[正版]低阶煤直立炉热解技术 雷刚 低阶煤的主要特性与结构特点 低阶煤的热解原理 低阶煤分级分质利用领域科研人员工程技

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本书基于作者及团队多年研究和时间成果编撰而成，内容有以下特点：
1.对低阶煤的资源和特征进行叙述的基础上，对其热解原理作以系统论述。
2.对低阶煤直立炉热解的炉形特点、生产工艺参数和流程、物料和能量衡算等进行论述。
3.对生产过程的污染源和特征、防治方法和措施作以系统叙述。
4.对生产过程中的主要设备、自动控制、生产操作和公用设施等作以系统论述。
5.对生产操作规程、开停车、事故处理方法及措施等进行论述。
6.本书内容理论联系实际，具有科学性、系统性和实用性。
本书是一本对低阶煤直立炉热解技术进行全面、系统、深入论述的专著。

全书从我国煤资源禀赋重点地区的储量分布、煤种特性以及半焦的生产与应用发展前景等方面入手，汇集当前有关中低温热解技术机理等研究成果，着力对立式热解炉的工艺和行业热点（余热回收）等进行系统阐述。针对现阶段运行产能规模最大、分布最广、占有主导地位的内热式直立炉热解半焦生产技术，以陕西冶金设计院有限公司开发设计的“SH系列炉型”为主体，对其从资源优化利用、设计、施工、生产操作和运行管理、设备的维护、节能环保等方面进行了细致的叙述，涉及半焦生产过程主要环节，并对最新投产的SH4090型内燃内热式直立热解炉（单炉产能20万吨/年）运行实例进行了系统介绍。
本书可供从事低阶煤分级分质利用领域特别是直立炉热解领域的科研人员、工程技术人员和生产管理人员、大中专院校相关专业师生阅读参考。

无

1绪论001
1.1我国的低阶煤资源001
1.1.1低阶煤的储量001
1.1.2低阶煤的分布003
1.2低阶煤的主要特性与结构特点006
1.2.1褐煤的主要特性006
1.2.2低变质烟煤主要特性008
1.2.3低阶煤结构特点009
1.3我国半焦产业概述011
1.3.1规模产量011
1.3.2技术工艺012
1.3.3产品应用015
参考文献016

2低阶煤的热解原理019
2.1煤的热解过程、机理与模型020
2.1.1煤的热解过程020
2.1.2煤的热解机理021
2.1.3煤的热解模型022
2.2煤热解的化学反应025
2.2.1一次反应026
2.2.2二次反应026
2.2.3缩聚反应027
2.2.4交联反应028
2.3煤热解反应动力学029
2.3.1胶质体反应动力学029
2.3.2脱挥发分的动力学032
2.4煤热解的影响因素039
2.4.1原料煤种039
2.4.2加热终温041
2.4.3升温速率044
2.4.4热解压力046
2.4.5煤的粒径048
2.4.6热解气氛050
参考文献055

3直立炉热解工艺057
3.1外燃内热式直立炉热解工艺057
3.1.1鲁奇三段炉热解工艺057
3.1.2SM-GF技术热解工艺063
3.1.3RNZL型直立炉热解工艺069
3.2内燃内热式直立炉热解工艺071
3.2.1SH4090型内燃内热式直立炉热解工艺071
3.2.2SJ-Ⅴ型直立炉热解工艺079
3.2.3富氧热解技术研究083
3.3外热式直立炉热解工艺090
3.3.1中试技术工艺090
3.3.2工业示范装置094
3.3.3工业生产装置099
3.3.4传热模型研究105
3.3.5技术工艺研发108
3.4内外热式直立炉热解工艺114
3.4.1德国考伯斯炉114
3.4.2技术工艺研发115
参考文献123

4高温半焦的余热回用127
4.1余热回用研究127
4.1.1半焦余热回收利用的方案127
4.1.2气固换热的余热回收实验131
4.1.3半焦余热回用的颗粒流动137
4.1.4氮气干熄焦技术工艺研究140
4.1.5螺旋熄焦机内的颗粒流动143
4.2竖置式余热锅炉148
4.2.1技术特点148
4.2.2装置特点149
4.3横置式余热锅炉156
4.3.1研发与设计156
4.3.2横置式锅炉162
4.4余热回用方法165
4.4.1余热回收型螺旋输送机165
4.4.2传动式热管换热干法熄焦168
4.4.3半焦干法熄焦回转冷却炉169
4.4.4联合冷却高温半焦系统171
4.4.5导热油回收半焦的余热172
4.4.6回收半焦余热的蒸发器174
4.4.7隧道式半焦干熄焦系统174
参考文献177

