褐煤的应用解析.docx

褐煤的应用解析.docx

《褐煤的应用解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《褐煤的应用解析.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

褐煤的应用解析

摘要

煤炭是我国的主要能源，但随着社会的发展，我国对煤炭资源的需求越来越大，我国的优质煤越来越少。

本文就以低质煤（褐煤）为原料采用褐煤固体热载体快速热解法对其进行热解加工工艺设计。

该工艺设计主要包括以下几个方面：

（1）工艺条件及参数。

本文设计的褐煤粒径为小于6mm，入炉水分小于5%，温度为85℃，热半焦温度为800℃，原料与半焦的混合比为1:

3-1:

5，炉内反应温度为520℃。

（2）备煤系统。

备煤系统主要是将原料送至破碎机处理后，经筛分直接送到粉碎机粉碎到所需的粒径。

（3）干燥提升系统。

该系统主要是除去煤中的水分，达到反应的要求。

（4）热解混合系统。

该系统是将原料与高温半焦混合并送入反应器反应的过程。

（5）烟气除尘及循环系统。

由于产生的烟气含可燃气体，所以该系统是将反应产生的烟气进行循环综合利用。

（6）焦炭及焦油的收集处理系统。

该系统是将产品进行净化处理，得到可直接销售的产品。

关键词褐煤，煤热解，工艺，设计

ABSTRACT

Thecoalisourcountry'sprimaryenergy,butalongwithsociety'sdevelopment,ourcountryismoreandmorebigtothecoalresourcesdemand,ourcountry'shighqualitycoalaremoreandmorefew.Thisarticleon（lignite）asrawmaterialusesthelignitesolidheat-carryingagentfastthermaldecompositionlawtaketheinferiorcoaltocarryonthethermaldecompositionprocessingtechnologicaldesigntoit.Thistechnologicaldesignmainlyincludesfollowingseveralaspects.

（1）technologicalconditionsandparameter.Thisarticledesignstheligniteparticlesizeforissmallerthan6mm,entersthereactormoisturecontenttobesmallerthan5%,thetemperaturefor85℃,thehotsemi-coketemperaturefor800℃,rawmaterialandthesemi-cokemixtureratiois1:

3-1:

5,inreactorreactiontemperaturefor520℃.

（2）preparesthecoalsystem.Preparesthecoalsystemmainlyisdeliversrawmaterialafterbreakerprocessing,directlydeliverstheparticlesizeafterthescreeningwhichthegrindercrushesneeds.

（3）drypromotionsystem.Thissystemmainlyisexceptthecoalinmoisturecontent,achievestheresponsetherequest.

（4）thermaldecompositionmixsystem.Thissystemisandsendsinrawmaterialandthehightemperaturesemi-cokemixtheprocesswhichthereactorresponded.

（5）hazedustremovalandcirculatorysystem.Becauseproduceshazeincludingflammablegas,thereforethissystemisrespondedproducesthehazecarriesonthecirculationcomprehensiveutilization.

（6）cokeandtarcollectionprocessingsystem.Thissystemiscarriesontheproductpurificationprocessing,obtainsproductwhichmayselldirectly.

KeywordsLignite,coalthermaldecomposition,craft,design

1绪论

1.1课题设计背景

我国是“富煤、贫油、少气”的国家，这一特点决定了煤炭将在一次性能源生产和消费中占据主导地位且长期不会改变。

目前我国煤炭可供利用的储量约占世界煤炭储量的11.67%，位居世界第三。

我国是当今世界上第一产煤大国，煤炭产量占世界的35%以上。

我国也是世界煤炭消费量最大的国家，煤炭一直是我国的主要能源和重要原料，在一次能源生产和消费构成中煤炭始终占一半以上。

目前,中国经济的发展严重依赖煤炭能源的支撑作用.同时,近年来煤炭产量的迅猛增长,凸显对资源与环境的影响。

对煤炭的综合开发与利用就成为了如今的焦点话题。

从1981年开始，大连理工大学煤化工研究设计所进行了对煤、油页岩固体热载体法快速热解技术的研究试验工作。

1983年承担国家计委、国家教委重点科研项目“褐煤和油页岩固体热载体干馏技术研究”，建立了原料处理能力10kg/h的实验室大型热态连续试验装置。

在此装置上进行了国内外几十种褐煤、高挥发分烟煤和油页岩的试验研究工作，获得很好的结果。

这些研究工作为大连理工大学煤固体热载体法快速热解技术（简称大工煤新法干馏技术）和油页岩固体热载体法快速热解技术（简称大工油页岩新法干馏技术）走向工业化提供了重要的依据。

1986年5月通过了国家教委主持的技术鉴定。

鉴定专家委员会认为：

“①大连工学院煤化工研究室（现为大连理工大学煤化工研究设计所）所开发的褐煤和油页岩固体热载体快速热解干馏技术为有效的利用粉粒状原料开辟了一条新的途径。

所建试验装置可以作为褐煤和油页岩粉状干馏的评价试验装置，并为进一步放大提供有关工艺参数。

采用自产灰渣或碳料作为固体热载体，与粉粒状原料均匀混合，强化了传热与传质过程，从而达到了快速热解和气相产物快速导出的目的。

此项技术与目前世界上几种类型相似的工艺比较，有如下三方面优点：

一是工艺简单；二是装置的时空效率高；三是油质较轻，煤气热值较高。

②用这种干馏方法加工褐煤，焦油产率高，油质轻，焦油300℃前馏分含酚量在50%以上，煤气热值符合中值城市煤气要求，高活性碳料有多种用途，为粉粒状褐煤综合利用开辟了新的前景，填补了国内空白。

