專利名稱：炭化型煤其生產(chǎn)方法和專用炭化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤的成型制品和它的生產(chǎn)方法及專用生產(chǎn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
型煤是利用末煤、中煤或泥煤等劣質(zhì)煤，通過(guò)改變其結(jié)構(gòu)及燃燒方式從而提高煤利用價(jià)值的一種燃料。但現(xiàn)有冷壓型煤的燃燒與其它煤的燃燒一樣，不可避免地要產(chǎn)生不同黑度的煤煙。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，燃煤過(guò)程中黑煙的產(chǎn)生是由于煤被熱解時(shí)揮發(fā)份大量涌出，爐膛內(nèi)的氧氣數(shù)量不足，揮發(fā)份不能在短時(shí)間內(nèi)與爐膛內(nèi)的氧充分混合，因而也就不能達(dá)到完全燃燒的目的。形成煤煙型污染。
現(xiàn)有的冷壓型煤結(jié)構(gòu)都是由煤與粘結(jié)劑混合加壓成型。其中粘結(jié)劑又分有機(jī)粘結(jié)劑與無(wú)機(jī)粘結(jié)劑兩種。多數(shù)型煤采用無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，其中如天然高嶺土，膨潤(rùn)土等，這類型煤粘結(jié)劑價(jià)格較低，分布廣泛而用量最大。由于該類粘結(jié)劑的粘結(jié)力較差且沒(méi)有水硬性，因此用它制作的型煤強(qiáng)度較低，在運(yùn)輸與使用過(guò)程中破碎率很高，尤其是濕水時(shí)，型煤很容易軟化致其結(jié)構(gòu)完全破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，研制出一種炭化型煤，它通過(guò)改變型煤的結(jié)構(gòu)層增加型煤的強(qiáng)度，同時(shí)可使型煤燃燒時(shí)，其中的揮發(fā)份在逸出過(guò)程中得到預(yù)熱并至燃點(diǎn)以上，使得型煤能夠得到高效、潔凈燃燒的效果。
本發(fā)明的炭化型煤，含有原煤與粘結(jié)劑成份，所述型煤分為內(nèi)層與外層兩個(gè)結(jié)構(gòu)層，其中外層為一個(gè)經(jīng)炭化形成的半焦結(jié)構(gòu)的外殼。
所述半焦外殼的厚度為1-5mm。
本發(fā)明的生產(chǎn)上述炭化型煤的方法，包括選煤(配煤)、配制粘結(jié)劑、混合、攪拌及成型步驟，本發(fā)明的特征是將型煤裝入炭化爐內(nèi)進(jìn)行快速炭化，炭化溫度375-600℃，炭化時(shí)間40-60分鐘。
上述生產(chǎn)炭化型煤的方法，其中的炭化過(guò)程包括加熱與熱燜兩個(gè)工藝過(guò)程，其中加熱過(guò)程溫度為375℃-600℃，加熱時(shí)間10-20分鐘；加熱過(guò)程之后為熱燜過(guò)程，熱燜時(shí)間30-40分鐘，熱燜溫度600℃-250℃；在加熱過(guò)程之前還有一個(gè)預(yù)熱過(guò)程，預(yù)熱溫度由常溫升至375℃；預(yù)熱時(shí)間10-20分鐘。
生產(chǎn)上述炭化型煤的炭化爐，包括立式爐體，在爐體上設(shè)有入料口和出料口，在爐體底部設(shè)置有帶傾斜面的支撐體，出料口位于傾斜面的底部位置。
前述生產(chǎn)炭化型煤的方法和/或炭化爐，其中所述型煤在爐體內(nèi)的分布自上而下為預(yù)熱層、加熱層和熱燜層。
所述的生產(chǎn)炭化型煤的方法和/或炭化爐，在炭化爐爐膛內(nèi)的熱燜層設(shè)置有導(dǎo)管式熱回收裝置，所述導(dǎo)管式熱回收裝置內(nèi)充有空氣導(dǎo)熱介質(zhì)，該空氣介質(zhì)從爐膛內(nèi)被加熱后送入該爐膛加熱層底部。
