一种新型粉煤热解技术与煤电联产的研究

党新格

【摘 要】 针对目前国内兰炭直立方型炉在技术和市场方面所遇到的困境，本文着重对粉煤用回转炉进行热解的创新技术予以探讨，开辟一种全新的兰炭冶炼途径，同时将粉焦创造性地和火电有机地结合起来，为兰炭、火电企业产业的升级改造提供一种借鉴和思路。

【关键词】 新型粉煤  热解技术  煤电联产

1 国内兰炭冶炼技术现状

我国目前兰炭中低温干馏技术有多种工艺，大部分使用的是内热式直立方型炉，其主力炉型为5万吨/年、7.5万吨/年、10万吨/年，分布在陕北、内蒙等地区，经过近十年的发展，从无到有，已趋于成熟，为兰炭行业的发展做出了很大的贡献。目前，国内兰炭设计产能估计在4000万吨/年左右，而实际开工率估计不到40%。内热式直立方型炉在技术上的缺点有：（1）原料煤粒度要求苛刻，必须是38块煤，在原料煤的选用上范围狭窄。（2）煤气中含N量高，有效成分含量低，热值低，特别对于后续需要提H2的工序带来困难较大。（3）产生的粉焦过多，达10%以上。（4）采用湿法熄焦，产生COD含量极高的污水，难以处理。在兰炭干馏工艺的研发方面，近几年国内有些公司和个人一直在进行着不懈的努力，取得了一些成绩，比如内胆式加热炉、外热式直立炭化炉、内热式直立转底炉等等，不一而足，这些新技术在不同程度上解决了部分问题，但是还没有完全解决难题，因此，在目前经济下滑，兰炭市场遭遇寒冬，大部分兰炭公司处于停产状态，即使开工企业也是经营惨淡，急需研发一种原料范围广泛、产品市场广阔、绿色环保的干馏工艺。外热式粉煤回转炉的研发正当其时，能成功解决上述难题。

2 外热式粉煤回转炉工艺研究

西安某实业公司经过对国内外煤热解工艺的研究成果的分析和吸收，开发出了外热式粉煤回转炉工艺（以下简称WFH工艺），即将回转炉研发制造与煤的干馏有机融合，依据回转炉煅烧物料的原理，形成一套技术先进的全新煤炭中低温干馏工艺。

工艺流程为：先将粉煤预热，进入回转炭化炉热解成粉焦和煤气，粉焦经适度冷却后，送往电厂发电;煤气经过净化，回用一部分，剩余煤气可送往制氢工段;利用回炉燃烧的煤气产生的废气，可对粉煤进行预热。粉煤在回转炭化炉停留时间约在1-2h。

2.1 WFH工艺流程简图

如图1所示：

2.2 WFH工艺特点

（1）原料范围广，WFH工艺既可以处理块煤，也可以用处理小于30mm的粉煤;（2）产品质量特点：采用干法熄焦，半焦含水量低，提高了半焦的质量;焦油密度低、收率高， 小于360℃馏分占到45%，360 ℃～450 ℃馏分占到34%，H元素质量百分含量大于8%，焦油收率6-10%;煤气纯净，热值高，N2含量小于5%，CH4、H2、CO有效成分含量高，热值达4000kcal/Nm3以上。（3）单套装置产能大，WFH工艺设计产能可达100万吨/年;（4）WFH工艺操作灵活，可以根据市场的变化情况，可随时调整产品结构;（5）由于WFH工艺自动化程度高，运行可靠、操作稳定，可有效减少生产用工。（6）由于采用干法熄焦，减少了有害气体及工业污水的排放， 具有明显的环保优势。

3 WFH工艺的几项主要指标

3.1 能耗指标（见表1）

3.2 煤气含量（见表2、表3）

3.3 兰炭产品质量指标（见表4）

3.4 煤焦油的质量指标（见表5）

3.5 主要设备规格及原煤消耗、产品产量（见表6）

3.6 投资指标

WFH工艺干馏系统投资在200-250元/吨煤，配套煤气净化系统投资在400-450元/吨煤。

效益预测：按目前煤炭价格，每处理1吨粉煤（和块煤相比）可创造效益100元左右。

4 WFH工艺与火力发电的联产

由于WFH工艺采用干法熄焦，生产出的热粉焦在经过适当冷却后，根据需要，保持一定温度，可在密闭条件下，送往锅炉燃烧发电，这样可以极大地提高热效率，特别适用于大型火力发电（可以不用煤预热器），也可将富余煤气送往电厂掺合燃烧发电，实现真正意义上的煤电联产。采用WFH工艺-热电联产后，热电厂的销售收入预计可提高30%左右。

5 结语

（1）西安某实业公司研发的 WFH工艺适应不同的煤种、不同的粒度，比如褐煤的提质、油页岩干馏，产品可根据市场随时调节，代替外热式直立炉是必然趋势，具有广泛的适用范围和应用前景。（2）WFH工艺单套系统的年处理量可以达到100万吨，可以和气化、燃烧、发电等配合，形成多种联产组合，比如煤→半焦→电石、煤→半焦→合成气→油或醇类燃料等，这样能大力提高能源利用效率。