煤炭處理系統(tǒng)及煤炭處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種煤炭處理系統(tǒng)，其包括：半焦生產線，其包括依次布置的煤炭傳輸裝置、煤炭粉碎裝置、蒸汽預調質裝置、外熱式干餾裝置、半焦冷卻裝置；副產品生產線，其包括依次布置在所述外熱式干餾裝置下游的副產品分離裝置、水煤漿制漿裝置以及儲氣裝置；其中，所述水煤漿制漿裝置及所述儲氣裝置并聯(lián)布置在所述副產品分離裝置下游。根據(jù)本發(fā)明的煤炭處理系統(tǒng)及煤炭處理方法，其中煤炭干餾產出的焦油和富氫干餾氣被分級利用：單獨銷售或進一步分離精制用于生產燃料油品、苯酚、萘和氫氣；得到的潔凈低硫半焦送去鍋爐燃燒發(fā)電。其明顯的提高火力發(fā)電廠的經濟效益的同時干餾所產生的廢煙氣和干餾廢水，通過采用創(chuàng)新的集成處置方法，保證整個電廠的環(huán)保排放達標。
【專利說明】
煤炭處理系統(tǒng)及煤炭處理方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及能源電力行業(yè)，更具體而言，其涉及一種對煤炭梯級利用的煤炭處理 系統(tǒng)及煤炭處理方法。
【背景技術】
[0002] 目前，我國"富煤、缺油、少氣"的一次能源賦存條件決定了在未來相當長的時期 內，煤炭在能源結構中的主體地位不會改變，是我國可長期依賴的基礎能源。我國煤炭質量 總體較差，低階煤資源約占煤炭資源總量的55%左右，已經成為我國能源生產和供應的重要 組成部分。目前我國用12%的煤炭儲量來支撐占世界40%的煤炭產量，來支撐經濟的快速發(fā) 展，因此，低階煤資源的高效潔凈開發(fā)利用具有重大的戰(zhàn)略意義。
[0003] 褐煤是一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色的典型低階煤。我國探明保有儲量 1300億噸，占全國煤炭總儲量的13%左右，另有褐煤預測資源量1903億噸。目前，我國已少量 開發(fā)的褐煤90%以上用于坑口發(fā)電。褐煤發(fā)電成本低廉，是黑煤發(fā)電成本的1/3~1/4,天然 氣1/6~1/7。然而褐煤具有水分大、發(fā)熱量低、化學活性高、易燃易碎等特點，高水分褐煤直 接用于發(fā)電存在二氧化碳排放量大、電廠裝置建設和運行成本高等一系列問題，另外，我國 褐煤基本上分布在內蒙、東北、云南等偏遠地域，遠離經濟發(fā)展中心地區(qū)，經濟欠發(fā)達地區(qū)， 煤、電需求量較小，大量的褐煤需要調運到距離較遠的經濟發(fā)達地區(qū)。以秦皇島為參照點， 海拉爾地區(qū)的褐煤到港口的運輸成本約為190元/噸，而且國家已經限制低熱值煤炭的運輸 半徑，并且啟動了錫林浩特等電源基地項目，集中進行褐煤產地的電能轉換，而且提出需要 采用褐煤提水技術，努力實現(xiàn)電廠零水耗的目標，保證缺水地區(qū)的經濟可持續(xù)性發(fā)展。隨著 國家能源結構的調整優(yōu)化，對煙煤和以褐煤等低階煤為燃料的火力發(fā)電廠的合理和有效利 用顯得日益重要和突出，對我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排也具有重大的現(xiàn)實意義。
[0004] 同時，隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，石油消費迅速增長。預計2020年我國石油需 求約6.5億噸，產量2億噸，缺口 4.5億噸，對外依存度將達60%，對我國能源安全造成巨大壓 力。一方面要走出去與產油國合作開發(fā)油氣資源，還應考慮立足國內資源，用中國智慧解決 石油供應問題，除了發(fā)展煤直接或間接液化制油、煤制醇醚燃料等替代石油產品外，利用占 我國煤炭資源儲量13%以上的褐煤等低階煤，利用褐煤高的化學反應活性，通過低溫干餾低 成本的提取煤焦油，進一步加工制成清潔油品，也是解決石油短缺的重要途徑。
[0005] 煤干餾(coal carbonization)是煤化工的重要過程之一。指煤在隔絕空氣條件下 加熱、分解，生成焦炭(或半焦）、煤焦油、煤氣、粗苯等產物的過程。按加熱終溫的不同，可分 為三種：900~1100 °C為高溫干餾，即焦化;700~900 °C為中溫干餾；500~600 °C為低溫干 餾。煤的干餾是屬于化學變化。普通無煙煤多采用成熟的高溫干餾生產焦炭和城市煤氣，褐 煤等低階煤多采用低溫干餾提質，能得到高產率的焦油、半焦和煤氣。煤焦油加氫可生產汽 油、柴油、渣油等石油代用品和石油焦;低硫半焦是優(yōu)質潔凈無煙燃料，可作為工業(yè)、民用燃 料及電石、鐵合金、煉鐵高爐噴吹料，也是優(yōu)質的氣化用原料和吸附材料;煤氣是清潔燃料 和制化工合成氣的原料氣，實現(xiàn)煤的高附加值轉換。因此褐煤等低階煤干餾屬于煤炭綜合 梯級利用的潔凈煤技術，干餾加工可以使優(yōu)質煤和質量低、用途窄的低階煤得到多種用途 廣泛的產品，提高了低階煤的經濟效益和能量利用效率，完全符合我國發(fā)展?jié)崈裘杭夹g能 源多元化的戰(zhàn)略。由國家發(fā)改委《煤炭深加工示范項目規(guī)劃》暨現(xiàn)代煤化工十二五規(guī)劃中， 低階煤提質被列入7大重大示范項目之一，規(guī)劃目標到2015年基本掌握100萬噸低階煤提質 等大規(guī)模成套技術?？梢?，煤低溫干餾提質技術，將有良好的經濟效益和環(huán)境社會效益，前 景廣闊。
