一種新型粉煤熱解技術與煤電聯產的研究

黨新格

【摘 要】 針對目前國內蘭炭直立方型爐在技術和市場方面所遇到的困境，本文著重對粉煤用回轉爐進行熱解的創新技術予以探討，開辟一種全新的蘭炭冶煉途徑，同時將粉焦創造性地和火電有機地結合起來，為蘭炭、火電企業產業的升級改造提供一種借鑒和思路。

【關鍵詞】 新型粉煤 ?熱解技術 ?煤電聯產

1 國內蘭炭冶煉技術現狀

我國目前蘭炭中低溫干餾技術有多種工藝，大部分使用的是內熱式直立方型爐，其主力爐型為5萬噸/年、7.5萬噸/年、10萬噸/年，分布在陜北、內蒙等地區，經過近十年的發展，從無到有，已趨于成熟，為蘭炭行業的發展做出了很大的貢獻。目前，國內蘭炭設計產能估計在4000萬噸/年左右，而實際開工率估計不到40%。內熱式直立方型爐在技術上的缺點有：（1）原料煤粒度要求苛刻，必須是38塊煤，在原料煤的選用上范圍狹窄。（2）煤氣中含N量高，有效成分含量低，熱值低，特別對于后續需要提H2的工序帶來困難較大。（3）產生的粉焦過多，達10%以上。（4）采用濕法熄焦，產生COD含量極高的污水，難以處理。在蘭炭干餾工藝的研發方面，近幾年國內有些公司和個人一直在進行著不懈的努力，取得了一些成績，比如內膽式加熱爐、外熱式直立炭化爐、內熱式直立轉底爐等等，不一而足，這些新技術在不同程度上解決了部分問題，但是還沒有完全解決難題，因此，在目前經濟下滑，蘭炭市場遭遇寒冬，大部分蘭炭公司處于停產狀態，即使開工企業也是經營慘淡，急需研發一種原料范圍廣泛、產品市場廣闊、綠色環保的干餾工藝。外熱式粉煤回轉爐的研發正當其時，能成功解決上述難題。

2 外熱式粉煤回轉爐工藝研究

西安某實業公司經過對國內外煤熱解工藝的研究成果的分析和吸收，開發出了外熱式粉煤回轉爐工藝（以下簡稱WFH工藝），即將回轉爐研發制造與煤的干餾有機融合，依據回轉爐煅燒物料的原理，形成一套技術先進的全新煤炭中低溫干餾工藝。

工藝流程為：先將粉煤預熱，進入回轉炭化爐熱解成粉焦和煤氣，粉焦經適度冷卻后，送往電廠發電;煤氣經過凈化，回用一部分，剩余煤氣可送往制氫工段;利用回爐燃燒的煤氣產生的廢氣，可對粉煤進行預熱。粉煤在回轉炭化爐停留時間約在1-2h。

2.1 WFH工藝流程簡圖

如圖1所示：

2.2 WFH工藝特點

（1）原料范圍廣，WFH工藝既可以處理塊煤，也可以用處理小于30mm的粉煤;（2）產品質量特點：采用干法熄焦，半焦含水量低，提高了半焦的質量;焦油密度低、收率高， 小于360℃餾分占到45%，360 ℃～450 ℃餾分占到34%，H元素質量百分含量大于8%，焦油收率6-10%;煤氣純凈，熱值高，N2含量小于5%，CH4、H2、CO有效成分含量高，熱值達4000kcal/Nm3以上。（3）單套裝置產能大，WFH工藝設計產能可達100萬噸/年;（4）WFH工藝操作靈活，可以根據市場的變化情況，可隨時調整產品結構;（5）由于WFH工藝自動化程度高，運行可靠、操作穩定，可有效減少生產用工。（6）由于采用干法熄焦，減少了有害氣體及工業污水的排放， 具有明顯的環保優勢。

3 WFH工藝的幾項主要指標

3.1 能耗指標（見表1）

3.2 煤氣含量（見表2、表3）

3.3 蘭炭產品質量指標（見表4）

3.4 煤焦油的質量指標（見表5）

3.5 主要設備規格及原煤消耗、產品產量（見表6）

3.6 投資指標

WFH工藝干餾系統投資在200-250元/噸煤，配套煤氣凈化系統投資在400-450元/噸煤。

效益預測：按目前煤炭價格，每處理1噸粉煤（和塊煤相比）可創造效益100元左右。

4 WFH工藝與火力發電的聯產

由于WFH工藝采用干法熄焦，生產出的熱粉焦在經過適當冷卻后，根據需要，保持一定溫度，可在密閉條件下，送往鍋爐燃燒發電，這樣可以極大地提高熱效率，特別適用于大型火力發電（可以不用煤預熱器），也可將富余煤氣送往電廠摻合燃燒發電，實現真正意義上的煤電聯產。采用WFH工藝-熱電聯產后，熱電廠的銷售收入預計可提高30%左右。

5 結語

（1）西安某實業公司研發的 WFH工藝適應不同的煤種、不同的粒度，比如褐煤的提質、油頁巖干餾，產品可根據市場隨時調節，代替外熱式直立爐是必然趨勢，具有廣泛的適用范圍和應用前景。（2）WFH工藝單套系統的年處理量可以達到100萬噸，可以和氣化、燃燒、發電等配合，形成多種聯產組合，比如煤→半焦→電石、煤→半焦→合成氣→油或醇類燃料等，這樣能大力提高能源利用效率。