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    优势技术

    直立炉

    一、外热式直立炉的特点

        煤料热解干馏过程所需要的热量,通过燃料煤气在燃烧室燃烧

    后,将热量由炉壁传入炭化室。煤料是在隔绝空气条件下,以热传导为主的传热方式,将炭化室内的煤料自上而下,历经预热、干馏、冷却三个过程使煤料进行干馏炭化。炭化室干馏段炉温保持在800~850℃,煤料由炉顶部连续进入,兰炭气由炉顶逸出,炉底则将冷却的兰炭连续排出。煤料在炭化室内的总停留时间在12~16小时。目前国内有设置废热锅炉方式的WD型直立炉和MWH型带蓄热室的直立炉等两种炉型进行工业化生产。

    这类炉型其主要特点,干馏所得的产品兰炭质量稳定,炭化煤气可燃组分(H2、CO、CH4、CnHm)含量高,热质高、气质好。在用大同煤的兰炭气热值可达到3500~3700kcd/Nm3的范围,其产气量可在380~450Nm3/t 煤,既可供城市煤气作燃料用,也可作为合成甲醇、LNG或制氢化工原料气。

    我公司为内蒙伊东集团东方能源公司60万吨/年兰炭联产10万吨甲醇项目设计采用了MWH炉型的生产方式,建设128门(4座)于2008年9月份投入生产,既提高了产能,又节约了能源,实现了煤气的综合利用,获得了成功。并在2011年被国家工信部焦化行业协会准入的的首家兰炭企业。

        炉型:MWH型带蓄热室直立炉炭化炉

    炭化室容积:12m3/门

        日处理原煤量: 18~24 t/d·门

    产焦率:按煤料工业分析组成的含量范围而定,按内蒙准格尔旗的煤田所产煤种工业分析参数确定产焦率为0.69焦/t原料煤(即吨焦用煤1.45吨)。单座炉设计兰炭产能为15万吨/年,是目前国内兰炭行业中产能最大的炉型。

    产焦油率:根据原料煤的组成不同而异,对伊东煤,挥发份在28~30%时,实际产油率可达4.5~5%。

    产气率:根据原煤的组分不同和工艺生产控制的调节而异,对伊东生产实践,可产优质炭化煤气达420~450Nm3/t原煤。

    二、工艺介绍

    主体设备的组成由直立炉炉体,炉顶加煤设施、荒煤气引出装置、炉体基础钢平台和护炉钢结构及排焦设施等五个部分。其中炉体是核心部分。

    炉体由燃烧室、炭化室和上下两组蓄热室组成。回炉加热煤气在燃烧室燃烧后产生的高温烟气将热量通过燃烧室—炭化室之间的隔墙,将热量传入炭化室内煤料。传热后的高温烟气则进入蓄热室,通过设在蓄热室内的格子砖,将烟气中的热量进行回收。在换向操作后,通过由格子砖的热量加热进入的空气,在燃烧室与引入燃烧室的加热煤气混合燃烧,产生高温烟气,部分热量通过炉壁传入炭化室,部分热量则被蓄热室回收后则由地下烟道引出厂房外,并将部分热废气抽出供兰炭干燥的热源气,充分利用废热,最后排至H=120m的烟囱后排空。

        该炉体由双门炭化室组成,每个燃烧室向两侧炭化室加热。加热煤气由上向和下向定时交换加热,以保持炭化室内干馏段的温度均匀。由此蓄热室也分上、下两组,与加热后的烟气热回收配套。炉体由硅砖、耐火砖、隔热砖等耐火材料砌筑而成。

        炉顶加煤设施由炉顶煤仓、二级加煤阀控制和辅助煤箱组成的自动加煤装置。原料煤经初筛后将<20mm的粉煤筛出,保持入炉煤料粒度在20~100mm,由输送机进入直立炉顶煤仓。生产中由控制系统自动向辅助煤箱进料。

