时间:2022-05-14 12:00:19来源:网络整理
褐煤提质技术现状及发展趋势 褐煤提质生产半焦技术可解决褐煤直接燃烧对环境污染严重、热利用率低的问题,还可获得多种高附加值煤基产品如煤焦油和干馏气。,是高效、低污染利用褐煤的有效途径。半焦适用于大规模煤粉气化或水煤浆气化技术,可生产合成气;合成气可用于合成甲醇和MTP或MTO生产丙烯和乙烯。德国作为褐煤资源大国和工业强国,是现代褐煤加工技术的发源地。1970 年代之后,澳大利亚、美国等褐煤主要生产国的褐煤提质技术研发也十分活跃。日本作为一个能源匮乏的国家,也十分重视廉价褐煤的利用。国内外褐煤提质加工技术可概括为三大类:非蒸发脱水提质技术、成型提质技术、热解提质技术。非蒸发脱水提质技术:通过高温高压等条件改变褐煤的物理化学结构。水、蒸汽干燥和热油干燥。无需蒸发潜热,褐煤在脱水过程中不会自燃,具有高热效率和高安全性。缺点是需要高压条件。1.1 K 燃料工艺(热水)1.2 DK 工艺(热水)1.3 UBC 工艺(热油)2.成型中褐煤的成型升级技术过程 凝胶结构和孔隙系统受到高压或剪切等物理作用的不可逆破坏,从本质上改变了煤样的煤阶,增加了煤化程度。
2.1 冲压成型工艺2.2 滚压成型工艺(热压HPU,粉碎至0-3mm,风干,热反应器轻度热解,成型机滚压成型)2. 3 其他物理提质技术“冷干”:打破煤结构,使其发生化学变化,实现煤水分离,煤提质;,蒸汽干燥48 h,将含水率60%左右的褐煤制成含水率8%~14%。褐煤热解是在隔绝空气的条件下(或在惰性气体中,或在氢气存在下)加热褐煤,最终得到热分解气体、焦油或酚类产品、焦炭或半焦产品。国内外典型的褐煤热解工艺有:美国TOSCOAL煤热解工艺,美国流化床-固体热载体低温快速裂解工艺,德国LR工艺,澳大利亚流化床快速裂解工艺,中国多级。回转炉工艺、我国新型固体热载体干馏工艺等3.1 Lurqi-Spuelgas低温热解工艺内热气热载体工艺,主要用于低变质煤的低温热解,热载体以瓦斯为主,不适用于中高凝聚力烟煤。由褐煤或褐煤压制成的型煤(约25-60mm)自上而下移动,与燃烧器直接接触逆流加热。当炉顶进料水分在15%左右时,可在干燥段去除至1%以下,将上游约250℃的热气冷却至80-100℃。干燥后的原料在干馏段600-700℃。燃烧气体被加热到大约 500。
发生热分解,热气冷却至250℃左右,生成的半焦进入冷却段被冷气冷却褐煤提质项目,半焦排出,再用水和空气进一步冷却。焦油和热解水。改进的 Lurgi-Spuelgas 工艺后的三级提质工艺煤首先被压成块,煤粉向下行进,气流反向进入。气体设有处理循环系统,污染相对减少;三级热解过程分布、分布、加热均匀,改质煤粉所占体积大,截面积煤粉处理量大,但烟气与干馏气混合排出炉外,没有气体回收系统。因此,气体处理系统庞大复杂,气体热值低,获得单位焦油所需要处理的气体量很大,分离焦油成本高。3.2 Lurgi-Ruhurgas 低温热解工艺固体热载体内传热工艺,原料可以是褐煤、不粘煤、弱粘煤和油页岩。首先,经过预热的小块原煤和从分离器出来的热半焦在罐内混合,发生热分解反应,然后落入罐内停留一定时间,完成热分解。焦炭进入提升管底部,被热空气提升,同时,将提升管内的剩余焦炭燃烧升温,然后进入分离器进行气固分离,半焦返回炭化器,以此类推。蒸馏罐逸出的挥发物经除尘、冷凝、焦油回收,得到热值较高的气体。
