煤炭处理系统的制作方法
专利名称:煤炭处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种煤炭处理系统，其包括：半焦生产线，其包括依次布置的煤炭传输装置、煤炭粉碎装置、蒸汽预调质装置、外热式干馏装置、半焦冷却装置；副产品生产线，其包括依次布置在所述外热式干馏装置下游的副产品分离装置、水煤浆制浆装置以及储气装置；其中，所述水煤浆制浆装置及所述储气装置并联布置在所述副产品分离装置下游。根据本实用新型的煤炭处理系统，其中煤炭干馏产出的焦油和富氢干馏气被分级利用：单独销售或进一步分离精制用于生产燃料油品、苯酚、萘和氢气；得到的洁净低硫半焦送去锅炉燃烧发电。其明显的提高火力发电厂的经济效益的同时干馏所产生的废烟气和干馏废水，通过采用创新的集成处置方法，保证整个电厂的环保排放达标。
【专利说明】
煤炭处理系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及能源电力行业，更具体而言，其涉及一种对煤炭梯级利用的煤炭 处理系统。
【背景技术】
[0002] 目前，我国"富煤、缺油、少气"的一次能源赋存条件决定了在未来相当长的时期 内，煤炭在能源结构中的主体地位不会改变，是我国可长期依赖的基础能源。我国煤炭质量 总体较差，低阶煤资源约占煤炭资源总量的55%左右，已经成为我国能源生产和供应的重要 组成部分。目前我国用12%的煤炭储量来支撑占世界40%的煤炭产量，来支撑经济的快速发 展，因此，低阶煤资源的高效洁净开发利用具有重大的战略意义。
[0003] 褐煤是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色的典型低阶煤。我国探明保有储量 1300亿吨，占全国煤炭总储量的13%左右，另有褐煤预测资源量1903亿吨。目前，我国已少量 开发的褐煤90%以上用于坑口发电。褐煤发电成本低廉，是黑煤发电成本的1/3~1/4,天然 气1/6~1/7。然而褐煤具有水分大、发热量低、化学活性高、易燃易碎等特点，高水分褐煤直 接用于发电存在二氧化碳排放量大、电厂装置建设和运行成本高等一系列问题，另外，我国 褐煤基本上分布在内蒙、东北、云南等偏远地域，远离经济发展中心地区，经济欠发达地区， 煤、电需求量较小，大量的褐煤需要调运到距离较远的经济发达地区。以秦皇岛为参照点， 海拉尔地区的褐煤到港口的运输成本约为190元/吨，而且国家已经限制低热值煤炭的运输 半径，并且启动了锡林浩特等电源基地项目，集中进行褐煤产地的电能转换，而且提出需要 采用褐煤提水技术，努力实现电厂零水耗的目标，保证缺水地区的经济可持续性发展。随着 国家能源结构的调整优化，对烟煤和以褐煤等低阶煤为燃料的火力发电厂的合理和有效利 用显得日益重要和突出，对我国可持续发展战略和节能减排也具有重大的现实意义。
[0004] 同时，随着我国国民经济的快速发展，石油消费迅速增长。预计2020年我国石油需 求约6.5亿吨，产量2亿吨，缺口 4.5亿吨，对外依存度将达60%，对我国能源安全造成巨大压 力。一方面要走出去与产油国合作开发油气资源，还应考虑立足国内资源，用中国智慧解决 石油供应问题，除了发展煤直接或间接液化制油、煤制醇醚燃料等替代石油产品外，利用占 我国煤炭资源储量13%以上的褐煤等低阶煤，利用褐煤高的化学反应活性，通过低温干馏低 成本的提取煤焦油，进一步加工制成清洁油品，也是解决石油短缺的重要途径。
[0005] 煤干馏(coal carbonization)是煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气条件下 加热、分解，生成焦炭(或半焦）、煤焦油、煤气、粗苯等产物的过程。按加热终温的不同，可分 为三种：900~1100 °C为高温干馏，即焦化;700~900 °C为中温干馏；500~600 °C为低温干 馏。煤的干馏是属于化学变化。普通无烟煤多采用成熟的高温干馏生产焦炭和城市煤气，褐 煤等低阶煤多采用低温干馏提质，能得到高产率的焦油、半焦和煤气。煤焦油加氢可生产汽 油、柴油、渣油等石油代用品和石油焦;低硫半焦是优质洁净无烟燃料，可作为工业、民用燃 料及电石、铁合金、炼铁高炉喷吹料，也是优质的气化用原料和吸附材料;煤气是清洁燃料 和制化工合成气的原料气，实现煤的高附加值转换。因此褐煤等低阶煤干馏属于煤炭综合 梯级利用的洁净煤技术，干馏加工可以使优质煤和质量低、用途窄的低阶煤得到多种用途 广泛的产品，提高了低阶煤的经济效益和能量利用效率，完全符合我国发展洁净煤技术能 源多元化的战略。由国家发改委《煤炭深加工示范项目规划》暨现代煤化工十二五规划中， 低阶煤提质被列入7大重大示范项目之一，规划目标到2015年基本掌握100万吨低阶煤提质 等大规模成套技术。可见，煤低温干馏提质技术，将有良好的经济效益和环境社会效益，前 景广阔。
[0006] 世界上，澳大利亚、美国、俄罗斯、德国、波兰、印尼等国家都有着丰富的褐煤等低 阶煤资源，为了提高褐煤的品质和经济价值，进行了长期的褐煤干馏技术的研究工作。我国 的褐煤资源也比较丰富，目前，如中国大唐集团公司、中国神华集团公司、中国华能集团公 司等，都在积极开展褐煤干馏提质工程项目的建设和前期利用研究。典型的褐煤干馏工艺 有:德国的L-R工艺、德国的Lurgi-Spue lgas低温干馏工艺、美国的流化床-固热载体低温快 速干馏工艺、美国的T0SC0AL煤干馏工艺、澳大利亚的流化床快速干馏工艺、煤科总院MRF的 多段回转炉工艺、大连理工的固体热载体新法干馏工艺及中国神华模块化固体热载体干馏 工艺。目前国内外煤炭干馏提质技术大多处于试验研究和工程化初始应用阶段，大部分技 术存在工艺系统非常复杂，单机处理量小，占地面积大，投资高，能耗偏高，焦油产率不高， 废水处理量大，对环境有着较大的污染等缺点，不符合我国节能减排的要求。因此，开发系 统简单可靠、高效低污染、投资省的煤干馏提质技术，并尽快实现规模的工程示范应用，是 煤提质综合利用技术的整体发展趋势，也将具有很强的技术经济性。
[0007] 目前在煤的干馏提质研究过程中焦点的是煤焦油产率。因为煤焦油不但是优质的 液体燃料，而且是一些特殊化学制剂和化工新材料的原料。目前世界上有95%以上的2~4环 芳香物和杂环化合物以及15%~25%的BTX来自煤焦油(包括粗苯），其中大多数的芳香物单 体难以从石油中获得。为了提高煤焦油产量和质量，国内外已进行大量的研究工作。接下来 将介绍其中两种工艺方法。
[0008] 1、煤的快速干馏工艺
[0009] 煤的快速干馏工艺不同于以获得焦炭为目的的传统的干馏技术，它是在常压及中 温条件下在短时间内迅速脱掉煤中的部分挥发份，获得尽可能多的煤焦油，同时副产固体 半焦和高热值的粗煤气。根据供热介质不同，煤粉快速干馏可分为气体热载体工艺和固体 热载体工艺。
[0010] 气体热载体工艺:气体热载体工艺通常是将半焦气化或燃烧后产生的高温气体引 入干馏室，根据加热方式的不同分为外热式(高温气体间接加热煤炭)和内热式(高温气体 直接加热煤炭）两种，代表性工艺有日本气流床粉煤快速干馏工艺和美国的多级流化床 COED工艺。这两种工艺对煤种的适应性强，总热效率高，日本气流床粉煤快速干馏工艺由于 将干馏与气化反应集中在同一反应器中的不同阶段，节约了空间，使设备结构紧凑，但加压 条件需要额外附加设备和成本。美国的多级流化床COED工艺的显著特点为分级干馏和负压 运行，最大程度上减弱了干馏产物二次反应的程度、干馏产物与半焦发生交联反应的程度， 但过于复杂的流程也使工艺放大的难度增加，并且整个系统的稳定运行需要兼顾温度、压 力、流化状态和半焦的排出等因素，实际运转操作的难度要求很高。在国内有：国电富通的 国富炉;三江SJ干馏技术;大唐华银改进的LCC工艺;西安热工院流化床，鞍山热能院的褐煤 低温干馏改质技术;北京柯林斯达的褐煤改性提质技术；中国煤炭科学研究总院北京煤化 所多段回转炉干馏工艺(MRH在再用气体热载体技术进行褐煤干馏应用研究。
