無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤饧夹g(shù)

無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤饧夹g(shù)郭啟海，丁力，張順利，吳道洪北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司摘要：北京神霧集團(tuán)無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤饧夹g(shù)與現(xiàn)有技術(shù)比，具有以下顯著特點：采用北京神霧集團(tuán)的蓄熱式節(jié)能燃燒技術(shù)，熱效率高，可以使用低熱值煤氣（700kcal/Nm3以上）作為燃料；采用內(nèi)置外熱式輻射管傳熱，傳熱均勻性好，熱解速度快，熱解室與燃燒室隔離，熱解揮發(fā)物與燃燒煙氣不相混合，煤氣成分較純，富產(chǎn)氣體熱值高4000kcal/Nm3以上），后續(xù)冷卻、凈化裝置負(fù)荷相對減??；采用旋轉(zhuǎn)床裝置進(jìn)行熱解，物料均勻布置到底料板后，物料隨底料板在爐膛內(nèi)旋動，沒有翻滾、攪動等，對物料強(qiáng)度、粒度要求不高；旋轉(zhuǎn)床熱解裝置易實現(xiàn)單體擴(kuò)大，單爐產(chǎn)量高，適于大規(guī)模推廣。關(guān)鍵詞：褐煤；無熱載體；熱解；旋轉(zhuǎn)床；蓄熱式燃燒；輻射管。1前言隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油消費迅速增長，而我國又是石油資源相對缺乏的國家，缺油、少氣、富煤的資源賦存現(xiàn)狀，決定了在相當(dāng)長時期內(nèi)，煤炭在我國能源消費結(jié)構(gòu)中的比例不會低于60%。全世界的褐煤儲量約為4萬億噸，占全球煤炭儲量的40%［1］。我國褐煤資源豐富，據(jù)2010年底的統(tǒng)計，中國探明的煤炭儲量約為1145xl08t，其中次煙煤和褐煤約占46%［2］，褐煤已經(jīng)成為我國能源生產(chǎn)和供應(yīng)的重要組成部分，隨著煤炭產(chǎn)量的逐年增長，在能源構(gòu)成中的比重將進(jìn)一步增加。褐煤是煤化程度最低的煤種，具有水分含量高，揮發(fā)分高，不粘結(jié)，易風(fēng)化變質(zhì)，含原生腐殖酸，含氧高，化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，燃點低，熱穩(wěn)定性差等主要特點。根據(jù)褐煤資源的特點，如何實現(xiàn)褐煤潔凈高效燃燒？如何實現(xiàn)褐煤清潔利用，這些問題一直困擾著褐煤的開發(fā)和利用［3,4］。北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司本著發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，發(fā)揮低變質(zhì)煤的煤質(zhì)特點，經(jīng)過多年技術(shù)積累，研發(fā)出無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤饧夹g(shù)，將低變質(zhì)煤轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)油品、優(yōu)質(zhì)化工原料氣、優(yōu)質(zhì)半焦，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為高附加值冶金和化工產(chǎn)品。2技術(shù)簡介神霧集團(tuán)根據(jù)褐煤熱解工藝需要，結(jié)合在冶金行業(yè)已成熟應(yīng)用的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的蓄熱式轉(zhuǎn)底爐和蓄熱式輻射管燃燒等技術(shù)，首次將轉(zhuǎn)底爐技術(shù)和蓄熱式輻射管燃燒技術(shù)應(yīng)用在化工行業(yè)，在將冶金行業(yè)和化工行業(yè)成熟技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計出滿足煤、油頁巖、廢舊輪胎、垃圾、生物質(zhì)等原料熱解需要的連續(xù)式熱解反應(yīng)器。該旋轉(zhuǎn)床的床內(nèi)溫度可精確控制，且熱解過程中產(chǎn)生的高溫油氣通過油氣快速導(dǎo)出裝置部分快速排出，實際使用性能既滿足了熱解充分、油氣產(chǎn)率高，又實現(xiàn)了安全、環(huán)保、節(jié)能的要求。無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解系統(tǒng)如圖1所示，由原料預(yù)處理單元、熱解單元、熄焦單元和油氣冷卻分離單元組成，包括原料破碎裝置、篩分裝置、干燥裝置、進(jìn)料機(jī)、輻射管加熱裝置、旋轉(zhuǎn)床、出料機(jī)、高溫強(qiáng)制對流裝置、油氣冷卻器、油水分離器等部分。! 源科預(yù)i!原煤 卜破碎? 卜|篩分 ?十燥 h成型裝置||* —T- ——p 'MI(krnnn I熱解單兀 |1O換詈4 】 !