筒54中燃燒后產(chǎn)生的廢煙氣通過出口 58排出，回收熱量。經(jīng)干燥的低煤化度粉煤在所述熱解爐2的停留時間為30-150分鐘，具 體地可以通過所述鉸龍52的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，所述鉸龍52的轉(zhuǎn)速是0. 1-8轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選地是 0. 1-5轉(zhuǎn)/分，更優(yōu)選地是0. 1-2. 5轉(zhuǎn)/分。為了提高第一種熱解爐2的能量綜合利用效率和提高低煤化度粉煤的熱解速率， 其內(nèi)筒53壁面采用導(dǎo)熱性和耐磨性良好的材料，如碳化硅、321不銹鋼等制成；外筒54壁面采用保溫性能良好的材料，例如(粘土磚等)制成；所述鉸龍52采用在700°C時有較高 抗拉強度的材料，例如430、431、436L等鐵素體鋼制成；為避免熱解生成的焦油發(fā)生二次反 應(yīng)，在所述熱解爐2上可以設(shè)置多個氣態(tài)產(chǎn)物出口 57，例如2-6個。本發(fā)明方法使用的第二種熱解爐2示意圖如圖4所示?？傮w是立式熱解爐，主要 包括熱解室75、蓄熱室76、冷卻室77和燃燒室83四部分，所述熱解室75為干煤發(fā)生熱解 反應(yīng)，所述蓄熱室76是對燃料氣和空氣預(yù)熱，所述冷卻室77是對熱半焦進行降溫冷卻，所 述燃燒室83是燃料與空氣燃燒放熱向熱解室75間接供熱，78是冷卻半焦用的惰性氣體入 口，80是干煤進入所述熱解室75的入口，79是熱解氣態(tài)產(chǎn)物的多個出口，81是排出所述冷 卻室77的廢氣出口，82是冷卻后半焦出口，在所述熱解室75的兩側(cè)均有燃燒室83，燃料在 燃燒室中燃燒后熱量通過所述熱解室75的兩側(cè)壁面?zhèn)鬟f給煤料。燃料與空氣經(jīng)過蓄熱室76預(yù)熱后進入所述熱解爐2的熱解室75兩側(cè)的燃燒室83 內(nèi)進行燃燒放熱，產(chǎn)生的熱量通過熱解室與兩側(cè)燃燒室之間的壁面?zhèn)飨蛩鰺峤馐?5，隨 后經(jīng)過干燥的干煤料通過入口 80進入熱解室75內(nèi)發(fā)生熱解反應(yīng)，采用在燃燒室兩側(cè)沿縱 向不同位置噴入空氣的方法來改善煤料的傳熱效果，熱解過程中產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物通過所述 熱解室75上部的多個出口 79排出，熱解產(chǎn)生的半焦被所述熱解室75側(cè)面的推焦機構(gòu)送入 半焦冷卻室77中，在所述冷卻室77中，熱半焦被來自入口 78的惰性氣體直接接觸冷卻，使 熱半焦的溫度降低到200°C以下時通過出口 82排出，換熱后的冷卻廢氣通過出口 81排出后 經(jīng)過降溫處理后可循環(huán)利用。為了提高第二種熱解爐2的能量綜合利用效率和提高低煤化度粉煤的熱解速率， 所述第二種熱解爐2的熱解室75壁面采用導(dǎo)熱性良好的材料，例如(碳化硅)制成；燃燒 室83外壁面采用保溫性能良好的材料，例如(粘土磚、斷熱磚)制成；蓄熱室76采用導(dǎo)熱 性能良好的的材料，例如(硅磚)制成；為避免熱解生成的焦油發(fā)生二次反應(yīng)，在所述熱解 爐(2)上可以設(shè)置多個氣態(tài)產(chǎn)物出口 79，例如2-6個。熱解反應(yīng)所生成的氣態(tài)產(chǎn)物含有不凝性煤氣，可凝性焦油和熱解水。為了回收高 附加值焦油產(chǎn)品且獲得優(yōu)質(zhì)的煤氣，需要將熱解氣態(tài)產(chǎn)物中的可凝性物質(zhì)進行冷凝分離。 所述熱解氣態(tài)產(chǎn)物通過管道16進入冷凝系統(tǒng)4進行降溫冷卻。