[0011]固体热载体工艺：固体热载体工艺则利用高温半焦或其他的高温固体物料与煤在 干馏室混合，利用热载体的显热将煤干馏，有代表性的有Garrett工艺、T0SC0AL工艺、LR工 艺以及大连理工开发的DG工艺，对于固体热载体煤干馏工艺，国内外进行了大量的研究工 作，而且大部分已进行了工业性试验，但至今没有商业化，主要原因在于固体热载体的半焦 (陶瓷球)等均需要额外的燃料燃烧对其供热，整个过程的热效率较低，另外还存在固体产 品利用价值低等问题，已基本停止了研究。随着循环流化床燃烧技术的发展和煤炭综合利 用的要求，基于循环流化床燃烧的固体热载体煤干馏工艺，英国的Cranf ield大学、浙江大 学、济南锅炉厂、中科院过程所、中科院山西煤化所等单位相继开发了以循环热灰作为固体 热载体将燃煤进行炉前干馏产生煤气和焦油，干馏后的半焦用作锅炉燃料送入炉内燃烧以 生产蒸汽发电和供热，实现热、电、油、气的多联产工艺。这些工艺不需要专门的热载体加热 设备就可获得稳定的高温热载体来源，干馏半焦直接用于循环流化床的燃烧，充分利用了 半焦的显热，整个系统的热利用率高;被热载体稀释的干馏半焦无需分离直接返回锅炉燃 烧，从而克服了传统固体热载体干馏工艺固体产物利用价值低的问题;在污染物脱除方面， 由于煤中的部分含硫含氮化合物在干馏过程中富集脱除，使得循环流化床脱硫脱氮负荷显 著降低，但在工业化方面仍存在很多问题，主要原因在于过程开发中普遍遇到了一些技术 问题，如固体物料混合、含尘干馏气的净化及干馏后半焦(或陶瓷球)与灰的返送等，阻碍了 该工艺的进一步开发。
[0012]下表将前述两种快速干馏的工艺进行了比较。
[0014] 2、煤加氢干馏
[0015] 煤加氢干馏是通过外加氢来饱和煤干馏产生的自由基，避免自由基间相互聚合发 生二次反应，使自由基与氢结合生成轻质焦油。该工艺的主要优点在于能明显提高焦油收 率(达30%以上)及焦油质量(增加焦油中轻质组分的含量），更重要的是它具有十分显著的 脱硫脱氮作用。但煤加氢干馏需要制氢和氢气循环装置使得其成本和投资费用较高，很难 与石油化工竞争，所以该工艺至今仍停留在中试水平上。为解决煤加氢干馏成本和投资费 用问题，人们开始寻找廉价的富氢气氛代替纯氢进行煤加氢干馏，研究者先后提出了 "煤快 速甲烷共干馏"、"煤焦炉煤气共干馏"、"C02重整与煤干馏耦合(CRMP)"等新工艺。"煤快速 甲烷共干馏工艺"操作压力低，焦油中乙烯、苯和轻质焦油收率高。"煤焦炉煤气共干馏工 艺"干馏产品收率与相当氢压下加氢干馏产品收率相当，产品分布取决于焦炉气中的氢分 压。"甲烷C02重整与煤干馏耦合(CRMP)工艺"过程焦油的产率达到27%，是相同条件下氮氛 中干馏的2.8倍，氢气氛中干馏的1.7倍。另外，张晓方等利用N2、H2、CO、C02及CH4的混合气 体模拟干馏气，研究煤在干馏反应器中干馏的焦油(干馏油)产率随反应气氛中上述各种组 分含量的变化规律，发现采用干馏气作为反应气氛时焦油产率最大，相对无水无灰基煤达 13%。上述工艺到目前为止尚无工业化报道。
[0016] 综上所述，目前，国内外煤干馏梯级利用普遍存在装置投资高、环保压力大、焦油 及气体产品品质低的有待提高的问题，目前尚无火力发电厂与煤干馏技术结合的工业应用 实施例。
【发明内容】
[0017] 本实用新型目的在于提供一种能够分质梯级利用煤炭的煤炭处理系统。
[0018] 根据本实用新型的一个方面，提供一种煤炭处理系统，其包括:半焦生产线，其包 括依次布置的煤炭传输装置、煤炭粉碎装置、蒸汽预调质装置、外热式干馏装置、半焦冷却 装置;副产品生产线，其包括依次布置在所述外热式干馏装置下游的副产品分离装置、水煤 浆制浆装置以及储气装置;其中，所述水煤浆制浆装置及所述储气装置并联布置在所述副 产品分离装置下游。
[0019] 可选地，在所述外热式干馏装置后设置返料传输装置，所述返料传输装置用于将 一部分未冷却的热半焦传输回所述外热式干馏装置来供热。
[0020] 可选地，还包括将所述蒸汽预调质装置内产生的冷凝水传输至所述半焦冷却装置 的冷凝水传输装置;和/或将所述半焦冷却装置内产生的蒸汽传输至所述蒸汽预调质装置 的蒸汽传输装置。
[0021] 可选地，还包括连接至所述外热式干馏器的烟气处理装置。
[0022] 可选地，还包括布置在所述蒸汽预调质装置下游的布袋除尘器、增压风机及水回 收单元，所述蒸汽预调质装置产生的水蒸汽经过所述布袋除尘器净化后，一部分水蒸汽经 由所述增压风机经由所述蒸汽预调质装置的底部返回所述蒸汽预调质装置中；和/或另一 部分水蒸汽传输至水回收单元。
[0023] 可选地，还包括能够使用干馏气和/或干煤粉作为燃料的双燃料燃烧装置，其用于 为所述外热式干馏装置提供高温烟气。
[0024] 可选地，所述过热蒸汽预调质装置为设有单层内置倾斜换热器的间接加热蒸汽流 化床或管式回转干燥机。
[0025] 可选地，所述外热式干馏装置内置高温管式换热器。
[0026] 可选地，所述蒸汽预调质装置内置蒸汽换热器。
[0027] 可选地，所述副产品分离装置包括:烧结陶瓷除尘器和/或金属过滤分离器；以及 冷却器。
[0028]根据本实用新型的煤炭处理系统，提供一种将外热式焦循环低温干馏技术应用于 火力发电厂高效分质利用，所生产的洁净低硫半焦用于发电、高产率焦油作为副产品外销 的煤清洁转化工艺。其采用了外热式气体热载体技术和固体焦循环的技术集成，同时采用 富氢干馏气体循环，提出了一种集物理分离与热化学转化于一体，同时生成油、气、半焦的 煤高效提质利用工艺方法。该方法也是一种火力发电厂超净排放改造的有效的燃料预处理 措施。通过对火力发电厂锅炉燃烧的全部或部分动力煤炭进行预先的干馏处理，副产物梯 级利用，提高电厂效益。该方法中煤炭干馏产出的焦油和富氢干馏气被分级利用:单独销售 或进一步分离精制用于生产燃料油品、苯酚、萘和氢气;得到的洁净低硫半焦送去锅炉燃烧 发电。通过该方法明显的提高火力发电厂的经济效益的同时，干馏所产生的废烟气和干馏 废水通过创新的集成处置方法，保证整个电厂的环保排放达标。
【附图说明】
[0029] 图1是本实用新型的煤炭处理系统的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0030] 如附图1所示，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，并 不是把本实用新型的实施范围局限于此。本实施例的煤炭处理系统主要包括半焦生产线以 及副产品生产线。其中半焦生产线包括依次布置的煤炭传输装置1、煤炭粉碎装置2、蒸汽预 调质装置3、外热式干馏装置4、半焦冷却装置8;而副产品生产线包括依次布置在外热式干 馏装置4下游的副产品分离装置、水煤浆制浆装置11以及储气装置13。
[0031] 此时，首先将煤场中的原煤通过煤炭传输装置1传输至煤炭粉碎装置2进行粉碎。 经过破碎后的煤粉粒度在0.01~25mm之间，其被送到蒸汽预调质装置3中。蒸汽预调质器3中 内置了蒸汽换热器，通过间接加热，保证煤粉能够在105~495°C的过热蒸汽环境中处理约 0.1-10小时。这对部分煤种能明显提高产油率，同时脱出大部分煤炭中水分，明显减少干馏 产生的化合废水量，减轻系统废水处理的压力。作为一种【具体实施方式】，蒸汽预调质装置3 为设有单层内置倾斜换热器的间接加热蒸汽流化床或管式回转干燥机。可选地，经蒸汽预 调质装置3处理后低阶煤炭湿基水分含量为0.2%-67%。作为一种【具体实施方式】，蒸汽预调质 装置3内褐煤颗粒的料层温度为105°C_495°C。作为另一种【具体实施方式】，蒸汽预调质装置3 中的换热器为内置单向直管式换热器。其中蒸汽预调质器3所分离出的煤中的水分以蒸汽 形态排出，可以通过换热器来回收水分，同时回收其中的热量。
