無(wú)熱載體蓄熱式旋轉床褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)

煤炭加工與綜合利用No.6,2014COAL PROCESSING COMPREHENSTVE UTILIZATION無(wú)熱載體蓄熱式旋轉床褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)王其成,吳道洪(北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司,北京102200)摘要:介紹了北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司研發(fā)的無(wú)熱載體蓄熱式旋轉床熱解體制技術(shù)。利用神霧集團搭建的3萬(wàn)ta的旋轉床中試試驗裝置對多種煤樣進(jìn)行熱解試驗,結果表明旋轉床低階煤熱解提質(zhì)技術(shù)可有效從褐煤中提取汽油資源。關(guān)鍵詞:旋轉床;蓄熱式;熱解;褐煤中圖分類(lèi)號:TQ530.2文獻標識碼:A文章編號:1005-8397(2014)06005503目前,我國資源格局是富煤少油缺氣。我低溫快速熱解工藝、德國的 Lurgi-Ruhrgas熱解技國已探明的化石能源儲量中,煤炭占94.3%,石術(shù)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究所( CSIRO)油、天然氣僅占5.7%。隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)研究開(kāi)發(fā)的流化床快速熱解工藝、日本的煤炭快展,近年來(lái)我國能源消費量呈現快速增長(cháng)勢頭。速熱解技術(shù)以及美國LFC褐煤提質(zhì)技術(shù)。這些技2012年我國進(jìn)口原油2.85億t,對外依存度達到術(shù)的共同點(diǎn)可以歸納為:主要產(chǎn)品為低溫煤焦油了58.7%,預計2020年將超過(guò)64%,已經(jīng)嚴重威多采用快速加熱的低溫熱解工藝。國內研究煤炭脅到了我國的能源安全。因此,發(fā)展現代煤化工,熱解技術(shù)的單位眾多,比較有代表性的技術(shù)實(shí)現煤的清潔高效利用,是我國應對能源危機的有北京煤化工研究分院開(kāi)發(fā)的多段回轉爐(MRF)主要途徑之一。另外,在我國的煤炭資源儲量中,熱解工藝、中國神華模塊化固體熱載體熱解工藝、褐煤所占的比重非常大,已經(jīng)發(fā)現的褐煤資源以及大連理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的褐煤固體熱載體熱解多量為1291.32億t,約占我國煤炭保有資源量的聯(lián)產(chǎn)(DG)工藝等。但這些技術(shù)或多或少的存12.7%。這些煤種可直接用于煤制甲醇、煤制在著(zhù)一定的不足油、煤制天然氣、煤制烯烴等項目,但能源轉化神霧集團通過(guò)集成輻射管蓄熱式燃燒技術(shù)、效率較低。由于褐煤中的揮發(fā)分含量較高,是低智能換向技術(shù)和旋轉床技術(shù)等多項技術(shù)研發(fā)出了溫熱解提質(zhì)的良好原料。通過(guò)煤炭提質(zhì)可以大幅具有自主知識產(chǎn)權的無(wú)熱載體蓄熱式旋轉床熱解度提高能源的轉化效率,實(shí)現資源的綜合利用。關(guān)鍵技術(shù)與設備。因此,褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)受到國內外越來(lái)越廣泛的關(guān)注。1旋轉床熱解技術(shù)介紹國外有代表性的工藝包括美國的 Toscoal旋轉床熱解技術(shù)不同于現有國內外各種熱解工藝。