讓冷卻介質(zhì)與所述氣態(tài)產(chǎn) 物進行間接逆流換熱，當(dāng)所述氣態(tài)產(chǎn)物的溫度降低到180°C以下時，通過管道27排出所述 冷卻系統(tǒng)4，并進入氣體洗滌器8，從所述冷凝系統(tǒng)4排出的液態(tài)冷凝物為焦油。從所述冷凝系統(tǒng)4排出的熱解氣態(tài)產(chǎn)物溫度在180°C以下時含有大量的輕質(zhì)焦油 組分和酸性氣體，需要進行回收處理。所述的熱解氣態(tài)產(chǎn)物通過管道27進入氣體洗滌器 8，與來自管道34的0. 2-5重量％氨水直接接觸進行傳質(zhì)傳熱，一方面降低該熱解氣態(tài)產(chǎn)物 的溫度，它再通過氣體洗滌器8的管道35排出，另一方面含有輕質(zhì)焦油的水從所述氣體洗 滌器8底部排出，除去該熱解氣態(tài)產(chǎn)物中絕大部分焦油。含有輕質(zhì)焦油的水通過管道29進 入焦油澄清槽9中進行澄清分離。澄清后，含水輕質(zhì)焦油從所述焦油澄清槽9的上部通過 管道30排出，以便進行焦油與水的進一步分離，從所述焦油澄清槽9底部排出的水中幾乎 不含有焦油，其中大部分水通過管道32送入氨水槽10中與來自管道33的補充新鮮氨水混 合，再通過管道34送到所述氣體洗滌器8，剩余的水通過管道31外排。從所述氣體洗滌器8的管道35排出的熱解氣態(tài)產(chǎn)物中還含有少量的焦油和熱解 水，為進一步回收高附加值焦油產(chǎn)品，將它送到微量焦油捕集器11中，在所述微量焦油捕
9集器11中，可將其中焦油含量降低到60mg/Nm3以下，作為粗煤氣通過管道37從所述微量 焦油捕集器11中排出，其中一部分經(jīng)過管道38送到所述熱解爐2，剩余的粗煤氣作為產(chǎn)品 外供，在微量焦油捕集器11中捕獲的微量焦油和熱解水通過管道36送去進行焦油與水的 進一步沉降分離。所述的冷凝系統(tǒng)4為間接冷凝系統(tǒng)，它由多個串聯(lián)的間接冷凝器5組成，優(yōu)選地是 1-5個間接冷凝器5，更優(yōu)選地是1-3個間接冷凝器5。所述間接冷凝器5為套管式間接冷 凝器，由內(nèi)管6和外管7構(gòu)成，所述內(nèi)管6是熱解氣態(tài)產(chǎn)物的通道，所述外管7是冷卻介質(zhì) 的通道。冷卻介質(zhì)通過管道23從所述冷凝器5的下端進入所述外管7，熱解氣態(tài)產(chǎn)物從所 述冷凝器5的上端進入所述內(nèi)管6，熱解氣態(tài)產(chǎn)物與冷卻介質(zhì)通過所述內(nèi)管6的壁進行逆流 間接換熱，經(jīng)過冷卻的熱解氣態(tài)產(chǎn)物從所述內(nèi)管6通過管道25排出到后一個冷凝器中，經(jīng) 過換熱的冷卻介質(zhì)從所述外管7通過管道24排出經(jīng)冷卻后循環(huán)使用。所述的微量焦油捕集器11是本技術(shù)領(lǐng)域常用的微量焦油捕集器，例如襄樊九鼎 昊天環(huán)保設(shè)備有限公司以商品名電捕焦油器、湖北珠峰亞太凈化設(shè)備有限公司以商品名電 除焦油(塵)器、鞍山市東輝環(huán)保設(shè)備有限公司以商品名蜂窩電捕焦油器銷售的微量焦油 捕集器。D、熱解產(chǎn)物半焦的冷卻上述步驟B得到的半焦通過管道17或者送到冷卻爐3進行降溫冷卻，或者直接外 排，當(dāng)送到所述冷卻爐進行降溫冷卻時，熱半焦與通過管道41進入所述冷卻爐3的冷卻介 質(zhì)進行間接冷卻30-90分鐘，使半焦的溫度降低到200°C以下，再通過管道43從所述冷卻爐 3排出；換熱后的冷卻介質(zhì)通過管道42從所述冷卻爐3排出。圖5是所述冷卻爐3的結(jié)構(gòu)示意圖，所述冷卻爐3為臥式外熱式冷卻爐，由內(nèi)筒 64、外筒65和鉸龍63組成，所述內(nèi)筒64是半焦的通道，所述外筒65是冷卻介質(zhì)的通道，所 述鉸龍63在電機的帶動下在所述內(nèi)筒64中緩慢轉(zhuǎn)動，66是熱半焦入口，67是在半焦中夾 帶氣體排出口，68是所述外筒65冷卻介質(zhì)出口，69是冷卻介質(zhì)入口，70是冷卻半焦排出口， 71和73是所述冷卻爐3兩端的冷卻水系統(tǒng)，用于對密封元件降溫；在所述鉸龍63上設(shè)有 冷卻水入口 72和冷卻水出口 74，用以延長所述鉸龍63的使用壽命，同時起到冷卻所述內(nèi)筒 64中熱半焦的作用。