廣西正路新型煤干餾技術(shù)簡介
煤干餾,，是指煤在隔絕空氣條件下加熱分解，生成焦炭,、煤焦油,、烴類煤氣等化學(xué)變化過程。按加熱溫度的不同,，煤干餾分為三種情形：500～600℃為低溫干餾,，700～900℃為中溫干餾，900～1100℃為高溫干餾,。低溫干餾的主要目的是為了獲取更多的煤焦油,，這種煤焦油比高溫焦油含有較多烷烴。高溫干餾主要目的是生產(chǎn)冶金焦炭,，焦炭的主要成分是固定碳,。其熱分解反應(yīng)激烈，形成了更多的荒煤氣,，出油率降低,。
廣西正路機(jī)械科技股份有限公司分體式熱解爐工藝，采用的是最新的專利技術(shù)“連續(xù)式物質(zhì)熱分解處理系統(tǒng)”裝置,。根據(jù)煤種不同或者成品要求不同可以選擇單爐,、雙爐、三爐串聯(lián),。分段爐體的設(shè)計(jì)目的是更方便,、準(zhǔn)確控制每一段的溫度,，用不同的溫度提取相應(yīng)的物質(zhì)。和其他爐體工藝專吃粒子煤不同,，其特點(diǎn)是專吃粉煤,，從原料上形成差異性優(yōu)勢，既降低原材料成本,，也大大提高了國家資源利用率,。爐體工藝采用低溫干餾模式，熱解溫度低可以減少焦油的二次分解,，因此出油率比較高（試驗(yàn)中出油率基本上穩(wěn)定在13～15%,，比傳統(tǒng)工藝8～9%的出油率提高了50%），其次是溫度低形成的荒煤氣少,，減少能耗及碳排放,，減少污染物形成和排出。爐體采用間接加熱,，得以精準(zhǔn)控制工作溫度,，避免了煤粉溫度不均帶來的熱解紊亂，最終減少污染物析出,，另外也便于粉焦質(zhì)量的調(diào)控,，粉焦出品率高，而且是無水狀態(tài),。本工藝技術(shù)還大幅減少了水的消耗,，自身產(chǎn)生的冷凝水就可以自給自足。
2022年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)：
<技術(shù)發(fā)展軌跡>
廣西正路早在2012年就開始路用橡膠粉的研究生產(chǎn),，伴隨著廢舊橡膠再生研究,。直至2021年底終于研制成功“連續(xù)式物質(zhì)熱分解處理系統(tǒng)”，并成功申請(qǐng)了國家專利,。該技術(shù)應(yīng)用于各種物質(zhì)的熱分解處理,，如煤干餾生產(chǎn)、廢舊輪胎再生,，污泥,、高濃度污水等環(huán)保處理。從已經(jīng)建成的廢舊橡膠再生生產(chǎn)線看,，無論是單機(jī)產(chǎn)能,、再生膠品質(zhì)，環(huán)保友好方面都遙遙領(lǐng)先業(yè)界,，具有非常好的技術(shù)優(yōu)勢及成本優(yōu)勢。
在重要人士的提議下,，于2022年進(jìn)行煤干餾應(yīng)用試驗(yàn),。通過整整一年的小型樣機(jī)生產(chǎn),，小試、中試生產(chǎn),，該技術(shù)在煤干餾領(lǐng)域也有了非常出色的表現(xiàn),，出油率提高了50%、粉焦出品率提高了40%,，粉焦質(zhì)量好,，無水、熱值高,。該工藝碳排放降低20%,、環(huán)保友好方面也有較大的改善。
<世界煤干餾各工藝列舉>
國內(nèi)典型工藝
★國內(nèi)在魯奇三段爐的基礎(chǔ)上,開發(fā)了不同類型的內(nèi)熱立式干餾爐,，主要用于低變質(zhì)煤低溫?zé)峤?，熱載體以氣體為主，不適用于中等粘結(jié)性或高粘結(jié)性的煙煤,。三段爐流程如圖所示,。20~80mm的褐煤或型煤沿爐中下行，氣流逆向通入進(jìn)行熱解,。對(duì)粉狀的褐煤和煙煤要預(yù)先壓塊,熱解過程分為上,、中、下三段即干燥和預(yù)熱段,、熱解段,、半焦冷卻段。在上段循環(huán)熱氣流把煤干燥并預(yù)熱到150℃;在中段熱氣流把煤加熱到500~850℃,進(jìn)行熱解,。在下段半焦被循環(huán)氣流冷卻到100~150℃,最后排出,。在我國的對(duì)三段爐的改造設(shè)計(jì)中,比較有代表性的是陜西神木縣三江煤化工有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)的SJ低溫干餾方爐。