[0006] 世界上，澳大利亞、美國、俄羅斯、德國、波蘭、印尼等國家都有著豐富的褐煤等低 階煤資源，為了提高褐煤的品質和經濟價值，進行了長期的褐煤干餾技術的研究工作。我國 的褐煤資源也比較豐富，目前，如中國大唐集團公司、中國神華集團公司、中國華能集團公 司等，都在積極開展褐煤干餾提質工程項目的建設和前期利用研究。典型的褐煤干餾工藝 有:德國的L-R工藝、德國的Lurgi-Spue lgas低溫干餾工藝、美國的流化床-固熱載體低溫快 速干餾工藝、美國的T0SC0AL煤干餾工藝、澳大利亞的流化床快速干餾工藝、煤科總院MRF的 多段回轉爐工藝、大連理工的固體熱載體新法干餾工藝及中國神華模塊化固體熱載體干餾 工藝。目前國內外煤炭干餾提質技術大多處于試驗研究和工程化初始應用階段，大部分技 術存在工藝系統(tǒng)非常復雜，單機處理量小，占地面積大，投資高，能耗偏高，焦油產率不高， 廢水處理量大，對環(huán)境有著較大的污染等缺點，不符合我國節(jié)能減排的要求。因此，開發(fā)系 統(tǒng)簡單可靠、高效低污染、投資省的煤干餾提質技術，并盡快實現(xiàn)規(guī)模的工程示范應用，是 煤提質綜合利用技術的整體發(fā)展趨勢，也將具有很強的技術經濟性。
[0007] 目前在煤的干餾提質研究過程中焦點的是煤焦油產率。因為煤焦油不但是優(yōu)質的 液體燃料，而且是一些特殊化學制劑和化工新材料的原料。目前世界上有95%以上的2~4環(huán) 芳香物和雜環(huán)化合物以及15%~25%的BTX來自煤焦油(包括粗苯），其中大多數(shù)的芳香物單 體難以從石油中獲得。為了提高煤焦油產量和質量，國內外已進行大量的研究工作。接下來 將介紹其中兩種工藝方法。
[0008] 1、煤的快速干餾工藝 煤的快速干餾工藝不同于以獲得焦炭為目的的傳統(tǒng)的干餾技術，它是在常壓及中溫條 件下在短時間內迅速脫掉煤中的部分揮發(fā)份，獲得盡可能多的煤焦油，同時副產固體半焦 和高熱值的粗煤氣。根據(jù)供熱介質不同，煤粉快速干餾可分為氣體熱載體工藝和固體熱載 體工藝。
[0009] 氣體熱載體工藝:氣體熱載體工藝通常是將半焦氣化或燃燒后產生的高溫氣體引 入干餾室，根據(jù)加熱方式的不同分為外熱式(高溫氣體間接加熱煤炭)和內熱式(高溫氣體 直接加熱煤炭）兩種，代表性工藝有日本氣流床粉煤快速干餾工藝和美國的多級流化床 COED工藝。這兩種工藝對煤種的適應性強，總熱效率高，日本氣流床粉煤快速干餾工藝由于 將干餾與氣化反應集中在同一反應器中的不同階段，節(jié)約了空間，使設備結構緊湊，但加壓 條件需要額外附加設備和成本。美國的多級流化床COED工藝的顯著特點為分級干餾和負壓 運行，最大程度上減弱了干餾產物二次反應的程度、干餾產物與半焦發(fā)生交聯(lián)反應的程度， 但過于復雜的流程也使工藝放大的難度增加，并且整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行需要兼顧溫度、壓 力、流化狀態(tài)和半焦的排出等因素，實際運轉操作的難度要求很高。在國內有：國電富通的 國富爐;三江SJ干餾技術;大唐華銀改進的LCC工藝;西安熱工院流化床，鞍山熱能院的褐煤 低溫干餾改質技術;北京柯林斯達的褐煤改性提質技術；中國煤炭科學研究總院北京煤化 所多段回轉爐干餾工藝(MRH在再用氣體熱載體技術進行褐煤干餾應用研究。
[0010] 固體熱載體工藝：固體熱載體工藝則利用高溫半焦或其他的高溫固體物料與煤在 干餾室混合，利用熱載體的顯熱將煤干餾，有代表性的有Garrett工藝、T0SC0AL工藝、LR工 藝以及大連理工開發(fā)的DG工藝，對于固體熱載體煤干餾工藝，國內外進行了大量的研究工 作，而且大部分已進行了工業(yè)性試驗，但至今沒有商業(yè)化，主要原因在于固體熱載體的半焦 (陶瓷球)等均需要額外的燃料燃燒對其供熱，整個過程的熱效率較低，另外還存在固體產 品利用價值低等問題，已基本停止了研究。隨著循環(huán)流化床燃燒技術的發(fā)展和煤炭綜合利 用的要求，基于循環(huán)流化床燃燒的固體熱載體煤干餾工藝，英國的Cranf ield大學、浙江大 學、濟南鍋爐廠、中科院過程所、中科院山西煤化所等單位相繼開發(fā)了以循環(huán)熱灰作為固體 熱載體將燃煤進行爐前干餾產生煤氣和焦油，干餾后的半焦用作鍋爐燃料送入爐內燃燒以 生產蒸汽發(fā)電和供熱，實現(xiàn)熱、電、油、氣的多聯(lián)產工藝。