冷卻介質(zhì)通過所述冷卻爐3的冷卻介質(zhì)入口 69進入所述外筒65中，所述內(nèi)筒64 中的鉸龍63在電機帶動下發(fā)生緩慢轉(zhuǎn)動，隨后來自所述熱解爐2的熱半焦通過半焦入口 66 進入所述內(nèi)筒64中，半焦在所屬鉸龍63的帶動下向冷卻半焦出口 70出口方向移動，熱半 焦在移動過程中與所述外筒65中的冷卻介質(zhì)通過所述內(nèi)筒64的壁進行逆流間接換熱，冷 卻的半焦從所述半焦出口 70作為產(chǎn)品半焦排出，所述外筒65中經(jīng)過換熱的冷卻介質(zhì)通過 出口 68排出后經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，所述外筒65中的冷卻介質(zhì)流量是根據(jù)所述冷卻爐3的 冷卻半焦出口 70的出口半焦溫度來確定的。半焦在所述冷卻爐3中的停留時間是通過所 述內(nèi)筒64中的鉸龍63的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)的，所述鉸龍的轉(zhuǎn)速為0. 1-12轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)速 是0. 1-10轉(zhuǎn)/分，更優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)速是0. 2-7轉(zhuǎn)/分。在本發(fā)明的意義上，所述冷卻介質(zhì)應(yīng)該理解為循環(huán)水、脫鹽水、新鮮水、空氣或惰 性氣體，優(yōu)選地是循環(huán)水和脫鹽水，更優(yōu)選地是循環(huán)水。
本發(fā)明還涉及采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，例如采用本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品粗煤氣熱 值大于20MJ/m3，粗煤氣中甲烷含量大于30體積％ ；產(chǎn)品焦油中小于350°C的餾分含量大于
50重量％。煤氣熱值是根據(jù)GB/T 12206-2006進行測定的。甲烷含量是根據(jù)GB/T 8984. 1-1997進行測定的。[有益效果]本發(fā)明具有下述的積極效果。1.本發(fā)明所提出的方法是以低煤化度粉煤為原料，對緩解目前采煤過程尤其是低 煤化度煤開采過程中產(chǎn)生的粉煤高效利用難度大的問題具有重要作用。2.本發(fā)明采用了兩種不同結(jié)構(gòu)形式的熱解爐，相比傳統(tǒng)內(nèi)熱式熱解技術(shù)，有效降 低了煤氣中惰性組分含量和焦油含塵量；相比傳統(tǒng)外熱式熱解技術(shù)，有效提高了傳熱效率 和熱解反應(yīng)速率，緩解了高附加值焦油由于不能及時排出反應(yīng)器導(dǎo)致發(fā)生二次熱解的問 題。3.本發(fā)明采用了低煤化度粉煤預(yù)干燥工序，采用了外熱式臥式干燥爐，相比傳統(tǒng) 直接熱解技術(shù)，大大減少了入熱解爐粉煤的含水量，減輕了入熱解爐粉煤攜帶大量水分對 熱解爐內(nèi)壁材料的侵蝕作用，同時大大減輕了后續(xù)冷凝系統(tǒng)的處理量；相比現(xiàn)有的預(yù)干燥 技術(shù)，提高了能量的綜合利用效率和低煤化度粉煤的干燥速率。4.本發(fā)明提出了獨特的煤氣凈化和焦油回收工藝，在保證高附加值焦油產(chǎn)品高效 回收的基礎(chǔ)上，大大減少傳統(tǒng)焦油回收工藝的污水排放量，相比傳統(tǒng)直接激冷的焦油回收 方法，污水排放量可減少50%以上。