Lurgi-Ruhrgas工艺的优点:产油率高;低能耗;设备结构简单。3.3 LFC 热解提质工艺 LFC 热解提质工艺旨在将低阶煤提质以生产液体燃料和固体燃料。煤被筛分成3-50mm,在干燥炉和裂解炉内有一个带有细格子的滚筒,从上部落下的煤和从下部吹上来的循环加热气体形成对流混合. 调整干燥炉内的温度和停留时间,只去除原料中的水分。干燥的煤进入反应器,在大约 540°C 下被热解。加热速度和时间根据产品的特性来控制。离开反应堆后,卧式回转窑中的熄焦半焦进入储罐。这种半焦易产生粉尘,易吸潮。为此,SMC开发了MK添加剂,可以防止灰尘飞扬,吸湿。该工艺固体产物PDF(即半焦)的热值比原煤高50%,得到的半焦燃烧稳定性好,无自燃问题。使用MK抑尘剂可有效抑制微尘量。添加0.2%的半焦质量可将细粉尘量降至10%以下。该过程还产生一种称为 CDL(又名煤焦油)的液体产品,但收率不高。3. 4 Toscoal 低温热解工艺 干煤粉在立管中用来自陶瓷球加热器的热烟气进行预热。分解产生半焦和烃类蒸汽,半焦在回转筛中与陶瓷球分离后排出,陶瓷球和半焦分离后进入提升管提升加热,加热器燃料是该过程产生的气体或燃料油。, 热陶瓷球被加热回收。
3.5 多级回转炉(MRF)工艺(煤炭科学研究总院北京煤化工分公司)特点是低(中)温热解-中速加热-外热式-空气隔离-正常压力。多级回转窑工艺对原煤的适宜粒度要求为6-30mm。热解炉可以使用固体燃料和气体燃料,或两者都使用。使用低热值气体加热时,热值较高的裂解气经净化后可用作民用或工业用气。由于煤在热解前经过干燥除去大部分水分,大大减少了酚水的用量,少量酚水与纯净水混合作为半焦灭火用水,大大简化了昂贵的废水处理系统。粒度为6-30mm的褐煤在回转干燥器中干燥后进入外热回转裂解炉进行低温裂解。得到的半焦在冷却回转炉中用水冷却,然后骤冷,得到改质的半焦产品,从裂解炉中排出。由于采用间接加热方式,煤与气体介质不接触,因此系统中的酚水量相应减少,环保效果更好。但间接加热大大降低了工艺系统的热效率,旋转设备降低了系统的可靠性,增加了能耗。3.
流化床热解联产工艺利用含酚废水焚烧加热,热效率高,但回流管中的半焦更容易结焦,系统燃烧和气化温度高,难以控制,系统稳定性差。流化床不能大型化,流态不易控制。3.7固体热载体干馏新工艺固体热载体提质工艺以提质后的高温焦粉为热载体,热载体在运输过程中与原煤混合,完成加热过程;固体热载体干馏工艺热载体与煤直接接触,热效率高,焦油收率高,气体热值高,设备放大能力强。但气体带出的固体较多,气固分离设备庞大,投资也相应较大。单套装置处理能力大,生产不需要纯氧,产生的废水量少。3.8 DG工艺——固体热载体煤裂解工艺气体和半焦点技术。将DG工艺应用于褐煤低温干馏,称为大规模褐煤热解提质技术。其特点是:多种新技术的结合;大机组运行能力(5000-8000t/d);常压操作,无需纯氧或纯氢气,操作灵活,适用于各种粉状原料(不结块);可生产低成本高热值气体(4000kcal/m3);热效率高(大于80%),耗水量低,SOx和NOx排放量低;该工艺可作为“气-热-油-电”、“气-热-油-化工等多种热电联产系统的基本技术;可用于低阶煤(褐煤)提质。低耗水量、低 SOx 和 NOx 排放;该工艺可作为“气-热-油-电”、“气-热-油-化工”等多种热电联产系统的基本技术;可用于低阶煤(褐煤)提质。低耗水量、低 SOx 和 NOx 排放;该工艺可作为“气-热-油-电”、“气-热-油-化工”等多种热电联产系统的基本技术;可用于低阶煤(褐煤)提质。
