处理低阶的系统和方法

申请号 CN201710428703.8 申请日 2017-06-08 公开(公告)号 CN107216894A 公开(公告)日 2017-09-29
申请人 江苏省冶金设计院有限公司; 发明人 唐敬坤; 裴培; 赵吉诗; 员晓; 刘亮; 邓君; 范志辉; 吴道洪;
摘要 本 发明 公开了处理低阶 煤 的系统和方法,系统包括:快速 热解 装置,快速热解装置内具有热解气出口,并且热解气出口处布置有颗粒除尘单元; 除尘器 ,具有热解气入口、粉尘颗粒出口和除尘后气出口; 脱硫 脱 碳 装置,具有除尘后气入口和 净化 后气出口;加热装置,具有净化后气入口和加热后气出口;气基 竖炉 ,气基竖炉具有还原气入口、冷却气入口、 氧 化球团入口、炉顶气出口、还原球团出口和换热后气出口,还原气入口与加热后气出口相连。该系统可以有效地将低阶煤热解得到的热解气用作气基竖炉用还原气,同时副产半焦,显著提高了资源利用率并减少了CO2排放,且工艺流程短、 水 耗低、投资低。
权利要求

1.一种处理低阶的系统,其特征在于,包括:
快速热解装置,所述快速热解装置内自上而下限定出进料区、热解区和出料区,所述热解区的侧壁上布置有热解气出口,并且所述热解气出口处布置有颗粒除尘单元;
除尘器,所述除尘器具有热解气入口、粉尘颗粒出口和除尘后气出口,所述热解气入口与所述热解气出口相连;
脱硫装置,所述脱硫脱碳装置具有除尘后气入口和净化后气出口,所述除尘后气入口与所述除尘后气出口相连;
加热装置,所述加热装置具有净化后气入口和加热后气出口,所述净化后气入口与所述净化后气出口相连;
气基竖炉,所述气基竖炉具有还原气入口、冷却气入口、化球团入口、炉顶气出口、还原球团出口和换热后气出口,所述还原气入口与所述加热后气出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述颗粒除尘单元内限定出进气腔、气体通道和颗粒通道,所述进气腔与所述热解气出口连通,所述气体通道具有气体进口,所述气体进口与所述颗粒通道连通,所述颗粒通道与所述进气腔连通。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述颗粒除尘单元包括:
颗粒移动床,所述颗粒移动床位于所述颗粒通道内且靠近所述进气腔,所述气体进口与所述颗粒移动床相对以使所述颗粒移动床对进入到所述气体通道内的所述热解气进行过滤;和
旋转挡盘,所述旋转挡盘可转动地设于所述颗粒通道内以使所述颗粒通道和所述进气腔连通或阻断,在所述颗粒通道内,所述气体进口位于所述旋转挡盘的上游。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,进一步包括:
洗涤塔,所述洗涤塔具有洗涤气入口和洗涤后气出口,所述洗涤气入口分别与所述炉顶气出口和所述换热后气出口相连,所述洗涤后气出口分别与所述冷却气入口、所述加热装置、所述除尘后气入口和所述布料器相连;
任选的,所述系统进一步包括:球团焙烧装置,所述球团焙烧装置具有燃料入口、混合球团入口和氧化球团出口,所述燃料入口分别与所述洗涤后气出口和所述净化后气出口相连,所述氧化球团出口与所述氧化球团入口相连。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述进料区具有低阶煤入口和布料器,所述热解区具有蓄热式辐射管,所述蓄热式辐射管在所述热解区内部沿着所述快速热解装置的高度方向多层布置,每层具有多根在平方向上彼此平行的蓄热式辐射管,并且沿所述快速热解装置的高度方向布置的所述蓄热式辐射管彼此平行并且错开布置,所述出料区具有半焦出口。
6.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述热解气出口斜向上布置在所述热解区的侧壁上,并且所述热解气出口的出气方向与所述热解区的侧壁呈30~60度。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,包括多个所述热解气出口,所述多个热解气出口在所述热解区的侧壁展开面上斜向排布。
8.一种采用权利要求1-7中任一项所述的系统处理低阶煤的方法,其特征在于,包括:
(1)将所述低阶煤供给至所述快速热解装置中进行热解处理,以便得到热解气和半焦;
