1、12.6.1褐煤固體熱載體干餾的闡述1 褐煤固體熱載體法熱解提質(zhì)： 將褐煤通過與熱的載體（熱半焦、熱灰、陶瓷）快速混合加熱使褐煤熱解（干餾）得到輕質(zhì)油品、煤氣和半焦的過程。固體熱載體法熱解提質(zhì)使用粉粒狀原料，避免褐煤熱粉化。 2 褐煤固體熱載體法干餾優(yōu)點： 1、工藝簡單、單元設(shè)備能力大 2、裝置的時空效率高 3、油質(zhì)輕，煤氣熱值高 3固體熱載體的選擇： 熱載體是固體熱載體熱解提質(zhì)工藝中熱量傳遞的媒介，對整個熱解工藝起著至關(guān)重要的作用。熱載體除了具備傳遞和存儲熱量的能力，還應(yīng)有足夠的機械強度以及抗燒結(jié)的能力。 2.6 固體熱載體干餾工藝 2熱載體熱載體類型類型來源來源焦油含塵焦油含塵質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量

2、分數(shù)/%半焦熱值半焦熱值/MJ.Kg-1半焦灰半焦灰分分/%磨損磨損性性系統(tǒng)熱系統(tǒng)熱效率效率/%能否實能否實現(xiàn)產(chǎn)物現(xiàn)產(chǎn)物調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)半焦熱解產(chǎn)物4050202517388083否熱灰燃燒產(chǎn)物2023193085否陶瓷球外來1530.22030較差7580能表 2-1 工業(yè)固體熱載體的對比分類：根據(jù)來源系統(tǒng)內(nèi)固體熱載體：利用系統(tǒng)反應(yīng)產(chǎn)物作為固體熱載體，如熱解半焦、燃燒熱灰外來固體熱載體：陶瓷球32.6.2 褐煤固體熱載體法干餾工藝設(shè)備2.6.2.1 工藝設(shè)備介紹： 褐煤固體熱載體低溫干餾干餾煉油工藝的裝置，包括破碎篩分裝置、布料裝置、干餾爐、冷凝回收裝置、水循環(huán)裝置和自動控制系統(tǒng)。 干餾爐是低溫干餾

3、工藝的核心設(shè)備，其主要功能是對褐煤進行干餾，將褐煤中的含油物質(zhì)氣化并最大限度地分離出來。干餾爐的優(yōu)劣的檢驗標準是油回收率的高低。2.6.2.2主要干餾設(shè)備：(1) 螺旋式混合器 一種用于用于褐煤低溫干餾的混合器，采用單軸螺旋結(jié)構(gòu)傳動方式和良好的密封結(jié)構(gòu)，軸的兩端固定在引出軸承支架之上，進出料管帶有可調(diào)節(jié)伸縮的控制螺桿。該螺旋混合器解決了固體敢問物料和低溫物料充分混合、推進的問題。其結(jié)構(gòu)如6-1圖所示螺 旋 軸軸 承 座軸 承 支 架壓 蓋膨 體 石 墨 密 封 材 料帶 孔 螺 旋 葉 片殼 體波 紋 進 料 管波 紋 出 料 管波 紋 管端 蓋圖 6-1 褐 煤 固 體 熱 載 體 法 干

4、餾 螺 旋 混 合 器 正 視 圖1. 混合設(shè)備混合設(shè)備： 目前國內(nèi)使用的混合機普遍存在攪拌混合不均勻，而且功效低，或結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不便。此混合機克服了以上缺點，是一種攪拌混合均勻、使用方便的高功效攪拌混合機。 在機架的下部裝有電動機，上部裝設(shè)螺旋攪拌器，電動機和螺旋攪拌器之間由傳動輪帶相連接，在螺旋攪拌器的進料口與料斗之間設(shè)有分流器，其分流器是由框架內(nèi)斜裝有多塊板片構(gòu)成，在螺旋攪拌器內(nèi)的螺旋片間設(shè)有攪拌葉，利于翻動物料混合。其結(jié)構(gòu)圖如圖6-2所示：(2)機械攪拌混合機機械攪拌混合機圖6-2 機械攪拌混合機結(jié)構(gòu)示意圖煤 斗板 片分 流 器螺 旋 攪 拌 器攪 拌 葉螺 旋 攪 拌 軸軸 承 座