本發(fā)明的炭化型煤由于含有內(nèi)層與外層兩個(gè)結(jié)構(gòu)層，并且外層是經(jīng)炭化形成的半焦結(jié)構(gòu)層，因此使得型煤外部包裹了一層堅(jiān)硬的外殼，強(qiáng)化了型煤的整體硬度。該型煤完全避免了濕水后軟化與破碎的缺陷，便于運(yùn)輸與保存。更主要的是由于外層有一個(gè)經(jīng)600℃低溫干餾的半焦結(jié)構(gòu)層，該半焦結(jié)構(gòu)層的揮發(fā)份含量較低，當(dāng)該型煤作為燃料在爐內(nèi)燃燒時(shí)，首先是外殼無(wú)煙燃燒，并使內(nèi)層的原煤由外向里形成梯度受熱，原煤受熱分解，其中所含揮發(fā)份逐漸逸出，當(dāng)這部分逸出揮發(fā)份通過(guò)熾熱外殼時(shí)，被加熱到燃點(diǎn)以上，其進(jìn)入燃燒層與空氣充分混合并完全燃燒，避免了現(xiàn)有技術(shù)的冷壓型煤在燃燒初期揮發(fā)份大量逸出使得其與爐內(nèi)空氣不能充分混合，因此，不能達(dá)到充分燃燒的結(jié)果，從而造成嚴(yán)重的空氣污染。
本發(fā)明的炭化型煤生產(chǎn)方法比較簡(jiǎn)單，只在普通冷壓型煤成型工藝后增加快速低溫干餾，使型煤外層形成一個(gè)堅(jiān)硬的外殼，即轉(zhuǎn)化了本層的部分揮發(fā)份，提高了有效利用，又形成了內(nèi)層原料煤受熱析出揮發(fā)份的預(yù)熱層。使型煤強(qiáng)度大大提高，特別是燃燒效果好，完全避免了型煤燃燒不完全造成的環(huán)境污染。
本發(fā)明的炭化爐由于采用了立式爐，在爐體下部設(shè)置有傾斜支撐體，使得型煤成品從爐體內(nèi)可自然下落。由于在爐體內(nèi)設(shè)置了使用空氣介質(zhì)的熱回收裝置，并將熱空氣導(dǎo)入型煤加熱層，充分利用了炭化過(guò)程的余熱，減少了生產(chǎn)中的廢熱對(duì)大氣污染。降低了煤損耗。


圖1是支撐體為錐形體結(jié)構(gòu)的炭化型煤爐體結(jié)構(gòu)示意2是支撐體為斜坡結(jié)構(gòu)的炭化型煤爐體結(jié)構(gòu)示意3是橢圓形炭化型煤結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明的炭化型煤從結(jié)構(gòu)上分為兩個(gè)結(jié)構(gòu)層，即外層炭化層15與內(nèi)部原煤層17。其中外殼炭化層厚度為1-5mm，該炭化層性質(zhì)為半焦結(jié)構(gòu)。在外層炭化層與內(nèi)層原煤層之間通常會(huì)有一個(gè)過(guò)渡層16，即原煤達(dá)到軟化點(diǎn)但尚未轉(zhuǎn)化為半焦的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。上述這些擴(kuò)展結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)層均屬于本發(fā)明的范疇。本發(fā)明的炭化型煤的形狀不作限定，但從生產(chǎn)與使用效果證明采用圓形或橢圓形或液滴形等外形為曲線(曲面)結(jié)構(gòu)的型煤具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如利用本發(fā)明的爐型進(jìn)行炭化時(shí)，其成品可從爐內(nèi)自然下落。
本發(fā)明的炭化型煤冷壓成型工序與現(xiàn)有冷壓型煤生產(chǎn)工序相同，只是在型煤成型后增加一個(gè)炭化處理工序，即把型煤輸入炭化爐內(nèi)進(jìn)行快速低溫炭化。所述的炭化過(guò)程分為三步第一步是預(yù)熱過(guò)程，即把進(jìn)入炭化爐的型煤從常溫預(yù)熱至375℃，預(yù)熱時(shí)間為10-20分鐘；然后緊接著進(jìn)入第二步的加熱過(guò)程，在該過(guò)程中將預(yù)熱后的型煤溫度從375℃升至600℃左右，時(shí)間同樣在10-20分鐘之內(nèi)，在此過(guò)程中型煤的外層已達(dá)到半焦形成溫度，其中的部分揮發(fā)份隨膠質(zhì)體固化，由于時(shí)間很短，因而半焦形成的厚度較小，只有1-5mm厚。此后，炭化爐內(nèi)的型煤進(jìn)入第三步的熱燜過(guò)程，這一過(guò)程的作用是使型煤外層的半焦殼進(jìn)一步形成并放出揮發(fā)份，在該過(guò)程中炭化型煤的溫度逐漸下降，由600℃降至250℃左右，時(shí)間大約30-40分鐘。