(2)将所述热解气供给至所述除尘器中进行除尘处理,以便得到粉尘颗粒和除尘后气;
(3)将所述除尘后气供给至所述脱硫脱碳装置中进行脱硫脱碳处理,以便得到净化后气;
(4)将所述净化后气的一部分供给至所述加热装置中进行加热,以便得到加热后气;
(5)将冷却气和所述加热后气供给至所述气基竖炉中对氧化球团进行处理,以便得到还原球团、炉顶气和换热后气。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,进一步包括:
(6)将步骤(5)得到的所述炉顶气和所述加热后气供给至所述洗涤塔中进行洗涤处理,以便得到洗涤后气,并将所述洗涤后气的一部分供给至步骤(5)作为所述冷却气使用或/和步骤(4)中所述加热装置作为燃料使用或/和步骤(3)中所述脱硫脱碳装置或/和步骤(1)中所述快速热解装置作为布料气使用。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,进一步包括:
(7)将所述洗涤后气的另一部分和所述净化后气的另一部分供给至所述球团焙烧装置中作为燃料对混合球团进行氧化焙烧处理,以便得到氧化球团,并将所述氧化球团供给至步骤(5)中的所述气基竖炉。

说明书全文

处理低阶的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金化工技术领域,具体而言,本发明涉及一种处理低阶煤的系统和方法。

背景技术

[0002] 煤本身的结构特点,决定了低阶煤挥发分高、活性强,由于分和含量高而热值低,直接利用(燃烧或气化)效率低,经济价值远不如高阶煤,因此,大规模开发利用的低阶
煤必须先对其进行加工提质才能用于生活生产。最为科学和常用的加工方法之一是热解
也称“干馏”或“热分解”。热解是指煤在隔绝空气或在惰性气体条件下持续加热至较高温度
时,所发生的一系列物理变化和化学反应,在此过程中煤会发生交联键断裂、产物重组和二
次反应,最终得到气体(煤气)、液体(焦油)、及固体(半焦)等产物,是一种资源高效综合利
用方法,可减少燃煤造成的环境污染,提高低阶煤资源综合利用价值的优势,创造显著的经
济社会效益。
[0003] 我国是生产第一大国,目前废钢供应量远远满足不了钢铁生产的需要。国内废钢缺口得不到足够补充,进一步加剧了市场供应的紧张局面。非焦煤冶金工艺是指不适
焦炭进行冶金生产的各种工艺方法,分为直接还原法和熔融还原法两大类别,其中直接
还原法为非焦煤冶金的主流。直接还原法分气基和煤基两种。在所有气基直接还原冶金工
艺中,多数通过天然气获得还原及能源。受天然气资源的限制,气基直接还原冶金工艺成本
高,不适合中国国情,而传统的煤制气工艺存在着设备投资高昂、成本高、水耗高、环境负荷
大、技术尚不成熟、投资回报率低等弊端,阻碍了气基直接还原在中国的发展。此外,目前的
热解反应器中,热解油气在反应器中停留时间长,油气二次反应剧烈,影响热解油气的品
质。热解反应器采用煤作原料,成本高。
[0004] 因此,现有的煤冶金工艺有待进一步改进。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种处理低阶煤的系统和方法,该系统可以有效地将低阶煤热解得到的
热解气用作气基竖炉用还原气,同时副产半焦,显著提高了资源利用率并减少了CO2排放,
且工艺流程短、水耗低、投资低。
[0006] 在本发明的一个方面,本发明提出了一种处理低阶煤的系统。根据本发明的实施例,所述系统包括:
[0007] 快速热解装置,所述快速热解装置内自上而下限定出进料区、热解区和出料区,所述热解区的侧壁上布置有热解气出口,并且所述热解气出口处布置有颗粒除尘单元;
[0008] 除尘器,所述除尘器具有热解气入口、粉尘颗粒出口和除尘后气出口,所述热解气入口与所述热解气出口相连;
[0009] 脱硫装置,所述脱硫脱碳装置具有除尘后气入口和净化后气出口,所述除尘后气入口与所述除尘后气出口相连;
[0010] 加热装置,所述加热装置具有净化后气入口和加热后气出口,所述净化后气入口与所述净化后气出口相连;
[0011] 气基竖炉,所述气基竖炉具有还原气入口、冷却气入口、氧化球团入口、炉顶气出口、还原球团出口和换热后气出口,所述还原气入口与所述加热后气出口相连。