[0032] 经过蒸汽预调质后的热煤粉被送到外热式干馏装置4中，在此通过外热式干馏技 术及焦循环的技术组合，在外热式干馏装置4内置高温管式换热器，加热气体在外热式干馏 装置4中走管程与干馏原料煤炭间接接触，得到热值高的干馏气。
[0033] 外热式干馏装置4中产生的干馏气、油品蒸汽、化合水蒸汽和半焦细粉的混合气体 从干馏器顶部排出，被送到烧结陶瓷除尘器6或金属过滤分离器，将其中的半焦细粉与干馏 混合气体分离，干馏气、油品蒸汽和化合水的混合蒸汽进入冷却器7中冷却分离，得到常温 干馏气、低温煤焦油和化合水。其中低温煤焦油罐装后装车外销，常温干馏气体通过罗茨风 机12被送入储气装置13暂存其中。备选地，所储存的富氢气体的一部分被循环回外热式干 馏装置4，在起到松动外热式干馏装置4内煤粉颗粒的同时，外热式干馏装置4内高氢气分压 也有利于焦油广率得提尚。
[0034] 分离下来的半焦细粉制通过水煤浆制浆装置11，制成水煤浆，通过简单的管路栗 送，利用原有火电厂的点火油枪系统送进电厂锅炉燃烧，彻底解决干馏工艺的超细半焦粉 尘污染和高污染的化和废水处理的环保问题，而且工艺方法成熟可靠，利用原有设施，改造 和运行费用低。应当知道的是，烧结陶瓷或金属过滤分离器6及冷却器7可统一看作副产品 处理器，其均用于对生产半焦中产生的副产品进行处理。
[0035]由外热式干馏装置4底部排出的400~650°C半焦颗粒经过保证密封的旋转给料阀 被送入半焦冷却装置8中冷却到环境温度后，根据生产调度要求，可以直接通过密封的管状 皮带9、10送入电厂锅炉燃烧或送回煤场配煤使用。
[0036]可选地，可在外热式干馏装置4后设置返料传输装置5，该返料传输装置能够将未 经冷却的热半焦送回到外热式干馏装置4内，与外热式干馏装置4的内置换热器共同快速加 热原煤，此组合可达到较高的干馏煤粉升温速度从而可以实现更高的产油率和装置产能。 [0037]可选地，该煤炭处理系统还包括将蒸汽预调质装置3内产生的冷凝水传输至半焦 冷却装置8的冷凝水传输装置以及将半焦冷却装置8内产生的蒸汽传输至蒸汽预调质装置3 的蒸汽传输装置。在此种情形下，一方面，半焦冷却装置8通过内置换热器回收大部分半焦 的冷却热量，并产生蒸汽送到蒸汽预调质装置3中循环使用，循环冷却水将保证将半焦颗粒 冷却到可以安全输送的环境温度附近。另一方面，蒸汽预调质装置3内产生的冷凝水通过冷 凝水传输装置传输至半焦冷却装置8内来冷却半焦，也可以有效回收冷凝水中的热量，提高 能量利用率。
[0038]可选地，该煤炭处理系统还包括布置在蒸汽预调质装置3下游的布袋除尘器17、增 压风机18及水回收单元。蒸汽预调质装置3所产生的煤里的水蒸发所产生的水蒸汽由顶部 排出，经过布袋除尘器17,净化后一部分送入水回收单元，一部分经过蒸汽增压风机18,增 压后由蒸汽预调质装置3底部进入，起到松动煤层，保证换热效率的作用，循环使用。
[0039] 可选地，该煤炭处理系统还包括能够使用干馏气和/或干煤粉作为燃料的双燃料 燃烧装置14,其用于为外热式干馏装置4提供高温烟气。在此种情形下，一方面，储气装置13 中的所产生的冷干馏气可送至双燃料燃烧装置14中燃烧，产生的高温500-850° C的高温烟 气进入外热式干馏装置4的内置换热器的管内，通过高温管式换热器管壁，将干馏所需要的 热量传递给管外的煤粉颗粒。另一方面，蒸汽预调质装置3中产生的煤粉经过布袋除尘器17 净化后，被送入双燃料燃烧装置14中燃烧，来为外热式干馏装置4提供高温烟气换热。作为 一个示例，双燃料燃烧装置为采用采用干馏气和/或干煤粉作为燃料的烟气炉。
[0040] 可选地，该煤炭处理系统还包括连接至外热式干馏装置4的烟气处理装置。干馏器 的烟气系统分为高温和中低温两段，在两段中间集成了中温脱硝单元15,加热系统产生的 中温烟气脱硝后再去中低温段换热，通过管道经烟气引风机16送到电厂主烟风系统，经过 脱硫后集中达标排放。应当知道的是中温脱硝单元15及烟气引风机16可统一看作烟气处理 装置，其均用于对生产半焦中供热的烟气进行处理。
[0041] 与此同时，为能够更好地发挥处前述实施例的煤炭处理系统的技术效果，将结合 图1进一步描述应用本实施例的煤炭处理系统的煤炭处理方法。其包括:S100,通过煤炭传 输装置1将煤炭传输至煤炭传输装置2来粉碎煤炭，产生煤粉;S200，将煤粉传输至蒸汽预调 质装置3中，并在第一预调质温度下的过热蒸汽中脱水处理第一预调质时段，产生脱水煤粉 及冷凝水；S300,将脱水煤粉传输至外热式干馏装置4中进行干馏，产生半焦及副产品； S400，将半焦传输至半焦冷却装置8中进行冷却。
[0042]此外，为优化前述煤炭处理方法，还提供更多备选的实施方式。
[0043] 可选地，S300中的副产品包括:焦粉和/或干馏煤气和/或焦油蒸汽和/或化合水蒸 汽。
[0044] 可选地，在S300后还包括:S510,将焦粉经由副产品分离装置分离出，并传输至水 煤浆制浆装置11来生产水煤浆;和/或S520,将干馏煤气经由副产品分离装置分离出，并经 过脱硫冷却后，将其传输至储气装置13进行储存；和/或供传输至双燃料燃烧装置14中燃 烧，来为外热式干馏装置4提供高温烟气换热;和/或传输回外热式干馏装置4中来松动煤粉 层;和/或S530，将焦油蒸汽经由副产品分离装置分离提纯；和/或S540，将化合水蒸汽经由 副产品分离装置分离出，并传输至水煤浆制浆装置11来生产水煤浆。
[0045] 可选地，S410,将一部分未经冷却的热半焦通过返料传输装置5传输回外热式干馏 装置4供热。
[0046] 可选地，S200还包括:将蒸汽预调质装置3内产生的冷凝水通过冷凝水传输装置传 输至半焦冷却装置8内来冷却半焦;和/或S400还包括:将半焦冷却装置8内产生的蒸汽通过 蒸汽传输装置传输至蒸汽预调质装置3内来供热。
[0047]可选地，在S400后还包括:S600,将冷却后的半焦传输至锅炉以供燃烧和/或传输 至储煤场储存。
[0048]可选地，在S200后还包括:S700,将蒸汽预调质装置产生的水蒸汽经过布袋除尘器 17净化后，使一部分水蒸汽通过增压风机18经由蒸汽预调质装置的底部返回蒸汽预调质装 置3中，来松动蒸汽预调质装置3底部的煤粉层；和/或使另一部分水蒸汽传输至水回收单 J L· 〇
[0049] 可选地，在S700后还包括:S800,将蒸汽预调质装置3产生的煤粉经过布袋除尘器 17净化后，送入双燃料燃烧装置14中燃烧，来为外热式干馏装置4提供高温烟气换热。
[0050] 可选地，在S800后还包括:S900,将与外热式干馏装置4换热后的中温烟气经由烟 气处理装置进行脱销及脱硫处理。
[0051 ] 可选地，S200中的第一预调质温度为105~495° C;和/或第一预调质时段为0.1-10 小时。
[0052]可选地，蒸汽预调质装置内的褐煤颗粒的料层温度为105°C_495°C，经蒸汽预调质 装置处理后的煤粉湿基含水量为〇. 2%_67%。
