曹振海 薄层干馏技术在褐煤低温干馏（提质）中的应用.doc

第二届全国褐煤干燥、提质技术与产业发展论坛文集薄层干馏技术在褐煤低温干馏（提质）中的应用曹振海曹振海。大连理工大学1989年煤化工专业毕业，参加了大工新法干馏平庄实验项目建设试验工作，曾从事油页岩低温干馏，设计了一台环形薄层低温干馏炉，在霍林河第一个引进陕北方炉用于褐煤干馏探索实验，曾多次担任神木兰炭项目审查专家组成员，设计了薄层横流低温干馏炉用于褐煤低温干馏摘要：薄层干馏技术适用于易热崩碎的褐煤，在试验炉上进行了霍林河褐煤低温干馏试验，获得了质量较好的低热值煤气、焦油和半焦产品。简单介绍了薄层干馏技术流程，讨论了该装置用于褐煤干燥提质的可行性。1引言我国煤炭产区主要集中于内蒙古及山西陕西等地，内蒙古东部地区主要为褐煤。随着我国硬煤资源的逐渐枯竭，开发褐煤这一低品质煤资源被提上日程。褐煤水分高，热值低，易风化和自燃，单位能量的运输成本高，运输距离超过300km在经济上来说不合理。燃烧时水分蒸发会带走大量热量，降低热效率，同时褐煤的挥发份高，相对于单位能量来说低温焦油含量要远高于其他煤种，如何更加高效合理利用褐煤一直困扰着褐煤开发者。随着近几年我国优质动力煤价格的高启和褐煤产量的提高，褐煤提质工艺的开发如火如荼，多种干燥提质技术和设备在褐煤产区投入使用。褐煤的热稳定性差，强度低，现有干燥设备主要是滚筒干燥和多层振动筛塔式干燥设备，更加剧了煤的破碎，产品中粉尘含量大，在装卸和运输中产生大量污染，同时也带来了安全隐患。褐煤水分大，挥发分高，含氧量高，在大多数情况下自然堆放超过17天即开始自燃，现有的干燥工艺只是一般物理加热脱水过程，实际并没有改变褐煤的性质。干燥煤的平衡水份含量在8%左右，燃烧烟气中水蒸气含量超过15%，水蒸气带走了大量的热量，降低了燃烧热效率。如果经过低温干馏，可以使煤中的氢降至1%以下，平衡水分降至3%左右，燃烧烟气中水蒸气含量可以降至4%以下，减少热量损失，提高燃烧热效率，同时还可以得到高附加值的低温焦油。作者在霍林河政府的支持下，利用研究改造前人的技术开发的薄层干馏炉在霍林郭勒建设了一台年处理6万吨褐煤的低温干馏炉，经过2009年和2010年两次试验工作，取得了一定成果，本文介绍了工艺流程和技术特点、实验结果。2 工艺流程简述35mm的原料煤由带式输送机、斗式提升机输送到炉顶料仓，然后进入干馏炉内，在炉的上部由燃烧炉产生的热烟气与炉顶抽出的烟气混合的300烟气将原料煤干燥至120，干燥煤进入干馏段，由下部冷却段产生的热气体和下部燃烧器产生的热气体混合而成的650热载体气体穿过砖墙上的开孔，横向流过料层完成干馏过程，热载体气体与干馏产生的煤气、焦油由侧面的出口管导出进入回收系统，所产生的半焦经回炉煤气和水夹套冷却至约150以下，自炉体的底部由螺旋出料机排出，在埋刮板输送机出口喷水降温至100左右输出至料场；煤干馏后产生的煤气自干馏炉抽出，经过卧式除尘器除尘后进入真空列管浓缩冷却塔冷却，进行第一次油气水分离；冷却后的煤气进入文氏管及旋转除雾器进行第二次脱除油水。分离后的煤气经过煤气排送机，一部分送炉上部燃烧炉燃烧产生热烟气用于干燥原料煤，一部分送炉侧面燃烧器，一部分送下部冷却段，剩余煤气送燃烧器燃烧后排放。焦油经过静置沉降后焦油用油泵送入计量罐，再次油水分离后计量打入成品油罐。3 原料煤性质与干馏产物试验炉在2009年1012月和2001年5月近3个月的试验，初步取得成果，验证了炉体结构及工艺的合理性，取得了一定的成果。原料煤处理能力达到6吨/小时，剩余煤气500m3/吨煤，煤气热值5.8MJ/Nm3.，半焦2.83.2吨/小时。第一批原料煤工业分析结果 表1化验项目化验结果全水分Mt %18.74水分Mad6.53灰分Aad %31.29固定碳Fcad50.84硫 St,ad0.62焦渣特性2收到基低位发热量（cal/kg）3290.8干基高位发热量（cal/kg）4362.2弹筒发热量（cal/kg）4096.5 注：化验煤样为筛下末煤，与入炉块煤有差距表2 所产半焦工业分析结果化验日期化验项目 化验结果11月9日12月1日12月6日外委外委洗选样全水分Mt %9.718.104.123.6水分 Mad %1.672.130.611.734.06灰分 Aad %23.9623.3523.5321.7711.77挥发份 Vad %19.5023.6817.9117.5925.32固定碳Fcad%55.5950.8457.9564.4865.90硫St,ad %0.620.630.260.28焦渣特性121-22收到基低位发热量（cal/kg）5089.44529.65532.835682干基高位发热量 （cal/kg）5847.85146.65756.4459146416弹筒发热量（cal/kg）5771.05056.959266430Cdaf %84.31Hdaf %3.35Ndaf %2.03Odaf %9.99表3 煤气成分分析取样时间煤气成分热值kcal/Nm3备注CO2O2CH4H2N2CO10.103.50.15.23.960.327.01364点火送气前10.2911.200.45.66.854.421.61306正常操作11.714.61.07.610.257.39.31189正常操作4 主要操作参数及相关说明试验干馏终温530，热载体温度730，干燥热载体气体温度250，干燥煤温度120，回炉煤气压力2800mmH2O，干馏煤气出口压力10mmH2O。焦油产率未能统计，具体指标未做检验，只观察到焦油倾点大概在25左右。试验用原料煤采用原煤筛选后35mm原煤，初期试验将6mm筛除，后期未进行筛分操作，但这时操作比较困难，容易出现挂渣现象。 试验装置采用煤气熄焦和螺旋出料机排焦，设置独立干燥段，结构类似鲁奇三段炉。5 结论 试验炉采用薄层干馏技术，参考了油页岩干馏百叶窗炉型、爱沙尼亚基维特炉型、焙烧石灰的煅烧炉等几种薄层炉设计而成，该炉解决了小颗粒物料入炉造成的料层阻力过大，气体分布不均等问题，同时考虑到热量利用效率出料安全问题在炉体下部设置了冷却段，下部通煤气，采用煤气冷却半焦，该炉为干熄焦炉型，可以减少水的消耗。炉型将干燥段独立出来，首先利用热烟气将入炉原料煤干燥至120，将原料煤带入的水分烘干，减少污水的产生量。试验装置干燥段排放尾气可以采用空冷或直冷方式回收其中的水，可以实现原煤中水资源的利用。该装置通过控制热载体温度可变为干燥炉，采用低温烟气降温使产品温度降至80以下，甚至可以通过温度和排料时间控制使原料煤达到270，即煤刚开始初步分解的温度，不但可以去除水分，还可使煤中的氧含量降低，进一步提高产品煤的发热量，真正实现褐煤的提质。6 结束语 褐煤通过低温干馏方式可以得到三种