[0012] 根据本发明实施例的处理低阶煤的系统通过采用快速热解装置对低阶煤进行处理,在快速热解装置内布置多层蓄热式辐射管和布料器,使得低阶煤在经低阶煤入口进入
后在布料器的作用下被分散,然后在下落过程中被蓄热式辐射管快速加热,实现对低阶煤
的快速热解,从而使得所得热解气中油含量较低(所得热解气中有效气含量高,甲烷、油含
量低),进而不需要单独进行焦油捕集,使流程简化,且热解气中有效气含量高,并且通过在
热解气出口处布置颗粒除尘单元,可以对热解气出口排出的热解气进行一次除尘,从而可
以降低后续的除尘负荷,然后将热解气出口排出的热解气依次供给至除尘器、脱硫脱碳装
置和加热装置中进行处理,并将加热装置中得到的加热后气供给至气基竖炉中作为氧化球
团还原过程的还原气使用。由此,该系统可以有效地将低阶煤热解得到的热解气用作气基
竖炉用还原气,同时副产半焦,显著提高了资源利用率并减少了CO2排放,且工艺流程短、水
耗低、投资低。
[0013] 另外,根据本发明上述实施例的处理低阶煤的系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0014] 在本发明的一些实施例中,所述颗粒除尘单元内限定出进气腔、气体通道和颗粒通道,所述进气腔与所述热解气出口连通,所述气体通道具有气体进口,所述气体进口与所
述颗粒通道连通,所述颗粒通道与所述进气腔连通。
[0015] 在本发明的一些实施例中,所述颗粒除尘单元包括:颗粒移动床,所述颗粒移动床位于所述颗粒通道内且靠近所述进气腔,所述气体进口与所述颗粒移动床相对以使所述颗
粒移动床对进入到所述气体通道内的所述热解气进行过滤;和旋转挡盘,所述旋转挡盘可
转动地设于所述颗粒通道内以使所述颗粒通道和所述进气腔连通或阻断,在所述颗粒通道
内,所述气体进口位于所述旋转挡盘的上游。由此,可以进一步降低后续的除尘负荷。
[0016] 在本发明的一些实施例中,所述处理低阶煤的系统进一步包括:洗涤塔,所述洗涤塔具有洗涤气入口和洗涤后气出口,所述洗涤气入口分别与所述炉顶气出口和所述换热后
气出口相连,所述洗涤后气出口分别与所述冷却气入口、所述加热装置、所述除尘后气入口
和所述布料器相连。
[0017] 在本发明的一些实施例中,所述处理低阶煤的系统进一步包括:球团焙烧装置,所述球团焙烧装置具有燃料入口、混合球团入口和氧化球团出口,所述燃料入口分别与所述
洗涤后气出口和所述净化后气出口相连,所述氧化球团出口与所述氧化球团入口相连。由
此,可以进一步降低投资成本。
[0018] 在本发明的一些实施例中,所述进料区具有低阶煤入口和布料器,所述热解区具有蓄热式辐射管,所述蓄热式辐射管在所述热解区内部沿着所述快速热解装置的高度方向
多层布置,每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管,并且沿所述快速热解装
置的高度方向布置的所述蓄热式辐射管彼此平行并且错开布置,所述出料区具有半焦出
口。
[0019] 在本发明的一些实施例中,所述热解气出口斜向上布置在所述热解区的侧壁上,并且所述热解气出口的出气方向与所述热解区的侧壁呈30~60度。由此,可以显著降低后
续的除尘负荷。
[0020] 在本发明的一些实施例中,所述处理低阶煤的系统包括多个所述热解气出口,所述多个热解气出口在所述快速热解装置的侧壁的展开面上斜向排布。由此,可以进一步降
低后续的除尘负荷。
[0021] 在本发明的再一个方面,本发明提出了一种采用上述系统处理低阶煤的方法。根据本发明的实施例,所述方法包括:
[0022] (1)将所述低阶煤供给至所述快速热解装置中进行热解处理,以便得到热解气和半焦;
[0023] (2)将所述热解气供给至所述除尘器中进行除尘处理,以便得到粉尘颗粒和除尘后气;
[0024] (3)将所述除尘后气供给至所述脱硫脱碳装置中进行脱硫脱碳处理,以便得到净化后气;
[0025] (4)将所述净化后气的一部分供给至所述加热装置中进行加热,以便得到加热后气;
[0026] (5)将冷却气和所述加热后气供给至所述气基竖炉中对氧化球团进行处理,以便得到还原球团、炉顶气和换热后气。
[0027] 根据本发明实施例的处理低阶煤的方法通过采用快速热解装置对低阶煤进行处理,在快速热解装置内布置多层蓄热式辐射管和布料器,使得低阶煤在经低阶煤入口进入
