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煤炭分质利用进展

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料。焦油分离得到燃料油(汽油、柴油)、筑路沥青、浸渍油、酚及同系物(包括酚、甲酚、二甲苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、萘酚)、吡啶碱,还有一些芳香族碳氢化合物及其他物质。

(7)中国多段回转炉工艺

多段回转炉工艺是中国煤炭科学研究总院煤化所开发的低变质煤热解工艺,该工艺分类特征是低(中)温热解—中速加热—外热式—隔绝空气—常压。多段回转炉工艺对原料煤的适宜粒度要6-30mm。热解加热炉既可使用固体燃料,又可使用气体燃料,或二者同时燃用。当使用低热值煤气加热时,发热量较高的热解煤气经净化后可外供作民用或工业燃气。由于煤在热解前干燥并脱除了大部分水分,大大减少了酚水量,少量的酚水与净水掺合后作为熄灭半焦用水,从而使耗资较大的废水处理系统大为简化。多段回转炉热解工艺规模为60t/d,达到工业试验规模。煤料在热解炉中最终热解温度约为750℃时,半焦产率为湿原料煤的42.3%,是干热解煤(送入热解炉的干煤)的69.3%,产油率为干热解煤的2.5%,约为该煤葛— 金焦油产率的44%。该工艺的主要目标是制备优质半焦。

多段回转炉工艺是中国煤炭科学研究总院煤化工分院开发的低变质煤热解工艺。其流程(图8)是将粒度为6~30mm 的褐煤在回转干燥器中干燥后进入外热式回转热解炉中低温热解,所得半焦在冷却回转炉中用水冷却熄焦后得到提质半焦产品,由热解炉排出的热解气体进一步处理利用。

烟气原料0-50mm<6mm煤气半焦粉灰渣空气焦油图18 平庄褐煤大工新法干馏技术工业试验工艺流程简图原料煤贮槽;反应器;旋风分离器;煤气间冷器;烟气引风机;干燥提升管;加热提升管;洗气管;机除焦油器;煤气鼓风机;干煤贮槽;热半焦贮槽;气液分离器;脱硫箱;混合器;流化燃烧炉;焦渣分离槽;空气鼓风机;图8.1-7中国多段回转炉热解工艺流程 图8.1-8 DG煤固体热载体流程

(8)中国的DG 工艺

中国的DG 工艺(也称煤固体热载体法快速热解技术)是由理工大学开发。DG 工艺是将煤通过与热的载体(热解后的热焦)快速混合加热使煤热解(干馏)得到低温焦油、煤气和半焦的技术。DG 工艺应用于褐煤的低温干馏过程称为大

工法褐煤热解提质技术。图9 为日处理150 吨平庄褐煤固体热载体干馏新技术工业试验工艺流程图。包括脉冲气流干燥预热、热烟气发生系统、热载体提升循环和混合热解。

DG 工艺特点:1)油收率高。油收率达到铝甑干馏含油率值的75%-90%,油收率高是快速热解的特点; 2)原料利用率高,可达100%。理论上,煤都可以处理成的粉粒原料;与使用块煤的工艺比较,直接使用粉粒状原料煤,成本降低;3)可有效处理易热粉碎原料,对处理易碎的褐煤尤其有利;4)可与多个过程实现多联产。可以与煤发电配套,可以与煤焦油加氢配套,也可以与煤气化配套等;5)油质量好,凝点低、粘度低,有利于深加工;6)半焦发热量高;与原煤相比,单位热量半焦的硫含量降低20%-40%,有利于节能减排;褐煤半焦可制成水煤浆,可用于水煤浆气化。7)产品煤气热值高;可用于转化制氢或合成气;8) 生产过程耗水量少;废水量少,SO2 和NOx 排放量少。

(9)中国的BT 工艺

煤炭的BT 工艺(拔头工艺)是在煤炭发电燃烧之前经过快速热解、快速分离和快速冷却,提取出焦油和煤气,剩余固体产品(半焦)发电。该工艺属于煤电化多联产工艺。中科院过程研究所开发了“煤拔头—— 煤炭综合利用新工艺”,完成了小试,取得了技术路线、工艺特点、关键技术和工艺参数实验室阶段的研究成果。