這些工藝不需要專門的熱載體加熱 設備就可獲得穩(wěn)定的高溫熱載體來源，干餾半焦直接用于循環(huán)流化床的燃燒，充分利用了 半焦的顯熱，整個系統(tǒng)的熱利用率高;被熱載體稀釋的干餾半焦無需分離直接返回鍋爐燃 燒，從而克服了傳統(tǒng)固體熱載體干餾工藝固體產物利用價值低的問題;在污染物脫除方面， 由于煤中的部分含硫含氮化合物在干餾過程中富集脫除，使得循環(huán)流化床脫硫脫氮負荷顯 著降低，但在工業(yè)化方面仍存在很多問題，主要原因在于過程開發(fā)中普遍遇到了一些技術 問題，如固體物料混合、含塵干餾氣的凈化及干餾后半焦(或陶瓷球)與灰的返送等，阻礙了 該工藝的進一步開發(fā)。
[0011] 下表將前述兩種快速干餾的工藝進行了比較。
[0012] 2、煤加氫干餾 煤加氫干餾是通過外加氫來飽和煤干餾產生的自由基，避免自由基間相互聚合發(fā)生二 次反應，使自由基與氫結合生成輕質焦油。該工藝的主要優(yōu)點在于能明顯提高焦油收率(達 30%以上)及焦油質量(增加焦油中輕質組分的含量），更重要的是它具有十分顯著的脫硫脫 氮作用。但煤加氫干餾需要制氫和氫氣循環(huán)裝置使得其成本和投資費用較高，很難與石油 化工競爭，所以該工藝至今仍停留在中試水平上。為解決煤加氫干餾成本和投資費用問題， 人們開始尋找廉價的富氫氣氛代替純氫進行煤加氫干餾，研究者先后提出了 "煤快速甲烷 共干餾"、"煤焦爐煤氣共干餾"、"C02重整與煤干餾耦合(CRMP)"等新工藝。"煤快速甲烷共 干餾工藝"操作壓力低，焦油中乙烯、苯和輕質焦油收率高。"煤焦爐煤氣共干餾工藝"干餾 產品收率與相當氫壓下加氫干餾產品收率相當，產品分布取決于焦爐氣中的氫分壓。"甲烷 C02重整與煤干餾耦合(CRMP)工藝"過程焦油的產率達到27%，是相同條件下氮氛中干餾的 2.8倍，氫氣氛中干餾的1.7倍。另外，張曉方等利用N2、H2、CO、C02及CH4的混合氣體模擬干 餾氣，研究煤在干餾反應器中干餾的焦油(干餾油)產率隨反應氣氛中上述各種組分含量的 變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)采用干餾氣作為反應氣氛時焦油產率最大，相對無水無灰基煤達13%。上述 工藝到目前為止尚無工業(yè)化報道。
[0013] 綜上所述，目前，國內外煤干餾梯級利用普遍存在裝置投資高、環(huán)保壓力大、焦油 及氣體產品品質低的有待提高的問題，目前尚無火力發(fā)電廠與煤干餾技術結合的工業(yè)應用 實施例。

【發(fā)明內容】

[0014] 本發(fā)明目的在于提供一種能夠分質梯級利用煤炭的煤炭處理系統(tǒng)。
[0015] 本發(fā)明目的又在于提供一種應用前述煤炭處理系統(tǒng)來分質梯級利用煤炭的煤炭 處理方法。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種煤炭處理系統(tǒng)，其包括:半焦生產線，其包括依 次布置的煤炭傳輸裝置、煤炭粉碎裝置、蒸汽預調質裝置、外熱式干餾裝置、半焦冷卻裝置； 副產品生產線，其包括依次布置在所述外熱式干餾裝置下游的副產品分離裝置、水煤漿制 漿裝置以及儲氣裝置;其中，所述水煤漿制漿裝置及所述儲氣裝置并聯(lián)布置在所述副產品 分離裝置下游。
[0017] 可選地，在所述外熱式干餾裝置后設置返料傳輸裝置，所述返料傳輸裝置用于將 一部分未冷卻的熱半焦傳輸回所述外熱式干餾裝置來供熱。
[0018] 可選地，還包括將所述蒸汽預調質裝置內產生的冷凝水傳輸至所述半焦冷卻裝置 的冷凝水傳輸裝置;和/或將所述半焦冷卻裝置內產生的蒸汽傳輸至所述蒸汽預調質裝置 的蒸汽傳輸裝置。
[0019] 可選地，還包括連接至所述外熱式干餾器的煙氣處理裝置。
[0020] 可選地，還包括布置在所述蒸汽預調質裝置下游的布袋除塵器、增壓風機及水回 收單元，所述蒸汽預調質裝置產生的水蒸汽經過所述布袋除塵器凈化后，一部分水蒸汽經 由所述增壓風機經由所述蒸汽預調質裝置的底部返回所述蒸汽預調質裝置中；和/或另一 部分水蒸汽傳輸至水回收單元。
[0021] 可選地，還包括能夠使用干餾氣和/或干煤粉作為燃料的雙燃料燃燒裝置，其用于 為所述外熱式干餾裝置提供高溫煙氣。
[0022] 可選地，所述過熱蒸汽預調質裝置為設有單層內置傾斜換熱器的間接加熱蒸汽流 化床或管式回轉干燥機。
[0023] 可選地，所述外熱式干餾裝置內置高溫管式換熱器。
[0024] 可選地，所述蒸汽預調質裝置內置蒸汽換熱器。
[0025] 可選地，所述副產品分離裝置包括:燒結陶瓷除塵器和/或金屬過濾分離器；以及 冷卻器。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供一種煤炭處理方法，其包括:S100，通過煤炭傳 輸裝置將煤炭傳輸至煤炭粉碎裝置來粉碎煤炭，產生煤粉;S200，將煤粉傳輸至蒸汽預調質 裝置中，并在第一預調質溫度下的過熱蒸汽中脫水處理第一預調質時段，產生脫水煤粉及 冷凝水;S300，將脫水煤粉傳輸至外熱式干餾裝置中進行干餾，產生半焦及副產品；S400，將 半焦傳輸至半焦冷卻裝置中進行冷卻。
