阅读说明：本技术 一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺 (Rotary kiln low-rank coal pyrolysis cyclic upgrading process ) 是由 李水清 杨远平 黄骞 宋民航 于 2020-03-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺,该方法采用回转窑对低阶煤进行热解提质,生成含有煤焦油和粉尘的高温煤气和提质焦；高温煤气经两级旋风除尘后再经冷却塔初冷(300-320℃),冷凝分离重质焦油；将旋风除尘器中捕集的煤/焦粉与重质焦油混合热压成型制备型煤/焦,并送入回转窑内循环热解；经二级冷却塔、焦油回收塔进一步净化后的冷煤气通入落焦池中熄焦并加热煤气,加热后的煤气一部分作为回转窑的燃料燃烧供热,另一部分为溶剂回收塔回收溶剂供热；落焦池壁布置空气盘管,用来加热燃烧煤气使用的空气。本发明可以实现低阶煤的清洁高效提质,通过重质焦油循环热解和煤气循环载热熄焦,可显著提高产品质量和产率、降低能耗。(The invention relates to a rotary kiln low-rank coal pyrolysis cyclic upgrading process, which adopts a rotary kiln to carry out pyrolysis upgrading on low-rank coal to generate high-temperature coal gas containing coal tar and dust and upgraded coke; the high-temperature coal gas is dedusted by two stages of cyclone and then is initially cooled by a cooling tower (300-; mixing the coal/coke powder captured in the cyclone dust collector with heavy tar, performing hot-press molding to prepare molded coal/coke, and feeding the molded coal/coke into a rotary kiln for circulating pyrolysis; introducing the cold coal gas further purified by the secondary cooling tower and the tar recovery tower into a coke dropping pool to quench coke and heat the coal gas, wherein one part of the heated coal gas is used as fuel of the rotary kiln to burn and supply heat, and the other part of the heated coal gas is used for supplying heat for the solvent recovered by the solvent recovery tower; the wall of the coke falling pool is provided with an air coil pipe used for heating air used for burning coal gas. The invention can realize the clean and efficient quality improvement of low-rank coal, and can remarkably improve the product quality and yield and reduce the energy consumption through the circulating pyrolysis of heavy tar and the circulating heat-carrying coke quenching of coal gas.)

一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺

技术领域

本发明涉及一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺，具体涉及一种促进低阶 煤提质及煤焦油轻质化的热解一体化提质处理工艺。

背景技术

煤炭是我国的基础和主体能源。目前我国煤炭可开采储量为1145亿吨，其 中低阶煤储量为635亿吨，占比55％以上。随着国民经济的快速发展，年消耗 煤炭资源30亿吨以上，导致无烟煤和炼焦煤等优质煤资源日益匮乏，因而低阶 煤的开发利用已成为必然趋势，然而低阶煤大规模利用过程所引发的环境污染 已上升为全社会关注的热点问题。因此，加强低阶煤的洁净高效利用符合我国 大气污染防治的相关政策，同时对增强我国能源自主保障能力、推动煤炭洁净 高效利用具有重大意义。

采用回转窑热解技术，对低阶煤进行提质，可将低阶煤分级、分质转化为 优质提质煤、轻质煤焦油和高热值煤气，实现低阶煤的高效清洁利用，可大量 减少传统燃煤过程中产生的NO_x、SO₂、粉尘等大气污染物排放，从而实现低阶 煤的洁净利用。但采用回转窑进行低阶煤热解提质过程中存在几个亟待解决的 问题。包括1)煤气含尘量高管道易堵塞，2)轻质煤焦油产率低，3)煤块破碎 严重，难以得到优质焦及洁净煤气。

本发明为了解决以上问题，实现低阶煤的高值化梯级利用，通过回转窑低 阶煤热解一体化提质处理工艺得到优质提质焦、高附加值轻质煤焦油及高热值 清洁煤气。

发明内容

本发明为解决现有低阶煤利用过程中存在的问题，提出了一种能提高轻质 焦油产率及降低煤/焦粉产量的回转窑低阶煤热解循环一体化提质工艺。

一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺，包括焦油回收塔，二级冷却塔，一 级冷却塔，二级旋风除尘器，一级旋风除尘器，喷燃器，回转窑，煤斗，传送 带，给煤器，成型机，落焦池，焦池，混合室，溶剂回收塔，空气换热管，焦 池开关阀，缓冲板，保温层，旋流板，溶剂喷淋器，进料泵，再沸器，回流罐， 冷凝器，隔板，冷却管，折流板，焦油池，焦油刮板及焦油开关阀。