后在布料器的作用下被分散,然后在下落过程中被蓄热式辐射管快速加热,实现对低阶煤
的快速热解,从而使得所得热解气中油含量较低(所得热解气中有效气含量高,甲烷、油含
量低),进而不需要单独进行焦油捕集,使流程简化,且热解气中有效气含量高,并且通过在
热解气出口处布置颗粒除尘单元,可以对热解气出口排出的热解气进行一次除尘,从而可
以降低后续的除尘负荷,然后将热解气出口排出的热解气依次供给至除尘器、脱硫脱碳装
置和加热装置中进行处理,并将加热装置中得到的加热后气供给至气基竖炉中作为氧化球
团还原过程的还原气使用。由此,该方法可以有效地将低阶煤热解得到的热解气用作气基
竖炉用还原气,同时副产半焦,显著提高了资源利用率并减少了CO2排放,且工艺流程短、水
耗低、投资低。
[0028] 另外,根据本发明上述实施例的处理低阶煤的方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0029] 在本发明的一些实施例中,所述处理低阶煤的方法进一步包括:(6)将步骤(5)得到的所述炉顶气和所述加热后气供给至所述洗涤塔中进行洗涤处理,以便得到洗涤后气,
并将所述洗涤后气的一部分供给至步骤(5)作为所述冷却气使用或/和步骤(4)中所述加热
装置作为燃料使用或/和步骤(3)中所述脱硫脱碳装置或/和步骤(1)中所述快速热解装置
作为布料气使用。
[0030] 在本发明的一些实施例中,所述处理低阶煤的方法进一步包括:(7)将所述洗涤后气的另一部分和所述净化后气的另一部分供给至所述球团焙烧装置中作为燃料对混合球
团进行氧化焙烧处理,以便得到氧化球团,并将所述氧化球团供给至步骤(5)中的所述气基
竖炉。由此,可以进一步降低投资成本。
[0031] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0032] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0033] 图1是根据本发明一个实施例的处理低阶煤的系统结构示意图;
[0034] 图2是根据本发明再一个实施例的处理低阶煤的系统中的快速热解装置的结构示意图;
[0035] 图3是根据本发明又一个实施例的处理低阶煤的系统的颗粒移动单元的结构示意图;
[0036] 图4是根据本发明又一个实施例的处理低阶煤的系统中旋转挡盘的结构示意图;
[0037] 图5是根据本发明由又一个实施例的处理低阶煤的系统中的快速热解装置的结构示意图;
[0038] 图6根据本发明又一个实施例的处理低阶煤的系统结构示意图;
[0039] 图7根据本发明一个实施例的处理低阶煤的方法流程示意图;
[0040] 图8根据本发明再一个实施例的处理低阶煤的方法流程示意图。

具体实施方式

[0041] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0042] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0043] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体的限定。
[0044] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连
接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0045] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0046] 在本发明的一个方面,本发明提出了一种处理低阶煤的系统。根据本发明的实施例,参考图1,该系统包括:快速热解装置100、除尘器200、脱硫脱碳装置300、加热装置400和
气基竖炉500。
[0047] 根据本发明的实施例,参考图2,快速热解装置100内自上而下限定出进料区11、热解区12和出料区13。
[0048] 根据本发明的一个实施例,参考图2,进料区11内布置有低阶煤入口101和布料器14。根据本发明的一个具体实施例,低阶煤入口可以布置在进料区的顶端,布料器可以布置
在低阶煤入口的正下方,并且向布料器中通入布料气(氮气或后续过程的洗涤后气),使得
