專利名稱：無粘結(jié)劑抗水型煤型焦的制造方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤的成型方法及裝置，尤其是一種無粘劑抗水型煤或型焦的制造及裝置。
(2)背景技術(shù)粘結(jié)劑和干燥固結(jié)兩項(xiàng)費(fèi)用一般占型煤加工成本60％以上，成為制約我國約4億噸工業(yè)燃料型煤商品化的經(jīng)濟(jì)瓶頸?！吨袊鴿崈裘杭夹g(shù)發(fā)展綱要》(1995年制定)稱，國內(nèi)沒有一家工業(yè)型煤廠能夠沖破成本難關(guān)，均不能維持正常生產(chǎn)、營運(yùn)。為此，國家將一種免烘干抗水型煤列為技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目和“十五”期間重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品。
無粘結(jié)劑型煤爐前自成型技術(shù)因其節(jié)煤效益、煤種及爐種適應(yīng)性的諸多局限性，雖經(jīng)行政方式大力提倡，推廣至今已有10多年，但發(fā)展受挫，難以普及。
型煤粘結(jié)劑有有機(jī)劑、無機(jī)劑或其復(fù)合劑。有機(jī)劑大多成本高，且無中、高溫粘結(jié)力。無機(jī)劑一般加入量較大，增加型煤灰份。我國動(dòng)力煤平均灰份已達(dá)23.85％，高的在30％以上。對工業(yè)鍋爐，燃煤灰份增加1％，則煤耗增加2％～2.5％。顯然，增加灰份將削減型煤的節(jié)煤潛力，甚至導(dǎo)致高灰份煤種型煤不能維持正常燃燒。
型煤普遍采用干燥法固結(jié)。由于技術(shù)界認(rèn)定高溫干燥將使型煤熱爆，而普遍采用約120℃的低溫干燥工藝及設(shè)備，其效率極低，干燥周期在4h以上，甚至幾十h，造成驚人的干燥煤耗及風(fēng)機(jī)電耗，設(shè)施投資常超過成型作業(yè)設(shè)施總投資。型煤免烘干常溫固結(jié)多采用水凝性膠結(jié)材料或乳化瀝青作粘結(jié)劑，成本不低，固結(jié)反應(yīng)時(shí)間常需24～72h。
焦炭傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是在焦化爐中將散狀焦煤壓成厚實(shí)煤層，打孔點(diǎn)火，引燃煤層至所需高溫，然后隔絕空氣，自熱焦化固結(jié)，回收焦?fàn)t氣后，推焦出爐，經(jīng)破碎篩分，除去焦粉，得到不同粒度的形狀不規(guī)則的塊焦。其缺陷是產(chǎn)生大量利用價(jià)值很低的焦粉，塊焦粒度和質(zhì)量不易控制。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種以水成型、以煤固煤、高溫干燥、快速焦結(jié)、強(qiáng)制冷卻，回收余熱與余氣，成本較低的快速制造無粘結(jié)劑抗水型煤或型焦的方法及其裝置。
本申請將型煤、型焦原料煤(包括煤、焦粉、炭粉、泥煤等)按國標(biāo)GB212-91《煤的工業(yè)分析方法》中的焦渣特征序號(hào)分為不粘煤和粘性煤兩大類。焦渣特征序號(hào)為(1)、(2)者稱不粘煤，焦渣特征為(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)者稱粘性煤。
無粘結(jié)劑抗水型煤、型焦的制造方法是1、原料煤加水，原料煤中按重量配比含≥3％的粘性煤，加水量以滿足成型要求為準(zhǔn)；2、將原料混合、粉碎、加壓成型為濕型煤；3、將得到的濕型煤加熱，升溫至粘性煤結(jié)焦溫度以上；4、將熱型煤自熱均質(zhì)，繼續(xù)微焦化或焦化至獲得抗水性和要求的強(qiáng)度；5、經(jīng)冷卻降溫，即為無粘結(jié)劑抗水型煤或型焦。
