专利名称：一种新型流化床半焦生产系统及其工艺的制作方法
技术领域：
本发明提供一种新型流化床半焦生产系统及其工艺，即利用流化床将褐煤等煤种
进行低温干馏，生产半焦的工艺。
背景技术：
半焦俗称兰炭，因其燃烧时有很短的蓝色火焰而得名，它是泥煤、褐煤和高挥发分 的烟煤经低温(500 700°C )干馏得到的固体产物。挥发分含量高，是很好的高热值无烟 燃料，在铁合金、电石、化肥等行业完全可以替代且优于一般焦碳，同时在高炉喷吹、生产炭 化料和活性炭等领域有着较大的发展潜力。 褐煤是我国分布较多的煤种之一，埋藏浅、易开采，褐煤半焦的生产与应用可大大 缓解烟煤、焦煤资源的紧缺，对我国的可持续发展具有深远意义。 常规的半焦生产工艺，其主要设备是内热式直立干馏炉，干馏炉的单炉年产量多 数在5万吨 IO万吨，且仅能运用一炉多门等组合技术实现集中化大规模生产。目前的半 焦生产工艺存在以下问题 (1)资源浪费。吨焦耗煤、电、水量大，生产过程中的余热、尾气利用率低，焦油回收 率不高，剩余煤气直接排空而未综合利用。
(2)新建半焦企业生产规模起点为60万吨/年，都是在原有立式炉基础上进行设
计改造，然后通过多孔并排组合的方式形成规模，运行时间不长。
(3)半焦生产研发落后，工艺技术单一，大型化技术设备不成熟。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种新型流化床半焦生产系统及其工
艺，它通过褐煤干燥和低温干馏两段工艺生产半焦。 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 —种新型流化床半焦生产系统，它包括干燥系统和干馏系统，其中干燥系统进料 端与进料装置连接，干燥系统尾气经至少一级干燥除尘装置后回收，干燥系统与热源连接； 干燥系统出料端以及干燥除尘装置出料端均与干馏系统进料端连接；干馏系统的热解气体 经至少一级除尘装置后， 一路作为干馏炉的流化介质闭路循环，另一路再经至少一级冷凝 装置后，一部分排空，另一部分燃烧后作为本系统热源，干馏系统出料端与成品区连接。
所述进料装置包括料仓，它与螺旋输送机连接，螺旋输送机与干燥系统进料端连 接；干燥系统为内加热流化床干燥机，干燥热源来自内置换热器，过热蒸汽作为流化介质， 来自燃烧炉的烟气与内置换热器连接，内置换热器还与烟气引风机I连接，过热蒸汽和回 收的尾气由下部送入内加热流化床干燥机。 所述干燥除尘装置有两级，第一级为旋风除尘器I，它的出料端与干馏系统进料端 连接，尾气出口与第二级除尘装置电除尘器相连，电除尘器收集的细粉回收。两级除尘后的 尾气经循环风机I加压，一路送回内加热流化床干燥机作为流化介质闭路循环；另一路蒸
3汽回收利用。 所述干馏系统为内加热流化床干馏炉，干馏热源来自内置换热器，由干馏除尘装 置回收的尾气作为流化介质，来自燃烧炉的烟气与内置换热器连接，内置换热器与烟气引 风机II连接，回收尾气经循环风机II送回内加热流化床干馏炉。 所述干馏除尘装置包括旋风除尘器II，它的出料口与成品区连接，尾气送入冷凝 装置，冷凝装置为冷凝器，冷凝器出料口排除焦油和芬类聚合物，尾气一部分排空， 一部分 送入燃烧炉。 —种新型流化床半焦生产系统的生产工艺，它的步骤为， 1)含水量30 % 50%的湿褐煤送至内加热流化床干燥机内； 2)过热蒸汽进入内加热流化床干燥机，使床内物料维持稳定的流态化；褐煤被内
置换热器提供的热量加热干燥，通过控制褐煤在床内的停留时间，干燥至要求的水分后，褐
煤由流化床干燥机出料口排出，并与旋风除尘后收集的干粉一起输送至干馏工序；干燥析
出水分及部分物料由过热蒸汽携带，经旋风和静电除尘后，被循环风机I抽引，一部分返回
内加热流化床干燥机作为流化介质在系统内闭路循环，另一部分可全部回收利用其热能；
内置换热器的热量由燃烧炉的烟气提供，换热后的烟气由烟气引风机I抽出排空； 3)干燥后的物料进入低温干馏工序，在内加热流化床干馏炉内干馏析出的挥发分