[0027]可選地，S300中的所述副產品包括:焦粉和/或干餾煤氣和/或焦油蒸汽和/或化合 水蒸汽。
[0028] 可選地，在S300后還包括:S510,將焦粉經由副產品分離裝置分離出，并傳輸至水 煤漿制漿裝置來生產水煤漿;和/或S520,將干餾煤氣經由副產品分離裝置分離出，并經過 脫硫冷卻后，將其傳輸至儲氣裝置進行儲存;和/或供傳輸至雙燃料燃燒裝置中燃燒，來為 所述外熱式干餾裝置提供高溫煙氣換熱；和/或傳輸回外熱式干餾裝置中來松動煤粉層； 和/或S530,將焦油蒸汽經由副產品分離裝置分離提純;和/或S540,將化合水蒸汽經由副產 品分離裝置分離出，并傳輸至水煤漿制漿裝置來生產水煤漿。
[0029]可選地，S410,將一部分未經過冷卻的半焦通過返料傳輸裝置傳輸回所述外熱式 干餾裝置供熱。
[0030] 可選地，S200還包括:將所述蒸汽預調質裝置內產生的冷凝水通過冷凝水傳輸裝 置傳輸至所述半焦冷卻裝置內來冷卻半焦;和/或S400還包括:將所述半焦冷卻裝置內產生 的蒸汽通過蒸汽傳輸裝置傳輸至所述蒸汽預調質裝置內來供熱。
[0031] 可選地，在S400后還包括:S600,將冷卻后的半焦傳輸至鍋爐以供燃燒和/或傳輸 至儲煤場儲存。
[0032]可選地，在S200后還包括:S700,將所述蒸汽預調質裝置產生的水蒸汽經過布袋除 塵器凈化后，使一部分水蒸汽通過增壓風機經由所述蒸汽預調質裝置的底部返回所述蒸汽 預調質裝置中，來松動所述蒸汽預調質裝置底部的煤粉層;和/或使另一部分水蒸汽傳輸至 水回收單元。
[0033]可選地，在S700后還包括:S800,將所述蒸汽預調質裝置產生的煤粉經過布袋除塵 器凈化后，送入雙燃料燃燒裝置中燃燒，來為所述外熱式干餾裝置提供高溫煙氣換熱。 [0034] 可選地，在S800后還包括:S900，將與所述外熱式干餾裝置換熱后的中溫煙氣經由 煙氣處理裝置進行脫銷及脫硫處理。
[0035] 可選地，S200中的第一預調質溫度為105~495° C;和/或第一預調質時段為0.1-10 小時。
[0036]可選地，所述蒸汽預調質裝置內的褐煤顆粒的料層溫度為105°C_495°C，經所述蒸 汽預調質裝置處理后的煤粉濕基含水量為〇. 2%-67%。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的煤炭處理系統(tǒng)及煤炭處理方法，提供一種將外熱式焦循環(huán)低溫干餾 技術應用于火力發(fā)電廠高效分質利用，所生產的潔凈低硫半焦用于發(fā)電、高產率焦油作為 副產品外銷的煤清潔轉化工藝。其采用了外熱式氣體熱載體技術和固體焦循環(huán)的技術集 成，同時采用富氫干餾氣體循環(huán)，提出了一種集物理分離與熱化學轉化于一體，同時生成 油、氣、半焦的煤高效提質利用工藝方法。該方法也是一種火力發(fā)電廠超凈排放改造的有效 的燃料預處理措施。通過對火力發(fā)電廠鍋爐燃燒的全部或部分動力煤炭進行預先的干餾處 理，副產物梯級利用，提高電廠效益。該方法中煤炭干餾產出的焦油和富氫干餾氣被分級利 用:單獨銷售或進一步分離精制用于生產燃料油品、苯酚、萘和氫氣;得到的潔凈低硫半焦 送去鍋爐燃燒發(fā)電。通過該方法明顯的提高火力發(fā)電廠的經濟效益的同時，干餾所產生的 廢煙氣和干餾廢水通過創(chuàng)新的集成處置方法，保證整個電廠的環(huán)保排放達標。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明的煤炭處理系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0039]如附圖1所示，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明，并不是 把本發(fā)明的實施范圍局限于此。本實施例的煤炭處理系統(tǒng)主要包括半焦生產線以及副產品 生產線。其中半焦生產線包括依次布置的煤炭傳輸裝置1、煤炭粉碎裝置2、蒸汽預調質裝置 3、外熱式干餾裝置4、半焦冷卻裝置8;而副產品生產線包括依次布置在外熱式干餾裝置4下 游的副產品分離裝置、水煤漿制漿裝置11以及儲氣裝置13。
[0040] 此時，首先將煤場中的原煤通過煤炭傳輸裝置1傳輸至煤炭粉碎裝置2進行粉碎。 經過破碎后的煤粉粒度在0.01~25mm之間，其被送到蒸汽預調質裝置3中。蒸汽預調質器3中 內置了蒸汽換熱器，通過間接加熱，保證煤粉能夠在105~495°C的過熱蒸汽環(huán)境中處理約 0.1-10小時。這對部分煤種能明顯提高產油率，同時脫出大部分煤炭中水分，明顯減少干餾 產生的化合廢水量，減輕系統(tǒng)廢水處理的壓力。作為一種【具體實施方式】，蒸汽預調質裝置3 為設有單層內置傾斜換熱器的間接加熱蒸汽流化床或管式回轉干燥機?？蛇x地，經蒸汽預 調質裝置3處理后低階煤炭濕基水分含量為0.2%-67%。作為一種【具體實施方式】，蒸汽預調質 裝置3內褐煤顆粒的料層溫度為105°C_495°C。作為另一種【具體實施方式】，蒸汽預調質裝置3 中的換熱器為內置單向直管式換熱器。其中蒸汽預調質器3所分離出的煤中的水分以蒸汽 形態(tài)排出，可以通過換熱器來回收水分，同時回收其中的熱量。