煤的粘性就是煤的結(jié)焦性。粘性煤受熱后，揮發(fā)份在200～250℃開始明顯分解，約300℃開始焦結(jié)，350～450℃強(qiáng)烈焦化。焦化形成的焦炭網(wǎng)絡(luò)骨架賦予型煤永久抗水性和強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，無煙煤加入3％的焦渣特征為(4)的粘性煤粉的型煤，在約450℃條件下，加熱約20min，即可獲得抗水性，水份基本脫凈，揮發(fā)份損失約1.5％。型煤強(qiáng)度隨粘性煤含量和性質(zhì)，加熱溫度與時(shí)間不同而異。焦網(wǎng)骨架具有極好的高溫性能。
型煤高溫干燥熱爆論認(rèn)為，型燥內(nèi)部水份是以氣態(tài)形式向表層遷移蒸發(fā)的，蒸汽是同體積水的上千倍，足以產(chǎn)生熱爆，因而低溫慢烘工藝居然統(tǒng)治了幾十年。然而，蜂窩煤均以濕態(tài)加在灼熱煤層上，何曾熱爆？實(shí)驗(yàn)證明，粘性煤含量20％，水份約13％、單粒約30g的煤球驟加于800℃電爐中，僅需6min即可基本脫除水份并完成微焦結(jié)，獲得抗水性?？梢哉J(rèn)為，型煤受熱時(shí)，其內(nèi)部水份是以液態(tài)方式快速外滲至表層蒸發(fā)的。
一種制造無粘劑抗水型煤或型焦的固結(jié)裝置(以下簡稱型煤固結(jié)裝置)由型煤固結(jié)爐和配套設(shè)備組成。
型煤固結(jié)爐設(shè)有爐體，在爐體內(nèi)沿型煤移動(dòng)方向依次設(shè)有爐內(nèi)輸送機(jī)、加熱室、自固室、冷卻室和出爐機(jī)。爐內(nèi)輸送機(jī)設(shè)于加熱室中，加熱室設(shè)有濕型煤導(dǎo)入斗、熱煙氣入口、廢氣出口和熱型煤出口以及消防水噴咀。自固室設(shè)于熱型煤出口下方。冷卻室和自固室共壁相鄰，下部以出爐機(jī)連貫為一體。自固室與冷卻室之共壁之上部設(shè)有通氣口，下部設(shè)有型煤道口。出爐機(jī)的自固室段裝有空氣隔離擋板。冷卻室設(shè)有回收氣出口及型煤出爐口。
根據(jù)型煤原料特性和型煤產(chǎn)品要求，型煤固結(jié)爐的配套設(shè)備有加熱源、強(qiáng)制冷卻設(shè)施、余熱余氣回收系統(tǒng)、通風(fēng)除塵系統(tǒng)和相應(yīng)的生控設(shè)施，即組成工業(yè)應(yīng)用的型煤固結(jié)裝置。
爐內(nèi)輸送機(jī)用于型煤在加熱室內(nèi)輸送移動(dòng)，采用無級(jí)調(diào)速，以耐熱材料制作，輸送機(jī)型式依型煤形狀、粒度及加熱介質(zhì)作不同的選擇，如鏈條機(jī)、輥道機(jī)、刮板機(jī)等。加熱室用于移動(dòng)中的型煤均勻受熱，迅速升溫，室內(nèi)最高溫度區(qū)的煙溫應(yīng)在粘性煤結(jié)焦溫度以上，輸送機(jī)材料允許溫度以下，一般為300～800℃，行程時(shí)間為3～10min。加熱介質(zhì)有兩種，一是熱煙氣，用于加熱在垂直方向上多排的單層散擺型煤；二是氣——固流態(tài)化假想液，用于加熱堆積型煤層。因而加熱室有氣流型和流化型兩種，并選用不同的爐內(nèi)輸送機(jī)。自固室和冷卻室等寬相鄰共壁，下部以可無級(jí)調(diào)速的鏈條出爐機(jī)聯(lián)為一體。自固室用于熱型煤自熱均質(zhì)，繼續(xù)干燥焦化固結(jié)，并釋出揮發(fā)份。為制止型煤繼續(xù)自燃，過度升溫，自固室應(yīng)隔離空氣。冷卻室根據(jù)回收氣成份要求，采用霧化水、冷風(fēng)或蒸汽對熱型煤進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