熄焦小元 打 / I提質(zhì)煤*_|熄焦裝置卜出出料裝置R——礴除二強(qiáng)制對流裝置|；11111訃溫油氣快速輸甲裝萱焦油4——1油氣冷卻分離單元1r=!11高溫汕氣高溫油氣快1冷卻裝置■速輸山裝置11煤氣4——111圖1無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床熱解系統(tǒng)其中無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器是這一系統(tǒng)的核心設(shè)備，該設(shè)備的開發(fā)設(shè)計既需要滿足入爐熱解充分、油氣產(chǎn)率高的要求，又要實現(xiàn)安全、環(huán)保、節(jié)能的要求。圖2是無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，物料依次經(jīng)過旋轉(zhuǎn)床的裝料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)、均熱區(qū)和出料區(qū)，在500?650°C下發(fā)生熱解反應(yīng)，得到焦油、煤氣氣和半焦產(chǎn)品。原煤熱解生成的小分子烴類和煤氣，在引風(fēng)機(jī)的作用下，從爐膛頂部或爐膛側(cè)面多處油氣出口快速采出，進(jìn)入高溫油氣冷卻系統(tǒng)，極大縮短了高溫油氣在爐膛里面的停留時間，保證了焦油的高收率。熱解過后的提質(zhì)煤通過出料裝置輸送到噴霧熄焦系統(tǒng)。在旋轉(zhuǎn)床熱解反應(yīng)器中，用多點布置、精確可調(diào)蓄熱式輻射管輻射加熱，保證了煤層快速、均勻受熱。通過控制旋轉(zhuǎn)床的布料板的旋轉(zhuǎn)速度，以控制物料的反應(yīng)時間。通過控制輻射管燃?xì)饬?，實現(xiàn)爐膛溫度的精確調(diào)節(jié)。圖2無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床橫截面結(jié)構(gòu)示意圖3技術(shù)特點無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤饧夹g(shù)，高度關(guān)注節(jié)能、降耗、減排的同時，在熱解裝置大型化、連續(xù)穩(wěn)定化運行思路和技術(shù)上有所突破，有效解決了諸如結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)、材料技術(shù)、高溫密封技術(shù)、高溫油氣分離技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)問題。與現(xiàn)有技術(shù)比，北京神霧集團(tuán)無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤饧夹g(shù)具有以下顯著特點：八、、?（1）采用北京神霧集團(tuán)的蓄熱式節(jié)能燃燒技術(shù)，熱效率高，可以使用低熱值煤氣（700kcal/Nm3以上）作為燃料；（2）采用內(nèi)置外熱式輻射傳熱，傳熱均勻性好，熱解速度快，熱解室與燃燒室隔離，熱解揮發(fā)物與燃燒煙氣不相混合，煤氣成分較純，后續(xù)冷卻、凈化裝置負(fù)荷相對減小；3）采用旋轉(zhuǎn)床裝置進(jìn)行熱解，物料均勻布置到底料板后，物料隨底料板在爐膛內(nèi)旋動，沒有翻滾、攪動等，對物料強(qiáng)度、粒度要求不高，原料廣泛，褐煤、長焰煤、煙煤、垃圾、生物質(zhì)、廢舊輪胎等均可作為原料；熱解過程中無其它雜質(zhì)引入，富產(chǎn)氣體熱值高(4000kcal/Nm3以上)；生產(chǎn)過程清潔環(huán)保，過程中產(chǎn)生的許多有害物質(zhì)可以控制、回收，對周圍環(huán)境基本無污染；(6)旋轉(zhuǎn)床熱解裝置易實現(xiàn)單體擴(kuò)大，可通過加大設(shè)備規(guī)模增強(qiáng)處理能力，單爐產(chǎn)量高，適于大規(guī)模推廣。4結(jié)論北京神霧集團(tuán)以市場需求為向?qū)?，以?jié)能減排和資源綜合利用為研發(fā)目標(biāo)，制定可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略，始終立足原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，專注高效燃燒技術(shù)，利用深度技術(shù)研發(fā)和工業(yè)化推廣應(yīng)用，在非常規(guī)礦石資源/化石能源、固廢及再生資源的高效利用方面提供節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的綜合解決方案。在目前全球能源日趨緊張的形勢下，褐煤的經(jīng)濟(jì)價值及其相關(guān)加工生產(chǎn)技術(shù)又重新被世界能源界所重視。神霧集團(tuán)自主研發(fā)的無熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤饧夹g(shù)的推廣，對褐煤資源清潔高效利用領(lǐng)域的開拓具有重要意義，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排要求，同時也極大的緩解了中國對國外能源的過度依