[0041] 經過蒸汽預調質后的熱煤粉被送到外熱式干餾裝置4中，在此通過外熱式干餾技 術及焦循環(huán)的技術組合，在外熱式干餾裝置4內置高溫管式換熱器，加熱氣體在外熱式干餾 裝置4中走管程與干餾原料煤炭間接接觸，得到熱值高的干餾氣。
[0042] 外熱式干餾裝置4中產生的干餾氣、油品蒸汽、化合水蒸汽和半焦細粉的混合氣體 從干餾器頂部排出，被送到燒結陶瓷除塵器6或金屬過濾分離器，將其中的半焦細粉與干餾 混合氣體分離，干餾氣、油品蒸汽和化合水的混合蒸汽進入冷卻器7中冷卻分離，得到常溫 干餾氣、低溫煤焦油和化合水。其中低溫煤焦油罐裝后裝車外銷，常溫干餾氣體通過羅茨風 機12被送入儲氣裝置13暫存其中。備選地，所儲存的富氫氣體的一部分被循環(huán)回外熱式干 餾裝置4，在起到松動外熱式干餾裝置4內煤粉顆粒的同時，外熱式干餾裝置4內高氫氣分壓 也有利于焦油廣率得提尚。
[0043] 分離下來的半焦細粉制通過水煤漿制漿裝置11，制成水煤漿，通過簡單的管路栗 送，利用原有火電廠的點火油槍系統(tǒng)送進電廠鍋爐燃燒，徹底解決干餾工藝的超細半焦粉 塵污染和高污染的化和廢水處理的環(huán)保問題，而且工藝方法成熟可靠，利用原有設施，改造 和運行費用低。應當知道的是，燒結陶瓷或金屬過濾分離器6及冷卻器7可統(tǒng)一看作副產品 處理器，其均用于對生產半焦中產生的副產品進行處理。
[0044]由外熱式干餾裝置4底部排出的400~650°C半焦顆粒經過保證密封的旋轉給料閥 被送入半焦冷卻裝置8中冷卻到環(huán)境溫度后，根據(jù)生產調度要求，可以直接通過密封的管狀 皮帶9、10送入電廠鍋爐燃燒或送回煤場配煤使用。
[0045] 可選地，可在外熱式干餾裝置4后設置返料傳輸裝置5，該返料傳輸裝置能夠將未 經冷卻的熱半焦送回到外熱式干餾裝置4內，與外熱式干餾裝置4的內置換熱器共同快速加 熱原煤，此組合可達到較高的干餾煤粉升溫速度從而可以實現(xiàn)更高的產油率和裝置產能。
[0046] 可選地，該煤炭處理系統(tǒng)還包括將蒸汽預調質裝置3內產生的冷凝水傳輸至半焦 冷卻裝置8的冷凝水傳輸裝置以及將半焦冷卻裝置8內產生的蒸汽傳輸至蒸汽預調質裝置3 的蒸汽傳輸裝置。在此種情形下，一方面，半焦冷卻裝置8通過內置換熱器回收大部分半焦 的冷卻熱量，并產生蒸汽送到蒸汽預調質裝置3中循環(huán)使用，循環(huán)冷卻水將保證將半焦顆粒 冷卻到可以安全輸送的環(huán)境溫度附近。另一方面，蒸汽預調質裝置3內產生的冷凝水通過冷 凝水傳輸裝置傳輸至半焦冷卻裝置8內來冷卻半焦，也可以有效回收冷凝水中的熱量，提高 能量利用率。
[0047]可選地，該煤炭處理系統(tǒng)還包括布置在蒸汽預調質裝置3下游的布袋除塵器17、增 壓風機18及水回收單元。蒸汽預調質裝置3所產生的煤里的水蒸發(fā)所產生的水蒸汽由頂部 排出，經過布袋除塵器17,凈化后一部分送入水回收單元，一部分經過蒸汽增壓風機18,增 壓后由蒸汽預調質裝置3底部進入，起到松動煤層，保證換熱效率的作用，循環(huán)使用。
[0048]可選地，該煤炭處理系統(tǒng)還包括能夠使用干餾氣和/或干煤粉作為燃料的雙燃料 燃燒裝置14,其用于為外熱式干餾裝置4提供高溫煙氣。在此種情形下，一方面，儲氣裝置13 中的所產生的冷干餾氣可送至雙燃料燃燒裝置14中燃燒，產生的高溫500-850° C的高溫煙 氣進入外熱式干餾裝置4的內置換熱器的管內，通過高溫管式換熱器管壁，將干餾所需要的 熱量傳遞給管外的煤粉顆粒。另一方面，蒸汽預調質裝置3中產生的煤粉經過布袋除塵器17 凈化后，被送入雙燃料燃燒裝置14中燃燒，來為外熱式干餾裝置4提供高溫煙氣換熱。作為 一個示例，雙燃料燃燒裝置為采用采用干餾氣和/或干煤粉作為燃料的煙氣爐。
[0049]可選地，該煤炭處理系統(tǒng)還包括連接至外熱式干餾裝置4的煙氣處理裝置。干餾器 的煙氣系統(tǒng)分為高溫和中低溫兩段，在兩段中間集成了中溫脫硝單元15,加熱系統(tǒng)產生的 中溫煙氣脫硝后再去中低溫段換熱，通過管道經煙氣引風機16送到電廠主煙風系統(tǒng)，經過 脫硫后集中達標排放。應當知道的是中溫脫硝單元15及煙氣引風機16可統(tǒng)一看作煙氣處理 裝置，其均用于對生產半焦中供熱的煙氣進行處理。
