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1、（此技术方案内涉公司多年核心技术和专利只供内部使用，严禁外借、复印、拍照，否则将承担相应后果） 组合式沫煤热解工艺技术说 明 项目号: TY-201467项目负责： 王东辉陕西天一洁净型煤化工技术开发有限公司2014年6月20日于西安项目顾问组人员：冉新权（陕西省决策咨询委员会委员，陕西循环经济研究会原副会长，教授） 蔡颂尧（原冶金厅副厅长、陕西决策咨询委员会委员） 李 挺（原陕西冶金设计院院长、陕西方圆设计工程有限公司董事长 享受国务院津贴专家，小粒煤技术拥有者） 张 皙（西安有色金属设计研究院总工 正高级工程师） 任中兴（原环境监测中心 正高级工程师） 王 珍 ( 环境监测中心 正高级工程
2、师) 王春风（北京众联盛化工工程有限公司总工、外热式热解炉技术 正高级工程师） 王永华（北京众联盛化工工程有限公司董事长、正高级工程师） 刘嘉岐（原鞍山焦耐院煤化室主任 “二合一”地面除尘站、燃烧式导烟车专利人，享受国务院津贴专家） 张中明（陕西冶金设计院 配煤及焦炉专家 正高级工程师） 李会锋（化工第二设计院 焦化脱硫专家 高级工程师） 李水锋 (陕西冶金设计院 电气控制专家 高级工程师) 管至善（原陕西焦化厂技术厂长 煤化专家 高级工程师） 王东辉（陕西天一洁净型煤化工董事长、西安元极热能技术工程有限公司董事长、陕西方圆设计工程公司总工， 兰炭废水综合处理站、稀土氯化铵废水处理综合站、兰炭
3、干法熄焦专利人、混热式混煤热解技术专利人、混热式蒸发技术专利人，高级工程师）10万吨/年组合式弱粘结沫煤热解系统工艺说明一、概述本工艺方案按照焦化产业发展政策结合本地资源优势，采用共性平台的技术非粘结煤低温热解工艺技术进行沫煤热解及回收化工产品剩余煤气供电厂燃料用气。实现资源综合利用。本项目以达到循环经济，提高发展质量的目的，同时以“保证生产，简化辅助”的原则进行设计，尽量减少用地、节约资金。在保证生产的前提下，综合考虑辅助、服务设施。采用先进可靠的工艺流程及设备，采取有效的环境保护措施，使生产中的排放物符合国家排放标准和规定，重视安全与工业卫生使工程有良好的经济效益、环境效益和社会效益。建设
4、项目充分利用热解过程中的燃烧废气余热，进行入炉煤的干燥，使入炉煤水分降低，生产产量提高，含氨废水减少，达到减排降耗效果。工艺技术实施的背景条件根据国内沫煤的特点：采用机采，生产出来的煤，5mm的沫煤占总煤量的65%，5mm的煤占总产量的35%左右，根据现有煤热解使用和实验情况，采用回转窑、小粒煤炉型、混热式混煤炉，最大配沫煤量不足25%，即：机采出来的煤全部5mm的煤热解后，最大能处理沫煤量为总煤的12%，还有53%的沫煤（5mm)仍然无法处理。 如何解决沫煤（5mm）的热解，热解后的洁净煤贮运、使用（不改变原有工业锅炉的结构，完成面焦的替代燃烧，是洁净煤最终发展途径），是本项目技术开发核心课
5、题。 煤的低温热解生产兰炭（洁净煤）的装置和工艺经过多年的研发和实验，国内经过十余年的努力，研发的目的主要集中在：提高煤焦油的产率、提升兰炭的品质、提高煤气品质三个方面。但随着煤炭机采技术的发展，沫煤成了制约煤热解技术发展的难题，伴随兰炭行业的蓬勃发展，沫煤热解装置形成了内热式炭化炉、内热式小粒煤炭化炉、外热式炭化炉、固体颗粒载热体煤热解炉、流化床热解炉、旋转窑热解炉、水煤浆气化炉、煤粉气化炉、固定床气化炉、混热式混煤炉及其富氧炭化炉等多种炉型。 但针对市场现有沫煤热解及褐煤提质技术，大部分的课题均致力于热解装置的研发和优化，由于理论基础的研发缺失、系统工艺编排不合理，造成沫煤热解基本止步不前