[0053]本实用新型所提出的低温干馏工艺与火力发电厂超净排放改造结合新的系统及 方法，可在燃烧前有效分离出煤中含有的高附加值的各种油品和气体原料，最大程度的挖 掘低阶煤炭资源所固有的经济、环境和社会效益，是提高煤炭利用效率的切实而有效的现 实途径，煤种提取液体气体燃料，也有利于国家能源安全战略的保障。以目前传统燃烧低阶 煤的300MW火力发电厂为例，每年燃料消耗约为110万吨热值为3500Kcal/Kg，含水量为33% 的低阶煤，如果采用本方法提出的低温干馏技术，每年将多回收6万吨以上的高附加值的低 温煤焦油，5千万标准立方米热值约5000Kcal/m 3的高纯度干馏煤气，还有约20万吨水，基本 能实现电厂的零水耗目标;而且干馏处理后的半焦，热值提高约40%，含硫量降低约25%，属 于洁净煤种，显著减少了煤炭消耗、二氧化碳和二氧化硫排放量，有利于使现有火力发电厂 达到国家最近提出的超净排放改造的要求，可以明显的提高煤炭的利用效率和电厂经济效 益。
[0054]本方法提出低温干馏核心工艺与传统火力发电厂无缝衔接的解决方案，简单可 靠、安全环保、节能高效，不必对现行电厂主工艺做大规模改造，充分利用原有土地和设施， 投资低、效益明显。该工艺电厂集成具有以下优点：
[0055]安全:并联操作，不影响主输煤单元，切换方便，保证主发电系统安全运行;干馏系 统采用外热式技术，原煤种类适用性强，干馏过程分别采用过热蒸汽及经净化后的煤气为 工作介质，密闭操作，是一个无氧过程，无煤粉燃烧和爆炸危险，系统安全可靠。
[0056]环保:系统的干馏废气的氮氧化物和二氧化硫完全达标处理排放，通过干馏器内 置烟气中温脱硝单元，加热烟气达标脱硝后(或进入独立的脱硫单元)送到电厂主烟风系统 脱硫单元脱硫后与主烟气一起达标排放;系统的干馏含酚废水与干馏产生的超细半焦粉一 同制成水煤浆，利用原有锅炉的燃油点火系统全部送入锅炉燃烧。制浆和管道输送完全密 闭，无污染物异味外泄，同时避免了超细粉体的粉尘污染和化合废水的污染，保证整个系统 的洁净生产环境。
[0057]增效:煤干馏产物梯级利用，根据周边的产业平台承接能力和副产物的市场情况， 干馏气可以通过管道外输，也可以系统内燃烧做热源；低温煤焦油作为主要产品外销用于 深加工生产高品质燃料油及精细化工产品；半焦全部送锅炉燃烧发电，利用本方法的煤炭 低温干馏与电厂锅炉燃烧发电进行联产，可以有效的利用电厂承接资源，依据电网负荷波 动调节联产副产物产能，可大幅度提高经济效益，以传统的300MW热电厂测算，采用本方法 处理50%的动力原煤后，电厂的销售收入可以提高约20%。
[0058]节能：电厂锅炉普通燃煤经干馏后热值提高约25-55%，而其中有机硫的含量可以 降低约30-55%，而且水分降低到约1-3%，属高品质高热值、低硫低水洁净动力煤，能明显的 改善燃烧工况，降低磨煤机、烟气引风机电耗和脱硫单元负荷，从而降低发电煤耗约4-15 g/Kw.h;而且通过蒸汽调质预处理分离出来煤中的水分是以蒸汽形式排出系统，通过加热 锅炉给水，去暖风器或冬季供热，也能明显降低发电煤耗约2-8 g/Kw.h;能量梯级利用，通 过热焦粉的余热回收副产蒸汽，用于原煤脱水和蒸汽调质，提高了整个干馏系统的热利用 率。
[0059]节水:通过蒸汽预调质装置的处理，可以分离出煤炭中的大部分水分，通过余热回 收或空冷技术将煤中的水分回收利用，送至脱硫单元或者处理后补充锅炉耗水，可以明显 降低发电厂水耗，在缺水地区尤为重要，是环境友好型与水资源节约型的洁净煤技术。
[0060] 高效：核心干馏工艺采用细煤粉外热式焦粉循环的技术创新，干馏装置传热效率 和煤粉升温速率高于常规的内热式干馏炉，设备效率高、产能大(单套系统的年产量可以达 到50万吨以上）、占地面积小、设备投资低；同时预先间接蒸汽调质对特定低阶煤种能有效 提高产油率约15-30%，同时以含有大量出的热煤气为干馏器内煤粉的松动介质，出的存在也 有利于焦油析出，从而提高干馏系统的整体经济效益。
[0061] 外热式焦循环低温干馏技术应用于火力发电厂高效提质利用，形成了具有生产低 硫半焦、高焦油产率的褐煤清洁转化工艺，能在火力发电厂安全、高效、环保地综合利用我 国丰富的低阶煤资源。
[0062]在本实用新型的描述中，需要理解的是，"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"等指示 的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简 化描述，而不是指示或暗示所指的装置或特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和 操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0063]以上例子主要说明了本实用新型的煤炭处理装置。尽管只对其中一些本实用新型 的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其 主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而 非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实 用新型可能涵盖各种的修改与替换。
【主权项】
1. 一种煤炭处理系统，其特征在于，包括： 半焦生产线，其包括依次布置的煤炭传输装置、煤炭粉碎装置、蒸汽预调质装置、外热 式干馏装置、半焦冷却装置； 副产品生产线，其包括依次布置在所述外热式干馏装置下游的副产品分离装置、水煤 浆制浆装置以及储气装置； 其中，所述水煤浆制浆装置及所述储气装置并联布置在所述副产品分离装置下游。2. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，在所述外热式干馏装置后设置返 料传输装置，所述返料传输装置用于将一部分未经冷却的热半焦传输回所述外热式干馏装 置来供热。3. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，还包括将所述蒸汽预调质装置内 产生的冷凝水传输至所述半焦冷却装置的冷凝水传输装置;和/或将所述半焦冷却装置内 产生的蒸汽传输至所述蒸汽预调质装置的蒸汽传输装置。4. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，还包括连接至所述外热式干馏器 的烟气处理装置。5. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，还包括布置在所述蒸汽预调质装 置下游的布袋除尘器、增压风机及水回收单元，所述蒸汽预调质装置产生的水蒸汽经过所 述布袋除尘器净化后，一部分水蒸汽经由所述增压风机经由所述蒸汽预调质装置的底部返 回所述蒸汽预调质装置中；和/或另一部分水蒸汽传输至水回收单元。6. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，还包括能够使用干馏气和/或干 煤粉作为燃料的双燃料燃烧装置，其用于为所述外热式干馏装置提供高温烟气。7. 根据权利要求1至6任意一项所述的煤炭处理系统，其特征在于，所述蒸汽预调质装 置为设有单层内置倾斜换热器的间接加热蒸汽流化床或管式回转干燥机。8. 根据权利要求1至6任意一项所述的煤炭处理系统，其特征在于，所述外热式干馏装 置内置高温管式换热器。9. 根据权利要求1至6任意一项所述的煤炭处理系统，其特征在于，所述蒸汽预调质装 置内置蒸汽换热器。10. 根据权利要求1至6任意一项所述的煤炭处理系统，其特征在于，所述副产品分离装 置包括:烧结陶瓷除尘器和/或金属过滤分离器；以及冷却器。
【文档编号】C10L9/08GK205710643SQ201620321919
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】季亦平