经旋风除尘后，一部分由循环风机II抽吸，作为内加热流化床干馏炉的流化风在系统内闭
路循环，另一部分经冷凝器冷凝，析出焦油和芬类聚合物；从冷凝器流出的可燃气体， 一部
分可燃烧后排空，绝大部分进入燃烧炉燃烧，产生的烟气分为两路， 一路进入内加热流化床
干燥机作为内置换热器的热源，一部分进入内加热流化床干馏炉作为内置换热器的热源；
内加热流化床干馏炉的内置换热器换热后的烟气由烟气引风机II抽出排空。 所述步骤3)中内加热流化床干馏炉的内置换热器内通50(TC的烟气。 本发明的新型流化床半焦生产工艺，可直接将含水30% 50%的褐煤进行干燥、
干馏，生产半焦。干燥系统由进料装置、过热蒸汽内加热流化床、旋风除尘器、电除尘器、成
品料输送装置、循环风机、烟气引风机等组成。工艺流程为含水30% 50%的湿褐煤由输
送机输送至内加热流化床的进料口，落入床内。过热蒸汽由内加热流化床底部风室进入流
化床，经过布风装置均风后进入床层，使床内物料维持稳定的流态化。在流化床内褐煤被内
置换热器提供的热量加热干燥，通过控制褐煤在床内的停留时间，干燥至要求的水分后，由
流化床干燥机出料口排出，与旋风除尘器收集的干粉一起输送至干馏工序。干燥析出水分
及部分物料由床内的过热蒸汽携带，经旋风除尘器除尘和静电除尘后，被循环风机抽引，一
部分返回流化床作为干燥介质，另一部分可全部回收利用其热能。内置换热器的热量由烟
气提供，换热后的烟气由烟气引风机抽出排空。干燥后的褐煤进入低温干馏段，此段由内加
热流化床干馏炉、旋风除尘器、冷凝器、燃烧炉、循环风机、烟气引风机、成品料输送设备等
组成。在内加热流化床干馏炉内干馏析出的挥发分经除尘后，一部分由循环风机抽吸，作为
流化床的流化风在系统内闭路循环，另一部分经冷凝器冷凝，析出焦油和芬类聚合物。从冷
凝器流出的可燃气体， 一部分可燃烧后排空，绝大部分进入燃烧炉燃烧，产生的烟气分为两
路，一路进入干燥段作为内置换热器的热源，一部分进入干馏段作为内置换热器的热源。换
热后的烟气由烟气引风机抽出排空。 本工艺的干燥段将内加热流化床与过热蒸汽干燥工艺嫁接，可直接将含水30 %
450%的褐煤干燥至含水5%以下。干燥所需的热量全部由内置换热器提供，所需流化风量 小，流化床的面积小，占地面积小，一次投资少。流化状态下，气固两相流具有较高的水分梯 度，并能够进行充分接触，传热效率高，系统能耗低。以过热蒸汽作为流化介质，整个干燥过 程为无氧环境，无燃烧和爆炸的危险，系统安全可靠。 以内加热流化床干馏炉作为干馏段的主设备。内加热流化床干馏炉是将内加热流 化床作为干馏炉使用，干馏所需的热量大部分由内置换热器提供，内置换热器内通50(TC的 烟气将褐煤进行低温干馏。干馏析出的挥发分经除尘后一部分作为流化床的流化风。流态 化干馏保证了物料加热均匀，干馏效率高，半焦的含炭量高。同时物料层厚度和停留时间均 可在一定范围内调整，通过调整干燥机内换热元件的结构和布置方式，可以调节半焦的含 炭量和产量，单机生产能力大，操作弹性大，设备运行可靠，产品品质比较稳定。 物料干燥过程析出的水汽，经除尘后，其携带的热能可全部回收利用，系统能源利
用率高。 干馏段析出的挥发分可全部回收利用。挥发分经冷凝器冷凝，析出焦油和芬类聚 合物，可作进一步精细处理后加以利用。其中的可燃气体一部分可排空燃烧处理，绝大部分 可进入燃烧炉燃烧，产生的烟气则分别作为干燥段和干馏段内置换热器的热源，系统节能 环保。 采用该技术对褐煤进行加工提质后，可生产出稳定性好、低含硫、高热值的固体燃 料低温半焦和衍生物低温煤焦油。同时热利用率高，无环境污染，资源综合利用水平高，可 连续稳定操作，实现大规模生产。 本发明的有益效果是通过褐煤干燥和低温干馏两段工艺生产半焦。该系统工艺 简单、流程短，可实现连续操作，节能效果显著，是环境友好型、水资源节约型清洁煤技术项 目。