本發(fā)明的炭化爐，包括一個(gè)立式爐體2，該爐體由內(nèi)層耐火材料、外層普通建筑材料、中間隔熱材料三層結(jié)構(gòu)組成，其中內(nèi)層爐體采用普通耐火磚砌筑即可，外層爐體用普通建筑用磚砌筑，中間隔熱層采用常規(guī)保溫材料，比如蛭石材料、石棉材料或礦棉纖維等。爐體下部有一個(gè)帶傾斜面的支撐體8，該支撐體為坡度50-70度的斜坡，斜坡頂點(diǎn)高度約占爐體總高的1/5-1/4，出料口9置于斜坡的下部。所述支撐體也可以是一個(gè)錐形體，如圖1中所示的形狀，該錐形體的錐度為45°-60°，出料口9位于錐形支撐體8的下部。入料口1置于爐體上部，型煤入爐點(diǎn)火至運(yùn)行正常后，在爐體內(nèi)自上而下分為三層，上層預(yù)熱層3，中間加熱層4，下層熱燜層6，各層之間并無(wú)明確的物理分界線。成品炭化型煤沿傾斜面自然下落，出口處有一個(gè)可控制的開(kāi)合器，控制成品型煤的出爐速度。爐體中下部熱燜層6內(nèi)設(shè)置有熱回收裝置，該裝置為彎管式或水平U型管熱回收裝置，亦可設(shè)置為螺旋狀管，在管內(nèi)通有空氣作為熱回收介質(zhì)?？諝饨橘|(zhì)加熱后被引入上部的加熱層4底部，在加熱層4內(nèi)該熱空氣與從熱燜層逸出的揮發(fā)份混合并燃燒。這時(shí)的燃燒是在型煤之間的間隙內(nèi)進(jìn)行的，由于整體炭化層溫度不超過(guò)600℃，因此，型煤外表層氧化燃燒難以進(jìn)行。爐體內(nèi)的溫度通過(guò)調(diào)節(jié)出料口9的出料速度進(jìn)行控制。如溫度超過(guò)預(yù)定值，則加快出料速度。否則，減低出料速度。爐內(nèi)溫度測(cè)定直接采用溫度計(jì)測(cè)量。爐內(nèi)加料量視出料速度確定，常規(guī)運(yùn)行時(shí)，二者保持平衡。
實(shí)施例1 本發(fā)明的爐體2高5.4米，爐底內(nèi)徑1.68米，爐頂內(nèi)徑1.08米。爐體2包括三個(gè)結(jié)構(gòu)層，其中內(nèi)爐體由耐火磚砌筑而成。外層爐體用普通建筑用磚砌成。中間襯入蛭石保溫材料。爐體下部砌一個(gè)高1.5的圓錐體8，錐體傾斜角度為55°，錐形面為凹形面并且下部向出口收縮。外層為耐火水泥光滑面。錐體底部有兩個(gè)出料口9，在出料口外側(cè)裝有可開(kāi)閉的出料門，該出料門是人力控制的重力開(kāi)合門，由人力拉起或放下達(dá)到打開(kāi)或關(guān)閉目的。打開(kāi)出料門時(shí)，爐內(nèi)的球形型煤自動(dòng)滾落至下部的成品箱。在爐體中部3.0米處有一個(gè)環(huán)繞爐體設(shè)置的環(huán)形管5，在該環(huán)形管上有四個(gè)出風(fēng)口，爐體底部1.5-2.0米處設(shè)置有如圖1或圖2所示的水平U形管7，該水平U形管的底部進(jìn)風(fēng)口與爐體外部的風(fēng)機(jī)10相連，上部的出風(fēng)口與環(huán)繞爐體設(shè)置的環(huán)形管5相連。爐頂為進(jìn)料口1，在進(jìn)料口處設(shè)有兩層翻板，使?fàn)t內(nèi)保持相對(duì)封閉狀態(tài)，進(jìn)料時(shí)翻板翻轉(zhuǎn)使型煤落入爐內(nèi)。爐頂?shù)囊粋?cè)還設(shè)置一個(gè)煙氣出口12。