物料均勻布于旋轉料床上,料床隨爐底機收稿日期:20140606作者簡(jiǎn)介:王其成(1973-),男,山東鄒縣人,2010年畢業(yè)于械轉動(dòng),爐墻上安裝多個(gè)蓄熱式輻射管燃燒器,中國石釉大學(xué)(北京)化工學(xué)院,工學(xué)博士,北京神冥環(huán)境睆源科燃料氣在輻射管內燃燒,通過(guò)爐床上下輻射管管技集團股份有限公司高級工程師壁輻射加熱物料,輻射管端部裝有蓄熱體用于回參考文獻[2]汪壽建,褐煤干燥成型工藝技術(shù)綜述[J.化肥設計.2009(5)中國煤化工[1]張殿奎,劉臻.我國褐煤提質(zhì)技術(shù)發(fā)展探討(.化學(xué)工業(yè).[3]王曉磊,2013(z1):1-6.CNMHG型技術(shù)現狀門(mén)煤質(zhì)技不56煤炭加工與綜合利用2014年第6期收燃燒煙氣顯熱,排煙溫度不大于150℃,所回萬(wàn)t以上;收的熱量用于預熱助燃空氣和低熱值的燃料氣。(2)旋轉床反應器中爐墻、爐頂不動(dòng),熱解旋轉床熱解爐原理、輻射管燃燒器原理分別見(jiàn)圖過(guò)程中,褐煤隨床底作整體平面圓周運動(dòng),料床1和2。上的褐煤不運動(dòng)、不翻滾、不攪動(dòng),褐煤之間沒(méi)有相對運動(dòng),進(jìn)、出料口有專(zhuān)門(mén)設計的布料機和出料機,對于褐煤的物性要求很低,一般,褐煤加熱段380℃預熱段200℃粒度范圍為10~100mm;3)通過(guò)優(yōu)化配置不同爐區的輻射管燃燒器保溫段功率、數量,調節旋轉床轉動(dòng)速度,根據原料性水封出料口480℃質(zhì)和熱解產(chǎn)品的要求,可實(shí)現旋轉床內溫度場(chǎng)的精確控制和熱解周期的調節,而且靈活可靠,方便易行冷卻段(4)采用神霧擁有自主知識產(chǎn)權的蓄熱式燃燒技術(shù),燃燒器燃燒產(chǎn)生的煙氣余熱被蓄熱體回圖1旋轉床熱解爐原理收,排出的煙氣溫度低于150℃,回收熱量用于預熱空氣,從而可以使用熱值低至2.93MJNm的燃氣作為燃料,輻射管燃燒器的熱效率可達90%以上。過(guò)程產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)熱解氣可全部置換出燒嘴來(lái),用作后序化工合成的優(yōu)質(zhì)原料;蓄熱體(5)采用輻射管燃燒器使燃燒煙氣與褐煤熱換向閥燒嘴解的氣(汽)態(tài)產(chǎn)物分別引出爐外,熱解的氣(汽)態(tài)產(chǎn)物中沒(méi)有混入煙氣,熱解氣質(zhì)量純、品質(zhì)好,熱值16.72MJNm3以上,其中氫氣含量大于圖2神霧蓄熱式輻射管燃燒器原理25%、甲烷可達25%、一氧化碳10%以上,不但可以作為潔凈的高熱值氣體燃料,也可以用于制旋轉床熱解技術(shù)的總流程:褐煤進(jìn)入料場(chǎng)氫、制甲醇、制天然氣等高附加值化工產(chǎn)品,增后,經(jīng)過(guò)原煤破碎、篩分、干燥、再篩分,將符值效益大;合粒徑要求的褐煤直接通過(guò)進(jìn)料系統布入旋轉床(6)神霧集團褐煤熱解技術(shù)不采用任何熱載內,粉煤成型后進(jìn)入旋轉床內;經(jīng)預熱區、反應體,不存在熱載體與熱解產(chǎn)物的分離過(guò)程,流程最終物料被加熱至目標溫度,熱解生成荒煤較簡(jiǎn)單,產(chǎn)物收率髙,同時(shí)可根據褐煤熱解油氣氣、提質(zhì)煤?；拿簹庥蔁峤庋b置逸出進(jìn)入油氣激產(chǎn)出特點(diǎn),在爐體不同區域優(yōu)化設置多個(gè)熱解油冷器冷卻后,被風(fēng)機抽送到分離凈化系統,得到氣導出口,焦油收率可達90%,油品質(zhì)量好;煤氣和焦油,粗煤氣經(jīng)過(guò)脫硫、脫氨等凈化工序(7)神霧無(wú)熱載體蓄熱式熱解技術(shù)采用蓄熱后得到凈煤氣和硫銨、硫磺等副產(chǎn)品。