型煤固結(jié)爐的配套設(shè)備有1)加熱源用于制取熱煙氣，多采用熱風(fēng)爐，以煤或焦?fàn)t氣為燃料，也可采用工廠其他高溫廢熱。2)強(qiáng)制冷卻及余熱余氣回收設(shè)備對于生產(chǎn)型煤的裝置，采用霧化水和熱風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)吸引下的冷空氣進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，并產(chǎn)生的濕熱空氣與自固室匯入的揮發(fā)份匯合成濕熱空混氣，供作熱風(fēng)爐的一、二次風(fēng)，以強(qiáng)化燃燒，降低煤耗外及對熱煙氣作調(diào)溫增濕，提高煙氣“水碳比”，從而有效抑制熱風(fēng)爐燃料煤或加熱室型煤釋出的揮發(fā)份產(chǎn)生裂解反應(yīng)而致折炭冒黑煙，并且可降低揮發(fā)份的燃點(diǎn)或引燃型煤。對于生產(chǎn)型焦的裝置，為回收純凈可燃?xì)猓捎谜羝鋮s及水浸冷卻，蒸汽由熱型煤浸水產(chǎn)生，所回收的可燃?xì)獬┳鳠犸L(fēng)爐燃燒外，大部分送至系統(tǒng)外貯氣裝置。3)通風(fēng)除塵系統(tǒng)主要由鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、除塵器組成。4)生控設(shè)備主要由測壓、測溫、調(diào)速等組成。
為達(dá)到固硫、提高反應(yīng)活性或提高灰熔點(diǎn)的目的，而在型煤中加入各種添加劑，不影響本發(fā)明的應(yīng)用。型煤固化爐同時(shí)適用于粘結(jié)劑型煤干燥固結(jié)，其加熱室最高溫度控制在粘結(jié)劑允許范圍內(nèi)。如為非抗水型煤，則冷卻水不得噴灑于熱型煤上。
(4)


圖1是型煤固結(jié)爐的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是帶氣流型加熱室的型煤固結(jié)裝置(簡稱氣流型爐)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是帶流化型加熱室的型煤固結(jié)裝置(簡稱流化型爐)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是制造型焦的固結(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
(5)具體實(shí)施方式
如圖1～4，爐內(nèi)輸送機(jī)1裝在加熱室2內(nèi)，加熱室2裝有濕型煤導(dǎo)入斗3、熱煙氣入口4、廢氣出口5和熱型煤出口6及消防水噴咀7。熱型煤出口6的下方是自固室8，冷卻室9和自固室8共壁相鄰，下部以鏈?zhǔn)匠鰻t機(jī)10連貫為一體。自固室8和冷卻室9的隔墻上部是通氣口11，下部是型煤道口12。自固室8的出爐機(jī)10段裝有空氣隔離擋板13。冷卻室9裝有回收氣出口14、型煤出爐口15和霧化水噴咀16。
在圖中，S表示型煤移動(dòng)方向、M表示熱煙氣方向，N表示廢氣方向，H表示回收氣去向。
如圖1，是型煤固結(jié)裝置的主體——型煤固結(jié)爐的基本結(jié)構(gòu)圖。加以各種配套設(shè)施后，即成為工業(yè)應(yīng)用的型煤固結(jié)裝置。
如圖2，是一種帶有層燃式熱風(fēng)爐的氣流型加熱室的型煤固結(jié)裝置。爐內(nèi)輸送機(jī)1為多排縱向平行布置，型煤在輸送機(jī)上宜單層散擺，最多不得超過兩層。熱風(fēng)爐17設(shè)于加熱室2下方，回收氣出口14以管線連接到熱風(fēng)爐17的鼓風(fēng)機(jī)18入口，鼓風(fēng)機(jī)18出口以管線連接到熱風(fēng)爐17的風(fēng)箱進(jìn)口19和二次風(fēng)進(jìn)口20，并各設(shè)有控制閥21，22。加熱室2的廢氣出口5以管線連接除塵器23和引風(fēng)機(jī)24，并設(shè)有控制閥25。氣流型室允許型煤引燃著火。熱風(fēng)爐燃燒氣出口即加熱室熱煙氣入口4。
