塊煤干餾技術研究進展與發(fā)展趨勢

黑大偉 劉濤（陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

塊煤干餾技術研究進展與發(fā)展趨勢

黑大偉 劉濤（陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

我國煤炭資源豐富，其中90%作為燃燒使用，因此利用效率很低。塊煤干餾技術就是通過對煤熱解的加工過程，從而生產(chǎn)出焦油和煤氣的工藝。該技術可以充分利用煤炭資源的經(jīng)濟價值，同時具有節(jié)能環(huán)保的核心優(yōu)勢。目前塊煤干餾技術可分為外熱式和內(nèi)熱式兩種類型，而且這兩種技術的應用均有各自的優(yōu)缺點。隨著塊煤干餾技術的不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，其發(fā)展趨勢逐漸向規(guī)模化、高效化、環(huán)保化和品質(zhì)化方向邁進。

塊煤干餾技術；煤熱解；外熱式；內(nèi)熱式

在我國能源資源結構中，煤炭資源的占有比例較高。由于低階煤具有自燃、易風化、易揮發(fā)和熱值低等特點，因此就地加工轉(zhuǎn)化成為了煤炭資源利用的主要形式。與此同時，90%的煤炭作為直接燃燒使用，因此利用效果并不樂觀。眾所周知，煤炭的組成十分復雜，含有大量的氫類和芳香類化合物，燃燒利用不僅破壞了煤分子的優(yōu)勢結構，而且對環(huán)境也造成了極大的污染。在國家構建節(jié)約型社會并倡導節(jié)能減排的形勢背景下，提高對煤炭資源的利用效率十分必要，且意義重大。通過對煤進行熱解加工，可以實現(xiàn)對低階煤的高效利用，其中分解生成的煤氣、低溫焦油、粗苯和焦炭等產(chǎn)品可以服務于社會生產(chǎn)和日常生活所需。此外根據(jù)加熱溫度的不同，煤干餾可以分為低溫干餾、中溫干餾和高溫干餾三種形式。其中，低溫干餾中根據(jù)原料粒度的特點，又分為塊煤干餾和粉煤干餾。本文將重點探究塊煤干餾工藝中外熱式和內(nèi)熱式工藝的應用現(xiàn)狀，并對其未來發(fā)展趨勢做出合理性探究與分析。

1 對塊煤干餾技術應用現(xiàn)狀的研究

1.1 外熱式塊煤干餾工藝的優(yōu)缺點

首先，外熱式干餾工藝的優(yōu)點是干餾室與燃燒室不直接接觸，這樣能夠保證干餾揮發(fā)產(chǎn)物不被稀釋，因此干餾煤氣的利用率較高，同時能夠提升煤氣的熱量值。與此同時，外熱式工藝還具有處理原料能力的廣泛性和適應性。其次，外熱式干餾工藝的缺點為前期投資成本較高，且易出現(xiàn)煤料在處理過程中加熱不均勻的現(xiàn)象發(fā)生。而且加熱速度相對較慢，揮發(fā)產(chǎn)物的分解反應很難控制，此外焦油產(chǎn)率也很低。結合優(yōu)缺點對比，外熱式工藝并不是塊煤干餾的理想手段。

1.2 外熱式塊煤干餾工藝的分類

塊煤外熱式工藝包含直立爐干餾工藝、回轉(zhuǎn)爐工藝和無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床工藝三種類別。其中外熱式直立爐干餾工藝對于塊煤的要求只需具有黏結性和塊度即可，其代表類型為英國伍德爐和德國考伯斯爐兩種；外熱式回轉(zhuǎn)爐干餾工藝目前尚處于研發(fā)起步階段，我國化工企業(yè)和研究所正抓緊對該工藝進行改進和完善。其原理是通過對回轉(zhuǎn)爐的串聯(lián)，進而對塊煤進行干燥、干餾，最后直接冷卻的過程。該工藝也具有一定的不足，例如穩(wěn)定性差，耗能高和易發(fā)生設備堵塞的狀況，通過應用新型臥置回轉(zhuǎn)爐可以有效提升塊煤干餾工藝的處理能力及效率；此外，無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床干餾工藝是目前較為先進的外熱式塊煤加工技術，該技術環(huán)節(jié)包括預處理、旋轉(zhuǎn)床熱解、油水分離和熄焦四個步驟，因此優(yōu)勢性能及處理能力十分顯著。