【申请人】上海嘉信能源技术有限公司
【专利摘要】本实用新型提供一种煤炭处理系统，其包括：半焦生产线，其包括依次布置的煤炭传输装置、煤炭粉碎装置、蒸汽预调质装置、外热式干馏装置、半焦冷却装置；副产品生产线，其包括依次布置在所述外热式干馏装置下游的副产品分离装置、水煤浆制浆装置以及储气装置；其中，所述水煤浆制浆装置及所述储气装置并联布置在所述副产品分离装置下游。根据本实用新型的煤炭处理系统，其中煤炭干馏产出的焦油和富氢干馏气被分级利用：单独销售或进一步分离精制用于生产燃料油品、苯酚、萘和氢气；得到的洁净低硫半焦送去锅炉燃烧发电。其明显的提高火力发电厂的经济效益的同时干馏所产生的废烟气和干馏废水，通过采用创新的集成处置方法，保证整个电厂的环保排放达标。
【专利说明】
煤炭处理系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及能源电力行业，更具体而言，其涉及一种对煤炭梯级利用的煤炭 处理系统。
【背景技术】
[0002] 目前，我国"富煤、缺油、少气"的一次能源赋存条件决定了在未来相当长的时期 内，煤炭在能源结构中的主体地位不会改变，是我国可长期依赖的基础能源。我国煤炭质量 总体较差，低阶煤资源约占煤炭资源总量的55%左右，已经成为我国能源生产和供应的重要 组成部分。目前我国用12%的煤炭储量来支撑占世界40%的煤炭产量，来支撑经济的快速发 展，因此，低阶煤资源的高效洁净开发利用具有重大的战略意义。
[0003] 褐煤是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色的典型低阶煤。我国探明保有储量 1300亿吨，占全国煤炭总储量的13%左右，另有褐煤预测资源量1903亿吨。目前，我国已少量 开发的褐煤90%以上用于坑口发电。褐煤发电成本低廉，是黑煤发电成本的1/3~1/4,天然 气1/6~1/7。然而褐煤具有水分大、发热量低、化学活性高、易燃易碎等特点，高水分褐煤直 接用于发电存在二氧化碳排放量大、电厂装置建设和运行成本高等一系列问题，另外，我国 褐煤基本上分布在内蒙、东北、云南等偏远地域，远离经济发展中心地区，经济欠发达地区， 煤、电需求量较小，大量的褐煤需要调运到距离较远的经济发达地区。以秦皇岛为参照点， 海拉尔地区的褐煤到港口的运输成本约为190元/吨，而且国家已经限制低热值煤炭的运输 半径，并且启动了锡林浩特等电源基地项目，集中进行褐煤产地的电能转换，而且提出需要 采用褐煤提水技术，努力实现电厂零水耗的目标，保证缺水地区的经济可持续性发展。随着 国家能源结构的调整优化，对烟煤和以褐煤等低阶煤为燃料的火力发电厂的合理和有效利 用显得日益重要和突出，对我国可持续发展战略和节能减排也具有重大的现实意义。
[0004] 同时，随着我国国民经济的快速发展，石油消费迅速增长。预计2020年我国石油需 求约6.5亿吨，产量2亿吨，缺口 4.5亿吨，对外依存度将达60%，对我国能源安全造成巨大压 力。一方面要走出去与产油国合作开发油气资源，还应考虑立足国内资源，用中国智慧解决 石油供应问题，除了发展煤直接或间接液化制油、煤制醇醚燃料等替代石油产品外，利用占 我国煤炭资源储量13%以上的褐煤等低阶煤，利用褐煤高的化学反应活性，通过低温干馏低 成本的提取煤焦油，进一步加工制成清洁油品，也是解决石油短缺的重要途径。
[0005] 煤干馏(coal carbonization)是煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气条件下 加热、分解，生成焦炭(或半焦）、煤焦油、煤气、粗苯等产物的过程。按加热终温的不同，可分 为三种：900~1100 °C为高温干馏，即焦化;700~900 °C为中温干馏；500~600 °C为低温干 馏。煤的干馏是属于化学变化。普通无烟煤多采用成熟的高温干馏生产焦炭和城市煤气，褐 煤等低阶煤多采用低温干馏提质，能得到高产率的焦油、半焦和煤气。煤焦油加氢可生产汽 油、柴油、渣油等石油代用品和石油焦;低硫半焦是优质洁净无烟燃料，可作为工业、民用燃 料及电石、铁合金、炼铁高炉喷吹料，也是优质的气化用原料和吸附材料;煤气是清洁燃料 和制化工合成气的原料气，实现煤的高附加值转换。因此褐煤等低阶煤干馏属于煤炭综合 梯级利用的洁净煤技术，干馏加工可以使优质煤和质量低、用途窄的低阶煤得到多种用途 广泛的产品，提高了低阶煤的经济效益和能量利用效率，完全符合我国发展洁净煤技术能 源多元化的战略。由国家发改委《煤炭深加工示范项目规划》暨现代煤化工十二五规划中， 低阶煤提质被列入7大重大示范项目之一，规划目标到2015年基本掌握100万吨低阶煤提质 等大规模成套技术。可见，煤低温干馏提质技术，将有良好的经济效益和环境社会效益，前 景广阔。
[0006] 世界上，澳大利亚、美国、俄罗斯、德国、波兰、印尼等国家都有着丰富的褐煤等低 阶煤资源，为了提高褐煤的品质和经济价值，进行了长期的褐煤干馏技术的研究工作。我国 的褐煤资源也比较丰富，目前，如中国大唐集团公司、中国神华集团公司、中国华能集团公 司等，都在积极开展褐煤干馏提质工程项目的建设和前期利用研究。典型的褐煤干馏工艺 有:德国的L-R工艺、德国的Lurgi-Spue lgas低温干馏工艺、美国的流化床-固热载体低温快 速干馏工艺、美国的T0SC0AL煤干馏工艺、澳大利亚的流化床快速干馏工艺、煤科总院MRF的 多段回转炉工艺、大连理工的固体热载体新法干馏工艺及中国神华模块化固体热载体干馏 工艺。目前国内外煤炭干馏提质技术大多处于试验研究和工程化初始应用阶段，大部分技 术存在工艺系统非常复杂，单机处理量小，占地面积大，投资高，能耗偏高，焦油产率不高， 废水处理量大，对环境有着较大的污染等缺点，不符合我国节能减排的要求。因此，开发系 统简单可靠、高效低污染、投资省的煤干馏提质技术，并尽快实现规模的工程示范应用，是 煤提质综合利用技术的整体发展趋势，也将具有很强的技术经济性。
[0007] 目前在煤的干馏提质研究过程中焦点的是煤焦油产率。因为煤焦油不但是优质的 液体燃料，而且是一些特殊化学制剂和化工新材料的原料。目前世界上有95%以上的2~4环 芳香物和杂环化合物以及15%~25%的BTX来自煤焦油(包括粗苯），其中大多数的芳香物单 体难以从石油中获得。为了提高煤焦油产量和质量，国内外已进行大量的研究工作。接下来 将介绍其中两种工艺方法。
[0008] 1、煤的快速干馏工艺
[0009] 煤的快速干馏工艺不同于以获得焦炭为目的的传统的干馏技术，它是在常压及中 温条件下在短时间内迅速脱掉煤中的部分挥发份，获得尽可能多的煤焦油，同时副产固体 半焦和高热值的粗煤气。根据供热介质不同，煤粉快速干馏可分为气体热载体工艺和固体 热载体工艺。
[0010] 气体热载体工艺:气体热载体工艺通常是将半焦气化或燃烧后产生的高温气体引 入干馏室，根据加热方式的不同分为外热式(高温气体间接加热煤炭)和内热式(高温气体 直接加热煤炭）两种，代表性工艺有日本气流床粉煤快速干馏工艺和美国的多级流化床 COED工艺。这两种工艺对煤种的适应性强，总热效率高，日本气流床粉煤快速干馏工艺由于 将干馏与气化反应集中在同一反应器中的不同阶段，节约了空间，使设备结构紧凑，但加压 条件需要额外附加设备和成本。美国的多级流化床COED工艺的显著特点为分级干馏和负压 运行，最大程度上减弱了干馏产物二次反应的程度、干馏产物与半焦发生交联反应的程度， 但过于复杂的流程也使工艺放大的难度增加，并且整个系统的稳定运行需要兼顾温度、压 力、流化状态和半焦的排出等因素，实际运转操作的难度要求很高。在国内有：国电富通的 国富炉;三江SJ干馏技术;大唐华银改进的LCC工艺;西安热工院流化床，鞍山热能院的褐煤 低温干馏改质技术;北京柯林斯达的褐煤改性提质技术；中国煤炭科学研究总院北京煤化 所多段回转炉干馏工艺(MRH在再用气体热载体技术进行褐煤干馏应用研究。