5.本發(fā)明提出了對熱解半焦進行間接冷卻的方法，采用臥式外熱式冷卻爐3，與 現(xiàn)有技術(shù)相比，冷卻介質(zhì)可實現(xiàn)完全循環(huán)利用，不會產(chǎn)生大量含塵廢水?？傊?，本發(fā)明的方法是對低煤化度粉煤資源的綜合高效利用，即利用大量廉價處 理難度大的低煤化度粉煤為原料來制取高附加值的產(chǎn)品，對提高我國的煤炭資源利用率， 減輕傳統(tǒng)處理方法能耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重的問題具有重要意義。

圖1是低煤化度粉煤熱解技術(shù)的工藝流程示意2是低煤化度粉煤干燥爐結(jié)構(gòu)示意3是第一種低煤化度粉煤熱解爐示意4是第二種低煤化度粉煤熱解爐示意5是熱解半焦的冷卻爐結(jié)構(gòu)示意圖其中，1、干燥爐；2、熱解爐；3、冷卻爐；4、冷凝系統(tǒng)；5、冷凝器；6、內(nèi)管；7、外管； 8、氣體洗滌器；8煤氣洗滌器；9、焦油澄清槽；10、氨水槽；11、微量焦油捕集器；12、管道； 13、管道；14、管道；15管道；16、管道；17、管道；18、管道；19、管道；20、管道；21、管道；22、 管道；23、管道；24、管道；25、管道；27、管道；28、管道；29、管道；30、管道；31、管道；32、管 道；33、管道；34、管道；35、管道；36、管道；37、管道；38、管道；39、管道；40、管道；41、管道； 42、管道；43、管道；44、外筒；45、鉸龍；46、內(nèi)筒；47、進口 ；48、入口 ；49、出口 ；50、出口 ；51、 出口 ；52、鉸龍；53、內(nèi)筒；54、外筒；55、入口 ；56、入口 ；57、出口 ；58、出口 ；59、出口 ；60、冷
11卻系統(tǒng)；61、進口 ；62、出口 ；63、鉸龍；64、內(nèi)筒；65、夕卜筒；66、入口 ；67、出口 ；68、出口 ；69、 入口 ；70、出口 ；71、冷卻水系統(tǒng)；72、入口 ；73、冷卻水系統(tǒng)；74、出口 ；75、熱解室；76、蓄熱 室；77、冷卻室；78、入口 ；79、出口 ；80、入口 ；81、出口 ；82、出口 ；83、燃燒室。
具體實施方式實施例1 使用陜北低煤化度粉煤實施本發(fā)明方法。原料粉煤的最大粒徑為12mm，平均粒度為8mm。主要煤質(zhì)分析結(jié)果如下表所述表1 煤質(zhì)分析結(jié)果 具體操作條件如下熱解爐2采用結(jié)構(gòu)形式一，將陜北低煤化度粉煤通過管道12 加入到干燥爐1的內(nèi)筒46中，通過調(diào)節(jié)外筒44中所述熱解爐2出來的燃燒廢氣的流量使 內(nèi)筒46中的粉煤加熱到190°C，通過調(diào)節(jié)內(nèi)筒中鉸龍45的轉(zhuǎn)速使低煤化度粉煤在干燥爐內(nèi) 的停留時間達到30分鐘。干燥后的粉煤通過管道15以1000kg/h的流量流出干燥爐1并進入熱解爐2的 內(nèi)筒53，把來自管道38的熱解粗煤氣和來自管道39的空氣送入熱解爐2的外筒54中進 行燃燒，控制熱解粗煤氣量流量使內(nèi)筒53中低煤化度粉煤的溫度達到反應(yīng)溫度600°C， 控制鉸龍52的轉(zhuǎn)速使低煤化度粉煤在內(nèi)筒53中的停留時間達到80分鐘，熱解過程中產(chǎn) 生的粗煤氣、輕質(zhì)焦油、熱解水和部分夾帶細(xì)灰通過多個出口 57匯集到管道16，以流量 352. 71kg/h送到氣態(tài)產(chǎn)物降溫與焦油回收工序，具體物流組成見表2，得到的固體產(chǎn)物半 焦以649. 19kg/h的流量依靠重力從熱解爐的出口 59排出。表2 所述粉煤熱解后排出熱解爐2產(chǎn)物組成 從熱解爐2排出的氣態(tài)產(chǎn)物和夾帶細(xì)灰通過管道16進入冷凝系統(tǒng)4，冷凝系統(tǒng)4 由三個夾套式間接冷凝器5串聯(lián)組成，分別控制流入各級間接冷凝器的冷卻水量，使通過 管道27流出的冷凝后氣態(tài)產(chǎn)物溫度降低到150°C，流量為274. 