1.3 內(nèi)熱式塊煤干餾工藝的優(yōu)缺點

首先，內(nèi)熱式塊煤干餾工藝的優(yōu)點是熱載體直接進人干餾室，因此加熱相對均勻，且結構十分簡單，同時干餾耗熱量低，最為關鍵的是能夠最大限度地提升熱效率值。此外，熱載體既可以同時實現(xiàn)對氣體、固體或其它燃料等不同類別狀態(tài)的應用；其次，內(nèi)熱式塊煤干餾工藝的缺點為：對塊煤的粒度有嚴格的要求，同時與外熱式相比，對于粘結性較高的煤碳無法實現(xiàn)實效性的處理加工，而且干餾煤氣熱值較低。

1.4 內(nèi)熱式塊煤干餾工藝的分類

塊煤內(nèi)熱式工藝包含魯奇魯爾煤氣工藝、SJ低溫干餾直立炭化爐、LCC干餾技術、柯林斯達帶式爐低溫干餾技術等。其中魯奇魯爾煤氣工藝是利用熱半焦作為熱載體的一種工藝手段。一般來說，塊煤要經(jīng)過螺旋給料器和導管才能進入干餾槽，同時與集合槽中的熱半焦匯集，進而發(fā)生干餾的過程；而SJ低溫干餾直立炭化爐其實屬于魯奇三段爐的更新?lián)Q代產(chǎn)品，該項技術投資少，而且后期經(jīng)濟效益十分可觀，并能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化和機械化生產(chǎn)，然而其能耗大、污染嚴重和無法形成規(guī)?；a(chǎn)的不足是限制其發(fā)展的重要原因；此外，LCC干餾技術的原理為：首先利用煤干燥、干餾和鈍化技術的協(xié)調(diào)融合，進而將低階煤提質(zhì)為更加穩(wěn)定并富含高價值新型化工產(chǎn)品的過程。LCC干餾工藝的核心設備包含PCT激冷塔、熱解爐、PMC精制塔等，而且能夠保證熱氣體和煤料之間的有效導熱，同時減少熱解時間并能快速排出污染來源。

2 對塊煤干餾工藝發(fā)展趨勢的探究

首先，向原料粉煤化和裝置大型化趨勢發(fā)展。目前塊煤干餾工藝對煤炭粒度的要求較高，然而煤炭在開采中不可避免地會生成粉煤，而且粉煤產(chǎn)量巨大。因此在今后的干餾技術研發(fā)中，要加大對粉煤化工藝的探索，進而最大限度地提升煤炭資源的綜合利用效率。此外，為了進一步提升煤炭熱解的產(chǎn)能，要努力向規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化和大型化方向不斷深入實踐；其次，提高能源轉(zhuǎn)化效率以及產(chǎn)品的品質(zhì)。目前干餾工藝的轉(zhuǎn)化效率并不可觀，而且生產(chǎn)過程存在粗放式的加工模式，不利于節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。而且產(chǎn)品的種類相對單一，因此要不斷豐富和拓展煤炭熱解的產(chǎn)品類型，以實現(xiàn)熱、電、氣、油和化學產(chǎn)品的全面覆蓋；最后，提升水資源循環(huán)利用及環(huán)保水平。水是干餾技術應用的重要基礎，在今后的技術創(chuàng)新中，要有效實現(xiàn)對水資源的節(jié)約和回收，同時做好污水處理工作，以減少對環(huán)境的危害。

總之，塊煤干餾技術的發(fā)展要時刻保持與時俱進、不斷創(chuàng)新，并結合我國實際國情，從而在工藝設計上不斷向高效化、節(jié)能化、環(huán)保化和規(guī)?；较蛲黄坪蛙S進。

[1]王曉云，張智鋒，雷芬.煤低溫干餾工藝發(fā)展與環(huán)境保護[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2014(1):83-85.

[2]趙玉良，葛延，史劍鵬.煤熱解技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].煤炭加工與綜合利用，2015(6):16-20.

[3]陳磊，張永發(fā)，劉俊.低階煤低溫干餾高效采油技術研究進展[J].化工進展，2013.