實(shí)施例2 本實(shí)施例的爐體結(jié)構(gòu)及尺寸與實(shí)施例一相同，爐體下部的支撐體為一個(gè)凹形單側(cè)傾斜面，傾斜角度65°，在該凹形面底部有一個(gè)出料口，凹形面下部向出料口收縮。熱回收裝置為螺旋管。
實(shí)施例3(茶爐型煤)貧度煤70份，粒度小于3mm，揮發(fā)份14％灰份15％；肥煤泥24份，含水率在5％以下，揮發(fā)份30％灰份20％；粘結(jié)劑為膨潤(rùn)土4份，粉碎至粒度小于100目，生石灰2份，粒度小于100目。將上述原料混合，加水8-10份，攪拌均勻，用對(duì)棍成型機(jī)成型。將上述型煤放入實(shí)施例1的爐內(nèi)，在爐體環(huán)形管以下用圓形填料作代用品，在環(huán)形管以上裝引火柴，再上放置型煤，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)，并將引火柴點(diǎn)燃，逐漸進(jìn)料，形成1米高，600℃左右溫度的燃煤層(即加熱層)，打開(kāi)下部爐門，圓形填料逐漸出爐，上部的型煤緩慢下降，當(dāng)型煤下降至環(huán)形管以下時(shí)即進(jìn)入熱燜層，此時(shí)的型煤外層已經(jīng)形成很薄的半焦外殼，外殼以內(nèi)原煤的揮發(fā)份繼續(xù)逸出，但由于環(huán)形送風(fēng)管以下沒(méi)有空氣，因而逸出的揮發(fā)份向上進(jìn)入環(huán)形送風(fēng)管之上與空氣混合燃燒，由此，在環(huán)形送風(fēng)管之上形成加熱層，型煤在此層穿過(guò)的時(shí)間為10分鐘左右。高溫?zé)煔獯┻^(guò)加熱層上部未燃燒的型煤層從爐頂煙氣出口排出，同時(shí)將該層的型煤加熱，因之該層形成一個(gè)預(yù)熱層。該預(yù)熱層的厚度為一米左右。型煤從入爐至進(jìn)入加熱層的時(shí)間即在該層穿過(guò)的時(shí)間同樣在10分鐘左右，并且其溫度也從常溫升至375℃左右。當(dāng)從加熱層下行的炭化型煤逐漸填滿炭化爐下部空間時(shí)，熱燜層全部形成，在熱燜層上部溫度大約在600℃-400℃之間，型煤的半焦外殼層在此區(qū)間全部形成，半焦層厚度在3-5mm之間。熱燜層底部溫度即出爐溫度約250℃，型煤在熱燜層穿過(guò)時(shí)間約45分鐘。水平U形管內(nèi)的空氣在熱燜層被加熱至300℃以上送入上部的加熱層。至此，整個(gè)爐體內(nèi)自上而下為預(yù)熱層、加熱層和熱燜層三個(gè)層次，其中加熱層溫度從375℃升至600℃，該溫度可通過(guò)調(diào)節(jié)出料速度(即加料速度)進(jìn)行控制。從加熱層底部開(kāi)始，每0.5米設(shè)置一個(gè)溫度計(jì)，通過(guò)觀察爐內(nèi)不同層間的溫度以決定出料速度即加料速度。如溫度高于600℃，則加快出料速度。反之降低出料速度。上部進(jìn)料速度與下部出料速度保持進(jìn)出平衡。當(dāng)加熱爐運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，每小時(shí)候出成品10噸?？蛇B續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
實(shí)施4(造氣型煤)焦粉70份，其中揮發(fā)份1.5-2％灰份10％；肥煤25份，揮發(fā)份30％灰份12％粘結(jié)劑采用纖維素2份；聚乙烯醇1份。將纖維素與聚乙烯醇加水8-10份并攪拌均勻，然后與原料煤混合，成型機(jī)加壓成型。入爐炭化。其炭化過(guò)程與實(shí)施例3基本相同，加熱時(shí)間約20分鐘，加熱溫度可到650℃，炭化時(shí)間亦可高于40分鐘。
實(shí)施例5(民用型煤)焦粉34份；貧廋煤30份；煤泥30份；高嶺土5份腐植酸鈉1份。加水8-10份。其加熱時(shí)間為10分鐘，半焦外殼厚度4mm左右。