5内燃内热式直立热解炉工艺的主要设备179
5.1SH型内燃内热式直立热解炉179
5.1.1研发历程179
5.1.2SH4090型内燃内热式直立热解炉构造181
5.1.3热解炉附属设备182
5.1.4推焦机183
5.2煤-焦输送设备187
5.2.1概述187
5.2.2煤-焦输送设备的分类187
5.2.3输送设备在半焦领域的应用现状191
5.3破碎机193
5.3.1概述193
5.3.2破碎机的分类194
5.3.3破碎机在半焦领域的应用现状204
5.4振动筛209
5.4.1概述209
5.4.2振动筛的分类210
5.4.3振动筛在半焦领域的应用211
5.5直接冷却塔214
5.5.1概述214
5.5.2直接冷却塔的分类214
5.5.3直接冷却塔在半焦领域的应用现状216
5.6管壳式冷却器217
5.6.1概述217
5.6.2管壳式冷却器的分类218
5.6.3管壳式冷却器在半焦领域的应用现状220
5.7电捕焦油器221
5.7.1概述221
5.7.2电捕焦油器的分类221
5.7.3电捕焦油器在半焦领域的应用现状223
5.8焦油氨水分离装置223
5.8.1概述223
5.8.2焦油氨水分离装置的分类223
5.8.3焦油氨水分离装置在半焦领域的应用现状226
5.9油罐228
5.9.1概述228
5.9.2油罐的分类228
5.9.3油罐的检修和维护230
参考文献231

6公用及土建工程235
6.1仪表自动化系统235
6.1.1仪表自动化系统概述235
6.1.2仪表自动化系统方案240
6.1.3仪表自动化系统展望244
6.2电气247
6.2.1供配电概述247
6.2.2照明250
6.2.3防雷及接地254
6.2.4爆炸危险环境255
6.3给排水256
6.4暖通空调258
6.4.1采暖系统258
6.4.2通风工程261
6.4.3空调系统262
6.5主要建、构筑物的结构选型265
6.5.1原料和产品储运单元的主要建、构筑物的结构选型265
6.5.2原料加工热解单元的主要建、构筑物的结构选型268
6.5.3煤气净化单元的主要建、构筑物的结构选型270
6.5.4厂区公共辅助单元的主要建、构筑物的结构选型271
参考文献271

7环境保护275
7.1污染来源及特性275
7.1.1废气污染物的来源与特性275
7.1.2废水污染物的来源与特性275
7.1.3固体废物的来源与特性276
7.1.4噪声的来源与特性276
7.1.5污染物排放标准与要求276
7.2大气污染及防治措施276
7.2.1废气污染物治理的原则与方法276
7.2.2颗粒物治理技术278
7.2.3二氧化硫治理技术280
7.2.4氮氧化物治理技术280
7.2.5VOCs治理技术281
7.3废水污染及防治措施285
7.3.1废水污染治理的主要方法285
7.3.2废水预处理技术287
7.3.3废水生化处理技术291
7.3.4废水深度处理技术295
7.3.5废水焚烧处理技术296
7.4固体废物污染及防治措施297
7.4.1固体废物治理的主要方法297
7.4.2废油渣处理技术297
7.4.3剩余污泥处理技术299
7.5噪声污染及防治措施300
7.5.1噪声污染及危害300
7.5.2噪声污染控制的主要方法301
参考文献302

8生产操作规程303
8.1主要工艺操作303
8.1.1备煤系统操作要点303
8.1.2热解系统操作要点304
8.1.3筛焦系统操作要点310
8.2主要设备操作311
8.2.1胶带机操作311
8.2.2推、刮焦机操作312
8.2.3破碎机操作313
8.2.4振动筛操作314
8.2.5电捕焦油器操作314
8.2.6煤气鼓风机操作316
8.2.7离心泵操作318
8.3岗位职责321
8.3.1生产班长岗位职责321
8.3.2上煤工岗位职责322
8.3.3炉顶放煤工岗位职责322
8.3.4出焦工岗位职责323
8.3.5筛焦工岗位职责323
8.3.6风机工岗位职责324
8.3.7水泵工岗位职责324
8.3.8抽油工岗位职责325
8.3.9维修工岗位职责325
8.3.10电工岗位职责326
8.3.11仪表工岗位职责326
8.3.12装载机司机岗位职责327
8.4其他管理制度327
8.4.1安全生产教育培训考核制度327
8.4.2电气设备管理制度329
8.4.3设备安全用电管理制度329
8.4.4设备巡回检查制度329
8.4.5绝缘工器具管理制度330
8.4.6门禁管理规定331
8.5故障及处理方法331
8.5.1常见故障及处理方法331
8.5.2其他故障及处理方法334
参考文献336

9典型项目实例339
9.1项目概况339
9.2项目设计339
9.2.1设计原则339
9.2.2规模方案340
9.2.3原料规格340
9.2.4产品规格341
9.2.5生产过程342
9.2.6物料衡算345
9.2.7主要设备346
9.2.8能耗分析346
9.2.9技术经济指标347
9.3项目特点348

