CN102079982A - 一种型焦生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种型焦生产方法，本发明增加型煤烘干工序，从而缩短了炭化时间，增加干馏气热值，保证型焦的规模生产，炭化时采用外燃式炭化炉，本炭化设备烟道行程长，烟气停留时间长，热效率高；热量可调，确保型焦炭化质量；实现炭化和干熄焦一体化，对炭化过程的能量需求和供给进行了节能分析并提出了具体节能方案；尤其针对用于电石生产的型焦的炭化，对于炭化过程的温度控制提出了具体方案，采用了新型的水夹套进行干熄焦，降低了型焦产品水分，同时防止水污染，节约能源，增加型焦强度，本发明生产的型焦符合质量要求、运行成本低、占地少、投资省，技术和设备成熟，可实现工业化和规模化。

Description

一种型焦生产方法
技术领域
本发明涉及一种型焦的生产方法。
背景技术
目前，焦炭在钢铁冶炼、电石和黄磷等生产中应用广泛。传统焦炭主要由优质主焦煤作为原料生产而成，然而现在主焦煤资源逐渐紧张和短缺，所以提出了生产焦炭替代品的课题。其中，通过研究和使用新型生产工艺和设备，大量使用非主焦煤生产型焦，替代传统焦炭用于电石、黄磷、铁合金、冶炼和铸造生产，成为研究的热门课题。
焦炭在钢铁冶炼、电石和黄磷等生产中一般起着三个作用：第一是为各类产品生产(如电石)提供碳元素；第二是作为导电体和发热体，提供和调节比电阻或燃烧提供热量；第三是作为炉内高温反应时料层骨架以维持料层稳定，并提供一个炉内的透气层，保持良好透气性。上述三个作用与焦炭的固定碳、灰分、挥发分、水分、孔隙率、比电阻、粒径和冷、热强度等质量指标密切相关。
型焦要替代传统焦炭，必须达到甚至超过焦炭的质量指标。在上述参数中最难以实现的是水分和热强度，热强度也称高温强度，它表征焦炭在高温环境下，同时经受热应力和机械力时的抗碎破损和耐磨能力。
目前的型焦生产方法，基于上述理论，存在以下一些问题：
一是型焦生产的原料单一或者对复合原料的配比没有提出合适可行的方案，对原料没有进行合适的处理，从而导致型焦的质量不稳定，不可控，难以大规模生产。型焦生产的原料，如申请号为200810146883.1的名称为《一种型焦的生产方法》的中国专利，采用的原料为煤粉或焦粉，原料单一，不能很好利用不同原料的性能，得到高质量的型焦；对原料的水分和粒径没有进行合理的控制处理，从而导致型煤成型困难，型煤输送过程中冷强度和型煤炭化过程中形成型焦的冷、热强度不能得到保证，影响型焦产品的质量；
二是现有生产方法得到的中间产品型煤的强度低，型煤运输过程中破损率高，且型煤在炭化过程中易软化变形，使得最后得到的型焦产品合格率低，浪费了能源和产能；
三是在炭化过程中，由于现有炭化设备和工艺的限制，导致型焦的产能低，热能不能得到充分利用。目前的炭化炉中燃烧室为一般为竖直直通形式，未设置水平火道，使得燃烧烟气在燃烧室中停留时间短，热能利用低(如专利公开号为CN2680669的中国专利，外热立式型焦碳化炉)从而导致产能低，型焦产品的质量不能得到保证；
四是现有生产方法的熄焦方式不合理。目前的熄焦方式一般为两种，一种是水熄焦，如申请号为200420015788.5的中国专利，其熄焦方式为：红焦先进入链板输送机，同时洒水熄焦，熄焦后的湿焦由刮板机刮入皮带机运出。这种熄焦方式存在多个问题：第一，造成严重的大气和粉尘污染；第二，造成严重的废水污染；第三，由于浇水的骤冷过程，会造成型焦强度急剧降低，影响型焦的热强度；第四，大幅度增加的型焦的水分，使型焦在使用过程中还需要进行烘干预处理，增加使用成本。另外一种是隔氧干熄焦，即惰性气体干熄焦，是利用冷的惰性气体(燃烧后的废气)，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄焦锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或送去发电。如申请号为01232390.X的专利名称为《一种干熄焦炉炉体》的中国专利所提及的，这种方式虽能缓解环保问题、提高热能利用率，但是其投资太大，运行费用太高。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种产能高、质量好、易于环保的尤其适用于电石和黄磷生产的型焦的生产方法。
本发明采用的技术方案是这样的：一种型焦生产方法，包括以下步骤：
A、原料及其处理：
所述原料包括a和b两部分，其中a为烟煤，b为无烟煤或焦粉中的至少一种，按质量比计，a部分占10％-45％，b部分占55％-90％，
将上述原料进行破碎，使按质量计85％以上的原料的粒度小于3mm；