该工艺由下行床与循环流化床的耦合实现。煤粉从下行床的顶部加入,与来自提升管的循环热会强烈混合升温,在常压、较低温度(550-700℃)、无氢气、无催化剂的条件下,实现快速热解。生成的气相产品在下行管的底部通过快速分离器分离后,进入急冷器进行快速冷却,最终得到液体产品。

煤拔头技术的工艺特点是:条件温和,工艺简单,在常压与中温条件下从煤中提取煤焦油;系统集成, 使目前国际循环流化床的快速床与下行床有机结合应用在一起;能够最优地转化提取煤中有效组分,实现高价值产品的加工。关键技术体现在快速热解、快速分离与快速冷却三方面,提高热解温度、加热速率, 降低停留时间,实现液体产品的轻质化与气固快速分离。

中科院过程研究所在完成8kg/h 实验室实验基础上,与工业大学能源科学与工程学院进行中试合作,在设备制造方面与红光锅炉集团进行合作进行35t/h 循环流化床配套“煤拔头——煤炭综合利用新工艺”开发。

此外大学、中科院煤化所等,也开展了研究类似的工艺开发,取得了中间试验或工业试验的成功。

图8.1-9 BT 工艺流程 图8.1-10 西煤化所煤热解多联产工艺流程 (10)中国神华模块化固体热载体热解工艺

神华煤制油化工研究院正在开发的低阶煤热解工艺。将褐煤破碎至0~30mm,经过双套桶回转干燥器干燥后,与半焦加热窑来的高温半焦混合,在移动床热解器热解。该工艺为固体热载体加热方式,宽粒度入料,热态除尘。目前正在进行6000吨/年中试研究。

图8.1-11 中国神华模块化热解工艺 图8.1-12 大唐华银LCC工艺

(11)LCC工艺

LCC工艺是在LFC工艺的基础上改进的,流程简图,见图13。原料褐煤经破碎筛分后送入干燥炉中,被来自干燥热风炉的热气流加热脱除水分,离开干燥炉的固体被直接送入热解炉,用来自热解热风炉的热循环气流加热,几乎所有剩余的水分均被脱除,并发生了轻度热解反应,煤中挥发性气体被释放出来。离开热解炉后的固体进入激冷盘中被工艺水迅速冷却并终止热解反应,然后输送至精制塔,预冷却后与增湿空气发生氧化和水合反应,经精制处理后,固体产品PMC的活性降低,性质稳定、不易自燃,最后输送并贮存。

LCC技术示装置位于锡林浩特地区,于2009年6月正式开工建设,2011年5月3日开始进入分系统调试,6月1日生产出第一批合格半焦,调试中,LCC装置实现了不同负荷点的稳定运行,完全打通了LCC工艺流程,工艺产品煤焦油产率达3.48%,半焦产率50%左右,各项性能指标全面达到或超过设计要求,具备了大规模推广应用的各项条件。

(12)柯林斯达带式炉气体热载体热解工艺

柯林斯达带式炉热解工艺实际上是热式气体热载体热解工艺, 但是炉型结构与立式炉等有较大差异, 并且在成熟度、环保措施以及焦粉的处理都具有一些特点。属于热式—低温—中速—气体热载体干馏工艺。带式炉为现代新型水平连续式煤炭加工设备, 炉采用耐热金属带煤料输送。在长度方向上, 按工 艺分为干燥段、炭化段和冷却段。 在干燥段, 由燃褐煤热风炉提供烟气加热,工作温度在300℃左右,煤料完成干燥后继而进入炭化段。炭化提质时,温度升至500℃- 600℃,褐煤受热分解,析出部分挥发份,得到高热值褐煤半焦产品和焦油副产品,净化后的煤气供带式炉自用。

图8.1-12 柯林斯达带式炉热解工艺简图 (13)大学开发的热电、气、焦油多联产工艺

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