[0050] 與此同時，為能夠更好地發(fā)揮處前述實施例的煤炭處理系統(tǒng)的技術效果，根據(jù)本 發(fā)明的另一個方面，還提供一種煤炭處理方法。如下將結合圖1進一步描述本方法。其包括： S100，通過煤炭傳輸裝置1將煤炭傳輸至煤炭傳輸裝置2來粉碎煤炭，產生煤粉;S200，將煤 粉傳輸至蒸汽預調質裝置3中，并在第一預調質溫度下的過熱蒸汽中脫水處理第一預調質 時段，產生脫水煤粉及冷凝水;S300，將脫水煤粉傳輸至外熱式干餾裝置4中進行干餾，產生 半焦及副產品；S400,將半焦傳輸至半焦冷卻裝置8中進行冷卻。
[0051] 此外，為優(yōu)化前述煤炭處理方法，還提供更多備選的實施方式。
[0052] 可選地，S300中的副產品包括:焦粉和/或干餾煤氣和/或焦油蒸汽和/或化合水蒸 汽。
[0053] 可選地，在S300后還包括:S510,將焦粉經由副產品分離裝置分離出，并傳輸至水 煤漿制漿裝置11來生產水煤漿;和/或S520,將干餾煤氣經由副產品分離裝置分離出，并經 過脫硫冷卻后，將其傳輸至儲氣裝置13進行儲存；和/或供傳輸至雙燃料燃燒裝置14中燃 燒，來為外熱式干餾裝置4提供高溫煙氣換熱;和/或傳輸回外熱式干餾裝置4中來松動煤粉 層;和/或S530，將焦油蒸汽經由副產品分離裝置分離提純；和/或S540，將化合水蒸汽經由 副產品分離裝置分離出，并傳輸至水煤漿制漿裝置11來生產水煤漿。
[0054]可選地，S410,將一部分未經冷卻的熱半焦通過返料傳輸裝置5傳輸回外熱式干餾 裝置4供熱。
[0055]可選地，S200還包括:將蒸汽預調質裝置3內產生的冷凝水通過冷凝水傳輸裝置傳 輸至半焦冷卻裝置8內來冷卻半焦;和/或S400還包括:將半焦冷卻裝置8內產生的蒸汽通過 蒸汽傳輸裝置傳輸至蒸汽預調質裝置3內來供熱。
[0056]可選地，在S400后還包括:S600,將冷卻后的半焦傳輸至鍋爐以供燃燒和/或傳輸 至儲煤場儲存。
[0057]可選地，在S200后還包括:S700,將蒸汽預調質裝置產生的水蒸汽經過布袋除塵器 17凈化后，使一部分水蒸汽通過增壓風機18經由蒸汽預調質裝置的底部返回蒸汽預調質裝 置3中，來松動蒸汽預調質裝置3底部的煤粉層；和/或使另一部分水蒸汽傳輸至水回收單 J L· 〇
[0058]可選地，在S700后還包括:S800,將蒸汽預調質裝置3產生的煤粉經過布袋除塵器 17凈化后，送入雙燃料燃燒裝置14中燃燒，來為外熱式干餾裝置4提供高溫煙氣換熱。
[0059] 可選地，在S800后還包括:S900,將與外熱式干餾裝置4換熱后的中溫煙氣經由煙 氣處理裝置進行脫銷及脫硫處理。
[0060] 可選地，S200中的第一預調質溫度為105~495° C;和/或第一預調質時段為0.1-10 小時。
[0061] 可選地，蒸汽預調質裝置內的褐煤顆粒的料層溫度為105°C_495°C，經蒸汽預調質 裝置處理后的煤粉濕基含水量為0.2%-67%。
[0062] 本發(fā)明所提出的低溫干餾工藝與火力發(fā)電廠超凈排放改造結合新的系統(tǒng)及方法， 可在燃燒前有效分離出煤中含有的高附加值的各種油品和氣體原料，最大程度的挖掘低階 煤炭資源所固有的經濟、環(huán)境和社會效益，是提高煤炭利用效率的切實而有效的現(xiàn)實途徑， 煤種提取液體氣體燃料，也有利于國家能源安全戰(zhàn)略的保障。以目前傳統(tǒng)燃燒低階煤的 300MW火力發(fā)電廠為例，每年燃料消耗約為110萬噸熱值為3500Kcal/Kg，含水量為33%的低 階煤，如果采用本方法提出的低溫干餾技術，每年將多回收6萬噸以上的高附加值的低溫煤 焦油，5千萬標準立方米熱值約5000Kcal/m 3的高純度干餾煤氣，還有約20萬噸水，基本能實 現(xiàn)電廠的零水耗目標;而且干餾處理后的半焦，熱值提高約40%，含硫量降低約25%，屬于潔 凈煤種，顯著減少了煤炭消耗、二氧化碳和二氧化硫排放量，有利于使現(xiàn)有火力發(fā)電廠達到 國家最近提出的超凈排放改造的要求，可以明顯的提高煤炭的利用效率和電廠經濟效益。
[0063] 本方法提出低溫干餾核心工藝與傳統(tǒng)火力發(fā)電廠無縫銜接的解決方案，簡單可 靠、安全環(huán)保、節(jié)能高效，不必對現(xiàn)行電廠主工藝做大規(guī)模改造，充分利用原有土地和設施， 投資低、效益明顯。該工藝電廠集成具有以下優(yōu)點： 安全:并聯(lián)操作，不影響主輸煤單元，切換方便，保證主發(fā)電系統(tǒng)安全運行;干餾系統(tǒng)采 用外熱式技術，原煤種類適用性強，干餾過程分別采用過熱蒸汽及經凈化后的煤氣為工作 介質，密閉操作，是一個無氧過程，無煤粉燃燒和爆炸危險，系統(tǒng)安全可靠。
[0064]環(huán)保:系統(tǒng)的干餾廢氣的氮氧化物和二氧化硫完全達標處理排放，通過干餾器內 置煙氣中溫脫硝單元，加熱煙氣達標脫硝后(或進入獨立的脫硫單元)送到電廠主煙風系統(tǒng) 脫硫單元脫硫后與主煙氣一起達標排放;系統(tǒng)的干餾含酚廢水與干餾產生的超細半焦粉一 同制成水煤漿，利用原有鍋爐的燃油點火系統(tǒng)全部送入鍋爐燃燒。制漿和管道輸送完全密 閉，無污染物異味外泄，同時避免了超細粉體的粉塵污染和化合廢水的污染，保證整個系統(tǒng) 的潔凈生產環(huán)境。