如圖3，是一種帶有層燃式熱風(fēng)爐的流化型加熱室型煤固結(jié)裝置。與圖2氣流型加熱室不同的是，加熱室2下部是一個(gè)流化床，由等壓風(fēng)箱26、布風(fēng)板27和基本流化區(qū)28組成，布風(fēng)板27裝帶閥的卸料管29，基本流化區(qū)28頂部是帶有耐熱絲網(wǎng)的縱向爐條排30，用以支持型煤層，基本流化區(qū)高度取約300mm，用于填充床料。為減少氣——固流態(tài)化假想液以對型煤的磨損，流化床料應(yīng)選用dmax＜0.3mm的細(xì)粒料，流化工作流速宜小于0.1m/s。加熱室2的熱型煤出口6應(yīng)設(shè)在流化層上方。由于氣——固流化床具有溫度均勻、傳熱傳質(zhì)效果極好的特點(diǎn)，所以型煤可以在爐內(nèi)輸送機(jī)1上成層狀堆放。加熱室運(yùn)行煙溫僅取略高于粘性煤的結(jié)焦溫度，并且不允許型煤在室中引燃著火。
如圖4，是一種制造型焦的型煤固結(jié)裝置。與制造型煤的裝置不同的是，由于生產(chǎn)焦炭的原料煤揮發(fā)份在20％以上，甚至高達(dá)40％，焦炭生產(chǎn)的重要目標(biāo)是回收盡可能多的純凈焦?fàn)t氣，嚴(yán)格控制焦?fàn)t氣的氧含量指標(biāo)。為此，如圖4，自固室8、冷卻室9和出爐機(jī)10依靠水封池31實(shí)現(xiàn)完全隔絕外界空氣的要求，水封池31裝有出池機(jī)32，冷卻室9的熱型煤落入水封池31產(chǎn)生的蒸汽對灼熱型煤進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，并發(fā)生氣化反應(yīng)，生成(CO＋H2)可燃?xì)猓c自固室匯入的揮發(fā)份經(jīng)回收氣出口14，以管線連至水噴射真空泵33的氣體入口，并裝有控制閥34，循環(huán)水泵35提供真空泵33的動(dòng)力，氣水混合物經(jīng)管線引入氣水分離器36，可燃?xì)庖怨芫€送出，一路接燃?xì)鉄犸L(fēng)爐17的鼓風(fēng)機(jī)18入口，設(shè)有控制閥37。另一路送到貯氣裝置或其他用氣系統(tǒng)，并設(shè)有控制閥38。鼓風(fēng)機(jī)18入口管設(shè)有冷風(fēng)傍路及其控制閥39。熱風(fēng)爐17設(shè)有點(diǎn)火槍40。循環(huán)水泵35進(jìn)、出管設(shè)有控制閥41、42。
無粘結(jié)劑抗水型煤快速制造方法的提出，使型煤加工成本降低50％以上，型煤固結(jié)時(shí)間縮短幾十倍，并且具有廣泛的煤種適應(yīng)性，從而可能為中國工業(yè)型煤，特別是工業(yè)燃料型煤的產(chǎn)業(yè)化，商品化開辟道路，成為潔凈煤技術(shù)的重要內(nèi)容。該方法的實(shí)施已在實(shí)驗(yàn)室微型裝置上試驗(yàn)成功，下面是若干實(shí)施例，列如表1，其中，不粘煤采用福建龍巖無煙煤，焦渣特性序號(hào)為(1)，揮發(fā)份Vd＝3％～4％，灰份Ad＝15％～23％。加水量可控制成型水份≤15％，最好＜11％。表1給出無粘結(jié)劑抗水型煤快速制造的實(shí)施例。
表1無粘結(jié)劑抗水型煤速制實(shí)施例
注1、抗水性好是熱球出爐后入水不散，極好是久浸不散，具備永久抗水性。
2、流化床加熱為專設(shè)計(jì)之簡易微型裝置，批次式試驗(yàn)。將濕型煤加熱至粘性煤結(jié)焦溫度以上的時(shí)間≤30min，最好為3～10min。
權(quán)利要求
1.無粘結(jié)劑抗水型煤、型焦的制造方法，其特征在于其工藝步驟為1)、原料煤加水，原料煤中按重量配比含≥3％的粘性煤，加水量以滿足成型要求為準(zhǔn)；2)、將原料混合、粉碎、加壓成型為濕型煤；3)、將得到的濕型煤加熱，升溫至粘性煤結(jié)焦溫度以上；4)、將熱型煤自熱均質(zhì)，繼續(xù)微焦化或焦化至獲得抗水性和要求的強(qiáng)度；5)、經(jīng)冷卻降溫，即為無粘結(jié)劑抗水型煤或型焦。
