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(zhuǎn)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(tuán)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(tuán)股份有限公司研發(fā)的無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解體制技術(shù)。利用神霧集團(tuán)搭建的3萬(wàn)ta的旋轉(zhuǎn)床中試試驗(yàn)裝置對(duì)多種煤樣進(jìn)行熱解試驗(yàn),結(jié)果表明旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)床;蓄熱式;熱解;褐煤中圖分類號(hào):TQ530.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-8397(2014)06005503目前,我國(guó)資源格局是富煤少油缺氣。我低溫快速熱解工藝、德國(guó)的 Lurgi-Ruhrgas熱解技國(guó)已探明的化石能源儲(chǔ)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%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(guó)能源消費(fèi)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。速熱解技術(shù)以及美國(guó)LFC褐煤提質(zhì)技術(shù)。這些技2012年我國(guó)進(jìn)口原油2.85億t,對(duì)外依存度達(dá)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(yù)計(jì)2020年將超過(guò)64%,已經(jīng)嚴(yán)重威多采用快速加熱的低溫?zé)峤夤に?。?guó)內(nèi)研究煤炭脅到了我國(guó)的能源安全。因此,發(fā)展現(xiàn)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(xiàn)煤的清潔高效利用,是我國(guó)應(yīng)對(duì)能源危機(jī)的有北京煤化工研究分院開(kāi)發(fā)的多段回轉(zhuǎn)爐(MRF)主要途徑之一。另外,在我國(guó)的煤炭資源儲(chǔ)量中,熱解工藝、中國(guó)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(xiàn)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(guó)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、煤制在著一定的不足油、煤制天然氣、煤制烯烴等項(xiàng)目,但能源轉(zhuǎn)化神霧集團(tuán)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(zhuǎn)床技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)研發(fā)出了溫?zé)峤馓豳|(zhì)的良好原料。通過(guò)煤炭提質(zhì)可以大幅具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解度提高能源的轉(zhuǎn)化效率,實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備。因此,褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外越來(lái)越廣泛的關(guān)注。1旋轉(zhuǎn)床熱解技術(shù)介紹國(guó)外有代表性的工藝包括美國(guó)的 Toscoal旋轉(zhuǎn)床熱解技術(shù)不同于現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外各種熱解工藝。物料均勻布于旋轉(zhuǎn)料床上,料床隨爐底機(jī)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(zhuǎn)動(dòng),爐墻上安裝多個(gè)蓄熱式輻射管燃燒器,中國(guó)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(nèi)燃燒,通過(guò)爐床上下輻射管管技集團(tuán)股份有限公司高級(jí)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(xiàn)[2]汪壽建,褐煤干燥成型工藝技術(shù)綜述[J.化肥設(shè)計(jì).2009(5)中國(guó)煤化工[1]張殿奎,劉臻.我國(guó)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(xiàn)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(yù)熱助燃空氣和低熱值的燃料氣。(2)旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器中爐墻、爐頂不動(dòng),熱解旋轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng),料床1和2。上的褐煤不運(yùn)動(dòng)、不翻滾、不攪動(dòng),褐煤之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng),進(jìn)、出料口有專門(mén)設(shè)計(jì)的布料機(jī)和出料機(jī),對(duì)于褐煤的物性要求很低,一般,褐煤加熱段380℃預(yù)熱段200℃粒度范圍為10~100mm;3)通過(guò)優(yōu)化配置不同爐區(qū)的輻射管燃燒器保溫段功率、數(shù)量,調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)動(dòng)速度,根據(jù)原料性水封出料口480℃質(zhì)和熱解產(chǎn)品的要求,可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)床內(nèi)溫度場(chǎng)的精確控制和熱解周期的調(diào)節(jié),而且靈活可靠,方便易行冷卻段(4)采用神霧擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(zhuǎn)床熱解爐原理收,排出的煙氣溫度低于150℃,回收熱量用于預(yù)熱空氣,從而可以使用熱值低至2.93MJNm的燃?xì)庾鳛槿剂?