CN104130790A - 一种间接换热的煤干馏工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种间接换热的煤干馏工艺，通过先在所述干燥段采用干馏段换热后的烟气对原煤进行直接换热，从而实现脱水干燥，之后在所述干馏段，实现了煤气和空气的燃烧并产生800-1200℃的高温烟气，所述高温烟气对煤进行间接换热；干馏步骤完成后，对半焦的冷却采用上部的直接喷淋冷却结合下部的间接水冷，并以间接水冷冷却为主，从而有利于得到品质较高的半焦，同时还不会产生废水排放，节约了水资源，减少了环境污染，本发明所述的间接换热的煤干馏工艺，提高了煤气的热值，降低了煤气中粉尘含量，提高焦油收率，制得半焦品质高，能够同时适用于块煤和小粒度煤的干馏炭化。

Description

一种间接换热的煤干馏工艺

技术领域

本发明涉及一种间接换热的煤干馏工艺，属于煤干馏技术领域。

背景技术

干馏是固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程。干馏的结果是生成各种气体、蒸汽以及固体残渣，气体与蒸汽的混合物经冷却后被分成气体和液体。煤的干馏是对煤进行化学加工的重要方法之一，煤经过干馏后，原料的成分和聚集状态都将发生变化，产物中固态、气态和液态物质都有，可得到半焦、煤焦油以及焦炉煤气。

干馏生产大多采用间歇操作，但干馏装置可因原料种类和目的不同而异，一般可分为外燃式和内燃式两类。外燃式是将原料放入金属或耐火材料制成的密闭干馏炉内，外部用燃料燃烧供热，现有干馏装置多采用这种形式。内燃式则是在干馏的同时，向干馏炉内通入一定量的空气，使部分干馏原料燃烧放热，原料利用率较低，只在小规模生产中采用。

中国专利文献CN101691493A公开了一种外燃内热式煤干馏炉，从上至下依次为：用来对原料煤进行干燥处理的干燥段，并在干燥处理的同时得到冷烟气；用来对经过干燥处理的原料煤进行干馏处理的干馏段，原料煤经过干馏处理后形成干馏产品；通过通入所述冷烟气、用来对所述干馏段中产出的干馏产品进行冷却处理的冷却段；将所述干燥段产生的所述冷烟气导通至所述冷却段的冷烟气管道。由此可见，上述外燃内热式煤干馏炉通过设置预热、干燥、干馏、冷却四段结构，并且将经过冷却段的热烟气对预热段中的原料煤块进行预热处理，充分利用了烟气中的预热，避免了热能的浪费。然而上述外燃内热式煤干馏炉只适用于对粒径大于30mm的块煤进行干馏炭化，而对于粒径小于30mm的小粒度煤进行干馏时，存在透气性差，换热效率低，煤气中粉尘含量大，煤气热值低，焦油收率低、半焦品质差等一系列问题，从而该外燃内热式煤干馏炉并不能适用于小粒度煤的干馏炭化。

实际数据表明，采煤生产中会产出大量的块煤和小粒径煤，对于手工开采，块煤约占60％，混煤占40％，而机采时，块煤仅占40％，混煤占60％；混煤中，粒径小于30mm的小粒径煤约占混煤的60％。加之今年来，由于小煤矿的整合、机械化开采力度增强，煤矿生产规模增大，产生的末煤量很大，因而现阶段寻找一种适于对末煤进行干馏处理的装置和工艺就显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的外燃内热式煤干馏炉并不能适用于小粒度煤的干馏炭化，从而提出一种能够同时适用于块煤和小粒度煤的间接换热的煤干馏工艺。

为解决上述技术问题，本发明的采用的技术方案为：

一种间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，包括以下步骤:

(1)将煤在干燥段进行干燥；

(2)干燥后的煤进入干馏段，在所述干馏段中与煤气和空气燃烧产生的高温烟气进行间接换热，并将所述煤进行热解；

(3)使用水对热解生成的荒煤气进行喷淋，将经过喷淋后的所述荒煤气进行煤气、焦油和水的分离；

(4)热解生成的高温半焦进入冷却段，在所述冷却段先使用水对热解生成的高温半焦进行喷淋，将所述高温半焦降温至550℃以下；

降温后的所述高温半焦再与循环冷却水进行间接换热直至温度降低至100℃以下即得到半焦。

所述煤为粒径范围为0-30mm的小粒度煤。

所述干燥段、干馏段和冷却段沿竖直方向上由上到下依次设置。

将步骤(2)中与所述小粒度煤完成间接换热后的所述高温烟气送入所述干燥段，与所述煤进行直接换热干燥。

所述干燥段的温度为80-100℃；所述步骤(2)中煤气和空气燃烧产生的高温烟气为800-1200℃，所述煤的热解温度为550-650℃。

步骤(3)荒煤气分离得到的一部份煤气用于步骤(2)中与空气燃烧产生高温烟气。

步骤(4)中与所述高温半焦换热后的循环冷却水与步骤(2)中的空气进行间接换热，换热后的循环冷却水重新回到冷却段用于对所述高温半焦进行冷却，换热后的空气和所述煤气进行燃烧产生高温烟气。

