[发明专利]一种直接利用粉煤高温热解红焦的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接利用粉煤高温热解红焦的方法，特别是能够充分利用劣质低阶粉煤高温热解红焦直接生产蒸汽、发电和气化的工艺，可以以煤焦化为煤基多联产工艺的核心，通过整合国内过剩焦化产能，优化工业燃煤锅炉、电厂燃煤锅炉、煤气化用于发电、生产化工产品和冶炼还原，可以耦合成为煤化工多联产综合园区，属于能源综合利用技术领域。

技术背景

据统计，截止2009年底，在中国有锅炉59. 52万台，其中工业锅炉58.48万台；每年锅炉用煤约21.5亿t，其中电站锅炉用煤约15亿t，工业锅炉用煤约6.5亿t，几乎所有的燃煤锅炉都是直接燃烧劣质原煤。原煤燃烧发电由于煤中含有一定水分，水的比热容是4.2 kJ/(kg·K)，在常压0.1MPa，100℃下，水的汽化潜热为2257.2kJ/kg，水蒸汽的比热容是2.1 kJ/(kg·K)，原煤的热值是20934kJ/kg，煤中每增加1%的水分，把1%的水从20℃加热到300℃消耗的热量会占原煤热值的0.14%，目前用于动力锅炉的原煤平均水分约为5-8%，在燃烧过程中因其不可逆热损失会损耗0.7%-1.12%的煤燃烧热能，即全国锅炉用煤量中约有0.15-0.24亿吨煤用于煤自身水分的加热消耗损失。

2013年我国焦炭总产量达4.76亿吨，产能约6.5亿多吨，独立焦化企业产能严重过剩，焦化陷入全行业亏损状态，在相当长一段时间内，焦化行业整体运行状况难以好转。据估算，国内焦化行业过剩产能资产规模近600亿元，如何使这部分固定资产能够充分利用和盘活保值，实现全行业扭亏为盈，是焦化行业发展的重要课题，而本发明的研究和开发为解决焦化过剩产能转型发展提供了新技术和新途径。

现有公开的国内外常规燃煤锅炉工艺和煤气化工艺，无论是固定床、移动床、还是流化床燃煤锅炉或气化炉，在常规燃烧过程中除了煤自身水分要消耗掉部分热量外，还存在煤自身升温热解也需要消耗一部分热量，因此在煤燃烧做功前要损失部分热量，形成不可逆热损失，降低资源利用效率。目前还没有带显热的粉煤高温热解红焦直接燃烧利用的报道。

公开号为CN103007371A的发明专利公开了 “一种利用红焦加热直接还原铁中还原气的方法”，该方法以干熄焦炉代替铁矿煤球团生产直接还原铁中还原气加热炉，以还原气代替干熄焦的循环氮气。

公开号为CN101334156A的发明专利公开了 “一种红焦余热锅炉”，该红焦余热锅炉所采用工艺是一种熄焦简单，产生高温高压蒸汽的一体式干熄焦锅炉。

上述公开的现有技术都是对现有焦化生产中红焦干熄焦技术进行的改进，所生产的焦炭产品也都是冶金焦，要求有一定的块度和强度，用于高炉炼铁，红焦的显热都是用间接换热的方式产生蒸汽用于发电，没有带显热的粉煤高温热解红焦直接用于燃烧和气化的报道。

浙江大学开发的循环流化床热电气及焦油多联产是利用流化床的方式来生产半焦、中低温煤气和中低温煤焦油，并把半焦用于循环流化床锅炉的直接燃烧产生蒸汽，其热解温度在500-650℃左右（中国电机工程学报，2010，30(29):9-15；广东电力，2011，24(9):1-7）。

随着煤炭工业现代化的发展，综采设备的大量使用，原煤中含粉煤率约80%。粒径小于10mm的粉煤随着原煤产量的增加所占的比例越来越大，煤矿的煤质变差、灰分增加，如何使粉煤尤其是高灰、高硫、高挥发分、高灰熔点等低阶粉煤得到有效利用，并使利用过程环境友好，是关系到能源与环境的重要课题。本发明有效解决了粉煤利用效率低下、环境污染及利用和盘活国内过剩焦化产能的问题，并在高温热解提质过程中大大地提高了劣质低阶粉煤的经济价值。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是如何在传统粉煤热、电、化多联产工艺的基础上，充分利用和盘活国内过剩焦化产能，进一步提高热、电、化多联产使用劣质低阶粉煤的效率，即直接将粉煤高温热解的红焦作为气化原料用于气化炉气化或作为锅炉燃料用于锅炉燃烧，红焦在600℃-900℃的起始温度条件下开始燃烧，解决目前国内外煤在常规燃烧中存在的不可逆热损失的问题，实现一种粉煤特别是劣质低阶粉煤高温热解产物红焦直接燃烧利用的发电、气化工艺。

本发明所要解决的上述问题是通过以下技术方案实现的。