80kg/h。通過管道28排出冷 凝系統(tǒng)4的流出物為焦油、水和少量焦粉，總流量為75. 20kg/h。從冷凝系統(tǒng)4排出的氣態(tài)產(chǎn) 物進入氣體洗滌器8中，與來自管道34的濃度為8%、流量為3050kg/h的稀氨水直接接觸 激冷，在激冷的過程中氣態(tài)產(chǎn)物中絕大部分焦油以液態(tài)的形式從氣體洗滌器8底部排出， 從氣體洗滌器8頂部通過管道35排出的氣體產(chǎn)物的溫度為70°C，氣體流量為252. 79kg/h， 將其氣體產(chǎn)物送到襄樊九鼎昊天環(huán)保設(shè)備有限公司以商品名電捕焦油器銷售的微量焦油 捕集器11中。在該微量焦油捕集器中，通過調(diào)節(jié)微量焦油捕集器11的電壓，使通過管道37 排出微量焦油捕集器11的粗煤氣中焦油含量降低到60mg/Nm3以下，其中一部分通過管道 38返回?zé)峤鉅t2的外筒54燃燒，其余外送。從氣體洗滌器8底部排出的液態(tài)冷凝物的流量為3072. 00kg/h，其中含輕質(zhì)焦油， 將該冷凝物流通過管道29通入焦油澄清槽9中，在焦油澄清槽9中輕質(zhì)焦油與水經(jīng)過一定 時間的重力分離，從焦油澄清槽9的上部通過管道30溢流流出。焦油澄清槽9的底部排出 物為洗滌水和少量焦粉，其中大部分通過管道32返回到氨水槽10，返回量為2500kg/h，并 與來自管道33的新鮮氨水混合后送到氣體洗滌器8，為維持體系的離子平衡，另一少部分 作為廢水通過管道31外排。從熱解爐2底部出口 59排出的熱解產(chǎn)物半焦溫度為600°C，通過管道17依重力排 入冷卻爐3的內(nèi)筒64中，常溫循環(huán)冷卻水通過管道41進入冷卻爐的外筒65中，控制內(nèi)筒 64中鉸龍63的轉(zhuǎn)速使熱半焦在冷卻爐中的停留時間為80分鐘，半焦從冷卻爐3的出口 70 排出的溫度為180°C。采用上述方法得到的產(chǎn)品有粗煤氣和焦油。采用本說明書說明的方法測定，該粗 煤氣熱值24MJ/m3，粗煤氣中甲烷含量36體積％ ；產(chǎn)品焦油中小于350°C的餾分含量為51重量％。實施例2 以內(nèi)蒙古褐煤粉為原料實施本發(fā)明方法，原料的最大粒徑為10mm，平均 粒徑為3mm，主要的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表3所述。表3 內(nèi)蒙古褐煤煤質(zhì)分析數(shù)據(jù) 具體操作條件如下該實施例的方法與實施例1的過程相同，只是熱解爐2采用結(jié) 構(gòu)形式二，干燥爐1和熱解爐2的操作工藝條件不同，除去半焦冷卻爐3，使用的原料煤種不 同。內(nèi)蒙古褐煤粉通過管道12進入干燥爐1的內(nèi)筒46中，通過調(diào)節(jié)外筒44中干燥介質(zhì)的 流量使內(nèi)筒46中的粉煤加熱到140°C，通過調(diào)節(jié)內(nèi)筒中鉸龍45的轉(zhuǎn)速使低煤化度粉煤在干 燥爐內(nèi)的停留時間為85分鐘。干燥后的粉煤通過管道15以500kg/h的流量流出干燥爐1并進入基于結(jié)構(gòu)形式 二的熱解爐2的熱解室75中，把來自管道39的空氣和來自管道40的天然氣分別經(jīng)過蓄 熱室76預(yù)熱后進入熱解室75兩側(cè)的燃燒室83內(nèi)燃燒放熱，將熱解室75中的粉煤加熱到 400°C時發(fā)生熱解反應(yīng)，使內(nèi)蒙古褐煤粉在熱解爐2內(nèi)的停留時間為320分鐘，熱解產(chǎn)生的 煤氣、焦油和水以及微量粉塵通過管道16以120. 42kg/h的流量去氣態(tài)產(chǎn)物降溫與焦油回 收工序，具體物流組成見表5。