在其中一个实例中，所述煤斗位于回转窑位置较高的一端，用于存储低阶 煤；回转窑在运行过程中，煤块由煤斗的底部出口落下，通过给煤器将煤块输 送至回转窑内部，并和煤气燃烧产生的高温气流逆流接触进行热解。

在其中一个实例中，所述回转窑内部壁面安装保温层，保温层内侧布置有 旋流板，用于搅动回转窑内部的煤料使其热解更加均匀充分。

在其中一个实例中，所述喷燃器设置于回转窑位置较低的一端，同时，回 转窑位置较低一端与落焦池的上端入口相连，回转窑位置较高的一端出口与一 级旋风除尘器的入口相连，一级旋风除尘器的顶端出口连接二级旋风除尘器的 入口，二级旋风除尘器的顶端出口连接一级冷却塔的入口，所述一级冷却塔内 的温度控制在300～320℃，其内部设置隔板及折流板使热解气温度梯度尽可能 小。

在其中一个实例中，所述热解煤气经一级旋风除尘器的底部出口和二级旋 风除尘器除尘，再经一级冷却塔初步降温冷凝分离重质焦油组分，收集的煤/焦 粉与重质焦油组分输送至混合室充分混合；

在其中一个实例中，所述混合室混合后的煤/焦粉与重质焦油混合物经成型 机热压成型制备高强度的型煤/焦；所述成型后的型煤/焦通过传送带传送带至另 煤斗于低阶煤一同送入回转窑内进行循环热解。

在其中一个实例中，所述一级冷却塔顶端排出的煤气输送至二级冷却塔中， 二级冷却塔中的煤气采用溶剂喷淋降温吸收轻质煤焦油，溶剂和煤焦油的混合 物从二级冷却塔底部排入溶剂回收塔内；二级冷却塔排出的煤气输送至焦油回 收塔，经焦油回收塔进一步收集煤焦油后的煤气输送至落焦池内与高温焦接触 换热；

在其中一个实例中，所述回转窑内部低阶煤热解产生的高温焦将通过落焦 池的斜面滑落入落焦池内，落焦池斜面上布置两个或多个缓冲板，降低煤焦下 落过程的破碎程度；

在其中一个实例中，所述自焦油回收塔排出的冷煤气通过落焦室斜面缓冲 板下部设置的多个煤气进口管通入落焦池内，降低煤焦温度达到熄焦目的的同 时加热煤气；加热后的高温煤气自落焦池顶部出口排出并分为两个支路，其中 一路煤气作为燃料通过喷燃器燃烧为回转窑供热，另一个支路与溶剂回收塔再 沸器的换热管入口相连为溶剂回收工段提供热量；溶剂回收塔再沸器的换热管 与焦油回收塔排出的冷煤气汇合后通入到落焦室内进行循环换热熄焦，富余的 煤气为最终得到的清洁煤气；