熱解產(chǎn)生式節能技術(shù),能源轉換效率高,可達85%以上的提質(zhì)煤,經(jīng)出料機排出后,采用噴霧冷卻熄焦,8)旋轉床熱解裝置結構設計穩定,核心材再送入成品料場(chǎng),做碳質(zhì)還原劑、潔凈燃料、化料、高溫密封等關(guān)鍵技術(shù)成熟,常壓運行,工業(yè)工原料等控制簡(jiǎn)便;每個(gè)蓄熱式輻射管燃燒器上自帶電子目前該技術(shù)已成功應用于化石燃料行業(yè),與點(diǎn)火器和火焰檢測器,可在冷爐情況下實(shí)現自動(dòng)國內外現有熱解技術(shù)或工藝比較具有如下技術(shù)特點(diǎn)火、自動(dòng)火焰監控及自動(dòng)調溫,確保運行安全。點(diǎn)為了中國煤化工術(shù)對于各地煤(1)單臺旋轉床熱解裝置年處理褐煤達100種的適應CNMHG對不同產(chǎn)地的204年第6期王其成,等:無(wú)熱載體蓄熱式旋轉床褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)557煤樣進(jìn)行了熱解試驗。術(shù)可以達到格金試驗收率的94.13%;煤焦油可以轉化為人造石油,節省了石油資源。另外,通2試驗過(guò)熱解可以獲得13%熱解煤氣。表5中,熱解煤自神霧集團研究院成立以來(lái),一直致力于褐氣中的甲烷、一氧化碳和氫氣成分高,氣體的熱煤的熱解技術(shù)與工程化放大試驗研究,擁有包括值也很高,這種熱解煤氣不僅可以作為天然氣的格金試驗平臺、3kg固定床熱解裝置、300kg間替代燃料,還可以作為后期化工合成的重要原料。歇式熱解試驗臺和4th連續運轉蓄熱式旋轉床熱由表4可知,經(jīng)過(guò)熱解后的提質(zhì)煤中的揮發(fā)解中試試驗裝置等多個(gè)試驗平臺。目前進(jìn)行了20分含量大大減小(如2號原煤V為34.09%,提多種長(cháng)焰煤、褐煤的上百次的低溫熱解試驗,取質(zhì)煤V為13.90%),固定碳含量大大增加(2號得了豐富的試驗數據。試驗結果如表1~5所示。煤樣FCu為36.04%,提質(zhì)煤FC3為73.22%),熱值明顯增加。這說(shuō)明經(jīng)過(guò)旋轉床熱解技術(shù)提質(zhì)表1不同產(chǎn)地原煤分析后,原煤中的揮發(fā)分得到了充分脫除,生成了大編號M%M/%A%V/%PCM/%gmx量的煤焦油、熱解煤氣等重要的化工產(chǎn)品。同時(shí),號2166178884433.4340.251912020經(jīng)過(guò)提質(zhì)后的提質(zhì)煤固定碳含量高、熱值高、水2號3127239659134.0936041556024分含量小,不僅可以作為優(yōu)質(zhì)的清潔燃料,大大減小了煤的運輸成本,而且提質(zhì)煤還可以作為碳表2不同產(chǎn)地褐煤格金試驗結果(干基質(zhì)還原劑、化工原料等。編號焦油產(chǎn)率/%水產(chǎn)率煤氣產(chǎn)率提質(zhì)煤產(chǎn)率3結論號2號5.8018256095試驗結果表明:旋轉床熱解后的熱解產(chǎn)物中油氣收率較高,產(chǎn)油率可以達到格金產(chǎn)率的90%表3不同產(chǎn)地褐煤旋轉床原煤熱解產(chǎn)率結果(干基)%以上,熱解煤氣中CH4含量超過(guò)25%,CO含量編號焦抽產(chǎn)率水產(chǎn)率煤氣產(chǎn)率提質(zhì)煤產(chǎn)率超過(guò)10%,熱值大于16.72MJNm,提質(zhì)煤的號ll.0717.71固定碳含量較高,熱值大于27.17MJ/kg。17.98參考文獻表4不同產(chǎn)地褐煤提質(zhì)煤分析結果編號M%A%V%F%Qm/ 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