輻射管燃燒器的熱效率可達(dá)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(dá)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(zhuǎn)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(tǒng)布入旋轉(zhuǎn)床(6)神霧集團(tuán)褐煤熱解技術(shù)不采用任何熱載內(nèi),粉煤成型后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床內(nèi);經(jīng)預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)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(biāo)溫度,熱解生成荒煤較簡(jiǎn)單,產(chǎn)物收率髙,同時(shí)可根據(jù)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(qū)域優(yōu)化設(shè)置多個(gè)熱解油冷器冷卻后,被風(fēng)機(jī)抽送到分離凈化系統(tǒng),得到氣導(dǎo)出口,焦油收率可達(dá)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(jié)能技術(shù),能源轉(zhuǎn)換效率高,可達(dá)85%以上的提質(zhì)煤,經(jīng)出料機(jī)排出后,采用噴霧冷卻熄焦,8)旋轉(zhuǎn)床熱解裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)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(yùn)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(yīng)用于化石燃料行業(yè),與點(diǎn)火器和火焰檢測(cè)器,可在冷爐情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)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(jiān)控及自動(dòng)調(diào)溫,確保運(yùn)行安全。點(diǎn)為了中國(guó)煤化工術(shù)對(duì)于各地煤(1)單臺(tái)旋轉(zhuǎn)床熱解裝置年處理褐煤達(dá)100種的適應(yīng)CNMHG對(duì)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(zhuǎn)床褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)557煤樣進(jìn)行了熱解試驗(yàn)。術(shù)可以達(dá)到格金試驗(yàn)收率的94.13%;煤焦油可以轉(zhuǎn)化為人造石油,節(jié)省了石油資源。另外,通2試驗(yàn)過(guò)熱解可以獲得13%熱解煤氣。表5中,熱解煤自神霧集團(tuán)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(yàn)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(yàn)平臺(tái)、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(yàn)臺(tái)和4th連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)蓄熱式旋轉(zhuǎn)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(yàn)裝置等多個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)。目前進(jìn)行了20分含量大大減小(如2號(hào)原煤V為34.09%,提多種長(zhǎng)焰煤、褐煤的上百次的低溫?zé)峤庠囼?yàn),取質(zhì)煤V為13.90%),固定碳含量大大增加(2號(hào)得了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)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(zhuǎn)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(hào)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(hào)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(hào)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(yùn)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(yàn)結(jié)果(干基質(zhì)還原劑、化工原料等。編號(hào)焦油產(chǎn)率/%水產(chǎn)率煤氣產(chǎn)率提質(zhì)煤產(chǎn)率3結(jié)論號(hào)2號(hào)5.8018256095試驗(yàn)結(jié)果表明:旋轉(zhuǎn)床熱解后的熱解產(chǎn)物中油氣收率較高,產(chǎn)油率可以達(dá)到格金產(chǎn)率的90%表3不同產(chǎn)地褐煤旋轉(zhuǎn)床原煤熱解產(chǎn)率結(jié)果(干基)%以上,熱解煤氣中CH4含量超過(guò)25%,CO含量編號(hào)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(hào)ll.0717.71固定碳含量較高,熱值大于27.17MJ/kg。17.98參考文獻(xiàn)表4不同產(chǎn)地褐煤提質(zhì)煤分析結(jié)果編號(hào)M%A%V%F%Qm/ M. kg S/%[1]SurveyofEnergyResources2010.Availableat:http://1號(hào)1.1813.375497996www.worldenergyorg/publications/3040.asp[2]賀永德.現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊(cè)(第二版)M].北京:化學(xué)工2號(hào)27010181390732228.13業(yè)出版社,2010.[3]關(guān)珺,何德民,張秋民.褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)與多聯(lián)產(chǎn)構(gòu)想[刀表5不同產(chǎn)地褐煤熱解煤氣成分煤化工,2011(6):1-4編號(hào)H2%CO2%CH4/%CO%CH/%熱值/MJ·Nm[4]楊小彥,楊軍,夏海斌.低階煤熱解增油技術(shù)的研究現(xiàn)狀1號(hào)254420.1533.5515894971989與趨勢(shì)[門(mén).廣州化工,2012(13):35-372號(hào)274427.20266913.0056718.18[5]郝麗芳,宋文立,張香平,李洪鐘,低碳經(jīng)濟(jì)下煤熱解綜合利用技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[].工程研究-跨學(xué)科視野中的工程由表1中的原煤分析數(shù)據(jù)可知,2號(hào)煤樣2012(3):231-236的全水含量達(dá)到了31.27%,收到基熱值只有[6]文兵.論述褐煤的化工技術(shù)及應(yīng)用[J,中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)15.56MJ/kg。這說(shuō)明試驗(yàn)煤樣的全水高,熱值低2010(22):155-156.含有大量揮發(fā)分,從能量轉(zhuǎn)化的角度考慮不盡合[7]曾凡虎,陳鋼,李澤海,等.我國(guó)低階煤熱解提質(zhì)技術(shù)進(jìn)展門(mén)理中國(guó)煤化工[8]韓永H特點(diǎn)與熱解技術(shù)發(fā)由表2和表3可以看出,采用旋轉(zhuǎn)床熱解技CNMHG-780