经低阶煤入口进入的低阶煤在布料器的作用下被打散,从而在进料区中分散开,进而提高
低阶煤的热解效率。具体的,低阶煤可以为褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤,并且本领域技术
人员可以根据实际需要对低阶煤的粒度大小进行选择。
[0049] 根据本发明的再一个实施例,参考图2,热解区12中可以布置有蓄热式辐射管15和热解气出口102。
[0050] 根据本发明的一个具体实施例,蓄热式辐射管15在热解区12内部沿着快速热解装置100的高度方向多层布置,每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管15,并且
沿快速热解装置的高度方向布置的蓄热式辐射管15彼此平行并且错开布置,即可以理解
为:多层蓄热式辐射管15在热解区12内中沿快速热解装置100高度方向间隔分布,并且每层
蓄热式辐射管包括多个沿快速热解装置周向上均匀分布且平行的蓄热式辐射管,每个蓄热
式辐射管与相邻两层蓄热式辐射管中的每一个蓄热式辐射管纵向错开分布。具体的,蓄热
式辐射管可以为单向蓄热式燃气蓄热式辐射管,即通过蓄热式辐射管管体将燃烧燃气产生
的热量以辐射的方式进行供热。根据本发明的具体实施例,蓄热式辐射管上可以设置有燃
气调节(未示出)。由此,可以通过调整燃气调节阀调节通入蓄热式辐射管的燃气的流量
来等实现对热解过程的精确控温(例如900~1000摄氏度),从而可以显著提高低阶煤的热
解效率,进而提高热解气的产率。
[0051] 根据本发明的再一个具体实施例,热解气出口102可以布置在热解区12的侧壁上,并且热解气出口102处可以布置有颗粒除尘单元16,且适于将热解区中产生的热解气经布
置在热解区侧壁上的热解气出口排出后再经颗粒除尘单元进行除尘后再供给至后续工序
中,从而经颗粒除尘单元对热解区中产生的热解气进行一次除尘,进而可以显著降低后续
过程的除尘负荷。
[0052] 根据本发明的又一个具体实施例,参考图3,颗粒除尘单元16内限定出进气腔161、气体通道162和颗粒通道163,其中,进气腔161与热解气出口102连通,气体通道162具有气
体进口164,气体进口164与颗粒通道163连通,颗粒通道163与进气腔161连通,其中,颗粒除
尘单元16包括颗粒移动床165、旋转挡盘166(如图4)和旋转档盘动系统及振动器的集合
体167,并且颗粒移动床165内设有气阻传感器(未示出)。
[0053] 根据本发明的一个具体示例,参考图3,颗粒移动床165位于颗粒通道163内且靠近进气腔161布置,气体进口164与颗粒移动床165相对以使颗粒移动床165对进入到气体通道
162内的热解气进行过滤;旋转挡盘166可转动地设于颗粒通道163内以使颗粒通道163和进
气腔161连通或阻断,在颗粒通道163内,气体进口164位于旋转挡盘166的上游。具体的,当
旋转挡盘使颗粒通道和进气腔阻断时,经热热解气出口排出的热解气进入进气腔并进入到
颗粒移动床中,热解气被颗粒移动床过滤,即热解气中所携带的粉尘颗粒被截留在颗粒移
动床中,而热解气中的气体成分经气体通道上的气体进口进入气体通道中参与后续工序;
而当颗粒移动床积尘到一定程度后,床内气阻传感器达到极限报警值,旋转挡盘打开,振动
器开启,使得颗粒通道与进气腔连通,此时经热解气出口排出的热解气进入到进气腔,由于
气体通道压力高于颗粒通道,进入的热解气可以对颗粒移动床进行吹扫,使得粉尘颗粒经
颗粒通道排出后经通道落入出料区。当床内颗粒吹扫至一定程度时,床内压力传感器降至
安全值后,旋转档盘与振动器关闭,热解气经颗粒床165除尘后进入气体通道参与后续工
作。
[0054] 根据本发明的又一个具体实施例,参考图2,热解气出口102可以斜向上布置在热解区12的侧壁上。具体的,热解气出口可以布置在热解区上的辐射管较少的一层。根据本发
明的一个具体实施例,热解气出口102的出气方向与反应区12的侧壁呈30~60度。发明人
现,若度过大将导致物料下落过程中形成积料死区,角度过小将会导致热解气外排进入
颗粒床压损过大,气体外排流畅性受影响,同时颗粒床安装存在困难。由此,采用本申请
布置方式可以在保证颗粒床安全运行的同时使其易于安装。
[0055] 根据本发明的又一个具体实施例,参考图5,热解气出口102可以为多个,并且多个热解气出口102可以在热解区12侧壁的展开面上斜向排布,并且所有的热解气出口均相互
