[发明专利]一种低阶粉煤分级转化与热电联产项目结合的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种低阶粉煤分级转化与热电联产项目相结合的方法。

背景技术

我国在面临不可再生优质煤炭资源短缺的同时，还面临随着煤炭开采机械化程度的提高，各大煤炭产地的大量廉价粉煤资源无法利用。同时，热电厂里经蒸汽轮机做功后的低压蒸气具有很高热值但不能用于发电，蒸气余热得不到合理利用。以低阶粉煤、低品位蒸气为代表的低品位能源的高效利用是摆在全世界能源专家面前的一项技术难题。

煤的分级转化是煤炭资源高效、洁净利用的重要途径之一。煤的干燥是煤分级转化利用的前提条件。近年来过热蒸气干燥是煤干燥技术领域研究的热点，该技术是利用过热蒸气作热载体来实现对高水分煤的深度干燥。而煤的低温干馏是煤分级转化利用的关键步骤，在煤气化、液化、焦化和燃烧过程中都会经过或发生。煤的气化是煤在气化剂作用下断裂生成CO，H₂和C₁-C₃等烃类小分子化合物的过程，是洁净煤技术领域的关键性技术。

但现有煤炭转化技术还存在许多问题：能耗高，效率低，且大多数技术只适用于块煤、优质煤，而不适合于粉煤。如气流内热式干馏炉要求原煤块度在20～80mm之间，但块煤的导热性差，煤块越大，煤受热越不均匀，热解时间越长，焦油产率越低；陕西煤业化工集团王守峰等人开发的“块煤干馏中低温煤焦油制取轻质化燃料的方法”（CN201010230968.5）中也要求，煤块的粒径必须大于20mm。常见的低阶粉煤（如：褐煤）普遍存在水分含量高，活性高，粒径小等特点，难于用传统技术进行处理，因而目前市场上积压库存了大量低廉的劣质粉煤。在西北化工研究院贺根良等人开发的“一种低煤化度粉煤热解方法及采用该方法所得到的产品”（CN201010215349.9）中，用立式外加热式热解炉进行粉煤热解，粉煤在热解炉内间接加热，存在传热速率和综合热效率低的问题。由此可见，开发新的粉煤转化方法和技术来降低能耗成本，提高粉煤的利用率，是现阶段煤化工领域迫切需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的部分不足，提供一种低阶粉煤分级转化综合利用与热电联产项目相结合的方法。这种新的煤炭转化技术可有效地利用热电厂蒸汽轮机做功后的低品位蒸气，将低阶粉煤的流化床过热蒸气干燥、干馏以及半焦气化整合在一起。在提取低阶粉煤中液态芳环结构的同时，可获得高热值煤气，并实现了低品位蒸气余热的回收利用。该方法不仅可以充分利用低品位蒸气余热，提高热电厂的热电比和能量利用率，还可使低阶粉煤中的有效成分得到最大限度提取，降低煤转化过程中的能耗成本，对粉煤资源的有效转化具有重要的现实意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种低阶粉煤分级转化与热电联产项目相结合的方法包括以下步骤：

(1)在蒸气流化床干燥炉内用热电厂汽轮机做功后的低品位蒸气作流化介质和热载体进行高水分粉煤的干燥，干燥至水分含量<5%；

(2)将干燥后的粉煤送入内加热式流化床干馏炉进行低温干馏并提取粉煤中的液体燃料和高附加值有机化工原料，在该步骤中开始初期用过热蒸气作粉煤干馏的流化介质，当产生足够多的干馏气后，用除尘后的干馏气作流化介质；

(3)将一部分半焦送至燃煤发电锅炉燃烧发电，另一部分半焦送至半焦气化炉进行低压气化生产水煤气，用低品位蒸气和富氧作气化剂。

原煤在干燥前可破碎筛分成粒径在0.1-6mm的颗粒，将原煤破碎到一定粒径范围可以避免煤颗粒在深度干燥过程中产生更多的细灰颗粒，以减轻后续工段的分离负担，降低能耗，简化工艺。

粉煤干燥工艺中，维持蒸气温度为120-300℃，密相区过热蒸气流化速度为2-6m/s，稀相区过热蒸气流化速度<2m/s，干燥时间5-30分钟，干燥至水分含量<5%。

干燥后的粉煤可在内加热式流化床干馏炉内进行低温干馏，压力为0-1.0Mpa，温度为400-700℃，密相区流化速度为2-8m/s，稀相区流化速度<3m/s，干馏时间：5～30分钟，干馏炉内氧浓度<2vol%。

其中内加热式流化床干馏炉可以通过高温空气燃烧技术—蓄热式辐射管燃烧器提供热量。

低温干馏工艺中，用温度120～300℃的过热蒸气作粉煤干馏初期的流化介质，当产生足够多的干馏气后，用经一级、二级高温旋风除尘器除尘后的干馏气作流化介质，干馏气由高温油气循环风机返回至干馏炉。剩余干馏气进入油气分离单元，分离出重油、苯、酚、萘等高附加值有机化合物。