内热式中低温煤热解炉的开发与应用
我国大气污染主要来源是直接燃用煤炭,加强解决煤的深加工,提供清洁煤气,实现煤的综合利用,文章阐述了内热式中低温热解炉的原理、工艺流程及特点, 对原料适应性、产品质量的影响因素和经济、社会效益进行了介绍。详细内容,请阅读文章!
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我国大气污染主要来源是直接燃用煤炭。因此,解决煤的深加工,提供清洁煤气,实现煤的综合利用,是一项重要工作。我们经过小试、中试和工业性试验,于1993年在山西省忻州市建成了规模为年转化原煤30000t的煤制气实验厂,将内热式中低温热解炉及其制气技术用于工业生产,目前第三代炉已建成投产,运行良好。在内热式中低温热解炉内进行着比较复杂的物理和化学反应。第一步反应是鼓入的空气和炉内原料煤在炉内燃烧,产生的热能积蓄于料层中,为下一步热解煤、干馏煤和水蒸气的分解反应作准备,第一步反应如下:C+O2=CO2+408763kJ/kgC+CO2=2CO-102375kJ/kg实际由于鼓入的是空气,所以实际反应式为:2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+245300kJ/kg第二步反应是以上过程所提供的热能将炉内原煤进行热解干馏(中、低温),并产生大量的挥发物,逐步将煤加热至700左右,释放出中低温干馏煤气。煤、半焦、煤气的组成见表1~表3。第三步反应是经热解干馏后700的半焦与炉内下部冷却喷淋水生成的水蒸气反应,吸收大量热量同时产生水煤气和半水煤气,第三步反应式如下:C+H2O=CO+H2-118799kJ/kgC+2H2O=CO2+2H2-75222kJ/kg炉子进入正常生产时,第一步反应中原料煤的燃烧逐步由回炉煤气的燃烧所替代,并据热解干馏炉内煤炭所需热量的多少控制回炉煤气量和鼓入空气量,从而实现热平衡和物料平衡,达到稳定运行。热解炉结构及工作过程图1为处理煤33t/d的热解炉结构图。热解炉体按工作过程自上而下分为3段。第1段为煤的预热、干燥段。冷原料煤经煤仓和布料器进入炉体内顶部,自上而下缓慢(根据热解干馏速度和出焦量控制速度)向热解干馏段(700左右)运动,与自下而上的荒煤气逆向接触换热,使煤逐步经过干燥、预热,同时使荒煤气温度降至70左右被煤气风机引出送入焦油回收系统。第2段为热解干馏段。经干燥、预热后的原料煤进入煤气和空气混合燃烧并达到700左右的中低温热解干馏段,该段火层厚度为2m左右,原料煤缓慢通过该区完成热解干馏,原料煤在该区域的停留时间、给风量、风压、煤气供给量、火层厚度的调节以及半焦、焦油、煤气的质量产量等均由该段进行控制调节,所以第二段是该炉体的核心工作部位。第3段为半焦冷却段。该段分两部分,第一部分为炉内冷却部分,利用炉体下部的循环、冷水夹套和水喷淋管使热解干馏后的半焦由700左右降到200左右,这一段炉内产生热交换和水煤气反应。第二部分为水封冷却和出焦部分,即将200左右的半焦经水封冷却至50左右后经出焦口排出。内热式中低温热解炉采用炉内燃烧(内置燃烧室)、物料满膛(原料充填整个炉膛)、逆向直接换热(物料由上而下,热载体由下而上同炉膛换热)、无碍障运行(炉膛内无炉篦炉排)的设计方案,炉体结构紧凑,热能利用率高,能耗小,造价低,产量大,产品质量稳定,炉子运行平稳,启停灵活方便,是一种应用价值较高的实用炉型。
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