错开布置。发明人发现,快速热解煤在下降的过程中完成热解反应,产生热解气,当热解气
出气口均位于炉体上部时,底部热解气上行才能排出,上行过程中将带走额外的热量,造成
整体能量的损失,高温热解气存在上升趋势,当热解气出口位于炉体底部时,排气困难,因
此热解气出气口斜向排布,能使热解产生的气体快速排出且不会造成能量的损失。
[0056] 根据本发的又一个具体实施例,参考图2,出料区13布置有半焦出口,且适于排出热解区中产生的半焦。具体的,半焦出口可以布置在出料区的底端。
[0057] 根据本发明的实施例,参考图1,除尘器200具有热解气入口201、粉尘颗粒出口202和除尘后气出口203,热解气入口201与热解气出口102相连,其适于对经热解气出口排出且
经颗粒除尘单元一次除尘后的热解气进行除尘处理,以便得到粉尘颗粒和除尘后气。具体
的,除尘器可以包括依次相连的旋除尘器和电除尘器,并且本领域技术人员可以根据
实际需要对旋风除尘器的级数进行选择。
[0058] 根据本发明的实施例,脱硫脱碳装置300具有除尘后气入口301和净化后气出口302,除尘后气入口301与除尘后气出口203相连,且适于除尘器中得到的除尘后气进行脱硫
脱碳处理,以便得到净化后气。由此,保证后续所得加热后气满足用作气基竖炉用还原气的
要求。具体的,除尘后的气体先采用循环悬浮式半干法烟气脱硫技术进行脱硫处理,脱硫后
气体降至80℃,然后通过MDEA溶液脱除气体中的二氧化碳,后经干燥后得到净化后的气体。
[0059] 根据本发明的实施例,加热装置400具有净化后气入口401和加热后气出口402,净化后气入口401与净化后气出口302相连,其适于将脱硫脱碳装置中得到的净化后气的一部
分进行加热处理,得到加热后气。具体的,通过加热炉加热处理可以得到950~1050℃的加
热后气,以便用作气基竖炉用还原气。
[0060] 根据本发明的实施例,气基竖炉500具有还原气入口501、冷却气入口502、氧化球团入口503、炉顶气出口504、还原球团出口505和换热后气出口506,还原气入口501与加热
后气出口402相连,且适于将加热装置中得到的加热后气作为还原气对氧化球团进行还原,
以便得到还原球团和炉顶气,并利用冷却气将还原球团进行冷却,以便得到冷却还原球团
和换热后气。具体地,加热后气进入气基竖炉后,可以作为还原气与氧化球团逆向接触并发
生气基直接还原反应,得到高温还原球团,进而利用冷却气与高温还原球团直接接触,将高
温还原球团进行冷却,得到冷却还原球团和换热后气。具体的,金属化球团的冷却气为炉顶
气经一次洗涤、脱CO2后的其中一路气体。
[0061] 根据本发明实施例的处理低阶煤的系统通过采用快速热解装置对低阶煤进行处理,在快速热解装置内布置多层蓄热式辐射管和布料器,使得低阶煤在经低阶煤入口进入
后在布料器的作用下被分散,然后在下落过程中被蓄热式辐射管快速加热,实现对低阶煤
的快速热解,从而使得所得热解气中油含量较低(所得热解气中有效气含量高,甲烷、油含
量低),进而不需要单独进行焦油捕集,使流程简化,且热解气中有效气含量高,并且通过在
热解气出口处布置颗粒除尘单元,可以对热解气出口排出的热解气进行一次除尘,从而可
以降低后续的除尘负荷,然后将热解气出口排出的热解气依次供给至除尘器、脱硫脱碳装
置和加热装置中进行处理,并将加热装置中得到的加热后气供给至气基竖炉中作为氧化球
团还原过程的还原气使用。由此,该系统可以有效地将低阶煤热解得到的热解气用作气基
竖炉用还原气,同时副产半焦,显著提高了资源利用率并减少了CO2排放,且工艺流程短、水
耗低、投资低。
[0062] 参考图6,根据本发明实施例的处理低阶煤的系统进一步包括:洗涤塔600和球团焙烧装置700。
[0063] 根据本发明的实施例,洗涤塔600具有洗涤气入口601和洗涤后气出口602,洗涤气入口601分别与炉顶气出口504和换热后气出口506相连,洗涤后气出口602分别与冷却气入
口502、加热装置400、除尘后气入口301和布料器14相连,其适于将气基竖炉中产生的炉顶
气和换热后气进行洗涤处理,得到洗涤后气,并将洗涤后气中的一部分返回气基竖炉中作
为冷却气用于对高温还原球团进行冷却或/和进入加热装置中作为燃料使用或/和与除尘