[0011]固体热载体工艺：固体热载体工艺则利用高温半焦或其他的高温固体物料与煤在 干馏室混合，利用热载体的显热将煤干馏，有代表性的有Garrett工艺、T0SC0AL工艺、LR工 艺以及大连理工开发的DG工艺，对于固体热载体煤干馏工艺，国内外进行了大量的研究工 作，而且大部分已进行了工业性试验，但至今没有商业化，主要原因在于固体热载体的半焦 (陶瓷球)等均需要额外的燃料燃烧对其供热，整个过程的热效率较低，另外还存在固体产 品利用价值低等问题，已基本停止了研究。随着循环流化床燃烧技术的发展和煤炭综合利 用的要求，基于循环流化床燃烧的固体热载体煤干馏工艺，英国的Cranf ield大学、浙江大 学、济南锅炉厂、中科院过程所、中科院山西煤化所等单位相继开发了以循环热灰作为固体 热载体将燃煤进行炉前干馏产生煤气和焦油，干馏后的半焦用作锅炉燃料送入炉内燃烧以 生产蒸汽发电和供热，实现热、电、油、气的多联产工艺。这些工艺不需要专门的热载体加热 设备就可获得稳定的高温热载体来源，干馏半焦直接用于循环流化床的燃烧，充分利用了 半焦的显热，整个系统的热利用率高;被热载体稀释的干馏半焦无需分离直接返回锅炉燃 烧，从而克服了传统固体热载体干馏工艺固体产物利用价值低的问题;在污染物脱除方面， 由于煤中的部分含硫含氮化合物在干馏过程中富集脱除，使得循环流化床脱硫脱氮负荷显 著降低，但在工业化方面仍存在很多问题，主要原因在于过程开发中普遍遇到了一些技术 问题，如固体物料混合、含尘干馏气的净化及干馏后半焦(或陶瓷球)与灰的返送等，阻碍了 该工艺的进一步开发。
[0012]下表将前述两种快速干馏的工艺进行了比较。
[0014] 2、煤加氢干馏
[0015] 煤加氢干馏是通过外加氢来饱和煤干馏产生的自由基，避免自由基间相互聚合发 生二次反应，使自由基与氢结合生成轻质焦油。该工艺的主要优点在于能明显提高焦油收 率(达30%以上)及焦油质量(增加焦油中轻质组分的含量），更重要的是它具有十分显著的 脱硫脱氮作用。但煤加氢干馏需要制氢和氢气循环装置使得其成本和投资费用较高，很难 与石油化工竞争，所以该工艺至今仍停留在中试水平上。为解决煤加氢干馏成本和投资费 用问题，人们开始寻找廉价的富氢气氛代替纯氢进行煤加氢干馏，研究者先后提出了 "煤快 速甲烷共干馏"、"煤焦炉煤气共干馏"、"C02重整与煤干馏耦合(CRMP)"等新工艺。"煤快速 甲烷共干馏工艺"操作压力低，焦油中乙烯、苯和轻质焦油收率高。"煤焦炉煤气共干馏工 艺"干馏产品收率与相当氢压下加氢干馏产品收率相当，产品分布取决于焦炉气中的氢分 压。"甲烷C02重整与煤干馏耦合(CRMP)工艺"过程焦油的产率达到27%，是相同条件下氮氛 中干馏的2.8倍，氢气氛中干馏的1.7倍。另外，张晓方等利用N2、H2、CO、C02及CH4的混合气 体模拟干馏气，研究煤在干馏反应器中干馏的焦油(干馏油)产率随反应气氛中上述各种组 分含量的变化规律，发现采用干馏气作为反应气氛时焦油产率最大，相对无水无灰基煤达 13%。上述工艺到目前为止尚无工业化报道。
[0016] 综上所述，目前，国内外煤干馏梯级利用普遍存在装置投资高、环保压力大、焦油 及气体产品品质低的有待提高的问题，目前尚无火力发电厂与煤干馏技术结合的工业应用 实施例。
【发明内容】
[0017] 本实用新型目的在于提供一种能够分质梯级利用煤炭的煤炭处理系统。
[0018] 根据本实用新型的一个方面，提供一种煤炭处理系统，其包括:半焦生产线，其包 括依次布置的煤炭传输装置、煤炭粉碎装置、蒸汽预调质装置、外热式干馏装置、半焦冷却 装置;副产品生产线，其包括依次布置在所述外热式干馏装置下游的副产品分离装置、水煤 浆制浆装置以及储气装置;其中，所述水煤浆制浆装置及所述储气装置并联布置在所述副 产品分离装置下游。
[0019] 可选地，在所述外热式干馏装置后设置返料传输装置，所述返料传输装置用于将 一部分未冷却的热半焦传输回所述外热式干馏装置来供热。
[0020] 可选地，还包括将所述蒸汽预调质装置内产生的冷凝水传输至所述半焦冷却装置 的冷凝水传输装置;和/或将所述半焦冷却装置内产生的蒸汽传输至所述蒸汽预调质装置 的蒸汽传输装置。
[0021] 可选地，还包括连接至所述外热式干馏器的烟气处理装置。
[0022] 可选地，还包括布置在所述蒸汽预调质装置下游的布袋除尘器、增压风机及水回 收单元，所述蒸汽预调质装置产生的水蒸汽经过所述布袋除尘器净化后，一部分水蒸汽经 由所述增压风机经由所述蒸汽预调质装置的底部返回所述蒸汽预调质装置中；和/或另一 部分水蒸汽传输至水回收单元。
[0023] 可选地，还包括能够使用干馏气和/或干煤粉作为燃料的双燃料燃烧装置，其用于 为所述外热式干馏装置提供高温烟气。
[0024] 可选地，所述过热蒸汽预调质装置为设有单层内置倾斜换热器的间接加热蒸汽流 化床或管式回转干燥机。
[0025] 可选地，所述外热式干馏装置内置高温管式换热器。
[0026] 可选地，所述蒸汽预调质装置内置蒸汽换热器。
[0027] 可选地，所述副产品分离装置包括:烧结陶瓷除尘器和/或金属过滤分离器；以及 冷却器。
[0028]根据本实用新型的煤炭处理系统，提供一种将外热式焦循环低温干馏技术应用于 火力发电厂高效分质利用，所生产的洁净低硫半焦用于发电、高产率焦油作为副产品外销 的煤清洁转化工艺。其采用了外热式气体热载体技术和固体焦循环的技术集成，同时采用 富氢干馏气体循环，提出了一种集物理分离与热化学转化于一体，同时生成油、气、半焦的 煤高效提质利用工艺方法。该方法也是一种火力发电厂超净排放改造的有效的燃料预处理 措施。通过对火力发电厂锅炉燃烧的全部或部分动力煤炭进行预先的干馏处理，副产物梯 级利用，提高电厂效益。该方法中煤炭干馏产出的焦油和富氢干馏气被分级利用:单独销售 或进一步分离精制用于生产燃料油品、苯酚、萘和氢气;得到的洁净低硫半焦送去锅炉燃烧 发电。通过该方法明显的提高火力发电厂的经济效益的同时，干馏所产生的废烟气和干馏 废水通过创新的集成处置方法，保证整个电厂的环保排放达标。
【附图说明】
[0029] 图1是本实用新型的煤炭处理系统的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0030] 如附图1所示，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，并 不是把本实用新型的实施范围局限于此。本实施例的煤炭处理系统主要包括半焦生产线以 及副产品生产线。其中半焦生产线包括依次布置的煤炭传输装置1、煤炭粉碎装置2、蒸汽预 调质装置3、外热式干馏装置4、半焦冷却装置8;而副产品生产线包括依次布置在外热式干 馏装置4下游的副产品分离装置、水煤浆制浆装置11以及储气装置13。
[0031] 此时，首先将煤场中的原煤通过煤炭传输装置1传输至煤炭粉碎装置2进行粉碎。 经过破碎后的煤粉粒度在0.01~25mm之间，其被送到蒸汽预调质装置3中。蒸汽预调质器3中 内置了蒸汽换热器，通过间接加热，保证煤粉能够在105~495°C的过热蒸汽环境中处理约 0.1-10小时。这对部分煤种能明显提高产油率，同时脱出大部分煤炭中水分，明显减少干馏 产生的化合废水量，减轻系统废水处理的压力。作为一种【具体实施方式】，蒸汽预调质装置3 为设有单层内置倾斜换热器的间接加热蒸汽流化床或管式回转干燥机。可选地，经蒸汽预 调质装置3处理后低阶煤炭湿基水分含量为0.2%-67%。作为一种【具体实施方式】，蒸汽预调质 装置3内褐煤颗粒的料层温度为105°C_495°C。作为另一种【具体实施方式】，蒸汽预调质装置3 中的换热器为内置单向直管式换热器。其中蒸汽预调质器3所分离出的煤中的水分以蒸汽 形态排出，可以通过换热器来回收水分，同时回收其中的热量。
