一种利用煤热解余热处理荒煤气的方法及其设备与流程

本发明涉及一种利用煤热解余热处理荒煤气的方法及其设备，属于煤热解技术领域。

背景技术：

煤热解提质工艺是煤在非氧化气氛下升温，发生一系列复杂的物理化学反应，脱除大部分挥发分，得到半焦、煤焦油和热解煤气等产品的过程。热解是利用煤炭组成与结构特征生产替代紧缺油气资源的煤温和转化过程，也是利用煤本身结构特点联产芳香烃化学品最有效的方法，具有转化条件温和、煤种适应性强、能效高、水耗低等特点。

高温荒煤气除尘问题是目前低阶粉煤热解技术面临的主要问题之一。低阶粉煤热解后生成的荒煤气夹带大量的粉尘，荒煤气从回转热解炉排出后，若荒煤气温度降低，则气相中的焦油冷凝，粉尘与焦油一同黏附在管道和容器壁上，堵塞设备和管道。因此高温荒煤气除尘时需将除尘的设备本体和管道保温并伴热，防止焦油冷凝；高温半焦在冷却时热量不能有效回收利用，造成资源的浪费，因此可以利用高温半焦的高位热量为除尘器伴热，有效降低能耗。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种利用煤热解余热处理荒煤气的方法及其设备，采用煤热解提质过程中高温半焦冷却释放的高位热量加热气体，用于荒煤气除尘器的伴热，以此防止荒煤气中焦油冷凝堵塞设备和管道。解决现有技术中缺少高效、经济的高温半焦热量回收的缺陷，从而利用半焦的高品质热量，为高温荒煤气除尘器伴热。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种利用煤热解余热处理荒煤气的方法，包括如下步骤：

(1)将粒径≤30mm的干燥粉煤输送进入回转热解炉，在回转热解炉内物料热解，生成高温半焦和高温荒煤气；

(2)将步骤(1)生成的高温半焦与伴热循环气经余热回收器间接换热，半焦温度降至300～500℃，余热回收后的半焦进入后续冷却单元；同时伴热循环气温度升至350～600℃，与400～800℃高温补充气体混合为旋风除尘器伴热；

(3)将步骤(1)生成的高温荒煤气经旋风除尘器分离出粉尘和除尘后荒煤气，除尘后荒煤气从旋风除尘器气相出口排出后进入后续煤气回收单元；旋风除尘器收集的粉尘从排灰口排出后重新进入回转热解炉进行热解。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

优选的，所述干燥后的粉煤输送进入回转热解炉内，在物料温度为450～700℃下热解60～180min，热解得到高温半焦和高温荒煤气。

优选的，所述伴热循环气的循环方式为：

伴热循环气在余热回收器间接换热升温至350～600℃后，与400～800℃高温补充气体混合为旋风除尘器伴热，从旋风除尘器伴热出口排出的气体经循环风机加压后0～20％气体外排，80％～100％气体重新返回余热回收器中与高温半焦进行换热。

优选的，所述补充气体为氧含量≤5％的烟气或惰性气体。

优选的，所述惰性气体为氮气、二氧化碳或氦气。

本发明方法所采用的一种利用煤热解余热处理荒煤气的设备，包括回转热解炉、旋风除尘器和余热回收器，其中，回转热解炉分别与旋风除尘器和余热回收器连通，余热回收器一路通过循环风机与旋风除尘器连通，另一路与补充气体管路共同与旋风除尘器连通；所述旋风除尘器为壳体夹套式结构，回转热解炉的荒煤气连通至旋风除尘器夹套内罐体的净煤气进出口，余热回收器连通至旋风除尘器夹套壳体上的伴热气进出口。

优选的，所述余热回收器为锥形罐体，罐体上方布置有循环气进口和循环气出口，在循环气进口和循环气出口连通有延伸至罐体内的相互对称分布的水平管，在一对水平管上分别连通有若干根垂直平行分布的u形循环气总管，且内u形循环气总管间距与相邻u形循环气总管间距一致。

优选的，所述回转热解炉为外热式回转炉。

优选的，所述旋风除尘器为单个旋风除尘器或旋风除尘器组，或多管旋风除尘器。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

本发明利用煤热解余热处理荒煤气的方法，将热解后含尘荒煤气通过旋风除尘降低油气中的粉尘含量，从而提高煤焦油的质量；充分利用高温半焦的高位热量，在余热回收器中与伴热循环气换热，由伴热循环气为旋风除尘器伴热，防止焦油冷凝，既充分利用了半焦余热，又可以使荒煤气温度不降低，焦油不冷凝，保证系统正常运行；回收高温半焦的热量用于荒煤气除尘器的伴热，有效利用系统的能量，节能降耗，经济环保。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明设备流程框图；

