褐煤熱解是指在隔絕空氣或在惰性氣體中將褐煤加熱,最終得到熱解煤氣、低溫煤焦油、焦炭或半焦產(chǎn)品的加工辦法。國外有代表性的工藝包括美國的Toscoal低溫快速熱解工藝、德國的Lurgi-Ruhrgas熱解技術(shù)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究所(CSIRO)研究開發(fā)的流化床快速熱解工藝、日本的煤炭快速熱解技術(shù)以及美國LFC褐煤提質(zhì)技術(shù)。這些技術(shù)的共同點(diǎn)可以歸納為:主要產(chǎn)品為低溫煤焦油,多采用快速加熱的低溫?zé)峤夤に嚒?/span>



中國研究煤炭熱解技術(shù)的單位眾多,比較有代表性的技術(shù)有北京煤化工研究分院開發(fā)的多段回轉(zhuǎn)爐(MRF)熱解工藝、中國神華模塊化固體熱載體熱解工藝、以及大連理工大學(xué)開發(fā)的褐煤固體熱載體干餾多聯(lián)產(chǎn)(DG)工藝等。
熱解—Encoal的LFC工藝:
LFC是一種輕度熱解工藝,該工藝過程需要在嚴(yán)格控制的條件下對(duì)褐煤進(jìn)行熱解。原煤經(jīng)粉碎、篩分后被送入旋轉(zhuǎn)干燥器中被熱氣體加熱,脫除煤炭中的水分。經(jīng)過干燥的褐煤離開干燥器被直接送入熱解旋轉(zhuǎn)爐,在這里熱循環(huán)氣流將褐煤加熱到約550℃,揮發(fā)性氣體釋放出來進(jìn)入循環(huán)氣,半焦產(chǎn)品在急冷盤中被迅速冷卻以終止熱解反應(yīng)。
多段回轉(zhuǎn)爐熱解:
中國煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工分院開發(fā)的MRF工藝:粒度為6~30mm的褐煤進(jìn)入到內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)干燥爐中,在250~300℃的溫度下干燥,脫水率不小于70%。干燥后的褐煤進(jìn)入外熱式回轉(zhuǎn)熱解爐,外部加熱可用煤或煤氣燃燒,高溫?zé)煹罋庠跔t外流動(dòng),熱量通過爐壁傳導(dǎo)進(jìn)入爐內(nèi),煤在600~700℃下熱解,得到半焦、煤氣和焦油產(chǎn)物。熱解產(chǎn)生的荒煤氣被送往焦油回收冷卻系統(tǒng),分成煤氣和焦油,所得半焦進(jìn)入增碳爐,在700~800℃下進(jìn)一步脫除揮發(fā)物質(zhì),制取低揮發(fā)分的半焦,熱半焦在三段熄焦?fàn)t中用水冷卻排出。燃燒爐提供的高溫?zé)煹罋庖徊糠炙屯鎏侩A段,一部分直接送往熱解階段。該工藝焦油產(chǎn)率為其理論產(chǎn)率的60~70%,300℃以前餾出率為30~40%,360℃前餾出率為50%左右。焦油中含酚量較高,360℃前餾分中酚含量約占無水全焦油的20%。
Toscoal 工藝:
Toscoal 工藝是美國油頁巖公司(Oil Shale Corp)和Rocky Flates 研究中心開發(fā)的煤炭熱解技術(shù)。粉碎好的干燥煤在預(yù)熱提升管內(nèi),用來自瓷球加熱器的熱煙氣預(yù)熱。預(yù)熱后的煤加入熱解轉(zhuǎn)爐中與熱瓷球接觸混合,煤被加熱到約500℃,進(jìn)行熱解產(chǎn)生半焦和熱解氣。半焦在回轉(zhuǎn)篩中與瓷球分離并進(jìn)入到冷卻器后排出,瓷球經(jīng)提升管加熱后循環(huán)使用,熱解氣進(jìn)入到油氣分離塔中冷凝分離得到煤氣和粗焦油。加熱所需燃料為該工藝自產(chǎn)的煤氣或燃料油。煤的更好預(yù)熱溫度應(yīng)略低于熱解析出烴類揮發(fā)物的溫度。

ETCH-175工藝:
此工藝是由前蘇聯(lián)開發(fā)的褐煤熱解技術(shù)。原料煤由煤槽經(jīng)給料器去粉碎機(jī),此處供入約550℃的熱煙氣,把粉煤用上升氣流輸送到干煤旋風(fēng)器,同時(shí)把煤加熱到100~120℃,干煤水分小于4%。干煤由旋風(fēng)器去加熱器,在此與來自加熱提升管的熱粉焦混合,在熱解器內(nèi)發(fā)生熱解反應(yīng)并析出揮發(fā)產(chǎn)物,經(jīng)冷凝系統(tǒng)分離為焦油、煤氣和冷凝水。熱解器下部生成的半焦和熱載體半焦部分去提升管燃燒升溫,作為熱載體循環(huán)利用。熱解器上部溫度為500~700℃,熱解器下部形成焦和半焦的混合物再重新回到提升管被加熱到800~850℃。系統(tǒng)中生成的多余的半焦從熱解器排出,回收熱量后作為電站燃料。
ACPP技術(shù):
1)原煤經(jīng)破碎、篩分后送入一級(jí)振動(dòng)流化床干燥器,煤被來自燃燒爐的熱煙氣直接加熱,煤表面的水分被去除,煤離開一級(jí)振動(dòng)流化床干燥器的溫度略高于水的蒸發(fā)溫度,干燥煙氣經(jīng)袋式除塵器除灰后,一部分循環(huán),另一部分排放至煙囪。
2)煤進(jìn)入二級(jí)振動(dòng)流化床干燥器后被繼續(xù)加熱至約315℃。此溫度下煤中的內(nèi)水被脫除,同時(shí)會(huì)有部分脫羧基等小分子反應(yīng)發(fā)生,析出少量焦油。焦油能起到隔離煤和氧氣的作用,阻止其與氧發(fā)生反應(yīng)。干燥煙氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后,一部分進(jìn)入燃燒爐燃燒,另一部分在燃燒爐內(nèi)被間接加熱后循環(huán)。干燥煤隨后進(jìn)入振動(dòng)流化床冷卻器,被惰性氣體冷卻至65℃,惰性氣體先經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵,再進(jìn)入冷卻塔冷卻后循環(huán)。干燥煤最后進(jìn)入流化床分選裝置,利用密度差分選出產(chǎn)品半焦, 同時(shí)得到部分灰分。半焦與原煤相比,水分由25.24%降低到2.63%,硫含量由0.99%降低到0.58%,灰含量由11.93%降低到了9.45%,高位發(fā)熱量由20.067MJ/kg 提高到了27.328MJ/kg。