B、加入粘结剂并搅拌均匀，然后成型；
C、采用烘干设备烘干型煤；
D、在炭化炉内炭化；
E、熄焦，得到型焦产品。
作为优选：B步骤中，当原料水分质量百分含量＜9％时使用液体粘结剂，液体粘结剂的用量为原料质量的4-5％；当原料水分质量百分含量为9％-14％时，使用干粉粘结剂，干粉粘结剂用量为原料质量的2-5％。
作为优选：C步骤中，烘干后型煤的水分质量百分含量≤5％。
作为优选：C步骤中，烘干设备为隧道式或立式烘干设备。
作为优选：C步骤中，烘干的热量由D步骤中产生的余热提供。
作为优选：D步骤中，炭化炉为外燃式炭化炉。
作为优选：D步骤中，炭化炉为8-10层火道。
作为进一步优选：D步骤中，8-10层炭化炉的第一层火道温度为1250-1350℃，第二层到第五层火道温度为1100-1250℃，第六层及以上火道温度为1100-800℃。
作为进一步优选：在2、4、6层火道设置燃气烧嘴。
作为进一步优选：D步骤中，在30min内将型煤温度从300℃升至600℃，在900℃的高温区保持30min以上。
作为优选，其特征在于：D步骤中，炭化能量由自身挥发分提供。
作为进一步优选：同时增加外供热量，外供热量来自于煤造气或天然气。
作为优选：E步骤中，采用水夹套进行干熄焦；水夹套是钢结构的双层筒体，筒体内是被冷却的物料，筒体夹层通水冷却，冷却水经凉水塔冷却后循环使用。
作为进一步优选：高温型焦在水夹套中冷却时间不少于4小时。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：增加型煤烘干工序，从而缩短了炭化时间，增加干馏气热值，保证型焦的规模生产。
炭化时采用外燃式炭化炉，炉内分为燃烧室和炭化室，型煤放在炭化室内，从燃烧室耐火砖火墙传出的热量以辐射方式来间接加热型煤。型煤是在隔绝氧气的条件下进行炭化，满足型煤炭化的工艺要求；型煤炭化时产生的干馏气直接进入燃烧室内作为燃料燃烧，燃烧后的废气用来烘干型煤，热量利用合理且充分；该炭化炉是一个封密体系，没有泄漏点，不会让燃烧废气和干馏气排入大气造成污染；这种窑型生产的型焦符合质量要求、运行成本低、占地少、投资省。技术和设备成熟，可实现工业化和规模化，本炭化设备烟道行程长，烟气停留时间长，热效率高；底部垂直出料，不会出现堵料和出炉困难的问题；热量可调，确保型焦炭化质量；实现炭化和干熄焦一体化。
对炭化过程的能量需求和供给进行了节能分析并提出了具体节能方案；尤其针对用于电石生产的型焦的炭化，对于炭化过程的温度控制提出了具体方案。
采用了新型的水夹套进行干熄焦，降低了型焦产品水分，同时防止水污染，节约能源，增加型焦强度。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，大颗粒烟煤、无烟煤和焦炭粉原料，原料水分百分含量为8.5％，经汽车卸至地坑，由斗式提升机送入原料破碎机，破碎至85％的原料粒径均小于3mm后，用皮带送至原料库房堆放。原料质量：烟煤为100kg、无烟煤550kg、焦炭粉350kg经称重皮带配料后，由斗提机送至四级双螺旋搅拌器，按原料质量的4％加入型煤液体粘结剂腐植酸钠，进行搅拌混匀，再经过均化机打散后送入成型机进行煤球成型；成型过程中产生的粉末返回搅拌机中循环利用。
成型后的煤球经皮带机送入隧道式烘干窑进行干燥，烘干的热源采用炭化炉燃烧室出来的高温烟气，其好处在于产能大，热能利用率高、型煤破损率低；烘干后型煤的水分百分含量为为4％。干燥中产生的粉煤经输送设备送出窑外回收利用，干燥后的煤球提升送入外燃式炭化炉进行炭化。
炭化时，采用的设备为外燃式炭化炉，炭化炉为10层火道，所述10层炭化炉的第一层火道温度为1250-1350℃，第二层到第五层火道温度为1100-1250℃，第六层到第十层火道温度为1100-900℃，同时，在第2、4、6层火道设置燃气烧嘴。
将炭化炉最后一层火道产生的高温烟气引入配风室，进行配风处理达到烘干所需温度后，通入型煤干燥器即隧道式烘干窑进行干燥。由于型焦炭化所产生的烟气废热能够满足型煤烘干所需热量，因此是一种较为适应的余热利用方式。
干燥尾气经除尘和脱硫后排入大气。经罐装煅烧炉炭化合格后的型焦进入水夹套进行干熄焦，水夹套长度为3m，在水夹套中冷却时间为6小时，水夹套是钢结构的双层筒体，筒体内是被冷却的高温型焦，筒体夹层通水冷却，冷却水经凉水塔冷却后循环使用。
干熄焦合格后的产品送入产品库房堆放。
通过此方法生产的型焦质量参数如下表1，从表1中可以看出，使用本工艺生产的型焦水分低，固定碳高，热强度性能都优于普通型焦生产方法。
表1  传统焦炭和不同方法生产的型焦质量状况
Figure BDA0000036046950000061