进入21世纪，我国炼焦行业发展有了质的飞跃。随着《焦化行业准入条件》（2008年版）产业政策的颁布，以往“小散乱差”的半焦（兰炭）生产纳入国家相关行业的规范管理中，煤炭中低温干馏生产自此走上了规范发展的轨道。现阶段我国焦化行业已基本形成了以常规机焦炉生产高炉炼铁用冶金焦，以热回收焦炉生产铸造用焦，以中低温干馏炉加工低变质煤生产电石、铁合金、化肥、化工与民用清洁炭等用半焦的煤炭加工转化生产模式，构成了世界上煤炭干馏技术最为完整、煤炭资源开发利用最为广泛、煤炭的价值潜力挖掘最为充分、独具中国特色的焦化工业体系。
在我国的煤炭资源储备中，低阶煤资源丰富（主要包括褐煤和长焰煤、弱黏煤、不黏煤等低变质煤），占全国煤炭产量的55%以上，更占陕西、内蒙古和新疆煤炭产量的80%以上。如何做精、做细低阶煤的分级分质转化高效利用，是全行业尤其是行业科技工作者必须解决的首要问题。总结多年来国内外、行业内外的技术发展现状与生产实践经验，针对低阶煤的结构和加热特性等深入研究，开发出多种独具中国特色并与地方实际相适应的低能耗、低水耗的中低温热解生产半焦技术方式和装备类型，实现对煤炭的分级分质转化，以获得油、气、化、电、清洁燃料等高附加值产品。煤炭分级分质转化高效利用具有显著的经济效益和重大战略意义。在“十四五”期间，我国已将以低阶煤中低温热解为核心的煤炭分级分质转化利用，作为国家能源发展战略和技术革命创新的主要任务之一。
在我国煤化工产业实现“高端化、多元化、低碳化”战略目标的指引下，半焦产业现已进入高质量、绿色发展的新阶段。为了实现我国提出的力争于2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和的目标，促进我国半焦生产技术、装备和管理运行的新发展，陕西冶金设计研究院有限公司在多年来对半焦生产技术进行研究、设计和施工经验总结的基础上，联合行业专家学者倾力编纂《低阶煤直立炉热解技术》一书。全书从我国煤资源禀赋重点地区的储量分布、煤种特性以及半焦的生产与应用发展前景等方面入手，汇集当前有关中低温热解技术机理等研究成果，着力对立式热解炉的工艺和行业热点（余热回收）等进行系统阐述。针对现阶段运行产能规模最大、分布最广、占有主导地位的内热式直立炉热解半焦生产技术，以陕西冶金设计院有限公司开发设计的“SH系列炉型”为主体，对其从资源优化利用、设计、施工、生产操作和运行管理、设备的维护、节能环保等方面进行了细致的叙述，涉及半焦生产过程每个环节，并对最新投产的SH4090型内燃内热式直立热解炉（单炉产能20万吨/年）运行实例进行了系统介绍。此书的技术理论性很强，同时，理论联系实际，是一本对低阶煤直立炉热解技术全面、系统、深入论述的专著。本书可供从事低阶煤分级分质利用领域特别是直立炉热解领域的科研人员、工程技术人员和生产管理人员使用，也可供大中专院校相关专业师生参考。
作为此书的第一位读者，本人深感荣幸。细细品味，全书9章均可独立成篇，结构严谨，资料丰富翔实，理论性、实践性与可操作性强，使我获益良多。我深深体会到作者们全身心地为推进我国低阶煤热解技术绿色发展付出的努力与良苦用心，在此也对各位作者表示衷心感谢和热烈祝贺！
回忆我国中低温煤炭干馏技术发展历程，从陕北、内蒙古地区浪费资源、污染环境的“平地烧”烟火遍地，到单炉年产千吨的“大头炉”孤零零矗立在广袤的原野中挥散出刺鼻的酚氨混合气味，再到废弃的兰炭粉与污水横流的场景，小兰炭、小电石、小铁合金形成了“陕蒙宁”环境脏乱差的“黑三角”地区，兰炭产业成了险招“取缔”的危急产业。经地方政府引导，行业广大科研院所、设计研发单位的技术专家和企业家发扬敢于担当的精神，历经多年努力拼搏、多方探索与持续性改进，尤其是纳入炼焦行业规范管理以后，企业生产规模的扩大、干馏热解技术的创新开发与集成、单套炉组加工能力的增强、熄焦技术的改进与余热回收（废热回收）、煤焦油与煤气的延伸加工、生产废水的综合处理及配套环保设施的完善，企业自动化、信息化、智能化等综合素质的提高等都取得长足的进展，示范企业成果累累。现在半焦年产能达到1.2亿吨，呈现出以大型立式炉为主体，多种低阶煤“中低温干馏热解”分级分质技术竞相促进的可喜局面，闯出了一条适合中国国情和地区资源条件的低阶煤分级分质高效清洁利用的新路。
展望未来，随着作为国家能源发展战略的“中低温热解为核心的煤炭分级分质转化利用”技术的实施与不断进步发展，以及国家对“双碳绿色”等有关政策的实施，任重而道远。愿各研究院所、设计与设备制造企业、生产企业等进一步开拓思路、加强合作、全面提升，补齐低阶煤热解技术在核心技术、关键设备、环保措施等方面的短板，提升从业人员的素质，同心协力为低阶煤分级分质利用热解产业的持续、健康、稳定发展做出更大贡献。我们期待一大批年产能达到数百万吨以至千万吨级、技术多样性的低阶煤中低温热解分质高效清洁化企业建成，生产出种类繁多的高附加值干馏煤化工产品，为中国式低阶煤分级分质高效清洁利用做出新贡献。

2023年10月于北京