★中國煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所多段回轉(zhuǎn)爐熱解工藝的主體是3臺(tái)串聯(lián)的臥式回轉(zhuǎn)爐,。制備好的原煤(6~30mm)在干燥爐內(nèi)直接干燥,脫水率不小于70%,。干燥煤在熱解爐中被間接加熱。熱解溫度550~750℃,，熱解揮發(fā)產(chǎn)物從專設(shè)的管道導(dǎo)出,經(jīng)冷凝回收焦油,。熱半焦在三段熄焦?fàn)t中用水冷卻排出。
★大連理工大學(xué)開發(fā)成功的固體熱載體新法干餾DG工藝流程如圖9所示,。該工藝主要由煤干燥及提升,、半焦流化燃燒及提升、煤焦混合,、煤干餾,、焦油及煤氣的回收系統(tǒng)等部分組成。熱解產(chǎn)生的半焦為熱載體,，存于集合槽,。 將小于6mm的粉煤和半焦槽800 ℃的粉煤焦按一定的焦煤比分別經(jīng)給料器進(jìn)入混合器,，混和溫度550~650 ℃。熱解半焦在提升過程中加熱,，通過半焦儲(chǔ)槽后進(jìn)入反應(yīng)器循環(huán)使用,。由于混合迅速而均勻,物料粒度小，高溫的半焦將熱量傳給原料粒子,，加熱速度很快,，煤可發(fā)生快速熱分解反應(yīng)。由于煤粒熱解產(chǎn)生的揮發(fā)物引出很快,，二次熱解作用較輕,故新法干餾煤焦油產(chǎn)率較高,。
★濟(jì)南鍋爐廠朱國防等開發(fā)了以循環(huán)流化床循環(huán)灰作為固體熱載體將煤熱解的“多聯(lián)產(chǎn)”工藝，于1992年建成了干餾煤量150kg/h的熱態(tài)試驗(yàn)裝置并對(duì)包括煙煤和褐煤的5個(gè)煤種進(jìn)行了試驗(yàn),。在此基礎(chǔ)上濟(jì)南鍋爐廠與北京水利電力經(jīng)濟(jì)研究所等單位合作于1995年在遼源市進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn),。用35t/h循環(huán)流化床鍋爐與移動(dòng)床干餾爐匹配，干餾爐的處理能力為615t/h,，占鍋爐總耗煤量的80 %,。灰的循環(huán)系統(tǒng)采用雙回路,，一路引入干餾爐作為固體熱載體與煤進(jìn)行熱交換后變成半焦進(jìn)入爐膛,，另一路直接返回循環(huán)流化床鍋爐爐膛。其作用一是當(dāng)干餾系統(tǒng)停止時(shí)鍋爐可正常運(yùn)行;二是對(duì)進(jìn)入干餾爐的灰量進(jìn)行調(diào)節(jié),，以滿足干餾原煤時(shí)的熱量平衡,。由于該工藝中熱解半焦要通過半焦絞龍向上輸送回燃燒室內(nèi)往往會(huì)發(fā)生半焦輸送閥磨損、管路堵塞等故障,。
★中國科學(xué)院過程工程研究所開發(fā)的“煤拔頭”工藝如圖所示,。該工藝由下行床與循環(huán)流化床的耦合實(shí)現(xiàn)。煤粉從下行床的頂部加入,，與來自提升管的循環(huán)熱會(huì)強(qiáng)烈混合升溫,在常壓,、較低溫度(550~700 ℃) 、無氫氣,、無催化劑的條件下,，實(shí)現(xiàn)快速熱解。生成的氣相產(chǎn)品在下行管的底部通過快速分離器分離后,，進(jìn)入急冷器進(jìn)行快速冷卻,，最終得到液體產(chǎn)品。
★浙江大學(xué)流化床熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工藝技術(shù)(ZDL工藝)流程,。系統(tǒng)由燃燒室,、氣化爐、返料器、汽水系統(tǒng),、煤氣凈化系統(tǒng)和焦油回收系統(tǒng)等部分組成,主要用于完成熱解,、氣化、燃燒分級(jí)轉(zhuǎn)化,、焦油收集等工藝。煤首先進(jìn)入氣化爐內(nèi)熱解,，產(chǎn)生的煤氣經(jīng)凈化后,，一部分輸出民用,另一部分送入流化床氣化爐作為流化介質(zhì)。氣化爐中的半焦及放熱后的循環(huán)熱灰通過返料裝置進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐,，半焦燃燒產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電,、供熱;氣化爐內(nèi)煤熱解反應(yīng)所需熱量由循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)熱灰提供，流化介質(zhì)采用的是低溫凈化后的再循環(huán)煤氣或過熱蒸汽,。該技術(shù)的關(guān)鍵是保證大量固體循環(huán)物料在流化床鍋爐燃燒室和氣化爐之間循環(huán)而沒有氣體串通,。
?