另外，本型焦生产方法产率和能耗见表2，从表2中可以看出通过本方法生产的型焦能耗低于传统焦炭和普通方法生产的型焦，产率高于传统焦炭和普通方法生产的型焦
表2，传统焦炭和不同方法生产的型焦能耗和产率状况
实施例2
原料为烟煤和无烟煤，其中烟煤为450kg，无烟煤为550kg，原料水分百分含量为12.5％，经汽车卸至地坑，由斗式提升机送入原料破碎机，破碎至85％的原料粒径均小于3mm后，用皮带送至原料库房堆放。由斗提机送至四级双螺旋搅拌器，按原料质量的2.6％加入型煤干粉粘结剂腐植酸钾，进行搅拌混匀，再经过均化机打散后送入成型机进行煤球成型；成型过程中产生的粉末返回搅拌机中循环利用。
成型后的煤球经皮带机送入型煤干燥器即立式烘干窑进行干燥，烘干的热源采用炭化炉燃烧室出来的高温烟气，其好处在于产能大，热能利用率高、型煤破损率低；烘干后型煤的水分百分含量为为3％。干燥中产生的粉煤经输送设备送出窑外回收利用，干燥后的煤球提升送入炭化炉进行炭化。
炭化时，采用的设备为外燃式炭化炉，炭化炉为8层火道，所述8层炭化炉的第一层火道温度为1250-1350℃，第二层到第五层火道温度为1100-1250℃，第六层到第八层火道温度为1000-800℃，同时，在第2、4层火道设置燃气烧嘴。
将炭化炉最后一层火道产生的高温烟气引入配风室，进行配风处理达到烘干所需温度后，通入型煤干燥器即立式烘干窑进行干燥。由于型焦炭化所产生的烟气废热能够满足型煤烘干所需热量，因此是一种较为适应的余热利用方式。
干燥尾气经除尘和脱硫后排入大气。经炭化炉炭化合格后的型焦进入水夹套进行干熄焦，水夹套长度为3m，在水夹套中冷却时间为6小时，水夹套是钢结构的双层筒体，筒体内是被冷却的高温型焦，筒体夹层通水冷却，冷却水经凉水塔冷却后循环使用。
干熄焦合格后的产品送入产品库房堆放。
表3  传统焦炭和不同方法生产的型焦质量状况
Figure BDA0000036046950000081
通过此方法生产的型焦质量参数如下表3，从表3中可以看出，使用本工艺生产的型焦水分低，固定碳高性能都优于普通型焦和普通焦炭，并且热强度远高于普通方法生产的型焦，且接近传统焦炭。
另外，本型焦生产方法产率和能耗见表4，从表4中可以看出，使用本方法生产的型焦产率更高，能耗更低。
表4  普通焦炭和普通方法生产的型焦产率和能耗状况

Claims (13)

1.一种型焦生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、原料及其处理：
所述原料包括a和b两部分，其中a为烟煤，b为无烟煤或焦粉中的至少一种，按质量比计，a部分占10％-45％，b部分占55％-90％，
将上述原料进行破碎，使按质量计85％以上的原料的粒度小于3mm；
B、加入粘结剂并搅拌均匀，然后成型；
C、采用烘干设备烘干型煤；
D、在炭化炉内炭化；
E、熄焦，得到型焦产品。
2.根据权利要求1所述一种型焦生产方法，其特征在于：B步骤中，当原料水分质量百分含量＜9％时使用液体粘结剂，液体粘结剂的用量为原料质量的4-5％；当原料水分质量百分含量为9％-14％时，使用干粉粘结剂，干粉粘结剂用量为原料质量的2-5％。
3.根据权利要求1所述一种型焦生产方法，其特征在于：C步骤中，烘干后型煤的水分质量百分含量≤5％。
4.根据权利要求1所述一种型焦生产方法，其特征在于：C步骤中，烘干设备为隧道式或立式烘干设备。
5.根据权利要求1所述一种型焦生产方法，其特征在于：C步骤中，烘干的热量由D步骤中产生的余热提供。
6.根据权利要求1所述一种型焦生产方法，其特征在于：D步骤中，炭化炉为外燃式炭化炉。
7.根据权利要求6所述一种型焦生产方法，其特征在于：D步骤中，炭化炉燃烧室中设置为8-10层水平火道。
8.根据权利要求7所述一种型焦生产方法，其特征在于：D步骤中，8-10层炭化炉的第一层火道温度为1250-1350℃，第二层到第五层火道温度为1100-1250℃，第六层及以上火道温度为1150-800℃。
9.根据权利要求7所述一种型焦生产方法，其特征在于：在2、4、6层火道设置燃气烧嘴。
10.根据权利要求1所述一种型焦生产方法，其特征在于：D步骤中，炭化能量由自身挥发分提供。
11.根据权利要求10所述一种型焦生产方法，其特征在于：在能量不足的情况下增加外供热量，外供热量来自于煤造气或天然气。
12.根据权利要求1所述一种型焦生产方法，其特征在于：E步骤中，采用水夹套进行干熄焦。
13.根据权利要求12所述一种型焦生产方法，其特征在于：高温型焦在水夹套中冷却时间不少于4小时。
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