5、出 料 口電 動 機機 架輪 帶 罩2.2.反應(yīng)設(shè)備：反應(yīng)設(shè)備： 移動床反應(yīng)器移動床反應(yīng)器 該反應(yīng)器用于基于固體熱載體的褐煤干餾、深加工，經(jīng)過處理過的褐煤及熱載體經(jīng)進料器進入移動床反應(yīng)器，進料器和折流板使固體物料反復(fù)混合，熱載體與褐煤在移動床內(nèi)不斷進行傳熱并停留一定時間，發(fā)生干餾，產(chǎn)生的油氣通過輸氣管導(dǎo)出作為產(chǎn)品或再次升溫后作為熱載體。其示意結(jié)構(gòu)圖如6-3所示進料器殼體折流板輸氣管振打裝置傳動桿件物料出口圖 6-3 移動床反應(yīng)器示意圖72.6.2.3設(shè)備設(shè)計需考慮的因素設(shè)備設(shè)計需考慮的因素 1、固體熱載體與冷物料進入反應(yīng)器時混合不均勻，在反應(yīng)器內(nèi)傳熱效率較低； 2、爐內(nèi)溫度分布不均勻，冷物料加

6、熱效果較差焦油和煤氣產(chǎn)率低； 3、固體物料在反應(yīng)器內(nèi)相互運動，物料之間相互撞擊，物料易碎裂，從而導(dǎo)致料層透氣性差，氣流不暢，干餾產(chǎn)生的氣體無法有效導(dǎo)出； 4、干餾過程中產(chǎn)生的焦油氣粘附在固體物料上，固體物料會產(chǎn)生聚集甚至結(jié)焦，堵塞反應(yīng)器進出 口，影響反應(yīng)器正常運行；82.6.3 國內(nèi)外典型褐煤固體熱載體法干餾工藝國內(nèi)外典型褐煤固體熱載體法干餾工藝大連理工大學(xué)的固體熱載體干餾技術(shù)（DG工藝）BJY工藝BT工藝俄羅斯3TX（ETCh）175工藝 德國 LR工藝TOSCOAL 法西方熱解（Garrett）法加拿大的固體熱載體ATP工藝國內(nèi)國外2.6.3.1 國內(nèi)外不同工藝國內(nèi)外不同工藝：92.6.3

7、.2不同工藝比較：不同工藝比較：熱解工藝熱解工藝經(jīng)驗煤種經(jīng)驗煤種進料進料粒度粒度/mm目標產(chǎn)品目標產(chǎn)品主產(chǎn)品主產(chǎn)品工業(yè)化程度工業(yè)化程度DG工藝褐煤、不粘性次煙煤06焦油、煤氣、半焦半焦提質(zhì)煤150t/d工業(yè)試驗BJY工藝煙煤、長焰煤、褐煤010熱、電、煤氣煤氣、電設(shè)計完成了75t/h循環(huán)流化床工藝BT工藝褐煤、煙煤06焦油、電焦油10t/h的中試裝置LR工藝褐煤、非粘結(jié)性煤、弱粘結(jié)性煤05焦油、煤氣、半焦焦油德國10t/h的中試裝置Garrett工藝褐煤、非粘結(jié)性煤、弱粘結(jié)性煤08焦油、煤氣、半焦焦油、煤氣加利福尼亞318t/d中試裝置TOSCOAL工藝次煙煤、粘結(jié)性煙煤013焦油、煤氣、半焦

8、煤氣、燃料油中試規(guī)模1500t/a表2-2 煤炭熱解技術(shù)原料產(chǎn)品分析比較10表2-3煤炭熱解技術(shù)原理比較熱解工藝熱解工藝原理原理加熱方加熱方式式熱載體熱載體熱解溫度熱解溫度/熱解速度熱解速度DG工藝直立式循環(huán)流化床內(nèi)熱式半焦470600快速BJY工藝移動床循環(huán)流化床內(nèi)熱式半焦、循環(huán)灰600900快速BT工藝下行床循環(huán)流化床內(nèi)熱式熱灰570660快速LR工藝氣流床內(nèi)熱式小瓷球、沙子、半焦500850快速Garrett工藝氣流床內(nèi)熱式半焦280（壓力為344KPa)快速TOSCOAL工藝臥式轉(zhuǎn)鼓（回轉(zhuǎn)窯）內(nèi)熱式 瓷球500600快速托斯考（托斯考（ToscoalToscoal）工藝）工藝 TOSC