產(chǎn)生的固體產(chǎn)物熱半焦用推焦機構(gòu)推入半焦冷卻室77中，惰 性氣體CO2通過入口 78進入所述冷卻室77中對熱半焦進行直接接觸冷卻，使半焦的溫度 降低到120°C作為產(chǎn)品通過出口 82排出，吸收熱量的惰性氣體通過出口 82排出熱解爐去回 收熱量循環(huán)利用。表4 所述粉煤熱解后排出熱解爐產(chǎn)物組成 從第二種熱解爐2排出的氣態(tài)產(chǎn)物和夾帶微量細(xì)灰通過管道16進入冷凝系統(tǒng)4， 冷凝系統(tǒng)4由一個夾套式間接冷凝器5組成，使氣態(tài)產(chǎn)物溫度降低到120°C通過管道27以 99. 92kg/h的流量流出所述冷凝系統(tǒng)，通過管道28排出冷凝系統(tǒng)4的流出物為焦油、水和少 量焦粉，流量為20. 23kg/h。排出冷凝系統(tǒng)4的氣態(tài)產(chǎn)物進入氣體洗滌器8中與來自管道34 的濃度為0. 4%、流量為800kg/h的稀氨水直接接觸激冷，從氣體洗滌器8頂部沿管道35排 出的氣體溫度為70°C，氣體流量為71kg/h，其中焦油含量為9. 42g/Nm3，通過微量焦油捕集 器11對氣體的進一步除焦油，使出微量焦油捕集器11的氣體中焦油含量降低到60mg/Nm3 時作為粗煤氣全部外送。從氣體洗滌器8底部排出的液態(tài)冷凝物的流量是828. 71kg/h，其中含輕質(zhì)焦油， 經(jīng)過重力沉降分離，輕質(zhì)焦油從通過管道30從焦油澄清槽的上端排出；澄清槽底部排出物 為洗滌水，其中大部分通過通過管道32返回氨水槽10，其余通過管道31作為廢水外排。采用上述方法得到的產(chǎn)品有粗煤氣和焦油。采用本說明書說明的方法測定，該粗 煤氣熱值20MJ/m3，粗煤氣中甲烷含量30體積％ ；產(chǎn)品焦油中小于350°C的餾分含量58重 量％。
權(quán)利要求
一種低煤化度粉煤熱解方法，其特征在于該方法包括下述步驟A、低煤化度粉煤的預(yù)干燥把所述的低煤化度粉煤通過管道(12)送到干燥爐(1)，在干燥溫度120-200℃下與通過管道(22)輸送到所述干燥爐(1)的干燥介質(zhì)進行間接換熱20-70分鐘，從而所述粉煤的水分含量達到5.0重量％以下，干燥粉煤通過管道(15)從所述干燥爐(1)排出，干燥過程得到的水蒸汽和已換熱干燥介質(zhì)分別通過管道(13)和管道(14)從所述干燥爐(1)排出；B、低煤化度粉煤的熱解讓上述步驟A得到的干燥粉煤通過管道(15)送到熱解爐(2)在溫度300℃-650℃進行熱解反應(yīng)30-400分鐘，得到含有煤氣、水和焦油的熱解氣態(tài)產(chǎn)物以及半焦，所述的熱解氣態(tài)產(chǎn)物通過管道(16)從所述熱解爐(2)中排出，所述的半焦通過管道(17)從所述熱解爐排出；所述粉煤進行熱解反應(yīng)所需的熱量是由管道(39)供給的空氣與由管道(38)的供給的燃料在所述熱解反應(yīng)爐(2)內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量間接供給的；C、熱解氣態(tài)產(chǎn)物冷凝與焦油回收上述步驟B得到的含有煤氣、水和焦油的熱解氣態(tài)產(chǎn)物由管道(16)送到冷凝系統(tǒng)(4)與其中的冷卻介質(zhì)進行逆流間接換熱，使該熱解氣態(tài)產(chǎn)物的溫度降低到低于180℃，再通過管道(27)排出所述冷凝系統(tǒng)(4)；從所述冷凝系統(tǒng)(4)底部排出的是液態(tài)焦油產(chǎn)物，由管道(28)排出；來自所述管道(27)的熱解氣態(tài)產(chǎn)物在氣體洗滌器(8)中與來自氨水槽(10)的0.2-5重量％氨水直接進行接觸，降低熱解氣態(tài)產(chǎn)物的溫度，同時除去在上述熱解氣態(tài)產(chǎn)物中夾帶的焦油；從所述氣體洗滌器(8)底部排出的含有焦油的水再通過管道(29)送到焦油澄清槽(9)中，澄清后從所述焦油澄清槽(9)上部通過