煤炭低温干馏技术的问题分析与策略探讨

常浪浪

 陕西煤业化工集团神木能源发展有限公司 719300

摘要：煤炭低温干馏是一种古老的技术，其具有投资低、工艺简单，原料来源广等特点，是煤转化的重要方法之一。由于半焦是低温干馏产量最多的固体产物，半焦的灰分、热值及其他性能决定半焦的不同用途。只有不断开拓半焦新用途和市场，才能充分体现煤低温干馏的综合利用和经济效益。本文结合本单位实况，指出了煤炭低温干馏工艺技术的的当前现状及所存在的突出问题，并提出了可行的改进措施，望能为此领域研究有所借鉴。

关键词：煤炭；低温干馏技术；工艺问题；措施

前言：当处于隔绝空气状态下，煤受热分散，生成大量的焦油、煤气、焦炭等的基本过程，即煤干馏，又被称之为热解、焦化技术。依据不同的加热终温，可将其划分为三种：其一为低温干馏（500~600℃），其二是中温干馏（700~900℃），其三为高温干馏（900~1100℃）。需要指出的是，针对煤炭的低温干馏而言，其不仅能从中获得一些煤焦油、煤气，而且还能得到大量的半焦（即为兰炭）。低温干馏是本地区现阶段一种重要的煤转化工业，因生产与技术上的相对落后，在生产时会有大量的废气、废水、废渣等产生，因而会对环境造成污染，因此，采取有效措施，改进煤炭低温干馏工艺，已成为本地区需要解决的重要问题。本文就此探讨如下。

1煤炭低温干馏

煤炭低温干馏又可称之为低温热解。指煤在隔绝空气的低温(500～700℃)条件下的干馏过程。在此温度下，煤受热分解转化为固态的半焦、液态的焦油和水、气态的煤气3种状态的产物。用于低温干馏的原料种类较多，以低煤化度煤为主，包括褐煤和高挥发分烟煤，无粘结性到有粘结性的烟煤均可使用。泥炭、油页岩、腐泥煤、残植煤等亦可作为低温干馏的原料。各种原料性质和组成上的差别(例如水分、挥发分、氧含量、煤岩组成和粒度等)以及加热方式、温度、速度和设备等的不同，导致主要产物的产率、组成和性质亦有很大的差异，并直接影响到主要产物的利用和进一步加工。

2煤炭低温干馏过程

煤炭干馏实质上是煤的热分解过程。煤受热到100～105℃温度时，首先干燥脱水，放出大部分的外在水分;当温度增至200～250℃时，位于芳核的侧链上不稳定的含氧功能团开始分解，放出二氧化碳和部分化合水;到300～350℃时分解加剧，有挥发物产生，主要是一氧化碳、硫化氢、气态烃类和焦油蒸气;当达到500～600℃左右，焦油生成量通常达到最高值，随着受热温度的增高，煤的热分解增强，煤气增多，半焦减少，焦油亦会产生再次分解，密度增高，焦油产率随之下降。

3煤炭低温干馏工艺现状及问题分析

当前，比较常用的工艺为内热式气体热载体低温干馏技术，其基本流程为：借助斗式提升机，把低变质煤提升至炉顶储煤仓，而且不断的向干馏炉加入；当干馏之后，兰炭会落入到水封槽当中，进行冷却熄焦处理，然后便会被外排，最终便会被烘干成半焦；针对荒煤气而言，会携带煤焦油，于干馏室当中，沿料层持续上升，分别经收集罩、上升管于桥管，然后在通过文氏管塔、终冷洗涤塔及静电捕焦器等，提取煤焦油，最后与风机辅助下，分为部分加热烘干半焦、部分回炉燃烧和部分规划送往电厂发电这三部分；对于焦油而言，其进到沉淀池进行脱水，最终便会成为成品焦油。

在整个煤炭低温干馏工艺技术当中，干馏炉为其不可分割的重要设备。本地区大多煤炭低温干馏生产半焦的厂家，都选用的是比较传统的内热式直立干馏炉，其由三部分构成，其一为冷却段，其二是干馏段，其三为干燥段。而在具体的工艺特点上，主要为：在干馏炉当中，所采用的是大空腔设计，在干馏段于干燥段之间，并无比较严格的界限；处于炽热状态的半焦进到与之连接的炉底水封槽后，其中的水会将其冷却，并用刮板机、拉盘将干馏产品导出；一些荒煤气与空气混合之后，进到炉内花墙，通过花墙孔外喷并燃烧，从中便会生成供于干馏使用的气体热载体，对煤块实施加热干馏；煤气从炉顶集气伞中被引出，最终进到冷却系统当中。