9、OAL 工藝是由美國油頁巖公司開發(fā)的用陶瓷球作為熱載體的煤炭低溫?zé)峤夥椒?。? mm 以下的粉煤加入提升管中，利用熱煙氣將其預(yù)熱到260 320，預(yù)熱后的煤進入旋轉(zhuǎn)滾筒與被加熱的高溫瓷球混合。熱解溫度保持在427 510 。煤氣與焦油蒸氣由分離器的頂部排出。進入氣液分離器進一步分離，熱球與半焦通過分離器內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓分離，細的焦渣落入篩下，瓷球通過斗式提升機送入球加熱器循環(huán)使用。該工藝于70 年代建成處理量為25 t / d 的中試裝置。但試驗中發(fā)現(xiàn)由于瓷球被反復(fù)加熱到600以上循環(huán)使用, 在磨損性上存在問題。此外，粘結(jié)性煤在熱解過程中會粘附在瓷球上，因此僅有非粘結(jié)性煤和弱粘結(jié)性煤可用于該工藝。工藝

10、特點及要求a.原料 粒度12.7mm，瓷球粒度略大于此，半焦6.3mmb.干燥預(yù)熱 預(yù)熱溫度解熱溫度c.干餾溫度 430540 430焦油與煤氣產(chǎn)率 540二次解熱焦油產(chǎn)率 半焦揮發(fā)分16%，可滿足要求 430540 T焦油產(chǎn)率托斯考干餾非黏潔性煤的流程（圖2-7）回轉(zhuǎn)篩分離塔半焦冷卻器瓷球提升管干餾轉(zhuǎn)爐瓷球加熱器預(yù)熱提升管煤槽旋風(fēng)器洗塵器圖2-7 Toscoal法工藝流程熱煤熱球粗焦油粗煤氣瓷球瓷球半焦空氣煤氣煙氣煤氣固分離器 ETCH 粉煤快速熱解工藝 ETCH 工藝是由俄羅斯開發(fā)的固體熱載體粉煤快速熱解技術(shù)，在克拉斯諾雅爾建成了處理規(guī)模為4 200 t/d 的工業(yè)化裝置，流程如下：褐煤粉

11、碎后用500 煙氣干燥，干燥粉煤進入氣流式預(yù)熱器中預(yù)熱到100 120 ，預(yù)熱的粉煤與800 熱載體半焦相混合，在600 650 發(fā)生熱解，從熱解反應(yīng)器中析出的揮發(fā)分經(jīng)除塵后冷凝分離，得到焦油、輕質(zhì)油和煤氣。工藝中生成的半焦部分作為熱載體循環(huán)利用，多余半焦從熱解反應(yīng)器排出，回收熱量后作為電站燃料。工藝特點及要求 煤干燥階段（110150）和煤預(yù)熱階段（300400 ）之前采用氣體熱載體 由熱解開始到600650 階段采用固體熱載體 固體熱載體溫度為800 左右 原料：褐煤 產(chǎn)品：焦油中含有較多含氧化合物，其性質(zhì)不穩(wěn)定。煤 槽熱 煙 氣干 煤 旋 風(fēng) 器熱粉焦旋風(fēng)器加 熱 器干 餾 槽煤干燥管粉

12、焦加熱提升管粉 焦 冷 卻 器混 合 器給 料 器粉 煤 機燃燒爐干 煤煙 氣煙 氣風(fēng) 機干 煤粉焦粉 焦空 氣重 油灰 渣水循 環(huán) 氣空 氣蒸 汽水水焦 油酚水含 焦 油 焦 粉圖 2 - - 8 - 1 7 5 工 藝 流 程魯奇魯爾煤氣工藝（LR工藝） 原料：褐煤或煙煤 LR 工藝由德國魯奇公司和魯爾公司共同研發(fā)，是高溫循環(huán)半焦作熱載體的一種多用途熱解工藝，處理原料包括煤、油頁巖、油砂等，其工藝流程：將原料褐煤粉碎至5 mm 以下，經(jīng)螺旋進料器進入導(dǎo)管，煤在導(dǎo)管中隨通入的冷煤氣進入熱解反應(yīng)器，與高溫循環(huán)半焦機械混合，熱解溫度維持在440 590 ，揮發(fā)分進入分離系統(tǒng)進行氣液產(chǎn)品分離，生成