图1是一种新型流化床半焦生产工艺流程图。 其中，l.料仓，2.螺旋输送机，3.卸料阀I，4.内加热流化床干燥机，5.卸料阀II， 6.旋风除尘器I，7.卸料阀I11，8.循环风机I，9.电除尘器，IO.烟气引风机I，ll.卸料阀 IV， 12.内加热流化床干馏炉，13.卸料阀V，14.旋风除尘器I1，15.卸料阀IV，16.冷凝器， 17.循环风机I1，18.烟气引风机I1，19.燃烧炉。
具体实施例方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。 图1中，它包括干燥系统和干馏系统，其中干燥系统为内加热流化床干燥机4，内 加热流化床干燥机4的进料端与进料装置连接，进料装置包括料仓l，它与螺旋输送机2连 接，螺旋输送机2经卸料阀13与内加热流化床干燥机4进料端连接。内加热流化床干燥机 4的尾气经旋风除尘器16和电除尘器9两级除尘后回收。旋风除尘器16的出料口经卸料 阀III7送入内加热流化床干馏炉12进料端；两级除尘后的尾气经循环风机18加压，一部 分送入内加热流化床干燥机4作为流化介质，另一部分可全部回收其热能。电除尘器9收 集的细粉可回收。内加热流化床干燥机4的内置换热器与燃烧炉19的烟气连接作为热源，内置换热器与烟气引风机110连接，将换热后的烟气排空。内加热流化床干燥机4的出料 端经卸料阀115与干馏系统的内加热流化床干馏炉12连接。 内加热流化床干馏炉12的进料端设有卸料阀IV11，其尾气经旋风除尘器1114除 尘后分为两路， 一路送入冷凝器16冷凝， 一路通过循环风机1117作为热源送回内加热流化 床干馏炉12。冷凝器16的尾气一部分排空，另一部分送回燃烧炉19。燃烧炉19的烟气作 为热源送入内加热流化床干馏炉12的内置换热器，换热后的烟气经烟气引风机II18排空。 内加热流化床干馏炉12出料端设有卸料阀V13，物料经卸料阀V13送入成品区，同时旋风除 尘器1114的出料口设有卸料阀IV15，其收集的物料也送入成品区。
本发明的工艺过程为 含水30% -50%的湿褐煤由螺旋输送机2、卸料阀13输送至内加热流化床干燥机 4的进料口，落入床内。过热蒸汽由内加热流化床干燥机4底部风室进入流化床，经过布风 装置均风后进入床层。在这个过程中进入床层的过热蒸汽被有效地控制，因而使床内物料 维持稳定的流态化。在流化床内褐煤被内置换热器提供的热量加热干燥，通过控制褐煤在 床内的停留时间，干燥至要求的水分后，由内加热流化床干燥机的出料口卸料阀115排出， 与旋风除尘器16下卸料阀III7收集的含水5%的干粉一起输送至干馏段。干燥析出水分 及部分物料由床内的过热蒸汽携带，流出内加热流化床干燥机4，经旋风除尘器16和电除 尘器9两级除尘后，由循环风机18加压，一部分送入内加热流化床干燥机4的风室，作为流 化介质，另一部分可回收其热能。内置换热器的热源为燃烧炉19的烟气，换热后的烟气尾 气由烟气引风机I10抽出排空。 干馏段的工艺流程为含水5%的干褐煤由内加热流化床干馏炉12的进料口卸料 阀IV11落入炉内，被内置换热器提供的热量低温干馏，析出挥发分后，得到半焦产品。含低 温煤焦油和煤气等成分的挥发分经旋风除尘器1114除尘后，一部分作为流化介质，由循环 风机1117抽吸在系统内循环流动。这部分流化介质由底部风室进入内加热流化床干馏炉 12，经过布风装置均风后进入床层。在这个过程中进入床层的流化介质被有效地控制，因而 使床内物料维持一定的流态化。另一部分经冷凝器16冷凝，析出焦油和芬类聚合物。从 冷凝器16流出的可燃气体， 一部分可燃烧后排空，绝大部分进入燃烧炉19燃烧，产生的烟 气分为两路， 一路进入干燥段作为内加热流化床干燥机4内置换热器的热源， 一部分进入 干馏段作为内加热流化床干馏炉12内置换热器的热源。换热后的烟气分别由烟气引风机 110、烟气引风机II18抽出排空。干馏后的半焦产品由内加热流化床干馏炉12底部卸料阀 V13和旋风除尘器1114底部卸料阀IV15排出。
权利要求
一种新型流化床半焦生产系统，其特征是，它包括干燥系统和干馏系统，其中干燥系统进料端与进料装置连接，干燥系统尾气经至少一级干燥除尘装置后回收，干燥系统与热源连接；干燥系统出料端与干馏系统进料端连接；干馏系统的热解气体经至少一级除尘装置后，一路作为干馏炉的流化介质闭路循环，另一路再经至少一级冷凝装置后，一部分排空，另一部分燃烧后作为本系统热源，干馏系统出料端与成品区连接。