在其中一个实例中，所述落焦池除斜面以外的三处直立池壁布置有空气预 热管，预热后的空气与喷燃器相连；

在其中一个实例中，所述落焦池底部设有焦池开关阀，定期的将落焦池内 冷却的煤焦排入焦池中，焦池上部设置有喷水器，在必要的时候开启调节煤焦 温度。

上述基于一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺中，低阶煤块由煤斗的底部 出口落下，并通过给煤器被送入到回转窑内，煤块在回转窑内部进行高温热解 反应，产生提质焦块、焦油及煤气，由于煤块在热解过程中容易破碎形成细小 的煤/焦粉尘，受气流携带作用，高温煤气中将同时含有焦粉以及未热解的煤粉 及密度较低的焦油。煤气将携带焦/煤粉及焦油由回转窑位置较高的一端流出， 这部分煤气、焦/煤粉及焦油将依次进入一级旋风除尘器及二级旋风除尘器，受 离心分离作用，首先将密度较大的煤/焦粉分离，并分别由一级旋风除尘器及二 级旋风除尘器的底部出口排出；而后煤气携带焦油进入一级冷却塔，一级冷却 塔内温度控制在300～320℃，有利于将焦油中的重质焦油组分分离并由一级冷却塔的底部出口排出；未冷凝的煤气及轻质焦油进行二级冷却，采用溶剂喷淋 来吸收轻质煤焦油的同时降低煤焦油和煤气温度，而后溶剂和煤焦油的混合物 由焦油回收塔的底部流入溶剂回收塔内，冷却后的煤气进入焦油回收塔中，进 一步对轻质焦油与煤气进行分离回收。与此同时，经过净化的冷煤气由焦油回 收塔的顶部出口流出，并直接由落焦池斜面的煤气管入口通入并与高温焦接触 换热，同时在落焦池的其余三处壁面布置有空气预热管，用来加热喷燃器用的 空气。由于由落焦池斜面通入的冷煤气和空气换热管的共同作用，使得落焦池 内的高温提质焦能够被冷却而达到熄焦的目的。加热后的煤气由落焦池上端出 口流出，流出的高温煤气分为两个支路，其中一路高温煤气直接进入喷燃器内 进行燃烧为回转窑内煤块的高温热解提供所需热量；另一路高温煤气通入到溶 剂回收塔再沸器的换热管内进行换热回收二级冷却塔使用的喷淋溶剂；经过溶 剂回收塔换热后的低温煤气一部分通入到落焦池内进行循环换热，富余部分为 最终得到的清洁煤气。而由一级旋风除尘器及二级旋风除尘器底部出口排出的 焦/煤粉以及由一级冷却塔底部排出的重质焦油将共同输送至混合室内进行混 合，而后送入成型机，经过成型机的热压成型作用，将这部分焦/煤粉和重质焦 油制备为高强度型煤/焦，并经由传送带被最终送入煤斗，与煤斗中的煤块被共 同输送至回转窑内部进行循环高温热解。

本发明的有益效果：

1.将一级冷却塔冷凝分离的重质焦油组分作为粘结剂，与旋风除尘器底部沉降下来的焦/煤粉混合热压成型制备高强度的型煤/焦，并送入回转窑内进行循 环热解，有利于提高高附加值轻质焦油及煤气的品质和产率，并实现煤/焦粉 的资源化利用；

2.成型后型煤/焦进入回转窑内循环热解，由于这部分型煤/焦中重质焦油组分粘度较大，有利于粘附低阶煤热解过程中破碎产生的焦粉，有利于降低回转窑 热解过程中的粉尘含量，缓解管道堵塞问题；