13、的半焦一部分被熱煙氣送入半焦收集槽作循環(huán)熱載體，一部分作為產(chǎn)品分離出來。圖2-9 褐煤干餾流程煤干燥提升管干煤槽給煤機干餾槽半焦加熱提升管熱半焦集合槽空氣加熱器旋風(fēng)器旋風(fēng)器初冷器電除塵器冷卻器去煤干燥煙氣干餾煤氣中油水半焦空氣煤氣或油半焦干煤大連理工大學(xué)新法干餾工藝 原料 ：褐煤 大連理工大學(xué)開發(fā)的褐煤固體熱載體新法干餾工藝是將褐煤和高溫半焦快速混合熱解得到半焦、煤氣和焦油的工藝，簡稱DG 工藝，實驗裝置主要包括褐煤處理和提升、熱解、半焦循環(huán)提升、揮發(fā)分回收分離系統(tǒng)。工藝流程：原料煤粉碎至6 mm 以下，經(jīng)550熱煙氣干燥后提升至干煤存儲槽，干煤和800熱半焦混合進入熱解反應(yīng)器，在550 65

14、0 完成快速熱解反應(yīng)，生成的熱半焦被800 900 的熱煙氣加熱并提升至熱半焦存儲槽，進入反應(yīng)器循環(huán)使用。工藝特點及要求原料 褐煤、粒度06mm；熱載體 焦粉、溫度700750 ；熱載體提升氣 燃燒爐的熱煙氣干餾溫度范圍 450670 ；產(chǎn)品半焦：灰分不高，熱值高，反應(yīng)性好，比電阻大圖2-10 大連理工大學(xué)新法干餾工藝流程圖21表2-4各工藝優(yōu)缺點比較熱解工熱解工藝藝優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點環(huán)保節(jié)能狀環(huán)保節(jié)能狀況況建議建議DG工藝油收率、原料利用率高；油品質(zhì)量好；燃氣熱值高；操作彈性大大套處理能力大氣固分離設(shè)備多；煤和熱載體混合問題環(huán)保節(jié)能效果好，但投資相對大針對混合，排渣，氣固分離等問題，開展更大規(guī)

15、模的示范工程BJY工藝采用雙回路循環(huán)系統(tǒng)，保證了裝置的連續(xù)運行；使用煤種廣泛煤和熱載體混合問題；煤氣回收系統(tǒng)不完善；焦油冷卻系統(tǒng)有待提高環(huán)保效果好，但能源節(jié)約有待提高配備完整的煤氣回收系統(tǒng)，在現(xiàn)有的工業(yè)示范基礎(chǔ)上進行工業(yè)規(guī)模擴大BT工藝液體產(chǎn)品收率高；高附加值產(chǎn)品多；反應(yīng)軸向邁量小，停留時間短；配合電廠建設(shè)投資小熱解煤氣直接燃燒發(fā)電，沒有產(chǎn)生高附加值產(chǎn)品；循環(huán)熱灰連續(xù)輸運不太穩(wěn)定環(huán)保節(jié)能效果好增加煤氣回收裝置Garrett工藝氣流床快速熱解；防止焦油的二次分解；部分半焦循環(huán)利用焦油和半焦細粒堵塞旋風(fēng)分離器管路內(nèi)壁，影響系統(tǒng)穩(wěn)定；規(guī)模放大受限制環(huán)保效果好，但能源節(jié)約有待提高對旋風(fēng)分離器管路進一步

16、研究以解決堵塞問題；應(yīng)工業(yè)化，產(chǎn)業(yè)化LR工藝后處理設(shè)備較?。幻簹鉄嶂递^高；設(shè)備能力大采用機械攪拌；磨損和裝置放大存在問題環(huán)保節(jié)能效果好對雙軸混合反應(yīng)爐進一步研究222.6.4熱載體法干餾技術(shù)的發(fā)展趨勢一、 裝置大型化二、 實現(xiàn)分級利用，提高熱解半焦利用價值三、 提高焦油產(chǎn)率、改善焦油品質(zhì)四、 研究和開發(fā)帶催化功能的熱載體，調(diào)節(jié)氣、液產(chǎn)物的組成五、實現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)，提高能源轉(zhuǎn)化效率231、 無論國內(nèi)還是國外，褐煤固體熱載體干餾工藝大多數(shù)處于試驗階段，最多是示范性裝置在運行。褐煤熱解工廠設(shè)計主要包括土建設(shè)計和機械設(shè)計兩大部分；2、褐煤熱解工藝主要設(shè)備室干餾爐，屬于過程設(shè)備，但干餾爐與工藝緊密相關(guān)，只要工藝稍微改變，爐體機構(gòu)就會改變，干餾設(shè)計到褐煤的化學(xué)變化，工程中可能伴隨著高溫高壓，且有