步骤(3)中将经过喷淋后的所述荒煤气依次送入旋风除尘器、直冷洗涤塔、间接横冷器、捕雾器、电捕焦油器、煤气加压机进行煤气、焦油和水的分离。

所述干馏段设置有燃烧室和炭化室，所述燃烧室位于所述炭化室的外围且环绕所述炭化室设置，所述干燥后的煤进入炭化室，所述煤气和空气在所述燃烧室中燃烧产生高温烟气。

在所述炭化室内设置有集气装置，所述集气装置包括：

多层主管，每层所述主管设置有多个且均沿水平方向设置，每层所述主管在竖直方向上对应设置，形成多个纵列；

支管，沿水平方向设置，与所述主管连通且沿所述主管的两侧对称分布，在所述支管上设置有进气孔；

多个上升管，沿竖直方向设置，每个所述上升管与一纵列所述主管连通设置，与所述多个上升管的最上端连通设置有出气横管。

本发明所述的间接换热的煤干馏工艺，具有以下优点：

(1)本发明所述的间接换热的煤干馏工艺，首先在所述干燥室采用干馏段换热后的烟气对原煤进行直接换热，从而实现脱水干燥，保证了进入干馏段之前煤中部分水分的脱除；之后在所述干馏段，实现了煤气和空气的燃烧并产生800-1200℃的高温烟气，所述高温烟气对煤进行间接换热，高温烟气与煤通过炉墙间接换热，烟气不与煤气混合，得到较纯净的煤气；干馏步骤完成后，在所述冷却段先采用喷淋水对半焦进行直接冷却，产生的蒸汽在干馏段与冷却段之间形成较高压力，有效防止煤气进入冷却段，再将冷却水套管通入循环水对半焦管道内的半焦进行间接冷却，这种先采用喷淋冷却，再采用间接水冷的冷却方式有利于得到品质较高的半焦。并且，由于采用的间接水冷的方式，因此不会产生废水排放，节约了水资源，减少了环境污染，从而本发明所述的间接换热的煤干馏工艺，提高了煤气的热值，降低了煤气中粉尘含量，提高焦油收率，制得半焦品质高，能够同时适用于块煤和小粒度煤的干馏炭化。

(2)本发明所述的间接换热的煤干馏工艺，进一步优选所述干燥段、干馏段和冷却段沿竖直方向上由上到下依次设置，通过这种设置方式，小粒径煤在自身重力作用下逐渐下行，从而实现整个干馏过程。并且，本发明设置所述干燥段、干馏段和冷却段沿竖直方向依次排列的优点还在于，由于本发明所述干馏工艺，在干馏步骤完成后，在所述冷却段先采用喷淋水对半焦进行直接冷却，再将冷却水套管通入循环水对生焦管道内的生焦进行间接冷却，在采用喷淋水对半焦进行直接冷却时，喷淋水产生的蒸汽在冷却段的上部形成较大的正压，能够阻碍干馏段的煤气进入冷却段，从而防止煤气与半焦接触，使得半焦的品质得以进一步提升。

(3)本发明所述的间接换热的煤干馏工艺，在所述炭化室内设置有多层集气装置，从而能够实现将炉内的荒煤气进行多层集气，有效避免对煤尤其是粒径小于30mm小粒度煤进行干馏后产生荒煤气在上升的过程中，床层阻力较大，透气性差，本发明所述多层集气装置，有效降低了床层阻力，即使对于小粒度煤干馏后产生的荒煤气也能够实现均匀上升，透气性好，加热均匀，换热效率高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是用于进行本发明所述间接换热煤干馏工艺的干馏炉的示意图；

其中，附图标记表示为：

1-炉顶煤仓，2-干燥段，3-干馏段，4-喷淋水冷段，5-间接水冷段，6-烟气管道，7-第一喷淋装置，8-间接横冷器，9-电捕焦油器，10-煤气加压机；11-煤气管道；12-空气管道；13-换热器；14-空冷器；15水膜除尘器；16-引风机。