高温气体除尘和固位控制是主要问题。(大连理工大学与中国化工集团、陕煤集团合作:陕西神木富友能源科技有限公司年处理能力60万的固体热载体法煤热解产业化示范项目正在建设中吨)3.9 BT“拉煤”工艺 煤炭的BT工艺(拉煤工艺)是在煤炭燃烧发电前经过快速热解、快速分离和快速冷却,提取焦油和瓦斯,以及剩余的固体产品(半焦)发电。该工艺属于煤-电-化多联产工艺。该工艺是通过下降床和循环流化床的耦合实现的。煤粉从下降床顶部加入,来自提升管的循环热量将被强烈混合并加热。常压低温(550-700)、无氢无催化剂条件下,可实现快速裂解。生成的气相产物由下降管底部的快速分离器分离,然后进入急冷器进行急冷,最终得到液态产品。3.10 动床三联产升级过程中,热灰和煤粉同时进入干馏反应器,经过在裂解装置中完成提质,一起送入锅炉燃烧,产生的热灰再次送入提质系统,完成煤的低级热解。移动床三联生产工艺装置连续生产可靠性高,煤种适应性好。但热灰与煤粉的混合均匀度不易控制,焦油回收冷却系统的热损失较大。质量技术——北京科林达能源科技发展有限公司褐煤带式低温干馏提质技术、鞍山热能研究院低温干馏提质技术、西安热工研究院研究所的褐煤流化床低温干馏提质技术技术,洛阳万山高新应用工程有限公司褐煤干燥提质技术,沉阳航空工业研究所褐煤干燥提质一体化处理方法。近年来,国内褐煤热解提质技术的发展现状及发展趋势——以气化原料为目标的褐煤提质提质工艺引起了相关企业和地方的关注,相关新工艺研发正在展开。
褐煤升级有足够的技术支持。新工艺开发的重点是设计基本工艺路线,开展关键装备的重点研究和产业技术开发。褐煤热稳定性差、含尘率高、重焦油粘度高、挥发物与热气固相分离困难是工业规模化的关键问题,也是许多工艺发展的重要遗留问题国内外,以及新的工艺技术和设备。发展重点。专注于优质气化原料的生产,形成褐煤提质与气化合成(燃料油或化学品)的新型耦合工艺,将是未来推动褐煤提质技术发展的重要需求。国内一些大型能源企业致力于推动实现中试和产业化示范,也将成为清洁煤技术课题的重要技术发展方向。近年来,随着全球工业技术的提高和大型现代煤化工的发展,加氢液化和合成油(间接液化)技术已成为煤制油的主导发展路线。在大规模工业化中褐煤提质项目,一般不再作为获得液体燃料的技术路线。
我公司提出的褐煤全周期提质技术,开发了内置式均质机、立式干燥炉、流态化干馏炉、高效热风炉等关键设备,达到褐煤提质的目的。该技术的优点是:(1)工艺产品附加值高;(2)系统无需额外的热载体制备设备,控制系统简单;(3)适用性广;(4)系统经济),安全环保;(5)工艺系统热利用率高。蒸发提质-普通干燥提质:相对成本较低低温干燥常压;能耗高,废气排放量大,效率高 差,局部容易过热,使煤质变差。直接加热方式——流化床干燥:蒸汽既作为干燥介质,又作为流化介质,干燥蒸发的蒸汽不含空气等杂质.间接加热方式——蒸汽管干燥:采用低压饱和蒸汽间接加热,安全性高,可连续运行。微波真空联合干燥:微波干燥利用介电损耗原理,水的损耗因子远大于干物质的损耗因子。高频改变外加电场的方向,使极性水分子剧烈摆动和碰撞,产生显着的热效应,真空可以加速水的蒸发;由于蒸发冷却,物体表面温度进一步低于内部温度,可以弥补微波干燥的缺点。脉冲微波真空干燥技术,能量利用率高,传热传质控制好。旋转闪蒸干燥:利用气流干燥和闪蒸干燥原理,本质是旋转破碎气流快速干燥设备的冲击波干燥。
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