后气混合后供给至脱硫脱碳装置中或/和用于快速热解装置中的布料器作为布料气使用。
具体的,竖炉炉顶气及球团冷却气先经过水洗除尘,后经MDEA溶液脱除气体中的二氧化碳,
经以及干燥塔进行干燥后排出。
[0064] 根据本发明的实施例,球团焙烧装置700具有燃料入口701、混合球团入口702和氧化球团出口703,燃料入口701分别与洗涤后气出口602和净化后气出口302相连,氧化球团
出口703与氧化球团入口503相连,且适于将洗涤塔中得到的洗涤后气的另一部分和脱硫脱
碳装置中得到的净化后气的另一部分供给至球团焙烧装置中作为燃料燃烧对混合球团进
行氧化焙烧处理,得到氧化球团,并将所得到的氧化球团供给至气基竖炉中进行气基还原
处理。具体的,氧化球团可以为铁精矿球团、矿球团、红土镍矿球团等含铁球团,其温度
可以为700~900℃。
[0065] 根据本发明实施例的处理低阶煤的系统至少具有下列所述的优点之一:
[0066] 根据本发明实施例的处理低阶煤的系统热解气出口管道内配备颗粒移动床,可有效收尘降低后程除尘压力;
[0067] 根据本发明实施例的处理低阶煤的系统通过将竖炉炉顶气经洗涤后作为快速热解装置的布料气,可保证热解气中还原气的有效含量。
[0068] 根据本发明实施例的处理低阶煤的系统利用氧化球团的显热,降低加热装置负荷。
[0069] 在本发明的再一个方面,本发明提出了一种采用上述系统处理低阶煤的方法。根据本发明的实施例,参考图7,该方法包括:
[0070] S100:将低阶煤供给至快速热解装置中进行热解处理
[0071] 该步骤中,具体的,在布料气(可以为氮气或后续过程得到的洗涤后气)的作用下将下落的低阶煤打散,从而使其在快速热解装置内进料区分散,低阶煤在重力作用下下行
进入热解区在蓄热式辐射管的热辐射加热下进行快速热解(温度可以为900~1000摄氏
度),得到的热解气和半焦,得到的热解气经热解区侧壁上的热解气出口排出后再经颗粒除
尘单元进行除尘后再供给至后续工序中,从而经颗粒除尘单元对热解区中产生的热解气进
行一次除尘,进而可以显著降低后续过程的除尘负荷。
[0072] S200:将热解气供给至所述除尘器中进行除尘处理
[0073] 该步骤中,具体的,经热解气出口排出且经颗粒除尘单元一次除尘后的热解气供给至除尘器中进行除尘处理,以便得到粉尘颗粒和除尘后气。具体的,除尘器可以包括依次
相连的旋风除尘器和静电除尘器,并且本领域技术人员可以根据实际需要对旋风除尘器的
级数进行选择。
[0074] S300:将除尘后气供给至脱硫脱碳装置中进行脱硫脱碳处理
[0075] 该步骤中,具体的,将除尘器中得到的除尘后气供给至脱硫脱碳装置中进行脱硫脱碳处理,以便得到净化后气。由此,保证后续所得加热后气满足用作气基竖炉用还原气的
要求。具体的,竖炉炉顶气及球团冷却气先经过水洗除尘,后经MDEA溶液脱除气体中的二氧
化碳,经以及干燥塔进行干燥后排出,然后通过MDEA溶液脱除气体中的二氧化碳,后经干燥
后得到净化后的气体。
[0076] S400:将净化后气的一部分供给至加热装置中进行加热
[0077] 该步骤中,具体的,将上述脱硫脱碳装置中得到的净化后气的一部分供给至加热装置中进行加热处理,得到加热后气。具体的,通过加热处理可以得到950~1050℃的加热
后气,以便用作气基竖炉用还原气。
[0078] S500:将冷却气和加热后气供给至气基竖炉中对氧化球团进行处理
[0079] 该步骤中,具体的,将加热装置中得到的加热后气作为还原气对氧化球团进行还原,以便得到还原球团和炉顶气,并利用冷却气将还原球团进行冷却,以便得到冷却还原球
团和换热后气。具体地,加热后气进入气基竖炉后,可以作为还原气与氧化球团逆向接触并
发生气基直接还原反应,得到高温还原球团,进而利用冷却气与高温还原球团直接接触,将
高温还原球团进行冷却,得到冷却还原球团和换热后气。具体的,氧化球团可以为铁精矿球
团、钒钛矿球团、红土镍矿球团等含铁球团,其反应温度可以为700~900℃;金属化球团的
冷却气为炉顶气经一次洗涤、脱CO2后的其中一路气体。
[0080] 根据本发明实施例的处理低阶煤的方法通过采用快速热解装置对低阶煤进行处理,在快速热解装置内布置多层蓄热式辐射管和布料器,使得低阶煤在经低阶煤入口进入
后在布料器的作用下被分散,然后在下落过程中被蓄热式辐射管快速加热,实现对低阶煤
