內(nèi)熱回轉(zhuǎn)式中低溫煤干餾尾氣旋風除塵回收方案優(yōu)化

夏 欣 竇 巖 王洪升 張學權(quán)

(1.天華化工機械及自動化研究設計院有限公司；2. 黑龍江煤化工有限公司)

煤干餾是指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭(或潔凈煤)、煤焦油及煤氣等產(chǎn)物的過程，按加熱終溫的不同可分為：高溫干餾，即焦化(900～1 100℃)；中溫干餾(700～900℃)和低溫干餾(500～600℃)[1]。中、低溫干餾焦油產(chǎn)率較高而煤氣產(chǎn)率較低。煤焦油是煤加工的主要副產(chǎn)物之一，其產(chǎn)率直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。中、低溫干餾煤焦油(簡稱焦油)是黑褐色粘稠液體，密度0.95 ～1.10g/cm3[2]。雖然干餾爐尾氣中含焦油量與原料煤性質(zhì)和干餾方法有關(guān)，但對尾氣進行合理的凈化會使焦油的回收率有顯著提高，并可為焦油質(zhì)量指標提供保證[3]。

黑龍江省依蘭地區(qū)即將建成的10t/h內(nèi)熱回轉(zhuǎn)式中低溫干餾工業(yè)示范性裝置，用于處理粒徑10mm以下的末煤，可將低質(zhì)煤中的油和煤氣提取，充分利用低質(zhì)煤中的油氣資源，具有良好的市場前景。

1 干餾爐尾氣中帶塵量大的原因分析

目前工業(yè)上大多數(shù)干餾爐出爐煤氣中焦油的回收仍沿用常規(guī)的方法，例如干餾爐出爐尾氣先用循環(huán)水噴灑降溫，使焦油冷凝，然后通過油水分離獲得焦油[3]。需要低溫干餾的兩種依蘭煤的煤質(zhì)分析結(jié)果見表1。

表1 依蘭煤煤質(zhì)分析

內(nèi)熱式中低溫煤干餾爐尾氣中粉塵量大的原因：一是由于末煤的熱穩(wěn)定性差，加熱時因水分和煤氣迅速析出使煤分裂，增加了爐內(nèi)帶出物，因此尾氣會帶出大量的煤粉和半焦粉；二是作為熱載體的熱煙氣與干餾產(chǎn)生的煤氣混合在一起，造成尾氣出口氣量增大，氣體流速加快，帶塵量增加[4]；三是褐煤干燥脫出全水后成為疏松多孔的物質(zhì)，其密度只有0.5 g/cm3，最大粒徑115μm，容易隨氣流被帶出[3]。

尾氣從干餾爐出來在進入洗滌塔之前用循環(huán)液噴灑后，荒煤氣中80%以上的焦油、水和粉塵冷凝析出混合在一起，形成難以分離的乳化液[3]。由于焦油粘度大，難以沉淀分離，故脫除水和焦油渣比較困難。

2 干餾爐旋風除塵工藝優(yōu)化

要提高煤焦油的回收率，需優(yōu)化干餾爐尾氣的凈化工藝(圖1)。把干餾爐排出的高溫尾氣(450～500℃)引入高效旋風分離器進行干法除塵，除塵效率達到80%～90%。除塵后尾氣再用循環(huán)水噴灑，繼續(xù)除塵8%～10%，然后進入洗滌塔中對將少量的煤粉進行洗滌，再通過之后的閃蒸冷卻等流程使焦油達到標準要求。這種工藝優(yōu)化提高了焦油回收率，減少了焦油中的含塵量，可提高焦油的品質(zhì)。

圖1 優(yōu)化后的工藝流程簡圖

該工藝中，最核心的設備是利用離心力將高速含塵尾氣中的煤粉分離出來的干式高效旋風氣固分離裝置。本項目的旋風分離器采用的是內(nèi)置六桶分離器圓形并聯(lián)的結(jié)構(gòu)(圖2)[5]，處理氣量約為80 000～100 000m3/h，分離效率為80%～90%。

圖2 內(nèi)置六桶分離器圓形并聯(lián)示意圖

內(nèi)置六桶分離器圓形布置的優(yōu)點有：

a. 調(diào)節(jié)進口氣速的合理值，保證其中每個分離器的進口氣速、分離效率和壓降相等，從而提高分離效率；

b. 降低了分離器的壓力損失，減少了常見的“上灰環(huán)”及“二次揚塵”等影響分離效率的現(xiàn)象；

c. 內(nèi)殼和外殼的工作溫度相同，防止了因溫差不同而導致的結(jié)露、粘壁；

d. 收集的粉塵采用底部翼閥排出，防止二次揚塵，影響分離效率；

e. 外殼設置放大段沉降室，有助于煤粉二次分離。

依蘭地區(qū)的褐煤含油量約為4%～5%，干餾爐處理量為10t/h，通過內(nèi)置旋風分離器的干法除塵，焦油產(chǎn)率可提高4.35%左右。旋風分離器的入口荒煤氣溫度450℃左右，入口氣速22.61m/s，入口壓力-500Pa，氣體密度0.49kg/m3，壓降約為2.4kPa，除塵效率最終能達到90%～95%。

3 結(jié)束語

末煤在中、低溫干餾后，先經(jīng)過內(nèi)置六桶圓形旋風分離器的干法除塵，除塵效率高達90%～95%，有效避免了因除塵器內(nèi)外壁溫差導致的煤焦油結(jié)露及粘附、堵塞等現(xiàn)象，顯著提高了焦油回收效率和焦油的品質(zhì)。由此可見，該高效旋風分離器是一種合理的中、低溫煤干餾尾氣除塵設備。

[1] 楊軍燾，蘭新哲，張秋利，等.低溫干餾煤焦油回收率的影響分析[J].煤炭技術(shù)，2012,31(1)：230～232.

[2] 郭樹才，胡浩權(quán).煤化工工藝學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012:6～10.

[3] 顧全文.低溫干餾煤焦油回收工藝改進[J].山西化工，2013,33(2)：58～59.

[4] 楊士杰.提高焦油回收率工藝改進[J].山西化工，2006,26(4)：63～64.

[5] 盧耀輝.旋風分離器的并聯(lián)方式[J].化工裝備技術(shù)，1993,14(3)：14～15.