[0032] 经过蒸汽预调质后的热煤粉被送到外热式干馏装置4中，在此通过外热式干馏技 术及焦循环的技术组合，在外热式干馏装置4内置高温管式换热器，加热气体在外热式干馏 装置4中走管程与干馏原料煤炭间接接触，得到热值高的干馏气。
[0033] 外热式干馏装置4中产生的干馏气、油品蒸汽、化合水蒸汽和半焦细粉的混合气体 从干馏器顶部排出，被送到烧结陶瓷除尘器6或金属过滤分离器，将其中的半焦细粉与干馏 混合气体分离，干馏气、油品蒸汽和化合水的混合蒸汽进入冷却器7中冷却分离，得到常温 干馏气、低温煤焦油和化合水。其中低温煤焦油罐装后装车外销，常温干馏气体通过罗茨风 机12被送入储气装置13暂存其中。备选地，所储存的富氢气体的一部分被循环回外热式干 馏装置4，在起到松动外热式干馏装置4内煤粉颗粒的同时，外热式干馏装置4内高氢气分压 也有利于焦油广率得提尚。
[0034] 分离下来的半焦细粉制通过水煤浆制浆装置11，制成水煤浆，通过简单的管路栗 送，利用原有火电厂的点火油枪系统送进电厂锅炉燃烧，彻底解决干馏工艺的超细半焦粉 尘污染和高污染的化和废水处理的环保问题，而且工艺方法成熟可靠，利用原有设施，改造 和运行费用低。应当知道的是，烧结陶瓷或金属过滤分离器6及冷却器7可统一看作副产品 处理器，其均用于对生产半焦中产生的副产品进行处理。
[0035]由外热式干馏装置4底部排出的400~650°C半焦颗粒经过保证密封的旋转给料阀 被送入半焦冷却装置8中冷却到环境温度后，根据生产调度要求，可以直接通过密封的管状 皮带9、10送入电厂锅炉燃烧或送回煤场配煤使用。
[0036]可选地，可在外热式干馏装置4后设置返料传输装置5，该返料传输装置能够将未 经冷却的热半焦送回到外热式干馏装置4内，与外热式干馏装置4的内置换热器共同快速加 热原煤，此组合可达到较高的干馏煤粉升温速度从而可以实现更高的产油率和装置产能。 [0037]可选地，该煤炭处理系统还包括将蒸汽预调质装置3内产生的冷凝水传输至半焦 冷却装置8的冷凝水传输装置以及将半焦冷却装置8内产生的蒸汽传输至蒸汽预调质装置3 的蒸汽传输装置。在此种情形下，一方面，半焦冷却装置8通过内置换热器回收大部分半焦 的冷却热量，并产生蒸汽送到蒸汽预调质装置3中循环使用，循环冷却水将保证将半焦颗粒 冷却到可以安全输送的环境温度附近。另一方面，蒸汽预调质装置3内产生的冷凝水通过冷 凝水传输装置传输至半焦冷却装置8内来冷却半焦，也可以有效回收冷凝水中的热量，提高 能量利用率。
[0038]可选地，该煤炭处理系统还包括布置在蒸汽预调质装置3下游的布袋除尘器17、增 压风机18及水回收单元。蒸汽预调质装置3所产生的煤里的水蒸发所产生的水蒸汽由顶部 排出，经过布袋除尘器17,净化后一部分送入水回收单元，一部分经过蒸汽增压风机18,增 压后由蒸汽预调质装置3底部进入，起到松动煤层，保证换热效率的作用，循环使用。
[0039] 可选地，该煤炭处理系统还包括能够使用干馏气和/或干煤粉作为燃料的双燃料 燃烧装置14,其用于为外热式干馏装置4提供高温烟气。在此种情形下，一方面，储气装置13 中的所产生的冷干馏气可送至双燃料燃烧装置14中燃烧，产生的高温500-850° C的高温烟 气进入外热式干馏装置4的内置换热器的管内，通过高温管式换热器管壁，将干馏所需要的 热量传递给管外的煤粉颗粒。另一方面，蒸汽预调质装置3中产生的煤粉经过布袋除尘器17 净化后，被送入双燃料燃烧装置14中燃烧，来为外热式干馏装置4提供高温烟气换热。作为 一个示例，双燃料燃烧装置为采用采用干馏气和/或干煤粉作为燃料的烟气炉。
[0040] 可选地，该煤炭处理系统还包括连接至外热式干馏装置4的烟气处理装置。干馏器 的烟气系统分为高温和中低温两段，在两段中间集成了中温脱硝单元15,加热系统产生的 中温烟气脱硝后再去中低温段换热，通过管道经烟气引风机16送到电厂主烟风系统，经过 脱硫后集中达标排放。应当知道的是中温脱硝单元15及烟气引风机16可统一看作烟气处理 装置，其均用于对生产半焦中供热的烟气进行处理。
[0041] 与此同时，为能够更好地发挥处前述实施例的煤炭处理系统的技术效果，将结合 图1进一步描述应用本实施例的煤炭处理系统的煤炭处理方法。其包括:S100,通过煤炭传 输装置1将煤炭传输至煤炭传输装置2来粉碎煤炭，产生煤粉;S200，将煤粉传输至蒸汽预调 质装置3中，并在第一预调质温度下的过热蒸汽中脱水处理第一预调质时段，产生脱水煤粉 及冷凝水；S300,将脱水煤粉传输至外热式干馏装置4中进行干馏，产生半焦及副产品； S400，将半焦传输至半焦冷却装置8中进行冷却。
[0042]此外，为优化前述煤炭处理方法，还提供更多备选的实施方式。
[0043] 可选地，S300中的副产品包括:焦粉和/或干馏煤气和/或焦油蒸汽和/或化合水蒸 汽。
[0044] 可选地，在S300后还包括:S510,将焦粉经由副产品分离装置分离出，并传输至水 煤浆制浆装置11来生产水煤浆;和/或S520,将干馏煤气经由副产品分离装置分离出，并经 过脱硫冷却后，将其传输至储气装置13进行储存；和/或供传输至双燃料燃烧装置14中燃 烧，来为外热式干馏装置4提供高温烟气换热;和/或传输回外热式干馏装置4中来松动煤粉 层;和/或S530，将焦油蒸汽经由副产品分离装置分离提纯；和/或S540，将化合水蒸汽经由 副产品分离装置分离出，并传输至水煤浆制浆装置11来生产水煤浆。
[0045] 可选地，S410,将一部分未经冷却的热半焦通过返料传输装置5传输回外热式干馏 装置4供热。
[0046] 可选地，S200还包括:将蒸汽预调质装置3内产生的冷凝水通过冷凝水传输装置传 输至半焦冷却装置8内来冷却半焦;和/或S400还包括:将半焦冷却装置8内产生的蒸汽通过 蒸汽传输装置传输至蒸汽预调质装置3内来供热。
[0047]可选地，在S400后还包括:S600,将冷却后的半焦传输至锅炉以供燃烧和/或传输 至储煤场储存。
[0048]可选地，在S200后还包括:S700,将蒸汽预调质装置产生的水蒸汽经过布袋除尘器 17净化后，使一部分水蒸汽通过增压风机18经由蒸汽预调质装置的底部返回蒸汽预调质装 置3中，来松动蒸汽预调质装置3底部的煤粉层；和/或使另一部分水蒸汽传输至水回收单 J L· 〇
[0049] 可选地，在S700后还包括:S800,将蒸汽预调质装置3产生的煤粉经过布袋除尘器 17净化后，送入双燃料燃烧装置14中燃烧，来为外热式干馏装置4提供高温烟气换热。
[0050] 可选地，在S800后还包括:S900,将与外热式干馏装置4换热后的中温烟气经由烟 气处理装置进行脱销及脱硫处理。
[0051 ] 可选地，S200中的第一预调质温度为105~495° C;和/或第一预调质时段为0.1-10 小时。
[0052]可选地，蒸汽预调质装置内的褐煤颗粒的料层温度为105°C_495°C，经蒸汽预调质 装置处理后的煤粉湿基含水量为〇. 2%_67%。