的快速热解,从而使得所得热解气中油含量较低(所得热解气中有效气含量高,甲烷、油含
量低),进而不需要单独进行焦油捕集,使流程简化,且热解气中有效气含量高,并且通过在
热解气出口处布置颗粒除尘单元,可以对热解气出口排出的热解气进行一次除尘,从而可
以降低后续的除尘负荷,然后将热解气出口排出的热解气依次供给至除尘器、脱硫脱碳装
置和加热装置中进行处理,并将加热装置中得到的加热后气供给至气基竖炉中作为氧化球
团还原过程的还原气使用。由此,该系统可以有效地将低阶煤热解得到的热解气用作气基
竖炉用还原气,同时副产半焦,显著提高了资源利用率并减少了CO2排放,且工艺流程短、水
耗低、投资低。
[0081] 参考图8,根据本发明实施例的处理低阶煤的方法进一步包括:
[0082] S600:将步骤S500得到的炉顶气和加热后气供给至所述洗涤塔中进行洗涤处理,并将洗涤后气的一部分供给至步骤S500或/和步骤S400中或/和步骤S300/和步骤S100
[0083] 该步骤中,具体的,将S500洪气基竖炉中产生的炉顶气和换热后气进行供给至洗涤塔中洗涤处理,得到洗涤后气,并将洗涤后气中的一部分返回S500中的气基竖炉中作为
冷却气用于对高温还原球团进行冷却或/和供给至S400中的加热装置中作为燃料使用或/
和供给至S300中与除尘后气混合后供给至脱硫脱碳装置中或/和供给至S100用于快速热解
装置中的布料器作为布料气使用。具体的,竖炉炉顶气及球团冷却气先经过水洗除尘,后经
MDEA溶液脱除气体中的二氧化碳,经以及干燥塔进行干燥后排出。
[0084] S700:将洗涤后气的另一部分和净化后气的另一部分供给至球团焙烧装置中作为燃料对混合球团进行氧化焙烧处理,并将氧化球团供给至步骤S500
[0085] 该步骤中,具体的,将洗涤塔中得到的洗涤后气的另一部分和脱硫脱碳装置中得到的净化后气的另一部分供给至球团焙烧装置中作为燃料燃烧对混合球团进行氧化焙烧
处理,得到氧化球团,并将所得到的氧化球团供给至步骤S500气基竖炉中进行气基还原处
理。具体的,氧化球团可以为铁精矿球团、钒钛矿球团、红土镍矿球团等含铁球团,其温度可
以为700~900℃。
[0086] 下面参考具体实施例,对本发明进行描述,需要说明的是,这些实施例仅仅是描述性的,而不以任何方式限制本发明。
[0087] 实施例
[0088] 将褐煤作为热解原料供给至快速热解装置中在900℃下进行快速热解处理,得到的热解气(成分如表1所示)经热解区侧壁上的热解气出口排出后再经颗粒除尘单元进行除
尘后(除尘后热解气成分86.59v%,CH4=4.17v%<5%,H2/CO=1.25,不同除尘方式如表2所
示)依次供给至旋风除尘器和静电除尘器中,得到除尘后气和粉尘颗粒,然后将除尘器中得
到的除尘后气供给至脱硫脱碳装置中进行脱硫脱碳处理,除尘后的气体先采用循环悬浮式
半干法烟气脱硫技术进行脱硫处理,脱硫后气体降至80℃,然后通过MDEA溶液脱除气体中
的二氧化碳,后经干燥后得到净化后的气体。净化后气的一部分供给至加热装置中进行加
热处理,得到1050℃的加热后气,接着将净化后气的另一部分供给至球团焙烧装置中作为
燃料对钒钛磁铁矿氧化球团进行氧化焙烧处理,得到900℃的氧化球团,然后将氧化球团和
加热后的还原气供给至气基竖炉(其内850℃)中对氧化球团进行气基还原处理,得到还原
球团、炉顶气(成分为H2=38.20v%,CO=29.34v%,CO2=18%v,600℃)和冷却后气(温度为
80℃),然后将冷却后气和炉顶气供给至洗涤塔中先经过水洗除尘,后经MDEA溶液脱除气体
中的二氧化碳,经以及干燥塔进行干燥后得到洗涤后气,并将洗涤后气的一部分供给至快
速热解装置中作为布料气使用,另一部分供给至球团装置中作为燃料使用。
[0089] 表1热解气成分
[0090]
[0091] 表2褐煤热解除尘对比
[0092]
[0093]
[0094] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
[0095] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。
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