[发明专利]煤制备兰炭的装置与方法

说明书

本发明提供了一种煤制备兰炭的装置与方法，该装置主要由气体或固体流动通道相连通的粉煤气化单元、块煤热解单元和煤气除尘单元构成。三个单元置于一个装置内但运行上相对独立，其结构简单、占地面积小、调节性强、综合能效高、运行稳定。本发明利用粉煤气化半焦作为粉煤气化的循环热载体，粉煤气化煤气作为块煤热解制备兰炭的热载体，同时块煤热解室兼做移动颗粒除尘室，对粉煤气化煤气初步除尘，再利用煤气除尘室对气化和热解煤气进行原位热除尘，实现了全粒径煤的处理、能量的自热平衡和煤气的自净化，产物兰炭及副产物煤气和焦油品质高。

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，涉及一种热处理装置与方法，具体为煤制备兰炭的装置与方法。

背景技术

兰炭是高挥发分烟煤通过中低温热解技术制备的具有固定碳高、比电阻高、化学活性高、低灰、低铝、低硫等特性的半焦，通常为颗粒状，已被广泛的用作铁合金和电石生产的还原剂、高炉喷吹的原料及工业和民用的清洁燃料。工业化的兰炭生产技术主要采用以烟气为气体热载体的内热式直立炉，例如SJ炉、SH炉和GF炉，但是这些炉型目前处理煤的粒径范围有限，主要采用块煤，导致机械化开采的大量粉煤资源浪费。同时，烟气中含有大量的N₂和CO₂，致使煤气热值低。

针对现有兰炭生产技术对原料煤利用率低的问题，开发了多种可同时利用块煤和粉煤的兰炭制备技术。专利CN201510209036.5公开了一种块煤和粉煤组合干燥干馏方法和装置，其技术方案如下：将粒径100mm的原煤筛分为粒径≥10mm的块煤和粒径10mm的粉煤，再分别进行干燥干馏；烟气干燥后的块煤在设有多个文氏管燃烧器的干馏室内以空气与块煤的部分燃烧热为主要热源和粉煤热解气为补充热源进行干馏，其产生的煤气与粉煤干馏产生的煤气混合后，经冷却分离获得煤气和焦油，产生的半焦作为粉煤热解的热载体；烟气干燥后的粉煤在双螺旋混合热解器内与块煤热解产生的高温半焦混合并与外供燃料的燃烧烟气间接接触补热后发生干馏，产生的混合半焦经冷却熄焦后作为产品输出。该方法的不足在于：大颗粒半焦作粉煤干馏的热载体，其传热效率低；粉煤热解时需外供燃料燃烧补热，系统综合能效低；空气燃烧为块煤热解供热，导致热解产生的煤气品质低；粉煤产生的热解气经外置的布气通道进入布料气孔为块煤热解补热，且粉煤和块煤的热解煤气未经除尘直接进行冷却分离，输送过程中由于温度的变化焦油和粉尘容易堵塞管路，装置无法稳定运行。

专利CN201310109786.6公开了一种全方位煤炭分质利用多联产的系统及方法，其包括备煤系统、块煤热解系统、粒煤热解系统、粗煤气处理系统和气化系统。利用备煤系统将原料煤分为块煤和粒煤，块煤以气化系统产生的气化煤气为热载体进行热解，产生的热解油气作为粒煤热解系统的热载体，热解半焦作为产品输出；粒煤热解得到热解粗煤气进入粗煤气处理系统后获得的煤气和焦油再进一步深加工应用，获得的粒煤热解半焦和空气在气化系统发生气化反应，产生气化煤气。其可以处理全粒径原料煤，能实现系统能量的自热平衡，且块煤热解炉兼做颗粒床分离器对气化和热解煤气起到除尘的作用。但该反应系统复杂，块煤热解的热载体即气化气包含大量的N₂和CO₂导致煤气热值低；以块煤作为滤料，其除尘效率低，煤气的大部分粉尘不能被捕集，且块煤热解系统输出煤气作为粒煤热解系统的热载体，最后从粒煤热解系统一起排出，其会引起粉尘的二次夹带，煤气仍含有大量的粉尘。