實(shí)施例6(鍋爐型煤)貧度煤49份其中揮發(fā)份14％灰份15％；肥煤泥49份，其中揮發(fā)份30％灰份20％；粘結(jié)劑為苛化淀粉2份。加水9份。加熱時(shí)間5分鐘，該型煤的半焦外殼為1-3mm。
權(quán)利要求
1.一種炭化型煤，含有原煤與粘結(jié)劑成份，其特征在于所述型煤分為內(nèi)層與外層兩個(gè)結(jié)構(gòu)層，其中外層為一個(gè)經(jīng)炭化形成的半焦結(jié)構(gòu)外殼(15)。
2.按照權(quán)利要求1所述的炭化型煤，其特征在于所述半焦結(jié)構(gòu)層厚度為1-5mm，所述型煤的外形為球形。
3.一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1或2的炭化型煤的方法，包括選煤、配制粘結(jié)劑、混合攪拌及成型工藝，本發(fā)明的特征在于將型煤輸入炭化爐內(nèi)進(jìn)行炭化，炭化溫度375℃-600℃，炭化時(shí)間30-60分鐘。
4.按照權(quán)利要求3的生產(chǎn)炭化型煤的方法，其特征在于所述的炭化過(guò)程包括加熱與熱燜兩個(gè)工藝過(guò)程，其中加熱過(guò)程溫度為375℃-600℃，加熱時(shí)間10-20分鐘；加熱過(guò)程之后為熱燜過(guò)程，熱燜時(shí)間30-40分鐘，熱燜溫度600℃-250℃；在加熱過(guò)程之前還有一個(gè)預(yù)熱過(guò)程，預(yù)熱溫度由常溫升至375℃；預(yù)熱時(shí)間10-20分鐘。
5.一種生產(chǎn)如權(quán)利要求1或2的任一種炭化型煤的炭化爐，包括立式爐體(2)，在爐體上設(shè)有入料口(1)和出料口(9)，其特征在于爐體底部設(shè)置有帶傾斜面的支撐體(8)，出料口(9)位于傾斜面的底部位置。
6.按照權(quán)利要求4或5的生產(chǎn)炭化型煤的方法和/或炭化爐，其特征在于所述型煤在爐體內(nèi)的分布自上而下為預(yù)熱層(3)、加熱層(4)和熱燜層(6)。
7.按照權(quán)利要求6的生產(chǎn)炭化型煤的方法和/或炭化爐，其特征在于熱燜層(6)內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)管式熱回收裝置(7)，所述導(dǎo)管式熱回收裝置內(nèi)充有空氣導(dǎo)熱介質(zhì)，該空氣介質(zhì)從爐膛內(nèi)被加熱后送入加熱層(4)底部。
8.按照權(quán)利要求7的炭化爐，其特征在于加熱層(4)底部的熱空氣介質(zhì)是通過(guò)環(huán)繞爐體的環(huán)形管(5)輸入的。
全文摘要
本發(fā)明的炭化型煤，含有原煤與粘結(jié)劑成份，所述型煤分為內(nèi)層與外層兩個(gè)結(jié)構(gòu)層，其外層為半焦結(jié)構(gòu)層。本發(fā)明的生產(chǎn)上述炭化型煤將成型型煤裝入炭化爐內(nèi)進(jìn)行快速炭化，炭化溫度375－600℃，炭化時(shí)間30－40分鐘。生產(chǎn)上述炭化型煤的炭化爐，包括立式爐體，在爐體上設(shè)有入料口和出料口，爐體底部設(shè)置有帶傾斜面的支撐體，出料口位于傾斜面的底部位置。生產(chǎn)上述炭化型煤的方法和/或炭化爐，所述型煤在爐體內(nèi)的分布自上而下為預(yù)熱層、加熱層和熱燜層。本發(fā)明的炭化型煤硬度較高。該型煤完全避免了濕水后軟化與破碎的缺陷，并且能夠達(dá)到完全燃燒，不冒黑煙，實(shí)現(xiàn)潔凈燃燒和保護(hù)環(huán)境的要求。
文檔編號(hào)C10L5/00GK1482219SQ0315355
公開(kāi)日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2003年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月18日
發(fā)明者徐建生, 徐金翠 申請(qǐng)人:徐建生, 徐金翠