6、。此问题主要体现在：煤焦油和灰无法分离、热解废水无法彻底处理、焦末贮运存在难题。二、沫煤热解工艺及装置项目实施目的和意义1、实施目的1.1彻底打通沫煤热解工艺，解决煤焦油和灰分离难题。1.2 充分考虑热能利用，减少沫煤热解的能耗，真正实现干法熄焦和余热回收。1.3 充分利用新技术，采用半干法脱硫、半干法除灰，减少水资源的损耗。1.4 采用废水综合处理系统，回收煤焦油和酚油，解决废水处理难题。1.5 对工艺路线中的核心设备进行优化设计，以期达到系统的平稳运行。1.6 采用自动化控制系统，尽可能实现温度、压力自动化控制1.7 解决焦末燃烧技术，以期满足焦末燃烧的自动化控制。2、项目的意义本项目主要
7、为了解决沫煤（不大于5mm）的热解工业化难题，使热解产品煤焦油、煤气的品质满足煤焦油和煤气深加工要求。同时针对焦末燃烧技术的研发，使工业锅炉不改变锅炉核心结构的的状况，满足工业锅炉使用要求。使洁净煤替代原煤燃烧，使工业锅炉的清洁生产成为可能。并为焦末的使用找到新的市场。三、工艺技术方案3.1 工艺技术方案的选择原则本项目的生产工艺流程包括备煤工段、煤脱水除尘工段、热解工段、干法熄焦及筛分工段、煤气净化、化工产品回收工段、废水处理工段。所生产的洁净型煤（粒焦70%、30%末焦）部分（15%末焦）系统自用，其余外销，焦油自用，生产的煤气可供焦油加氢和生产甲醇使用。在生产工艺流程和设备选型上，充分考
8、虑了当地生产的混煤和常规洁净型煤生产污水处理难等现状，本项目设计目的：1）充分利用沫煤资源2）从源头上平衡剩余氨水，杜绝对环境影响3）节能减排。因此选择了工艺成熟、技术先进、煤气净化的工艺路线和采用入炉煤预热干燥（调湿技术）、干法熄焦、半干法除尘、半干法脱硫、废水综合处理站等推广新技术，并达到操作可靠、装备水平较先进的工艺流程及装备水平。3.1.1 炉型的选择本工程所用原料主要为弱粘结性沫煤，通过筛分，5mm可进入小籽煤热解炉、混热式热解炉（也可进入本热解系统），5mm的煤直接进入本热解系统。充分考虑到沫煤均匀性加热和防止胶质析出后对炉壁的粘结，本系统采用的炉型为：1、 煤干燥炉采用滚筒干燥剂
9、机。加热的介质是：为热解系统提供热源后的烟气。烟气直接进入滚筒干燥机对煤进行脱水加热。煤的出口温度为*C左右。2、 煤热解系统主要有三部分组成，炉型均为回转窑炉。此三部分分别为：混合加热炉、外热炉、固体热载体炉2.1 混合式加热炉采用回转式混热炉型，高温烟气外加热，高温煤气与煤直接接触进行内加热方式。高温烟气来源于外加热炉的外排烟气。高温煤气主要的作用为：a、对煤进行加热，并通过内部的扰动，强化炉壁的传热效果。b、在煤处在*C时，随着煤的软化、煤焦油的大量析出，在不饱和高温煤气的作用下，煤焦油被急速提出，防止出现灰包油、油包灰现象的出现，为灰分的分离提供充分条件，同时随着煤焦油急速提出，也防止
10、了煤在炉壁上的粘结、结焦现象。热解过程中煤的入口温度为：*C左右，煤（末焦）的出口温度为*C左右。2.2 外热炉采用回转式外加热方式。燃烧焦末产生的高温烟气。被加热的介质有：混热加热炉出来的焦（*C左右）、干法熄焦过来的煤气（*C左右）。煤气在炉内作为被加热介质，同时由于煤气在炉内的扰动，强化了炉壁的传热效率。焦的入口温度为*C左右，焦的出口温度为*C左右2.3 固体热载体炉采用回转式固体热载体加热方式。本炉的目的为了让焦末在热解过程中自然形成粒焦。外热炉出来的高温（*C左右）的焦末作为固体热载体炉的热源，螺旋供煤系统将干燥后的原煤、旋流分离器出来的尘分、半干法除尘出来的少量沥青质和灰尘混合后