具体实施方式

实施例1

本实施例中用于进行间接换热的煤干馏工艺的干馏炉，其结构包括：沿由上到下方向依次设置的炉顶煤仓1、干燥段2、干馏段3、冷却段和卸料器，在所述炉顶煤仓1和干燥段2之间设置有插板阀；其中所述干馏段3设置有燃烧室和炭化室，所述燃烧室位于所述炭化室的外围且环绕所述炭化室设置，所述干燥后的煤进入炭化室进行热解，与所述炭化室连接设置有荒煤气管道，在所述荒煤气管道上依次设置有第一喷淋装置7、旋风除尘器、直冷洗涤塔、间接横冷器8、捕雾器、电捕焦油器9和煤气加压机10；位于所述电捕焦油器9下游的所述荒煤气管道通过煤气管道11与所述燃烧室连通设置，与所述燃烧室还连通设置有空气管道12和烟气管道，在所述烟气管道上设置有除尘器15和引风机16，此外，从燃烧室至所述干燥段2还设置有烟气管道6，用于与所述煤进行直接换热；本实施例中所述冷却段的上半部分为喷淋水冷段4，在所述喷淋水冷段4设置有第二喷淋装置，用于喷淋冷却水；所述冷却段的下半部为间接水冷段5，在所述间接水冷段5设置有间接水冷管道。

本实施例中采用所述的间接换热的煤干馏工艺对粒径范围为0-30mm的小粒度煤进行干馏，步骤包括：

(1)打开闸板阀，小粒度煤由炉顶煤仓1进入干燥段2，所述小粒度煤的进料量为125吨/h；所述小粒度煤在干燥段2与烟气管道6中的烟气进行直接换热干燥，所述干燥段2的温度为80℃；

(2)干燥后的小粒度煤下行进入干馏段3，在所述干馏段3中与燃烧室中煤气和空气燃烧产生的800℃的高温烟气进行间接换热，将所述小粒度煤加热到550℃进行热解；与所述小粒度煤完成间接换热后的所述高温烟气送入所述干燥段2，与所述小粒度煤进行直接换热干燥，与所述小粒度煤进行直接换热干燥后的烟气经水膜除尘器15除尘后经由引风机16排出。

(3)热解生成的荒煤气进入荒煤气管道，第一喷淋装置7喷淋水对热解生成的荒煤气进行喷淋，将经过喷淋后的所述荒煤气再依次送入旋风除尘器、直冷洗涤塔、间接横冷器8、捕雾器、电捕焦油器9和煤气加压机10，进行煤气、焦油和水的分离，将分离得到的煤气中的一部分通过煤气管道通入所述燃烧室中，用于步骤(2)中与空气燃烧产生高温烟气；

(4)热解生成的高温半焦下行进入冷却段，第二喷淋装置通过对热解生成的高温半焦喷淋水，将所述高温半焦降温至550℃以下；

降温后的半焦继续下行，在间接水冷段5与所述间接水冷管道接触，进行间接换热直至温度降低至100℃以下即得到半焦产品；所述半焦产品通过卸料器排出炉内，本实施例中所述半焦的产量为72.25吨/h。

实施例2

本实施例中用于进行间接换热的煤干馏工艺的干馏炉如图1所示，其结构包括：沿由上到下方向依次设置的炉顶煤仓1、干燥段2、干馏段3、冷却段和卸料器，在所述炉顶煤仓1和干燥段2之间设置有插板阀，其中所述干馏段3设置有燃烧室和炭化室，所述燃烧室位于所述炭化室的外围且环绕所述炭化室设置，所述干燥后的煤进入炭化室进行热解；

本实施例中所述的干馏炉，在所述炭化室内还设置有集气装置，所述集气装置包括：多层主管、支管以及多个上升管；其中每层所述主管设置有多个且均沿水平方向设置，每层所述主管在竖直方向上对应设置，形成多个纵列；所述支管沿水平方向设置，所述支管与所述主管连通且沿所述主管的两侧对称分布，在所述支管上设置有进气孔；所述多个上升管沿竖直方向设置，每个所述上升管与一纵列所述主管连通设置，与所述多个上升管的最上端连通设置有出气横管，与所述出气横贯连通设置有荒煤气管道，在所述荒煤气管道上依次设置有第一喷淋装置7、间接横冷器8、电捕焦油器9和煤气加压机10；位于所述电捕焦油器9下游的所述荒煤气管道通过煤气管道11与所述燃烧室连通设置；与所述燃烧室还连通设置有空气管道12和烟气管道，在所述烟气管道上设置有除尘器15和引风机16，此外，从燃烧室至所述干燥段2还设置有烟气管道6，用于与所述煤进行直接换热；

本实施例中的所述冷却段的上半部分为喷淋水冷段4，在所述喷淋水冷段4设置有第二喷淋装置，用于喷淋冷却水；所述冷却段的下半部为间接水冷段5，在所述间接水冷段5设置有间接水冷管道。与所述间接水冷管道连接设置有换热器13，所述换热器13适宜于空气进行换热，换热后的空气经空气管道12进入所述燃烧段与所述煤气进行燃烧产生高温烟气；在位于所述换热器13下游的间接水冷管道上还设置有空冷器14。