[0065]增效:煤干餾產物梯級利用，根據(jù)周邊的產業(yè)平臺承接能力和副產物的市場情況， 干餾氣可以通過管道外輸，也可以系統(tǒng)內燃燒做熱源；低溫煤焦油作為主要產品外銷用于 深加工生產高品質燃料油及精細化工產品；半焦全部送鍋爐燃燒發(fā)電，利用本方法的煤炭 低溫干餾與電廠鍋爐燃燒發(fā)電進行聯(lián)產，可以有效的利用電廠承接資源，依據(jù)電網負荷波 動調節(jié)聯(lián)產副產物產能，可大幅度提高經濟效益，以傳統(tǒng)的300MW熱電廠測算，采用本方法 處理50%的動力原煤后，電廠的銷售收入可以提高約20%。
[0066]節(jié)能：電廠鍋爐普通燃煤經干餾后熱值提高約25-55%，而其中有機硫的含量可以 降低約30-55%，而且水分降低到約1-3%，屬高品質高熱值、低硫低水潔凈動力煤，能明顯的 改善燃燒工況，降低磨煤機、煙氣引風機電耗和脫硫單元負荷，從而降低發(fā)電煤耗約4-15 g/Kw.h;而且通過蒸汽調質預處理分離出來煤中的水分是以蒸汽形式排出系統(tǒng)，通過加熱 鍋爐給水，去暖風器或冬季供熱，也能明顯降低發(fā)電煤耗約2-8 g/Kw.h;能量梯級利用，通 過熱焦粉的余熱回收副產蒸汽，用于原煤脫水和蒸汽調質，提高了整個干餾系統(tǒng)的熱利用 率。
[0067] 節(jié)水:通過蒸汽預調質裝置的處理，可以分離出煤炭中的大部分水分，通過余熱回 收或空冷技術將煤中的水分回收利用，送至脫硫單元或者處理后補充鍋爐耗水，可以明顯 降低發(fā)電廠水耗，在缺水地區(qū)尤為重要，是環(huán)境友好型與水資源節(jié)約型的潔凈煤技術。
[0068] 高效:核心干餾工藝采用細煤粉外熱式焦粉循環(huán)的技術創(chuàng)新，干餾裝置傳熱效率 和煤粉升溫速率高于常規(guī)的內熱式干餾爐，設備效率高、產能大(單套系統(tǒng)的年產量可以達 到50萬噸以上）、占地面積小、設備投資低；同時預先間接蒸汽調質對特定低階煤種能有效 提高產油率約15-30%，同時以含有大量出的熱煤氣為干餾器內煤粉的松動介質，出的存在也 有利于焦油析出，從而提高干餾系統(tǒng)的整體經濟效益。
[0069] 外熱式焦循環(huán)低溫干餾技術應用于火力發(fā)電廠高效提質利用，形成了具有生產低 硫半焦、高焦油產率的褐煤清潔轉化工藝，能在火力發(fā)電廠安全、高效、環(huán)保地綜合利用我 國豐富的低階煤資源。
[0070] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"等指示的方 位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述， 而不是指示或暗示所指的裝置或特征必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因 此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0071] 以上例子主要說明了本發(fā)明的煤炭處理裝置及煤炭處理方法。盡管只對其中一些 本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解，本發(fā)明可以在不偏離 其主旨與范圍內以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的 而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明 可能涵蓋各種的修改與替換。
【主權項】
1. 一種煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，包括： 半焦生產線，其包括依次布置的煤炭傳輸裝置、煤炭粉碎裝置、蒸汽預調質裝置、外熱 式干餾裝置、半焦冷卻裝置； 副產品生產線，其包括依次布置在所述外熱式干餾裝置下游的副產品分離裝置、水煤 漿制漿裝置以及儲氣裝置； 其中，所述水煤漿制漿裝置及所述儲氣裝置并聯(lián)布置在所述副產品分離裝置下游。2. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，在所述外熱式干餾裝置后設置返 料傳輸裝置，所述返料傳輸裝置用于將一部分未經冷卻的熱半焦傳輸回所述外熱式干餾裝 置來供熱。3. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括將所述蒸汽預調質裝置內 產生的冷凝水傳輸至所述半焦冷卻裝置的冷凝水傳輸裝置;和/或將所述半焦冷卻裝置內 產生的蒸汽傳輸至所述蒸汽預調質裝置的蒸汽傳輸裝置。4. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接至所述外熱式干餾器 的煙氣處理裝置。5. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括布置在所述蒸汽預調質裝 置下游的布袋除塵器、增壓風機及水回收單元，所述蒸汽預調質裝置產生的水蒸汽經過所 述布袋除塵器凈化后，一部分水蒸汽經由所述增壓風機經由所述蒸汽預調質裝置的底部返 回所述蒸汽預調質裝置中；和/或另一部分水蒸汽傳輸至水回收單元。6. 根據(jù)權利要求1所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括能夠使用干餾氣和/或干 煤粉作為燃料的雙燃料燃燒裝置，其用于為所述外熱式干餾裝置提供高溫煙氣。7. 根據(jù)權利要求1至6任意一項所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，所述過熱蒸汽預調 質裝置為設有單層內置傾斜換熱器的間接加熱蒸汽流化床或管式回轉干燥機。8. 根據(jù)權利要求1至6任意一項所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，所述外熱式干餾裝 置內置高溫管式換熱器。9. 根據(jù)權利要求1至6任意一項所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸汽預調質裝 置內置蒸汽換熱器。10. 根據(jù)權利要求1至6任意一項所述的煤炭處理系統(tǒng)，其特征在于，所述副產品分離裝 置包括:燒結陶瓷除塵器和/或金屬過濾分離器；以及冷卻器。11. 一種煤炭處理方法，其特征在于，包括： S100，通過煤炭傳輸裝置將煤炭傳輸至煤炭粉碎裝置來粉碎煤炭，產生煤粉； S200,將煤粉傳輸至蒸汽預調質裝置中，并在第一預調質溫度下的過熱蒸汽中脫水處 理第一預調質時段，產生脫水煤粉及冷凝水； S300,將脫水煤粉傳輸至外熱式干餾裝置中進行干餾，產生半焦及副產品； S400，將半焦傳輸至半焦冷卻裝置中進行冷卻。12. 根據(jù)權利要求11所述的煤炭處理方法，其特征在于，S300中的所述副產品包括:焦 粉和/或干餾煤氣和/或焦油蒸汽和/或化合水蒸汽。13. 根據(jù)權利要求12所述的煤炭處理方法，其特征在于，在S300后還包括： S510,將焦粉經由副產品分離裝置分離出，并傳輸至水煤漿制漿裝置來生產水煤漿； 和/或 S520,將干餾煤氣經由副產品分離裝置分離出，并經過脫硫冷卻后，將其傳輸至儲氣裝 置進行儲存;和/或供傳輸至雙燃料燃燒裝置中燃燒，來為所述外熱式干餾裝置提供高溫煙 氣換熱;和/或傳輸回外熱式干餾裝置中來松動煤粉層;和/或 S530，將焦油蒸汽經由副產品分離裝置分離提純;和/或 S540,將化合水蒸汽經由副產品分離裝置分離出，并傳輸至水煤漿制漿裝置來生產水 煤漿。14. 根據(jù)權利要求11所述的煤炭處理方法，其特征在于，還包括： S410,將一部分未經冷卻的熱半焦通過返料傳輸裝置傳輸回所述外熱式干餾裝置供 熱。15. 根據(jù)權利要求11所述的煤炭處理方法，其特征在于： S200還包括:將所述蒸汽預調質裝置內產生的冷凝水通過冷凝水傳輸裝置傳輸至所述 半焦冷卻裝置內來冷卻半焦;和/或 S400還包括:將所述半焦冷卻裝置內產生的蒸汽通過蒸汽傳輸裝置傳輸至所述蒸汽預 調質裝置內來供熱。16. 根據(jù)權利要求11所述的煤炭處理方法，其特征在于，在S400后還包括： S600,將冷卻后的半焦傳輸至鍋爐以供燃燒和/或傳輸至儲煤場儲存。17. 根據(jù)權利要求11所述的煤炭處理方法，其特征在于，在S200后還包括： S700,將所述蒸汽預調質裝置產生的水蒸汽經過布袋除塵器凈化后，使一部分水蒸汽 通過增壓風機經由所述蒸汽預調質裝置的底部返回所述蒸汽預調質裝置中，來松動所述蒸 汽預調質裝置底部的煤粉層;和/或使另一部分水蒸汽傳輸至水回收單元。18. 根據(jù)權利要求17所述的煤炭處理方法，其特征在于，在S700后還包括： S800，將所述蒸汽預調質裝置產生的煤粉經過布袋除塵器凈化后，送入雙燃料燃燒裝 置中燃燒，來為所述外熱式干餾裝置提供高溫煙氣換熱。19. 根據(jù)權利要求18所述的煤炭處理方法，其特征在于，在S800后還包括： S900,將與所述外熱式干餾裝置換熱后的中溫煙氣經由煙氣處理裝置進行脫銷及脫硫 處理。20. 根據(jù)權利要求11所述的煤炭處理方法，其特征在于，S200中的第一預調質溫度為 105~495° C;和/或第一預調質時段為0.1-10小時。21. 根據(jù)權利要求11所述的煤炭處理方法，其特征在于，所述蒸汽預調質裝置內的褐煤 顆粒的料層溫度為l〇5°C-495°C，經所述蒸汽預調質裝置處理后的煤粉濕基含水量為0.2%-67%〇
【文檔編號】C10B47/00GK105985790SQ201610238328
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】季亦平
【申請人】上海嘉信能源技術有限公司