2. 如权利要求1所述的新型流化床半焦生产系统，其特征是，所述进料装置包括料仓， 它与螺旋输送机连接，螺旋输送机与干燥系统进料端连接；所述干燥系统为内加热流化床 干燥机，干燥热源来自内置换热器，过热蒸汽作为流化介质，来自燃烧炉的烟气与内置换热 器连接，内置换热器还与烟气引风机I连接，过热蒸汽和回收的尾气由下部送入内加热流 化床干燥机。
3. 如权利要求2所述的新型流化床半焦生产系统，其特征是，所述干燥除尘装置有两 级，第一级为旋风除尘器I，它的出料端与干馏系统进料端连接，尾气出口分两路，一路经循 环风机I送回内加热流化床干燥机；另一路经第二级除尘装置后，蒸汽回收利用，第二级除 尘装置为电除尘器，电除尘器收集的细粉回收。
4. 如权利要求1所述的新型流化床半焦生产系统，其特征是，所述干馏系统为内加热 流化床干馏炉，干馏热源来自内置换热器，由干馏除尘装置回收的尾气作为流化介质，来自 燃烧炉的烟气与内置换热器连接，内置换热器与烟气引风机II连接，回收尾气经循环风机 II送回内加热流化床干馏炉。
5. 如权利要求4所述的新型流化床半焦生产系统，其特征是，所述干馏除尘装置包括 旋风除尘器II，它的出料口与成品区连接，尾气送入冷凝装置，冷凝装置为冷凝器，冷凝器 出料口排除焦油和芬类聚合物，尾气一部分排空，一部分送入燃烧炉。
6. —种权利要求1所述新型流化床半焦生产系统的生产工艺，其特征是，它的步骤为，1) 含水量30% 50%的湿褐煤送至内加热流化床干燥机内；2) 过热蒸汽进入内加热流化床干燥机，使床内物料维持稳定的流态化；褐煤被内置换 热器提供的热量加热干燥，通过控制褐煤在床内的停留时间，干燥至要求的水分后，褐煤由 流化床干燥机出料口排出，并与旋风除尘后收集的干粉一起输送至干馏工序；干燥析出水 分及部分物料由过热蒸汽携带，经旋风除尘和静电除尘后，被循环风机I抽引，一部分返回 内加热流化床干燥机作为流化介质在系统内闭路循环，另一部分可全部回收利用其热能； 内置换热器的热量由燃烧炉的烟气提供，换热后的烟气由烟气引风机I抽出排空；3) 干燥后的物料进入低温干馏工序，在内加热流化床干馏炉内干馏析出的挥发分经旋 风除尘后，一部分由循环风机II抽吸，作为内加热流化床干馏炉的流化风在系统内闭路循 环，另一部分经冷凝器冷凝，析出焦油和芬类聚合物；从冷凝器流出的可燃气体， 一部分燃 烧后排空，剩余部分进入燃烧炉燃烧，产生的烟气分为两路， 一路进入内加热流化床干燥机 作为内置换热器的热源， 一部分进入内加热流化床干馏炉作为内置换热器的热源；内加热 流化床干馏炉的内置换热器换热后的烟气由烟气引风机II抽出排空。
7. 如权利要求6所述的新型流化床半焦生产系统的生产工艺，其特征是，所述步骤3) 中内加热流化床干馏炉的内置换热器内通500°C的烟气。
全文摘要
本发明公开了一种新型流化床半焦生产系统及其工艺。它包括干燥系统和干馏系统，其中干燥系统进料端与进料装置连接，干燥系统尾气经至少一级干燥除尘装置后回收，干燥系统与热源连接；干燥系统出料端以及干燥除尘装置出料端均与干馏系统进料端连接；干馏系统的热解气体经至少一级除尘装置后，一路作为干馏炉的流化介质闭路循环，另一路再经至少一级冷凝装置后，一部分排空，另一部分燃烧后作为本系统热源，干馏系统出料端与成品区连接。采用该技术对褐煤进行加工提质后，可生产出稳定性好、低含硫、高热值的固体燃料低温半焦和衍生物低温煤焦油。同时热利用率高，无环境污染，资源综合利用水平高，可连续稳定操作，实现大规模生产。
文档编号C10B57/14GK101760222SQ20091021512
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者刘涛, 孟辉, 张宪庆, 李胜, 杨志刚, 梁国林 申请人:山东天力干燥设备有限公司