3.整段工艺以煤气作为热载体循环换热，实现干熄焦的同时可以高效的回收利用高温焦中的热量，可极大降低传统湿熄焦过程产生的环境污染、提高工艺 的热效率；

4.回转窑内部的热量直接由低阶煤热解得到的清洁煤气燃烧供给，避免了传统喷燃器燃烧煤粉造成的回转窑内部污染物的生成。

附图说明

图1为本发明的一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺的系统工艺图；

图2为本发明的一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺的流程图；

图3为本发明落焦池的结构示意图；

图4-1为本发明回转窑的剖面图；

图4-2为本发明回转窑的内部立体结构示意图；

图5-1为本发明煤焦油溶剂喷淋吸收与溶剂回收系统工艺图；

图5-2为本发明二级冷却塔的结构示意图。

附图标记说明

1：焦油回收塔

2：二级冷却塔

3：一级冷却塔

4：二级旋风除尘器

5：一级旋风除尘器

6：喷燃器

7：回转窑

8：煤斗

9：传送带

10：给煤器

11：成型机

12：落焦池

13：焦池

14：混合室

15：溶剂蒸发器

16：空气换热管

17：焦池开关阀

18：缓冲板

19：保温层

20：旋流板

21：溶剂喷淋器。

22：进料泵

23：再沸器

24：回流罐

25：冷凝器

26：隔板

27：冷却管

28：折流板

29：焦油池

30：焦油刮板

31：焦油开关阀

具体实施方式

为了明确本发明的目的、技术方案及优点，通过以下实施例，对发明的一 种回转窑低阶煤热解循环提质工艺进行进一步详细说明。需要指出的是，此处 所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1及图2所示，本发明实施例的一种回转窑低阶煤热解循环提质工艺， 包括焦油回收塔(1)，二级冷却塔(2)，一级冷却塔(3)，二级旋风除尘器(4)， 一级旋风除尘器(4)，喷燃器(6)，回转窑(7)，煤斗(8)，传送带(9)，给 煤器(10)，成型机(11)，落焦池(12)，焦池(13)，混合室(14)，溶剂回收塔 (15)，空气换热管(16)，焦池开关阀(17)，缓冲板(18)，保温层(19)，旋流板 (20)，溶剂喷淋器(21)，进料泵(22)，再沸器(23)，回流罐(24)，冷凝器(25)，隔板(26)，冷却管(27)，折流板(28)，焦油池(29)，焦油刮板(30) 及焦油开关阀(31)。

如图1所示，所述煤斗(8)位于回转窑(7)位置较高的一端，用于存储 低阶煤；回转窑(7)在运行过程中，煤块由煤斗(8)的底部出口落下，通过 给煤器(10)将煤块送入回转窑(7)内部。

如图1及图3所示，所述喷燃器(6)设置于回转窑(7)位置较低的一端， 同时，回转窑(7)位置较低的一端下部与落焦池(11)的上端入口相连，在回 转窑(7)内部低阶煤热解产生的高温焦落入落焦池(12)内。

如图4-1及4-2所示，所述回转窑(7)内部壁面安装有保温层 (19)，保温层内侧布置多个旋流板(20)，用于搅动回转窑内部的煤 料使其热解更加均匀充分。

如图1所示，所述回转窑(7)热解产生的高温煤气从回转窑(7)位置较 高的一端排出，随后高温煤气依次经一级旋风除尘器(5)、二级旋风除尘器(4)、 一级冷却塔(3)、二级冷却塔(2)和焦油回收塔(1)除尘降温并分别分离收 集煤气中的重质焦油和轻质焦油组分。

如图1及图2所示，所述一级旋风除尘器(5)和二级旋风除尘器(4)内 沉降收集的煤/焦粉与一级冷却塔(3)分离收集的重质煤焦油组分一同输送至混 合室(14)内搅拌充分混合；

如图1及图2所示，所述混合室(14)内混合后的煤/焦粉与重质煤焦油的 混合物采用成型机(11)热压成型制备型煤/焦，将成型后的型煤/焦通过传送带 (9)传送至煤斗(8)的上部，然后通过给煤器(10)与煤料一同送入回转窑 内进行热解；

如图3所示，所述在回转窑内部低阶煤热解产生的高温焦将通过落焦池(12) 的斜面滑落入落焦池内，落焦池(12)的落焦侧上布置两个或多个缓冲板(18)， 用来缓冲煤焦下降的速度降低煤焦的破碎程度；

如图1、图3及图5-1所示，所述焦油回收塔(1)的冷煤气出口与落焦池 (12)斜面缓冲板(18)下部的煤气进口管连接，落焦池(12)顶部煤气出口 分为两个支路，其中一个支路与喷燃器的入口直接连接，另一个支路与溶剂回 收塔(15)再沸器(23)的换热管入口相连，再沸器(23)的换热管出口与落 焦池(12)斜面缓冲板(18)下部的冷煤气进口管连接；

如图1及图5-1所示，所述二级冷却塔(2)采用溶剂喷淋降温吸收轻质煤 焦油，溶剂和煤焦油的混合物从二级冷却塔(2)的底部排入溶剂回收塔(15) 内；

如图5-1所示，所述溶剂回收塔(15)顶部的溶剂回收出口与二级冷却塔(2) 内的溶剂喷淋器(21)入口相连接，从而使吸收溶剂循环使用；

如图5-2所示，所述一级冷却塔(3)的内部安装有换热管用来调节塔内的 温度，同时塔内设置有隔板和多个折流板，使塔内气体充分扰动来降低气体温 度梯度，使塔内温度维持在300-320℃之间，以便冷凝分离重质煤焦油组分；

如图3所示，所述落焦池(12)除斜面以外的三处直立池壁布置有空气预 热管(16)，空气预热管的出口与喷燃器(6)相连；

如图3所示，所述落焦池(12)底部设有焦池开关阀(17)，定期的将落焦 池内冷却的煤焦排入焦池(14)中，焦池上部设置喷淋器，必要的情况下可以 喷淋水来调节煤焦的温度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。