现阶段，本单位所选用的煤炭低温干馏技术，除了与国家规模要求相满足之外，较之单炉生产，还可达到节省生产成本的目的。但针对此工艺来讲，却存在如下突出问题或不足：其一，干馏与干燥气体的热载体存在严重不足，造成出炉煤气有着比较低的热值；其二，由于所选用的是水封冷却出焦方式，因而能够产生许多的熄焦高温废水；其三，通常情况下，需要燃烧许多的煤气，以此达到烘干半焦的目的；其四，为了从根本上保障气体热载体能够比较顺利的通过煤料，一般情况下，在选择原料时，仅能选块煤；其五，在向干馏炉当中进行加料时，存在着一定的粉尘问题。

4煤炭低温干馏工艺技术的改进

相比于传统的气体热载体技术，固体热载体干馏技术除了可以较好的防止煤干馏的挥发产物被烟气稀释，从而促进冷却系统整体负荷的降低之外，还能较好的将气体热载体技术所存在的问题或不足给克服掉，实为一种市场前景比较广阔的煤炭低温干馏技术。

4.1传统的固体热载体技术

针对当前比较常用的固体热载体技术而言，其基本特点即为把高温半焦或者是瓷球等高温固体物料，当作热载体，在热解室当中于煤炭混合，并借助热载体的显热，把煤进行热解，从中便可以获得一些产物，比如焦油、煤气及半焦等。当前，传统固体热载体技术主要有Garrett工艺（Garrett公司）、TOSCOAL（油页岩公司）以及LR工艺（鲁尔公司）、DG工艺（大连理工大学）。时至今日，Garrett工艺与LR工艺都没有能够真正实现大型工业化，究其原因，主要因为即为所生成的焦油以及半焦（细颗粒）粘附于冷却管路、旋风分离器的内壁上，从而对整个系统的正常运行造成影响。而对于TOSCOAL技术而言，因存在瓷球磨损问题，因而也对其工业应用造成限制。

针对DG工艺来讲，通常由如下部分构成：煤气回收系统、煤干馏、煤焦混合、半焦硫化燃烧及煤干燥提升等；在特别制作的螺旋式混合器当中，将循环半焦与粉煤充分混合，然后将其送至干馏反应器当中，这样便能实现对煤的干馏。而对于热解半焦而言，其在提升时进行持续性加热，经半焦储槽后，便会进入到反应器当中，循环使用。煤气热值是16~18MJ/m3，产物半焦的收率是50~60%，焦油的收率为10%。相比气体热载体技术，传统形式的固体热载体工艺把粉煤当作原料，借助热载体的显热作用，因而能够获得不错的热效率。此技术除了能将环境污染问题给解决到之外，还能得到较高的煤气热值与焦油收率。但不足的地方是：尽管在反应时借助了热载体显热，但是仍需要借助额外的燃料燃烧，对为其持续提供热能；而且所得半焦产品实为经燃烧的焦渣与新鲜焦渣之间的混合物，有着比较低的利用价值。

4.2循环流化床锅炉燃烧/热解多联产工艺分析

工艺根据现实需要，把循环流化床锅炉与热解炉充分融合在一起，将循环流化锅炉所具有的高温循环热灰当作热载体，干馏原煤之后，便会有高质量的焦油、煤气产生；而经干馏处理之后的半焦，被当作锅炉燃料，向炉内输送并燃烧，形成蒸汽，用于供热与发电，最终可达到对煤炭综合、洁净利用的目的。

结语：

综上所述，当前大多采用的气燃式炉群煤低温干馏技术仍然需要不断的进行改进；传统的固体热载体方案有助于煤气热值以及焦油收率的大幅提高，但在此过程当中，无法对半焦显热进行充分利用，因而会有较低的热效率；而对于循环流化床锅炉燃烧/热解多联产技术来讲，其热载体为锅炉循环热灰，有着比较简单的工艺，以及比较高的热效率，因而能够实现煤焦油、煤气、热与电的四联产，实为一种不错的煤炭利用技术。

参考文献：

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