蓄热体在煤干馏过程中的应用.pdf

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1、第42卷第6期化工机械841蓄热体在煤干馏过程中的应用金晶8窦岩詹仲福(天华化工机械及自动化研究设计院有限公司)摘要针对现有煤千馏技术产品质量低、能耗高、成本高和污染环境的问题，提出一种双蓄热式换热炉并联工作的方式，以空气燃烧代替纯氧燃烧，循环煤气作为热栽体，避免CO：混入系统，提高主副产物的品质。关键词煤干馏蓄热体热载体中图分类号TQ523文献标识码B文章编号0254．6094(2015)06_0841-04对于蓄热体，国外研究者大体有两类观点：一种观点认为蓄热体是一种物质，国外通常译为“The瑚alMass”，即具有蓄热能力的材料；另一种

2、观点认为它是材料的热物性，表示材料的储热能力，类似于热容量及导热系数等参数¨o。而国内一般取第一种观点，即认为蓄热体是具有蓄热能力的材料的统称。目前，蓄热体应用于多个领域，但在煤干馏应用中尚无前例。我国煤炭资源极其丰富，发展煤的干燥、干馏和提质加工综合利用，能有效缓解优质动力煤供应紧张的局面。因此，低阶煤热解提质迎来了一次良好的发展机遇、2o。随着煤和油页岩于馏炼油技术的迅速发展，到目前为止，国内外研究开发出多种各具特色的煤干馏技术，有的处于试验室研究阶段，有的进入中试阶段，有的已达到工业化阶段∞J。然而，现有煤干馏技术多为块煤处理技术，需将

3、粉煤加压成型后才能进行干馏，为克服现有煤干馏技术存在的缺点，本项目采用以低阶煤为原料开发处理10mm以下粉煤的内热式回转中低温成套技术和气体热载体煤热解工艺，但在项目具体实施试验过程中，发现原工艺中以高温烟气作为干馏热载体，影响副产物干馏煤气的品质导致其无法实现利用价值，直接排放又会造成经济损失和环境污染。针对此问题，笔者参考高炉用蓄热式热风炉结构，在煤干馏工艺流程中加人蓄热体热风炉，通过改变热载体形式以提高干馏煤气的品质，减少环境污染。1原煤干馏工艺及其存在的问题对低阶煤进行提质加工，最科学和常用的方法之一就是热解，即干馏。煤干馏是指煤在隔

4、绝空气的条件下加热、分解，生成焦炭(或洁净煤)、煤焦油及煤气等产物的过程。按加热终温的不同，可分为高温干馏(900—1100℃)、中温干馏(700—900℃)和低温干馏(500～600℃)”1。高温干馏的固体产物为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低，主要用于生产冶金焦炭；低温干馏的固体产物为结构疏松的黑色洁净煤，煤气产率低，焦油产率高，煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油的重要来源之一”。。本项目采用中低温干馏工艺，用低阶煤于馏以获得主产物煤焦油和副产物干馏煤气。本项目采用的是内热回转式中低温干馏热解炉。煤于馏过程(图1)：煤气

5、和纯氧在热风炉里燃烧得到l100℃的高温烟气，高温烟气作为热载体进入干馏热解炉，把煤粉加热到干馏温度(500—700℃)后得到干馏混合气，然后经过洗涤塔的除尘收油，最终得到干馏产品。t金晶，女，1991年1月生，硕士研究生。甘肃省兰州市，730060。842化工机械2015年图l煤干馏过程示意图通过开工试验发现，干馏过程最终只能得到主产物煤焦油，而副产物干馏煤气品质低，无法作为煤气燃料或产品利用，只能进行排放，造成了极大的经济损失和环境污染。其次，煤气和纯氧燃烧工艺不合理，实际过程控制比较困难，存在一定的安全隐患，容易引发爆炸。2解决方案通过

6、分析得出，副产物干馏煤气品质过低(热值低)的主要原因是其cO：含量较高，而大量的CO：是由高温烟气作为热载体带入干馏系统的，CO：的带人改变了干馏煤气成分。因此，高温烟气不是一种理想的热载体。针对该问题，笔者提出将煤气与纯氧燃烧改为煤气与空气燃烧，方案改变后基本能达到同样的燃烧效果，且空气燃烧技术更加成熟、控制容易、过程安全。对于热载体的改变，受到高炉炼铁工艺的启发，创新性地提出在煤干馏过程中加人蓄热体，将原高温烟气热载体更换为循环煤气热甜至高温烟气排放产品品质】载体。如此，干馏过程中高温烟气只提供热量给蓄热体，不再进入干馏炉，避免了cO：进

7、入煤干馏系统。高温蓄热体一方面将热量传递给循环煤气，另一方面使循环煤气无氧燃烧(高温氧化)，氧化过程只产生CO。高温循环煤气作为干馏热载体，解决了干馏煤气中CO：含量过高的问题，提高了干馏煤气的品质。加入蓄热式换热炉后的煤干馏过程如图2所示。煤气与空气在热风炉中燃烧产生l100℃的高温烟气，高温烟气将蓄热体加热到800一900℃，降温后的烟气进入换热器进一步放热，使循环煤气预热。高温蓄热体将另一端进入的循环煤气加热，并发生高温氧化反应，循环煤气出蓄热体时温度达到800℃左右，然后作为干馏热源进入干馏热解炉。干馏得到的混合干馏气经过洗涤塔的除尘

8、洗涤，最终得到主副产品。此时，大部分干馏煤气作为产品产出，少部分继续返回蓄热体循环。一絮睁图2加入蓄热式换热炉后的煤千馏过程示意图2．1蓄热体选材蓄热式换热炉的关键