管道(30)排出含有水的焦油，從所述焦油澄清槽(9)底部排出的水不含有焦油，這種水通過管道(32)送入氨水槽(10)與來自管道(33)的新鮮氨水混合后送到氣體洗滌器(8)，剩余的水通過管道(31)外排；從所述煤氣洗滌器(8)排出的熱解氣態(tài)產(chǎn)物通過管道(35)送到微量焦油捕集器(11)，使熱解氣態(tài)產(chǎn)物中的焦油含量降低到60mg/m3以下得到一種粗煤氣，它從所述微量焦油捕集器(11)上部排出，其中一部分粗煤氣通過管道(37)排出外送，另一部分粗煤氣再通過管道(37)、(38)與通過管道(39)的空氣一起送到所述熱解爐(2)的外筒(54)；從所述微量焦油捕集器(11)底部排出的含有微量焦油和冷凝水的混合物通過管道(36)排出收集；D、熱解產(chǎn)物半焦的冷卻上述步驟B得到的半焦通過管道(17)或者送到冷卻爐(3)進行降溫冷卻，或者直接外排，當(dāng)送到所述冷卻爐(3)進行降溫冷卻時，在其中與通過管道(41)進入所述冷卻爐(3)的冷卻介質(zhì)進行間接冷卻30-90分鐘，使半焦的溫度降低到200℃以下，再通過管道(43)從所述冷卻爐(3)排出；換熱后的冷卻介質(zhì)通過管道(42)從所述冷卻爐(3)排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的低煤化度煤選自褐煤、長焰煤、不粘 煤或弱粘煤；所述粉煤是最大顆粒直徑小于15mm且平均粒徑I-IOmm的粉狀煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的干燥爐(1)是一種臥式套筒式結(jié)構(gòu)， 由內(nèi)筒(46)、外筒(44)和鉸龍(45)三部分組成，所述煤粉進入所述干燥爐(1)的內(nèi)筒(46) 中，干燥介質(zhì)從所述干燥爐(1)上的入口(48)進入所述外筒(44)中，干燥介質(zhì)的熱量通過 所述內(nèi)筒(46)與外筒(44)之間的壁傳遞給在所述內(nèi)筒(46)中的低煤化度粉煤，所述內(nèi)筒(46)中的低煤化度粉煤在所述鉸龍(45)的帶動下向出口方向移動，粉煤在移動過程中受 熱進行干燥脫水，在干燥過程中產(chǎn)生的水蒸汽和已換熱干燥介質(zhì)分別從出口(49)和(50) 排出，干燥的低煤化度粉煤從出口(51)排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于所述的干燥介質(zhì)是從所述熱解爐(2) 出來的燃燒廢氣或者是通過管道(21)補充的其它燃料燃燒產(chǎn)生的廢熱煙氣或蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的熱解爐(2)為外熱式反應(yīng)器，它是一 種在其內(nèi)部有傳動件的臥式套筒式熱解爐，由內(nèi)筒(53)、外筒(54)、鉸龍(52)三部分組成， 所述的內(nèi)筒(53)是低煤化度粉煤的通道，所述的外筒(54)是燃料通道，燃料與空氣通過入 口(56)進入所述外筒(54)進行燃燒放熱，其熱量通過所述內(nèi)筒(53)與外筒(54)之間的 壁傳遞給所述內(nèi)筒(53)中的粉煤，所述內(nèi)筒(53)中有緩慢轉(zhuǎn)動的鉸龍(52)，粉煤在所述鉸 龍(52)的帶動下移動，在移動過程中粉煤發(fā)生熱解反應(yīng)；或者它是一種立式外熱式熱解爐，由熱解室(75)、蓄熱室(76)、冷卻室(77)和燃燒室(83) 四部分組成，所述的熱解室(75)是低煤化度粉煤的熱解反應(yīng)室，所述的蓄熱室(76)是空氣 和燃料氣的蓄熱室，所述的冷卻室(77)是熱解生成熱半焦的冷卻室，所述熱解室(75)的前 后均有燃燒室(83)向所述熱解室(75)間接提供熱量，干煤通過入口(80)進入所述熱解室 (75)，熱解產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物通過多個出口(79)排出，固體產(chǎn)物半焦被推焦機構(gòu)送入冷卻室 (77)內(nèi)，被來自入口(78)的惰性氣體將半焦冷卻到溫度低于200攝氏度后通過出口(82) 排出，冷卻廢氣通過出口(81)排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的燃料包括來自管道(37)的熱解 粗煤氣和來自管道(40)的其它燃料，其它燃料選自天然氣、液化石油氣、城市煤氣、工業(yè)合 成氣、工業(yè)尾氣和重油、渣油和其它廢油的液態(tài)燃料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的冷凝系統(tǒng)(4)由多個間接冷凝器 (5)串聯(lián)組成，所述冷凝器(5)的內(nèi)管(6)為熱解氣態(tài)產(chǎn)物通道，外管(7)為冷卻介質(zhì)通道， 熱解氣態(tài)產(chǎn)物從所述間接冷凝器(5)的內(nèi)管(6)進入，冷卻介質(zhì)從所述間接冷凝器(5)的 外管(7)進入，熱解氣態(tài)產(chǎn)物與冷卻介質(zhì)通過所述內(nèi)管(6)的壁進行間接換熱，使熱解氣態(tài) 產(chǎn)物的溫度降低到180°C以下時通過管道(27)流出所述冷凝系統(tǒng)(4)，冷卻下來的焦油通 過管道(28)排出收集。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的冷卻爐(3)為套筒式結(jié)構(gòu)，由內(nèi)筒(64)、外筒(65)和鉸龍(63)三部分組成，所述內(nèi)筒(64)為熱解產(chǎn)物半焦通道，所述外筒(65)為冷卻介質(zhì)的通道，所述冷卻爐(3)的兩端有冷卻水系統(tǒng)(71)和(73)，所述鉸龍(63) 上有冷卻水入口(72)和出口(74)，所述鉸龍(63)由電機帶動在內(nèi)筒中緩慢轉(zhuǎn)動，所述內(nèi) 筒(64)中的半焦在所述鉸龍(63)的帶動下向半焦出口方向移動，在移動的過程中半焦與 冷卻介質(zhì)通過所述內(nèi)筒(64)和外筒(65)之間的壁進行間接換熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、6、7或8所述的方法，其特征在于所述冷卻介質(zhì)選自循環(huán)水、脫鹽 水、新鮮水、空氣或惰性氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項權(quán)利要求所述方法得到的產(chǎn)品，其特征在于所述的產(chǎn) 品是粗煤氣和焦油，粗煤氣熱值大于20MJ/m3，粗煤氣中甲烷含量大于30體積％ ；產(chǎn)品焦油 中小于350°C的餾分含量大于50重量％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低煤化度粉煤熱解方法及采用該方法所得到的產(chǎn)品。該方法包括低煤化度粉煤的預(yù)干燥、低煤化度粉煤的熱解反應(yīng)、煤氣降溫和焦油回收、熱半焦的冷卻四個部分。該方法適合于對低煤化度的粉煤資源進行熱處理，以獲取優(yōu)質(zhì)的熱解煤氣和焦油產(chǎn)品，其中煤氣中惰性組分含量低，焦油中輕組分含量高且含塵量小，并獲得用途廣泛的半焦產(chǎn)品。本工藝方法在提高原料利用效率的同時具有能量綜合利用率高、物料處理量大、裝置投資少、易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、環(huán)境友好等特點。
文檔編號C10K1/00GK101880540SQ201010215349
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者張勇, 徐宏偉, 徐紅東, 樊義龍, 王錦, 羅進成, 葛寧, 賀根良, 門長貴, 韋孫昌 申請人:西北化工研究院