低变质煤热解技术分析 低变质煤热解技术分析

低变质煤热解技术分析

  • 期刊名字:化学工业
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  • 论文作者:张勇奇
  • 作者单位:陕西联合能源化工技术有限公司
  • 更新时间:2020-03-24
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第30卷第3期化学工业2012年3月CHEMICAL INDUSTRY低变质煤热解技术分析张勇奇(陕西联合能源化工技术有限公司,西安710075)摘要:概述低变质煤外热式与内热式热解工艺,对比分析了各自的工艺特点及生产成本。关键词:炭化;煤气化;煤液化;技术经济对比文章编号:1673-9647(2012)3-0023-03中图分类号:TQ54文献标识码:A我国煤炭资源丰富,煤种齐全,但褐煤和低态分为固定床、流化床、气流床和滚动床。依反变质烟煤资源占全国煤炭资源总量的50%以上,应器内压强分为常压和加压两类。其利用时对环境影响较大。如何清洁、高效利用本文主要对低变质煤适宜的中、低温热解技低变质煤,成为当下必须面对和解决的问题。术中内热式和外热式两类热解工艺特点进行评述。煤的热解分质利用,既可减少燃煤造成的环2外热式热解工艺境污染,又能充分利用煤中所含的较高经济价值外热式煤料干馏过程所需要的热量,通过回的化合物。把低变质煤中的挥发分拿出来,加以利炉煤气在燃烧室燃烧后,将热量由炉壁传人炭化用,既提高了煤的利用价值,又保护了环境。室。煤料是在隔绝空气条件下,以热传导为主的1煤热解技术及分类传热方式,将炭化室内的煤料自上而下,经预热煤的热解也称煤的干馏或热分解,是指煤在干馏、冷却三个过程使煤料进行热解。煤料由炉隔绝空气条件下进行加热,煤在不同温度下发生顶部连续进入,干馏煤气由炉顶逸出,炉底则将系列物理变化和化学反应的复杂过程,将煤中冷却的半焦连续排出。煤料在炭化室内的总停留的挥发性物质从煤中拿出,提高煤的热值,降低时间为12-16h。燃烧室所生成的废气可通过不同硫含量。煤通过热解生成气体(煤气)、液体(焦的废热回收方式(分为设置废热锅炉方式的WD油)、固体(半焦)三种形态的产品。型直立炉和带蓄热室的MWH型直立炉等两类方煤热解技术研究始于18世纪初,用于生产照式)排空。明灯油和民用无烟燃料。20世纪初至六七十年代,该工艺热解炉型的主要特点是,干馏所得的世界工业迅猛发展,石油危机和对清洁能源需求的产品半焦质量稳定,炭化煤气可燃烧组分(H2增长,煤热解技术得到了长足的发展。进人21世CO、CH、CH)含量高、热值高、气质好。煤的纪,随着资源、能源紧缺和环境的要求,开发出干馏煤气热值一般可达到13.8-15.5MJ/m3的范围了多种热解工艺。每吨煤产气量可达380~450m3,既可供城市煤气我国20世纪50年代开始进行煤热解工艺的作燃料用,也可作为提氢的原料气或合成甲醇、开发和研究工作。北京石油学院、大连理工大学、合成氨的化工原料气。其缺点是热效率低,煤料浙江大学、中科院山西煤化所、北京煤化所、陕加热不均匀,挥发产物的二次分解严重。西煤业化工集团等单位先后开发了不同的煤热解3内热式热解工艺技术,并建立了大型工业装置根据供热介质的不同可分为气体加热与固体煤热解工艺按照工艺特征有多种分类。按煤加热。热解温度可分为低、中、高和超高温热解。按加热31气体热载体方式分为外热式、内热式和内外并热式热解。根据气体热载体也就是传统的内热式热解炉。其热载体的类型分为固体热载体、气体热载体和固收稿日期:2011-11-16气热载体热解。根据煤料在反应器内的密集程度作者简介:张勇奇(1982-),男,陕西省人,主要从事煤化工及分为密相床和稀相床两类。依固体物料的运行状化学工业4CHEMICAL INDUSTRY2012年第30卷过程是,煤热解炉气燃烧后的髙温烟气直接进入煤干馏、焦油及煤气回收系统等组成。将颗粒直炭化室干馏段内与煤料接触加热。传热的方式以径小于6mm的粉煤与用作热载体的半焦在螺旋式对流传热为主导进行干馏炭化,大大强化了煤料混合器中混合,煤-焦混合物被送入干馏反应器完的加热速率,炭化周期短,炭化室单位容积的产成干馏反应,热解的半焦部分循环使用。生产热值焦能力大。代表性热解工艺有美国的COED工艺、为167~180MJ/kg的中热值煤气,同时获得干煤ENCOAL工艺和波兰的双沸腾床工艺等。量30%40%的半焦和8%-12%的优质低温焦油。该工艺存在的问题是,由内热炉炭化室送出浙江大学的多联产工艺联产热-电,将热解的的煤气虽然产气量高达900-1100m∧,但由于半焦作为流化床锅炉的燃料,锅炉灰渣作为热载体N2和CO2组成高达50%-60%以上,热值低(一般回用,实现煤的热载体热解,同时副产煤气和焦油。