        荒煤气的引出,由每门直立炉顶部的升气管组件引出进入集气槽内。在集气槽内通过循环氨水喷淋将引出的荒煤气由150~200℃左右降至60~65℃,喷淋的氨水将荒煤气中的约60%的焦油气冷却,这部分焦油氨水自流至集气槽瑞部集中后,在端部通过氨水—焦油槽流向冷鼓工段的综合澄清槽进行分离,炭化煤气则由煤气鼓风机的抽吸作用下进入冷凝冷却器进行处理。

        直立炉的排焦措施,由设在炉体每门炭化室底部的排焦箱和二级控制放焦阀组成的出焦组件组成。排焦箱的作用,控制炭化室内出焦量,也即控制煤料在炭化室内的停留时间。出焦组件则通过气封和水封联合作用保障出焦的安全密封,可由控制系统自动将焦炭输至炉底胶带运输机运出厂房外。

        为提高直立炉的炭化强度,采取煤气和废水联合熄焦工艺,该部分熄焦煤气则由煤气鼓风机后经电捕焦油处理的回炉煤气,通过压力调节使之进入直立炉底部,并将来自冷鼓工段的经处理的剩余氨水中的一部分进入炉底进行配合熄焦,产生的水蒸汽和熄焦煤气均可将炉底部高温兰炭的显热回收,降低温度进行排焦。而产生的水蒸汽和煤气则进入炭化室内。使干馏段部位起到加强对流传热和提高煤气产量的效果,促进炭化室内部煤料干馏温度均匀,并加速炭化速度。提高直立炉的产能并可促进兰炭质量稳定,使兰炭中残余挥发份控制在4~6%之内。

    为保证炉底排焦部位,防止外部空气的进入引起事故,采用二级出焦控制阀并配有安全蒸汽密封措施。进入炉底排焦装置的蒸汽一部分被冷凝进入兰炭中,一部分则随着熄焦煤气一并进入直立炉底部的上部高温兰炭层内,产生水煤气化反应并吸收兰炭热量而降温,有助于降低炉底钢结构的温度,同时也增加煤气中CO和H2的组分和煤气的产率。蒸汽分解率在20~30%范围。

     

    三、原料煤规格(煤种为不粘性或弱粘性的动力煤)及产品规格

    原料煤工业分析:

     

    挥发份(Vad)

    灰份

    (Ad)

    水份

    (Mad)

    全硫

    (Std)

    灰熔点(ST)

    以煤软化温度为基准

    ≥26%

    ≤8%

    ≤7%

    ≤1%

    ≥1250℃

     

     

    入炉原料煤颗度要求:≥25~100mm(矸石含量≤5%)

    四、产品:

    1、兰炭工业分析:根据原料煤条件而定,一般指标为:

     

    水份

    (Mad)

    灰份

    (Ad)

    残余挥发份

    (Vad)

    固定碳

    (FCad)

    比电阻

    反应活性

    ≤6%

    ≤10%

    ≤4%

    ≥80%

    常温下≥2200×10-6Ω·m

    1000℃a≥90%

     

    2、低温焦油:根据原料煤条件而定。

    按山西大同2#弱粘性煤的焦油性如下:

     

    密度

    粘度(E80)

    酚含量

    萘含量

    沥青含量

    d420=1.05~1.08

    ≤1.5~2

    10~10.5%

    1~2%

    32~33%

     

    3、炭化煤气(按伊东实际工况条件计)

     

    H2

    CO

    CH4

    CO2

    CnHm

    N2

    02

    热值Kcal/Nm3

    48~50.8

    26~28

    10~12

    4~8

    0.5~1

    3~5

    ≤0.5

    3100~3300

    8120~15050

     

    五、炉体基本参数

     

    炭化室尺寸(长×宽×高)

    2600×400/550×10000mm

    炭化室有效容积

    12m3/门

    每座炉配置门数

    32门(双排布置,每排16门)

    工程业绩

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