2.如權(quán)利要求1所述無粘結(jié)劑抗水型煤、型焦的制造方法，其特征在于在隔離空氣條件下，將熱型煤自熱均質(zhì)，繼續(xù)微焦化或焦化。
3.如權(quán)利要求1所述無粘結(jié)劑抗水型煤、型焦的制造方法，其特征在于熱型煤自熱均質(zhì)釋出的揮發(fā)份和冷卻降溫的余熱、余氣予以回收利用。
4.一種制造無粘結(jié)劑抗水型煤、型焦的固結(jié)裝置，其特征在于設(shè)有型煤固結(jié)爐和加熱源、強(qiáng)制冷卻設(shè)施、余熱余氣回收系統(tǒng)、通風(fēng)除塵系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述一種制造無粘結(jié)劑抗水型煤、型焦的固結(jié)裝置，其特征在于所說的型煤固結(jié)爐設(shè)有爐體，在爐體內(nèi)沿型煤移動(dòng)方向依次至少設(shè)有爐內(nèi)輸送機(jī)、加熱室、自固室、冷卻室、出爐機(jī)，爐內(nèi)輸送機(jī)設(shè)于加熱室中，加熱室設(shè)有濕型煤導(dǎo)入斗、熱煙氣入口、廢氣出口和熱型煤出口以及消防水噴咀；自固室設(shè)于熱型煤出口下方，冷卻室和自固室共壁相鄰，下部裝有出爐機(jī)，并連貫為一體，自固室與冷卻室的共壁上部設(shè)有通氣口，下部設(shè)有型煤道口，出爐機(jī)的自固室段裝有空氣隔離擋板，冷卻室設(shè)有回收氣出口及型煤出爐口。
6.如權(quán)利要求4所述的一種制造無粘結(jié)劑抗水型煤、型焦的固結(jié)裝置，其特征在于型煤固結(jié)爐的加熱室是氣流型室或流化型室，冷卻室內(nèi)裝有霧化水噴咀，回收氣出口以管線連至熱風(fēng)爐的鼓風(fēng)機(jī)入口，鼓風(fēng)機(jī)出口以管線接至熱風(fēng)爐風(fēng)箱入口和二次風(fēng)入口，加熱室廢氣出口以管線連接除塵器和引風(fēng)機(jī)。
7.如權(quán)利要求4所述的一種制造無粘結(jié)劑抗水型煤、型焦的固結(jié)裝置，其特征在于加熱源是焦?fàn)t氣熱風(fēng)爐，加熱室為氣流型；自固室和冷卻室以水封池密封，回收氣出口以管線接至水噴射真空泵氣體入口，由水噴射真空泵、氣水分離器和循環(huán)水泵構(gòu)成回收氣回收系統(tǒng)；氣水分離器氣體出口以管線分別接熱風(fēng)爐的鼓風(fēng)機(jī)入口和外界貯氣設(shè)施；鼓風(fēng)機(jī)入口裝有空氣傍路管，加熱室廢氣出口以管線連接除塵器和引風(fēng)機(jī)。
全文摘要
涉及一種煤的成型方法及裝置,尤其是一種無粘劑抗水型煤型焦的制造及裝置。無粘結(jié)劑抗水型煤型焦的制造方法是1.原料煤加水,原料煤中按重量配比含≥3%的粘性煤,加水量以滿足成型要求為準(zhǔn);2.原料混合、粉碎、加壓成型為濕型煤;3.將得到的濕型煤加熱,升溫至粘性煤結(jié)焦溫度以上;4.將熱型煤自熱均質(zhì),繼續(xù)微焦化或焦化至獲得抗水性和要求的強(qiáng)度;5.經(jīng)冷卻降溫,即為無粘結(jié)劑抗水型煤或型焦。制造無粘劑抗水型煤的固結(jié)裝置由型煤固結(jié)爐和配套設(shè)備組成。型煤固結(jié)爐設(shè)爐體,爐體內(nèi)沿型煤移動(dòng)方向依次設(shè)爐內(nèi)輸送機(jī)、加熱室、自固室、冷卻室和出爐機(jī)。以水成型、以煤固煤、高溫干燥、快速焦結(jié)、強(qiáng)制冷卻,回收余熱余氣,成本低。
文檔編號(hào)C10B53/04GK1330125SQ01124429
公開日2002年1月9日 申請日期2001年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者王茂春, 王颶 申請人:王茂春, 王颶, 廈門思華達(dá)科技開發(fā)有限公司