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

夏 欣 竇 巖 王洪升 張學(xué)權(quán)

(1.天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)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(jì)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(jìn)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(biāo)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(jìn)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(fēng)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(fēng)分離器進(jìn)行干法除塵，除塵效率達(dá)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(jìn)入洗滌塔中對將少量的煤粉進(jìn)行洗滌，再通過之后的閃蒸冷卻等流程使焦油達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(fēng)氣固分離裝置。本項(xiàng)目的旋風(fēng)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(diǎn)有：

a. 調(diào)節(jié)進(jìn)口氣速的合理值，保證其中每個分離器的進(jìn)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(yáng)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(dǎo)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(yáng)塵，影響分離效率；

e. 外殼設(shè)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(fēng)分離器的干法除塵，焦油產(chǎn)率可提高4.35%左右。旋風(fēng)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(dá)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(fēng)分離器的干法除塵，除塵效率高達(dá)90%～95%，有效避免了因除塵器內(nèi)外壁溫差導(dǎo)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(fēng)分離器是一種合理的中、低溫煤干餾尾氣除塵設(shè)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(xué)[M].北京：化學(xué)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(jìn)[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(jìn)[J].山西化工，2006,26(4)：63～64.

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