國外典型工藝
★Garrent工藝最初由美國Garrent公司開發(fā)，其工藝過程為：將煤粉碎至200目以下,，用高溫半焦(650℃~870℃)作為熱載體將煤粉在兩秒鐘內(nèi)加熱到500℃以上,，由于停留時(shí)間很短有效地防止了焦油的二次分解。高揮發(fā)分的煙煤在此溫度下的油產(chǎn)率最高可達(dá)干煤的35%,。該工藝用部分半焦作為熱載體實(shí)現(xiàn)煤的快速加熱,，有效地防止了焦油的二次分解，但生成的焦油和細(xì)顆粒的半焦附著在旋風(fēng)分離器和冷卻管路的內(nèi)壁,，影響系統(tǒng)的長期運(yùn)行,。
★TOSCOAL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ǎ涔に嚵鞒倘鐖D所示,。將6mm 以下的粉煤加入提升管中利用熱煙氣將其預(yù)熱進(jìn)入旋轉(zhuǎn)滾筒與被加熱的高溫瓷球混合,，熱解溫度保持在300℃。煤氣與焦油蒸氣由分離器的頂部排出,，進(jìn)入氣液分離器進(jìn)一步分離熱球與半焦通過分離器內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓分離,，細(xì)的焦渣落入篩下瓷球通過斗式提升機(jī)送入球加熱器循環(huán)使用。由于瓷球被反復(fù)加熱循環(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(huì)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,。
★魯奇和魯爾公司開發(fā)的LR工藝流程如圖所示。煤與循環(huán)熱半焦一起在機(jī)械攪拌的干餾爐中混合,，干餾溫度為480℃~570℃,，產(chǎn)生的半焦一部分用作燃料，一部分被循環(huán)使用,，煤氣與焦油蒸氣進(jìn)入分離系統(tǒng)進(jìn)行分離,。該工藝?yán)貌糠盅h(huán)半焦與煤進(jìn)行熱交換，而且燃燒熱解氣體用于煤的干燥，因此整個(gè)過程具有較高的熱效率,。但由于大量焦渣顆排出,，如用粘結(jié)性煤，則會(huì)因焦油和粒子的凝集而引起故障,，該工藝采用機(jī)械攪拌對(duì)煤和熱半焦進(jìn)行混合,，磨損和設(shè)備放大等方面存在問題。該工藝也適合于用砂子作為熱載體將重油熱解的過程,，并在德國,、日本、中國等國家已建成使用,。
★日本煤炭快速熱解工藝流程如圖所示,。原料經(jīng)干燥，并被磨細(xì)到80%小于0.074mm后,，用氮?dú)饣驘峤猱a(chǎn)生的氣體密相輸送經(jīng)加料器噴入反應(yīng)的熱解段由下段所生高溫氣快速加使之在600℃~950℃和0.3MPa下于幾秒內(nèi)快速熱解,，產(chǎn)生氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物和固體半焦。在熱解段內(nèi),，氣態(tài)和固態(tài)產(chǎn)物同時(shí)向上流動(dòng),，固體半焦經(jīng)高溫旋風(fēng)分離器從高溫氣體中分離出來后 ，部分返回反應(yīng)器的氣化段與氧氣和水蒸1500℃~1650℃和0.3MPa下發(fā)生氣化反應(yīng),。其余半焦經(jīng)換熱器回收余熱,，作為固體半焦產(chǎn)品。高溫氣體經(jīng)間接式換熱器回收余熱后,，再經(jīng)脫苯,、脫硫、脫氨以及其它凈化處理后,，作為氣態(tài)產(chǎn)品,。煤氣冷卻過程中產(chǎn)生的焦油和凈化過程中產(chǎn)生苯類作為主要液態(tài)產(chǎn)品。
?
★英國的Cranfield大學(xué)設(shè)計(jì)了氣化/燃燒/熱解耦合的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)用來處理油頁巖,，如圖所示,。一定量的油頁巖(粒徑大于6mm)分別送到氣化爐和干餾爐,氣化爐用空氣氣化，產(chǎn)生低熱值煤氣送往燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電,。未氣化的油頁巖及小于6mm 的細(xì)顆粒油頁巖被送到循環(huán)流化床燃燒爐,，產(chǎn)生蒸汽帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。干餾爐的熱量來自循環(huán)流化床的循環(huán)灰,，干餾溫度通過循環(huán)倍率和循環(huán)灰溫度控制,。干餾爐產(chǎn)生的中熱值煤氣(2024MJ/kg)可用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電或作為合成氣源，也可代替天然氣用作電站燃料,。干餾產(chǎn)生的油頁巖半焦送到循環(huán)流化床燃燒,。
水穩(wěn)層混合料超過1200萬噸，瀝青混合料700萬噸以上；累計(jì)完成高速公路路面施工320公里,、一級(jí) 二級(jí)公路路面100公里,、市政道路路面350公里。