在75-84MJ/m3),气质差,只能作为一般工业神木县某公司和大连理工大学合作,建设能力装置(如锅炉)的燃料,不能作为化工用气。其为120万ta的煤固体热载体快速热解示范装置能源利用率低,污染严重。已于2010年9月投入试生产。其焦油收率(以鉴于内热式热解炉装置结构相对简单、投资原京煤计)为100%,煤气热值高(179MJ/m);省、操作粗放,在具有高挥发分煤源的地区,曾被利用煤气中氢作为氢源,给焦油加氢,生产汽油广泛采用。目前,国家发改委已责成各地区对这柴油等燃料油。这是已知建成的最大的内热式固种炉型必须加强环保设施和技术改造。陕西榆林体热载体煤干馏装置。地区已有经过技术改造的新型内热式直立炉装置4两种工艺技术经济比较32固体热载体热解工艺41煤气热值及煤气成分固体热载体热解工艺是利用高温半焦或其他以陕西榆林地区煤为原料进行热解对比。不的显热将煤热解。与气体热载体热解工艺相比,同热解工艺吨煤产气量、不同热解工艺煤气组分固体热载体热解避免了煤热解析出的挥发物被烟见表1、表2气稀释,同时降低了冷却系统的负荷。固体热载表1不同热解工艺吨煤产气量体热解工艺优势明显。国内技术主要有大连理工煤气量/m3热值/MJ焦油量/大学固体热载体和浙江大学热能工程研究所的热外热式0.06~0.08电气-焦油多联产。内热式大连理工大学开发的固体热载体工艺主要由气体热载体100075-840.06-0.08煤干燥及提升、半焦流化燃烧及提升、煤焦混合、固体热载体143180008-02表2不同热解工艺煤气组分组分/9项热值/(MJkg)H2C.H. CO2 N2 O,外热式1.5内热式气体热载体75~84固体热载体23.426.7813.7354725764070.51180从表2可以看出,固体热载体煤热解技术副产二次热解等因素的限制,以及投资相对大等因素的煤气热值高于外热式及气体热载体。与气体热载的限制,其发展在一定程度上受到了影响。体对比,固体热载体煤气成分中氮含量明显低于气传统的气体热载体煤热解技术由于副产的煤体热载体,炉气中CH4含量很高,可提取作合成气。气热值低、有用气体含量少,焦油回收量少,煤4.2生产成本炭综合利用率低。吨焦成本估算、原料及动力价格、成本计算固体热载体技术热利用效率高,耗能低,焦主要参数见表3~表5油产量多(达到8%-~12%),煤气热值高,既可成5结论为天然气的代用品,还可用于化工合成,综合利外热式热解工艺由于受热传导和加热不均用价值大,必将成为煤热解首选技术第3期张勇奇:低变质煤热解技术分析25表3吨焦成本估算内热式外热式项目气体热载体固体热载体单耗成本/元单耗成本/元单耗成本/元原料煤t165501I81543公用工程电366kW·h18.330 kW.h6.7kW·h3.35蒸汽0.55t60.500.1t水1.75t0.3t0.1t0.4循环水0.57小计a918.615.32资本有关费用修理费2.5%5.75折旧费16812.88其它制造费用1.5%431.5%财务费用6%16.214.04小计3848人工有关费用工资及福利12人/万t0.9人/万t0.5人/万t.5管理费用250%113250%6.25小计21.015.8销售费用1%生产成本682.3583.88613.75表4原料及动力价格名称名称价300元/t蒸汽110元/t4元/t循环水0.3元/t0.5元/kWh表5成本计算主要参数名称价格名称价格修理费2.5%,以固定资产投资为基础财务费用长期贷款利率的60%折旧费15年,直线折旧工资及福利50000元/(人·a)其它制造费15%,以固定资产投资为基础管理费250%,以年均工资及福利总额为基数销售费用%,市场平均价格注:外热式单位投资为300元/t。气体热载体单位投资按260元/;固体热载体单位投资按230元/tAnalysis on Metamorphism of Coal Pyrolysis TechnologyZHANG Yong-gi(Shaanxi United Energy and Chemical Technology Co., Ltd, Xian 710075, China)Abstract: To introduce the technology of metamorphism coal pyrolysis on the process of intemal heating type pyrolysis and externalheating type pyrolysis. To analyze comparatively the process and production cost respectively

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