本实施例采用所述的间接换热的煤干馏工艺对粒径范围为0-30mm的小粒度煤进行干馏，包括以下步骤:

(1)打开闸板阀，小粒度煤由炉顶煤仓1进入干燥段2，所述小粒度煤的进料量为125吨/h；所述干燥段2的温度为100℃；

(2)干燥后的小粒度煤下行进入干馏段3，在所述干馏段3中与煤气和空气燃烧产生的1000℃的高温烟气进行间接换热，将所述小粒度煤加热到650℃进行热解；与所述小粒度煤完成间接换热后的所述高温烟气送入所述干燥段2，与所述小粒度煤进行直接换热干燥，与所述小粒度煤进行直接换热干燥后的烟气经水膜除尘器15除尘后经由引风机16排出；

(3)热解生成的荒煤气进入荒煤气管道，第一喷淋装置7喷淋水对热解生成的荒煤气进行喷淋，将经过喷淋后的所述荒煤气依次送入横管间冷器8、电捕焦油器9和煤气加压机10，进行煤气、焦油和水的分离，将分离得到的煤气中的一部分通过煤气管道通入所述燃烧室中，用于步骤(2)中与空气燃烧产生高温烟气；

(4)热解生成的高温半焦下行进入冷却段，第二喷淋装置通过对热解生成的高温半焦喷淋水，将所述高温半焦降温至550℃以下；

降温后的半焦继续下行，与所述间接水冷管道接触，进行间接换热直至温度降低至100℃以下即得到半焦产品；所述半焦产品通过卸料器排出炉内，本实施例中所述半焦的产量为72.25吨/h。

本实施例的步骤(4)中，与所述高温半焦换热后的循环冷却水与步骤(2)中的空气进行间接换热，换热后的循环冷却水重新回到冷却段用于对所述高温半焦进行冷却，换热后的空气经空气管道12进入所述燃烧段与所述煤气进行燃烧产生高温烟气。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，包括以下步骤:

(1)将煤在干燥段进行干燥；

(2)干燥后的煤进入干馏段，在所述干馏段中与煤气和空气燃烧产生的高温烟气进行间接换热，并将所述煤进行热解；

(3)使用水对热解生成的荒煤气进行喷淋，将经过喷淋后的所述荒煤气进行煤气、焦油和水的分离；

(4)热解生成的高温半焦进入冷却段，在所述冷却段先使用水对热解生成的高温半焦进行喷淋，将所述高温半焦降温至550℃以下；

降温后的所述高温半焦再与循环冷却水进行间接换热直至温度降低至100℃以下即得到半焦。

2.根据权利要求1所述的间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，所述煤为粒径范围为0-30mm的小粒度煤。

3.根据权利要求1或2所述的间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，所述干燥段、干馏段和冷却段沿竖直方向上由上到下依次设置。

4.根据权利要求1-3任一所述的间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，将步骤(2)中与所述小粒度煤完成间接换热后的所述高温烟气送入所述干燥段，与所述煤进行直接换热干燥。

5.根据权利要求1-4任一所述的间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，所述干燥段的温度为80-100℃；所述步骤(2)中煤气和空气燃烧产生的高温烟气为800-1200℃，所述煤的热解温度为550-650℃。

6.根据权利要求1-5任一所述的间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，步骤(3)荒煤气分离得到的一部份煤气用于步骤(2)中与空气燃烧产生高温烟气。

7.根据权利要求1-6任一所述的间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，步骤(4)中与所述高温半焦换热后的循环冷却水与步骤(2)中的空气进行间接换热，换热后的循环冷却水重新回到冷却段用于对所述高温半焦进行冷却，换热后的空气和所述煤气进行燃烧产生高温烟气。

8.根据权利要求1-7任一所述的间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，步骤(3)中将经过喷淋后的所述荒煤气依次送入旋风除尘器、直冷洗涤塔、间接横冷器、捕雾器、电捕焦油器、煤气加压机进行煤气、焦油和水的分离。

9.根据权利要求1-8任一所述的间接换热的煤干馏工艺，其特征在于，所述干馏段设置有燃烧室和炭化室，所述燃烧室位于所述炭化室的外围且环绕所述炭化室设置，所述干燥后的煤进入炭化室，所述煤气和空气在所述燃烧室中燃烧产生高温烟气。

10.根据权利要求1-9任一所述的用于小粒度煤间接换热的干馏工艺，其特征在于，在所述炭化室内设置有集气装置，所述集气装置包括：

多层主管，每层所述主管设置有多个且均沿水平方向设置，每层所述主管在竖直方向上对应设置，形成多个纵列；

支管，沿水平方向设置，与所述主管连通且沿所述主管的两侧对称分布，在所述支管上设置有进气孔；

多个上升管，沿竖直方向设置，每个所述上升管与一纵列所述主管连通设置，与所述多个上升管的最上端连通设置有出气横管。