图2为余热回收器结构示意图。

图中：1-旋风除尘器；2-回转热解炉；3-余热回收器；4-循环风机；5-循环气出口；6-水平管；7-u形循环气总管。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明利用煤热解余热处理荒煤气的设备，包括回转热解炉2、旋风除尘器1和余热回收器3，其中，回转热解炉2分别与旋风除尘器1和余热回收器3连通，余热回收器3一路通过循环风机4与旋风除尘器1连通，另一路与补充气体管路共同与旋风除尘器1连通；旋风除尘器1为壳体夹套式结构，回转热解炉2的荒煤气连通至旋风除尘器1夹套内罐体的净煤气进出口，余热回收器3连通至旋风除尘器1夹套壳体上的伴热气进出口。

如图2所示，余热回收器为锥形罐体，罐体上方布置有循环气进口和循环气出口，在循环气进口4和循环气出口5连通有延伸至罐体内的相互对称分布的水平管6，在一对水平管6上分别连通有若干根垂直平行分布的u形循环气总管7，且内u形循环气总管间距与相邻u形循环气总管间距一致。

其中，回转热解炉为外热式回转炉。旋风除尘器为单个旋风除尘器或旋风除尘器组，或多管旋风除尘器。

下面通过具体实施例来进一步说明本发明方法。本实施案例用以说明煤热解余热处理荒煤气的方法，其工艺流程如图1所示。

实施例1

将干燥后的陕北煤(粒度≤30mm，水分含量≤10wt％)以10吨每小时连续送至回转热解炉内，在物料温度450℃下热解180分钟，得到高温荒煤气和高温半焦；高温半焦温度约430℃进入余热回收器，余热回收器采用如图2所示的装置。伴热循环气与高温半焦通过间接换热后温度达350℃。换热后半焦温度约300℃进入冷却单元。

高温荒煤气从回转热解炉头排出，排出温度为280℃进入旋风除尘器，旋风除尘采用四筒组合旋风除尘器，外部有夹套伴热，经余热回收器加热的350℃的伴热循环气和温度为800℃的氧含量≤5％的高温热烟气混合后为旋风除尘器伴热，经循环风机加压后约10％循环气外排，约90％循环气返回至余热回收器完成循环。旋风除尘器底部收集的粉尘从排尘口返回至热解炉内继续热解，净化荒煤气温度约350℃从旋风除尘器气相出口排出进入回收单元。

实施例2

将干燥后的新疆煤(粒度≤30mm，水分含量≤5wt％)以20吨每小时连续送至回转热解炉内，在物料温度700℃下热解60分钟，热解得到高温荒煤气和高温半焦；高温半焦温度约680进入余热回收器，余热回收器采用如图2所示的装置。伴热循环烟气与高温半焦通过间接换热后温度达600℃。换热后半焦温度约500℃进入冷却单元。

高温荒煤气从回转热解炉炉头排出，排出温度为350℃进入旋风除尘器，旋风除尘器采用两筒组合旋风除尘器，外部有夹套伴热，经余热回收器加热的600℃的伴热循环气和温度为400℃的氮气混合后为旋风除尘器伴热，经循环风机加压后约20％循环气外排，约80％循环气返回至余热回收器完成循环。旋风除尘器底部收集的粉尘返回至回转热解炉继续热解，净化荒煤气温度约400℃从旋风除尘器气相出口排出进入后续回收单元。

实施例3

将干燥后的新疆煤(粒度≤30mm，水分含量≤5wt％)以20吨每小时连续送至回转热解炉内，在物料温度580℃下热解120分钟，热解得到高温荒煤气和高温半焦；半焦温度约550℃进入余热回收器，余热回收器采用如图2所示的装置。伴热循环烟气与高温半焦通过间接换热后温度达480℃。换热后半焦温度约400℃进入冷却单元。

高温荒煤气从回转热解炉炉头排出，排出温度为300℃进入旋风除尘器，旋风除尘器采用两筒组合旋风除尘器，外部有夹套伴热，经余热回收器加热480℃的伴热循环气和温度为600℃的氦气(补充气还可以是二氧化碳)混合后为旋风除尘器伴热，经循环风机加压后约20％循环气外排，约80％循环气返回至余热回收器完成循环。旋风除尘器底部收集的粉尘返回至回转热解炉继续热解，净化荒煤气温度约360℃从旋风除尘器气相出口排出进入后续回收单元。

需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神、原则和宗旨之内，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换，均应包含在本发明的保护范围之内。