[發明專利]低階煤提質方法以及設備

有效

• 申請號: 201210530124.1
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN102994122A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 閔健;李衛華;顧乃偉;張宇;王連聲;陸濤;秦玉林;楊菁菁;袁奮云
• 申請（專利權）人: 國電龍源電力技術工程有限責任公司
• 主分類號: C10B49/02
• 分類號: C10B49/02;C10B57/10;C10B39/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;溫泉

技術領域

本發明涉及一種新型低階煤提質方法及其設備，特別涉及褐煤熱解半焦鈍化與煤焦油輕質化耦合的低階煤提質方法及其設備。

背景技術

我國褐煤儲量豐富，2010年褐煤產量超過3億噸，占全國煤炭產量的10％。褐煤的高效加工利用已成為我國煤炭能源領域高度關注的問題。

由于褐煤成煤期短，其水量、氧含量和揮發份高，全水分高達20-60%。一方面導致熱值低，不適于直接燃燒；另一方面造成化學反應性過高，在空氣中極易風化和破碎，不適于遠距離運輸和長期儲存。因此，褐煤提質是褐煤利用的關鍵環節。為了滿足不同用途對煤炭品質的要求，褐煤提質加工技術分為脫水提質、成型提質和熱解提質，其中熱解提質可以同時獲取半焦、煤焦油和煤氣三種初級產品，被認為是褐煤綜合利用的有效方法。

褐煤熱解提質研究已有近30年的歷史。褐煤提質工藝技術根據加熱方式可分為外熱式、內熱式及內熱外熱混合式；根據加熱介質的不同有固體熱載體法和氣體熱載體法兩種；根據固體物料在反應器內的運行狀況可分為旋轉床、固定床、流化床、氣流床、及滾動床（回轉爐/窯）技術等。

國外褐煤熱解提質成套工藝技術的典型代表主要有美國油頁巖公司（The?Oil?Shale?Corporation）開發的Toscoal回轉爐熱解工藝；美國殼牌采礦（Shell?Mining?Company）公司和美國SGI公司合作開發的LFC（Liquid?FromCoal）工藝；西部能源公司開發的ACCP（Advanced?Coal?Conversion?Process）熱解工藝；澳大利亞聯邦科學與工業研究院（CSIRO）開發的流化床快速熱解工藝；德國Lurgi?GmbH和美國Ruhrgas?AG聯合開發的Lurgi-Ruhrgas（L-R）固體熱載體低溫熱解工藝；及德國Lurgi?GmbH開發的Lurgi-Spuelgas（L-S）工藝等。國內研究煤炭熱解技術的單位眾多，比較典型的適用于褐煤熱解提質的技術有中國煤炭科學研究總院北京煤化工分院開發的多段回轉爐（MRF）熱解工藝；大連理工大學郭樹才等人研究開發的褐煤固體熱載體法干餾（DG）工藝；神華煤制油化工研究院正在開發的低階煤熱解工藝；中科院山西煤化所和中科院過程工程研究所的“煤拔頭工藝”（BT工藝）等。

褐煤熱解提質工藝的技術優劣取決于煤氣、煤焦油和半焦的品質，上述各種工藝旨在提升半焦品質的同時獲得煤焦油或煤氣。從熱解溫度角度對比上述各工藝可以看出：除ACCP技術外，其它技術的熱解溫度均超過500℃，所得半焦產品簡單鈍化處理后不易自燃，吸濕性也得到顯著改善。從加熱的速度上來比較，CSIRO采用的流化床技術既有氣固傳熱也有固固傳熱，熱解速度快，液體產量要顯著高于其它提質技術，但品質和可加工性較差。

原Encoal工藝采用噴水激冷熄焦，一方面造成用水量大、另一方面造成半焦激冷崩裂而粉化。國內唯一投產的規模化褐煤提質項目是大唐錫林浩特的LFC褐煤提質工藝，屬于中低溫干餾褐煤提質工藝，處理能力30萬噸/年。但該項目生產的提質褐煤碎渣比例大、遠距離運輸困難，產品主要供周邊地區工業鍋爐使用。

總體來看，目前國內外的褐煤提質技術大部分處于試驗研究和工業驗證階段，尚無大規模工程化應用的先例和經驗。大部分技術存在工藝系統復雜、系統運行可靠性低、褐煤提質成本高、環境污染重等問題。其主要原因包括：

1）由于煤固體物料的特有屬性，在實際工程化中，煤粉（塵）的形成和控制是實驗室甚至半工業試驗臺規模無法驗證的；

2）褐煤熱解溫度低，各種熱交換或反應均為相對低溫的過程，由此導致傳熱溫差小，低品位熱量的利用困難，過程效率低；

3）對褐煤半焦鈍化的機理、工藝操作條件及工程化放大的研究尚無開展，使整套工藝在成熟度和商業推廣上受限。

發明內容

為了克服這些缺點，本申請的發明人借鑒重質油加工中兩級分化（延遲焦化）的理念和煉鋼焦炭強度提升的思路，提出熱解煤焦油鈍化半焦和半焦原位緩慢冷卻的工藝，不僅提高了半焦強度、降低半焦表觀化學，而且熱解煤焦油原位輕質化，達到半焦鈍化和煤焦油輕質化的雙重目的，一舉兩得。