③鉴于褐煤、油页岩固体热载体快速热解干馏技术的工艺流程简单、单元设备能力大、热效率高，不用氧气，常压操作，投资省，生产费用低，所以这是一项技术先进，经济效益和社会效益显著的技术，应该尽快建立处理量为50～150吨/日的试验基地，全面解决流程配套（干燥、干馏、燃烧、换热）、混合器设计和除

尘等工程课题，早日实现工业生产。

1987年4月国家计委把褐煤大工新法干馏技术列入国家重点工业性试验工作计划，开展可行性研究工作。

1987年11月国家计委下达给大连理工大学进行“大工新法干

馏技术中混合器等关键技术攻关”任务。

1988年完成了6吨/日褐煤固体热载体干馏

新技术中的关键技术研究，包括混合器等在放大试验装置上的冷模和热态试验，为

褐煤固体热载体干馏新技术工业试验提供了必要的设计依据。

1988年9月由能源部和国家教委主持通过专家鉴定，完成攻关任务。

1989年4月国家计委批准在平庄建设一套日处理150吨褐煤固体热载体干馏新技术工业性试验装置，开展试验研究。

1990年4月开始建设，1992年5月建成，7月31日投煤产气成功。

1994年通过煤炭部和国家教委联合鉴定，认为“通过干馏、混合、除尘等主要技术的攻关，验证了褐煤固体热载体干馏新技术[1-3]的工艺流程的合理性和先进性。

对流化脉冲干燥、半焦流化燃烧提升加热、干燥煤和半焦热载体混合、固体热载体快速干馏等新技术的组合取得了创新性的成功，达到了国际先进水平。

褐煤固体热载体干馏新技术所使用的设备全部国产化，布置紧凑，相互匹配得当；工艺过程可实现常压操作，不需纯氧，生产弹性大，开停灵活。

工业试验结果表明，由低质褐煤可以生产出热值为16.72MJ/m3（4000kcal/m3）优质煤气，低温焦油和有多种用途的半焦，这三种产品均系洁净能源。

与国外同类技术相比，该技术具有新颖性和创造性，属国内首创。

该项技术不仅对褐煤，甚至不粘性次烟煤的有效、合理综合利用开辟了一条新途径，而且对节约能源和减少环境污染及城市煤气化有重要意义。

1.2课题设计意义

由于我国对煤资源的过度依赖和浪费，使得我国的煤资源越来越少。

对煤的洁净开发和利用（特别是一些低质煤）越来越受到重视。

而褐煤作为一种高挥发分煤是热解（干馏）技术处理的理想原料。

同时褐煤资源往往富存于西部落后地区，当地政府期望早日利用该褐煤资源。

褐煤提质技术是适合的高效利用途径，有利于提高我国褐煤资源利用水平，可为当地经济发展做出贡献。

褐煤半焦可制成水煤浆（也称水焦浆），成浆浓度达到60%以上，可以用于水煤浆气化（技术成熟）；而褐煤成浆浓度通常在45%-50%。

通过褐煤热解提质可以有效克服其煤质局限，使之成为高质量的气化原料，同时，回收高附加值的焦油产品，实现褐煤资源利用价值最大化。

1.3课题设计现状

褐煤热解始于20世纪初，其目的是制取石蜡油和固体无烟燃料。

二战期间，德国基于战争目的建立了大型褐煤低温干馏厂。

开发了褐煤制取汽油、柴油等发动机燃料的工艺。

上世纪50年代，随着石油、天然气的开发应用，煤的热解加工发展速度减缓甚至停顿。

但在一些褐煤资源丰富的国家，并没有间断对褐煤热解技术的研发。

特别是上世纪70年代石油危机后，人们重新重视廉价的褐煤资源的开发利用，对褐煤热解工艺进行了研究，开发了一些新工艺。

国内外典型的褐煤热解工艺[4-5]包括：

美国的TOSCOAL煤热解工艺、美国的流化床-固热载体低温快速热解工艺、德国的L-R工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、中国的多段回转炉工艺、中国的固体热载体新法干馏工艺等。

1.3.1近几十年国外褐煤热解工艺开发的共同点

近几十年国外褐煤热解工艺开发的共同点可以归纳为：

①已获得可以生产液体燃料的煤焦油为主要目标产品，多采用快速加热的低温热解工艺。

②褐煤是重要原料煤种，褐煤经过热解提质得到质量优良的固体燃料。

③对各种工艺的煤热解特性和产品产率、性状进行了大量实验基础研究。

如澳大利亚CSIRO针对所开发的沙子炉流化床气-固热载体内热式闪裂解技术，进行了改变温度、改变煤种的大量试验，分析了650℃以上一次焦油发生二次分解、以及分解前后对焦油产率、化学组成的影响等变化，提出获得最高焦油产率的适宜工艺条件。

④开发重点是研究和示范可实现工业化生产的工艺路线和关键装备，如TOSCOAL工艺中的磁球加热与分离装备，法国马力诺工厂的可控温挥发物内燃烧分段加热回转炉装备等。

⑤上世纪80年代后，石油价格回落和供应改善，导致当时各国前后停止开发各类煤热解技术。

近年来随着全球工业技术提高和大规模现代煤化工发展，加氢液化和合成油（间接液化）技术成为煤制油的主导