11、，进入固体热载体炉，在回转窑旋转的过程中与高温焦末混合，是最终温度达到*0C左右，再进入干法熄焦系统中进行冷却。3.2 熄焦方式选择本工程设计采用干法熄焦工艺。干法熄焦过程如下所述：干法熄焦系统主要采用滚筒机结构。低温热解的粒焦与净化后的循化煤气直接在回转窑中接触，将粒焦冷却至8090C之间后进入出焦调湿通廊，将粒焦湿度调节成6%左右后再进行筛分，循化煤气被加热到360C左右进入外热炉进行进一步加热。在出焦调试通廊中，将脱硫后的烟气用加压风机抽取少量的烟气，使封闭通廊微正压运行，烟气既起到了隔绝煤气和空气的作用，也同时起到冷却和均衡粒焦含水量作用。3.3工艺流程说明5.2.1 全厂工艺流程（见
12、附图）3.2.2热解工段3.2.2.1 概述本工程单条生产洁净煤10万吨，采用混热式回转窑、外热式回转窑、固体热载体回转窑三种热解装置组合而成热解工艺。具有热效率高，生产能力大，能灵活调整加热温度，炉顶温度低、焦油产率高、尘油气易分离等优点。沫煤热解采用回转式热解炉，炉顶定期通过转筒阀将煤料加入辅助煤箱，再随窑炉的转动，分别经过混热加热炉、外热炉、固体热载体炉，逐步完成中温热解和造粒低温热解过程。每炉之间分别通过抗高温滚筒阀进行物料传递。最后由炉底经干法熄焦滚筒机，进入出焦调湿密闭通廊送至下一工序。该工艺流程是连续的机械化过程，采用二级干法熄焦工艺，有效减少操作人员数量，改善操作条件，大大减少
13、环境污染。3.2.3.2 热解工段布置本项目采用立体装配式结构，从上往下一次布置为脱水干燥机。混热加热炉、外热炉、固体热载体炉、干法熄焦滚筒机、出焦调湿密闭通廊。热解系统可根据产量并联使用，供煤系统、筛分系统、除尘系统、半干法脱硫系统可共用。炉子布置采用框架结构，框架布置五层，总体布置在钢构厂房内，整洁、美观。钢构厂房总体高度22米，单条生产下，长度22米，宽度6米。3.2.3.3、10万吨/年沫煤热解炉主要工艺设计参数序号项目参数指标1循环煤气量 N3/h*2循环煤气压力 Pa*3单炉总煤气处理量 Nm3/h*4煤气风机工况煤气量 m3/h*5单炉燃焦末量 t/h*6循环煤气总管道截面积 *
14、配套管径DN900或8008007烟气入炉管道截面积 1.5配套方管125012508单炉煤气出口总管 mmDN600配套管径DN6009外排烟气总管截面积 0.63内热式炉煤气燃烧装置主要工艺参数：脱水干燥机项目结构指标滚筒直径：DN1500脱水室长度16000mm窑炉总长度22000mm电机功率30KW脱水室有效容积28.26m3每日单条装干煤量480t混热加热炉项目结构指标回转窑内径DN2000回转窑外加热宽度3200mm热解段长度18000mm窑炉总长度22000mm电机功率37KW热解有效容积56.52m3每日单条装干煤量384t外热炉项目结构指标回转窑内径DN2000回转窑外加热宽度3200mm热解段长度18000mm窑炉总长度22000mm电机功率37KW热解有效容积56.52m3每日单条装干煤量384t固体热载体炉项目结构指标回转窑内径DN1800热解段长度18000mm电机功率30KW热解有效容积45.78m3每日单条装物料量312t干法熄焦装置项目结构指标回转窑内径DN1200总长度16000mm电机功率22KW每日单条装焦量312t
