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镁科研

低阶煤高温热解圆型半焦炉设计说明

发布时间：2023-02-28 作者：综合管理部
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低阶煤高温热解圆型半焦炉设计说明

经过多年实践发展，我国镁冶炼制气工艺装置先后经历了直接燃煤、水煤气发生炉、中低温干馏炉（即兰炭炉，以下简称方型半焦炉）和低阶煤高温热解圆型半焦炉（以下简称圆型半焦炉）的选择过程。圆型半焦炉与方型半焦炉相比，吨镁生产煤炭消耗降低8-12吨，供气提高约40%，吨镁生产电耗以及颗粒物、VOCs、酚氨废水产生量均降低约3-40%。低阶煤高温热解圆型半焦炉已成为我国现阶段镁冶炼制气工艺的最优选择，国内镁企业也普遍采用该装置作为镁冶炼的制气工艺装置。
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一.低阶煤高温热解圆型半焦炉的设计说明


低阶煤高温热解圆型半焦炉炉型由中钢集团鞍山热能研究院提出并设计，采用“低阶煤高温热解工艺”，又称为“低阶煤高温热解装置”，单炉设计能力：单炉15万吨/年可用于8-30mm小粒煤，炉顶装煤和炉底排焦均采用双室双闸，通过DCS集中控制提高自动化水平，配套相应环保设施减少污染物排放，做到了VOCs收集和治理、氨水治理，符合国家关于能耗、环保、质量、安全技术等综合标准。

以15万吨/年圆型半焦炉为例，单座圆型半焦炉由8个炭化室组成，采用一套装煤系统、一套出焦系统和一套煤气导出系统，单炭化室直径3.85m。其中:

1.进料系统。单座圆型半焦炉由一套备煤单元运来原料首先装入单炉炉顶单个上料仓内，经加煤阀进入到中间料仓，再经加煤阀进入到辅助煤箱装入炭化室内，炉顶加料系统采用单炭化室双仓双闸结构。即原料煤经加煤阀进入到中间料仓（上室），再经加煤阀进入到辅助煤箱（下室），然后进入炉内8炭化室内。进料过程采用DCS自动联锁控制，根据生产工艺要求，隔一定时间自动打开加煤阀向炭化室加煤一次，由原来的人工控制进料改为自动系统控制，在集中控制室监管值守，加料现场无人工操作，仅留有设备和安环巡检员岗位。整个炉顶进料系统全封闭运行并配有除尘装置。总体上，装煤采用单炭化室双仓双闸，结合煤气压力控制系统，可以有效控制荒煤气逸散，其原理和效果等同常规焦炉的单炭化室压力调节技术。

2.物料碳化运动过程。进入炭化室的块煤自上而下自由落体移动，原料煤与送入炭化室的高温气体逆流接触，当炉内热解温度升至1200℃时，热烟气上行将上段块煤干馏，形成兰炭。中部物料在加热的过程中产生干馏煤气。兰炭经炉内中部干馏完成后（挥发份在4-6％）下行进入熄焦段采用干法熄焦或低水分熄焦，全生产流程不使用回炉煤气，增加了可回收利用煤气的产出。（备注：炉内按运行温度不同，分为上部预热段、中部干馏段、底部熄焦段三部分）。

3.出料系统。圆型半焦炉采用一套出焦系统，通过一个出焦口出焦。干馏完成后，每个碳化室的半焦分别进入对应下方的8个排焦仓内，首先经过各自的推焦机进入上层焦仓（上室），再经排焦阀进入到下层焦仓（下室），即单碳化室的双室双闸出焦结构。最后，经过排焦阀汇合到一个刮板机上，经刮板机输送至单个焦仓内，再经下层焦仓下方的排焦阀进入筛焦系统。整个出焦系统全封闭运行并通过VOCs收集装置将有可能散溢的气体进行收集后集中处置。

4.煤气导出系统。圆型半焦炉采用一套煤气导出系统，单座炉煤气经炉顶8个上升管汇入集气管，再通过煤气总管送至煤气净化系统，单座炉的煤气导出系统压力与煤气变频风机连锁控制，保证系统运行压力，使整个系统安全稳定运行。煤气压力控制系统，可以有效控制荒煤气逸散，其效果和原理等同常规冶金焦炉的单炭化室压力调节技术。

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二.与方型半焦炉的比较说明


圆型半焦炉：单座10万吨/年炉型有6个圆型炭化室，单炭化室直径3.85m；单座15万吨/年炉型8个圆型炭化室，单炭化室直径3.85m。单座炉型均是一套进料系统、一套出焦系统、一套煤气导出系统构成，均采用双室双闸控制。（备注：目前圆型半焦炉单个炭化室外径3.85米为最优尺寸，外径过大可能会出现原料煤在热解时受热不均，出现欠烧或过烧现象）。

方型半焦炉：单座15万吨/年方型半焦炉由12-16个方型炭化室组成；单座10万吨/年方型半焦炉由10个方型炭化室组成；单座7.5万吨/年方型半焦炉由8个方型炭化室组成。单座炉型均是一套进料系统、一套出焦、一套煤气导出系统构成，均采用双室双闸控制。（备注：15万吨方型半焦炉也有一些异型炭化室设计，或略微加宽炭化室长宽，或2座7.5万吨炉子背靠背组合，内部结构大同小异）

总体上比较，圆型半焦炉与方型半焦炉在炉型结构上，设计原理是相同的，内部结构也大同小异，均是多个炭化室组成。两种炉型主要区别在产出煤气回收利用上，由于方型半焦炉需有部分煤气回炉利用，因此可回收利用煤气的产出量比圆型半焦炉少约40%。

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5台单炉产能15万吨/年“低阶煤高温热解圆型半焦炉”示范项目

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（府谷镁协）


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