一種新型粉煤熱解技術(shù)與煤電聯(lián)產(chǎn)的研究

黨新格

【摘 要】 針對(duì)目前國(guó)內(nèi)蘭炭直立方型爐在技術(shù)和市場(chǎng)方面所遇到的困境，本文著重對(duì)粉煤用回轉(zhuǎn)爐進(jìn)行熱解的創(chuàng)新技術(shù)予以探討，開(kāi)辟一種全新的蘭炭冶煉途徑，同時(shí)將粉焦創(chuàng)造性地和火電有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，為蘭炭、火電企業(yè)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造提供一種借鑒和思路。

【關(guān)鍵詞】 新型粉煤 ?熱解技術(shù) ?煤電聯(lián)產(chǎn)

1 國(guó)內(nèi)蘭炭冶煉技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)目前蘭炭中低溫干餾技術(shù)有多種工藝，大部分使用的是內(nèi)熱式直立方型爐，其主力爐型為5萬(wàn)噸/年、7.5萬(wàn)噸/年、10萬(wàn)噸/年，分布在陜北、內(nèi)蒙等地區(qū)，經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，從無(wú)到有，已趨于成熟，為蘭炭行業(yè)的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)蘭炭設(shè)計(jì)產(chǎn)能估計(jì)在4000萬(wàn)噸/年左右，而實(shí)際開(kāi)工率估計(jì)不到40%。內(nèi)熱式直立方型爐在技術(shù)上的缺點(diǎn)有：（1）原料煤粒度要求苛刻，必須是38塊煤，在原料煤的選用上范圍狹窄。（2）煤氣中含N量高，有效成分含量低，熱值低，特別對(duì)于后續(xù)需要提H2的工序帶來(lái)困難較大。（3）產(chǎn)生的粉焦過(guò)多，達(dá)10%以上。（4）采用濕法熄焦，產(chǎn)生COD含量極高的污水，難以處理。在蘭炭干餾工藝的研發(fā)方面，近幾年國(guó)內(nèi)有些公司和個(gè)人一直在進(jìn)行著不懈的努力，取得了一些成績(jī)，比如內(nèi)膽式加熱爐、外熱式直立炭化爐、內(nèi)熱式直立轉(zhuǎn)底爐等等，不一而足，這些新技術(shù)在不同程度上解決了部分問(wèn)題，但是還沒(méi)有完全解決難題，因此，在目前經(jīng)濟(jì)下滑，蘭炭市場(chǎng)遭遇寒冬，大部分蘭炭公司處于停產(chǎn)狀態(tài)，即使開(kāi)工企業(yè)也是經(jīng)營(yíng)慘淡，急需研發(fā)一種原料范圍廣泛、產(chǎn)品市場(chǎng)廣闊、綠色環(huán)保的干餾工藝。外熱式粉煤回轉(zhuǎn)爐的研發(fā)正當(dāng)其時(shí)，能成功解決上述難題。

2 外熱式粉煤回轉(zhuǎn)爐工藝研究

西安某實(shí)業(yè)公司經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外煤熱解工藝的研究成果的分析和吸收，開(kāi)發(fā)出了外熱式粉煤回轉(zhuǎn)爐工藝（以下簡(jiǎn)稱WFH工藝），即將回轉(zhuǎn)爐研發(fā)制造與煤的干餾有機(jī)融合，依據(jù)回轉(zhuǎn)爐煅燒物料的原理，形成一套技術(shù)先進(jìn)的全新煤炭中低溫干餾工藝。

工藝流程為：先將粉煤預(yù)熱，進(jìn)入回轉(zhuǎn)炭化爐熱解成粉焦和煤氣，粉焦經(jīng)適度冷卻后，送往電廠發(fā)電;煤氣經(jīng)過(guò)凈化，回用一部分，剩余煤氣可送往制氫工段;利用回爐燃燒的煤氣產(chǎn)生的廢氣，可對(duì)粉煤進(jìn)行預(yù)熱。粉煤在回轉(zhuǎn)炭化爐停留時(shí)間約在1-2h。

2.1 WFH工藝流程簡(jiǎn)圖

如圖1所示：

2.2 WFH工藝特點(diǎn)

（1）原料范圍廣，WFH工藝既可以處理塊煤，也可以用處理小于30mm的粉煤;（2）產(chǎn)品質(zhì)量特點(diǎn)：采用干法熄焦，半焦含水量低，提高了半焦的質(zhì)量;焦油密度低、收率高， 小于360℃餾分占到45%，360 ℃～450 ℃餾分占到34%，H元素質(zhì)量百分含量大于8%，焦油收率6-10%;煤氣純凈，熱值高，N2含量小于5%，CH4、H2、CO有效成分含量高，熱值達(dá)4000kcal/Nm3以上。（3）單套裝置產(chǎn)能大，WFH工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)能可達(dá)100萬(wàn)噸/年;（4）WFH工藝操作靈活，可以根據(jù)市場(chǎng)的變化情況，可隨時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu);（5）由于WFH工藝自動(dòng)化程度高，運(yùn)行可靠、操作穩(wěn)定，可有效減少生產(chǎn)用工。（6）由于采用干法熄焦，減少了有害氣體及工業(yè)污水的排放， 具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

3 WFH工藝的幾項(xiàng)主要指標(biāo)

3.1 能耗指標(biāo)（見(jiàn)表1）

3.2 煤氣含量（見(jiàn)表2、表3）

3.3 蘭炭產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（見(jiàn)表4）

3.4 煤焦油的質(zhì)量指標(biāo)（見(jiàn)表5）

3.5 主要設(shè)備規(guī)格及原煤消耗、產(chǎn)品產(chǎn)量（見(jiàn)表6）

3.6 投資指標(biāo)

WFH工藝干餾系統(tǒng)投資在200-250元/噸煤，配套煤氣凈化系統(tǒng)投資在400-450元/噸煤。

效益預(yù)測(cè)：按目前煤炭?jī)r(jià)格，每處理1噸粉煤（和塊煤相比）可創(chuàng)造效益100元左右。

4 WFH工藝與火力發(fā)電的聯(lián)產(chǎn)

由于WFH工藝采用干法熄焦，生產(chǎn)出的熱粉焦在經(jīng)過(guò)適當(dāng)冷卻后，根據(jù)需要，保持一定溫度，可在密閉條件下，送往鍋爐燃燒發(fā)電，這樣可以極大地提高熱效率，特別適用于大型火力發(fā)電（可以不用煤預(yù)熱器），也可將富余煤氣送往電廠摻合燃燒發(fā)電，實(shí)現(xiàn)真正意義上的煤電聯(lián)產(chǎn)。采用WFH工藝-熱電聯(lián)產(chǎn)后，熱電廠的銷售收入預(yù)計(jì)可提高30%左右。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）西安某實(shí)業(yè)公司研發(fā)的 WFH工藝適應(yīng)不同的煤種、不同的粒度，比如褐煤的提質(zhì)、油頁(yè)巖干餾，產(chǎn)品可根據(jù)市場(chǎng)隨時(shí)調(diào)節(jié)，代替外熱式直立爐是必然趨勢(shì)，具有廣泛的適用范圍和應(yīng)用前景。（2）WFH工藝單套系統(tǒng)的年處理量可以達(dá)到100萬(wàn)噸，可以和氣化、燃燒、發(fā)電等配合，形成多種聯(lián)產(chǎn)組合，比如煤→半焦→電石、煤→半焦→合成氣→油或醇類燃料等，這樣能大力提高能源利用效率。