[0053]本实用新型所提出的低温干馏工艺与火力发电厂超净排放改造结合新的系统及 方法，可在燃烧前有效分离出煤中含有的高附加值的各种油品和气体原料，最大程度的挖 掘低阶煤炭资源所固有的经济、环境和社会效益，是提高煤炭利用效率的切实而有效的现 实途径，煤种提取液体气体燃料，也有利于国家能源安全战略的保障。以目前传统燃烧低阶 煤的300MW火力发电厂为例，每年燃料消耗约为110万吨热值为3500Kcal/Kg，含水量为33% 的低阶煤，如果采用本方法提出的低温干馏技术，每年将多回收6万吨以上的高附加值的低 温煤焦油，5千万标准立方米热值约5000Kcal/m 3的高纯度干馏煤气，还有约20万吨水，基本 能实现电厂的零水耗目标;而且干馏处理后的半焦，热值提高约40%，含硫量降低约25%，属 于洁净煤种，显著减少了煤炭消耗、二氧化碳和二氧化硫排放量，有利于使现有火力发电厂 达到国家最近提出的超净排放改造的要求，可以明显的提高煤炭的利用效率和电厂经济效 益。
[0054]本方法提出低温干馏核心工艺与传统火力发电厂无缝衔接的解决方案，简单可 靠、安全环保、节能高效，不必对现行电厂主工艺做大规模改造，充分利用原有土地和设施， 投资低、效益明显。该工艺电厂集成具有以下优点：
[0055]安全:并联操作，不影响主输煤单元，切换方便，保证主发电系统安全运行;干馏系 统采用外热式技术，原煤种类适用性强，干馏过程分别采用过热蒸汽及经净化后的煤气为 工作介质，密闭操作，是一个无氧过程，无煤粉燃烧和爆炸危险，系统安全可靠。
[0056]环保:系统的干馏废气的氮氧化物和二氧化硫完全达标处理排放，通过干馏器内 置烟气中温脱硝单元，加热烟气达标脱硝后(或进入独立的脱硫单元)送到电厂主烟风系统 脱硫单元脱硫后与主烟气一起达标排放;系统的干馏含酚废水与干馏产生的超细半焦粉一 同制成水煤浆，利用原有锅炉的燃油点火系统全部送入锅炉燃烧。制浆和管道输送完全密 闭，无污染物异味外泄，同时避免了超细粉体的粉尘污染和化合废水的污染，保证整个系统 的洁净生产环境。
[0057]增效:煤干馏产物梯级利用，根据周边的产业平台承接能力和副产物的市场情况， 干馏气可以通过管道外输，也可以系统内燃烧做热源；低温煤焦油作为主要产品外销用于 深加工生产高品质燃料油及精细化工产品；半焦全部送锅炉燃烧发电，利用本方法的煤炭 低温干馏与电厂锅炉燃烧发电进行联产，可以有效的利用电厂承接资源，依据电网负荷波 动调节联产副产物产能，可大幅度提高经济效益，以传统的300MW热电厂测算，采用本方法 处理50%的动力原煤后，电厂的销售收入可以提高约20%。
[0058]节能：电厂锅炉普通燃煤经干馏后热值提高约25-55%，而其中有机硫的含量可以 降低约30-55%，而且水分降低到约1-3%，属高品质高热值、低硫低水洁净动力煤，能明显的 改善燃烧工况，降低磨煤机、烟气引风机电耗和脱硫单元负荷，从而降低发电煤耗约4-15 g/Kw.h;而且通过蒸汽调质预处理分离出来煤中的水分是以蒸汽形式排出系统，通过加热 锅炉给水，去暖风器或冬季供热，也能明显降低发电煤耗约2-8 g/Kw.h;能量梯级利用，通 过热焦粉的余热回收副产蒸汽，用于原煤脱水和蒸汽调质，提高了整个干馏系统的热利用 率。
[0059]节水:通过蒸汽预调质装置的处理，可以分离出煤炭中的大部分水分，通过余热回 收或空冷技术将煤中的水分回收利用，送至脱硫单元或者处理后补充锅炉耗水，可以明显 降低发电厂水耗，在缺水地区尤为重要，是环境友好型与水资源节约型的洁净煤技术。
[0060] 高效：核心干馏工艺采用细煤粉外热式焦粉循环的技术创新，干馏装置传热效率 和煤粉升温速率高于常规的内热式干馏炉，设备效率高、产能大(单套系统的年产量可以达 到50万吨以上）、占地面积小、设备投资低；同时预先间接蒸汽调质对特定低阶煤种能有效 提高产油率约15-30%，同时以含有大量出的热煤气为干馏器内煤粉的松动介质，出的存在也 有利于焦油析出，从而提高干馏系统的整体经济效益。
[0061] 外热式焦循环低温干馏技术应用于火力发电厂高效提质利用，形成了具有生产低 硫半焦、高焦油产率的褐煤清洁转化工艺，能在火力发电厂安全、高效、环保地综合利用我 国丰富的低阶煤资源。
[0062]在本实用新型的描述中，需要理解的是，"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"等指示 的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简 化描述，而不是指示或暗示所指的装置或特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和 操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0063]以上例子主要说明了本实用新型的煤炭处理装置。尽管只对其中一些本实用新型 的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其 主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而 非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实 用新型可能涵盖各种的修改与替换。
【主权项】
1. 一种煤炭处理系统，其特征在于，包括： 半焦生产线，其包括依次布置的煤炭传输装置、煤炭粉碎装置、蒸汽预调质装置、外热 式干馏装置、半焦冷却装置； 副产品生产线，其包括依次布置在所述外热式干馏装置下游的副产品分离装置、水煤 浆制浆装置以及储气装置； 其中，所述水煤浆制浆装置及所述储气装置并联布置在所述副产品分离装置下游。2. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，在所述外热式干馏装置后设置返 料传输装置，所述返料传输装置用于将一部分未经冷却的热半焦传输回所述外热式干馏装 置来供热。3. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，还包括将所述蒸汽预调质装置内 产生的冷凝水传输至所述半焦冷却装置的冷凝水传输装置;和/或将所述半焦冷却装置内 产生的蒸汽传输至所述蒸汽预调质装置的蒸汽传输装置。4. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，还包括连接至所述外热式干馏器 的烟气处理装置。5. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，还包括布置在所述蒸汽预调质装 置下游的布袋除尘器、增压风机及水回收单元，所述蒸汽预调质装置产生的水蒸汽经过所 述布袋除尘器净化后，一部分水蒸汽经由所述增压风机经由所述蒸汽预调质装置的底部返 回所述蒸汽预调质装置中；和/或另一部分水蒸汽传输至水回收单元。6. 根据权利要求1所述的煤炭处理系统，其特征在于，还包括能够使用干馏气和/或干 煤粉作为燃料的双燃料燃烧装置，其用于为所述外热式干馏装置提供高温烟气。7. 根据权利要求1至6任意一项所述的煤炭处理系统，其特征在于，所述蒸汽预调质装 置为设有单层内置倾斜换热器的间接加热蒸汽流化床或管式回转干燥机。8. 根据权利要求1至6任意一项所述的煤炭处理系统，其特征在于，所述外热式干馏装 置内置高温管式换热器。9. 根据权利要求1至6任意一项所述的煤炭处理系统，其特征在于，所述蒸汽预调质装 置内置蒸汽换热器。10. 根据权利要求1至6任意一项所述的煤炭处理系统，其特征在于，所述副产品分离装 置包括:烧结陶瓷除尘器和/或金属过滤分离器；以及冷却器。
【文档编号】C10L9/08GK205710643SQ201620321919
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】季亦平
【申请人】上海嘉信能源技术有限公司
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