CN103225804B - 褐煤回转窑高温燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种褐煤回转窑高温燃烧方法，其步骤是：将块状褐煤破碎后进行筛分或者直接筛分，筛下部分进入球磨机磨细，筛上部分进煤气发生炉造气；球磨机的磨细为干磨且通入热风，磨细后的煤粉与热风一起用布袋收尘器进行气固分离得脱水煤粉，水汽排空；对造出的粗气进行净化处理，脱去水分和焦油得到净化的煤气；将煤粉和煤气通过混合燃烧器进行燃烧得连续的高温火焰供回转窑生产使用。本发明将褐煤分成粗细两级后，同时产出煤粉和煤气再进行混合燃烧产生高温，热风球磨和冷凝析出快速高效低成本地脱去了褐煤中水，混合燃烧得持续不断的火焰温度在出口2米内达到1400-1450℃，实现了回转窑用褐煤全额代替烟煤的目标，生产成本降低了30%以上。

Description

褐煤回转窑高温燃烧方法

技术领域

本发明涉及一种用低燃烧值燃料代替高燃烧值燃料用于工业炉窑的技术，特别是一种褐煤回转窑高温燃烧方法。

背景技术

褐煤俗称柴煤，因其水份重，热值低，工业上除了用作电煤、锅炉用煤外，很少使用，多数情况下只能作为生活用煤。较之烟煤，褐煤的市场价值较低，平均一吨褐煤的价值仅有大约三分之一吨的烟煤。但褐煤的储量在我国却较为丰富，仅云南的储量就有近100亿吨，其中小龙潭煤矿为露天开采煤矿，保有储量10多亿吨，按目前的规模可开采100年以上。影响褐煤市场价值的主要原因就是其大量的结晶水含量，想靠太阳曝晒的办法是不能将其除去的。而要集中进行脱水提值处理，成本又高，最后的结果是得不偿失。所以褐煤只能当地使用，廉价出售。

如果能找到一种技术，让褐煤低成本地脱去水分，并利用一定的手段使之燃烧时产生较高的温度，达到回转窑等工业炉窑工艺上的温度要求，全部代替烟煤，那么必然会极大地减少工业上对烟煤的依赖，大幅度降低回转窑的生产成本。因此，研究、开发褐煤全额代替烟煤用于回转窑燃烧的技术具有十分重大的现实意义。可是目前除有褐煤部分代替烟煤的技术有一定报道外，还没有见到全额代替的技术出现。相关研究也鲜有见诸报端。

到目前为止，人们的观念仍然是褐煤燃烧值低，难以达到一般回转窑1300-1400℃的温度要求，最多也就是1000℃左右，所以，一般不考虑用作工业用煤，在工业用煤这领域，褐煤就一直被束之高阁，凉在一边了。

发明内容

本发明的目的是提出一种将褐煤应用于回转窑，以替代烟煤的高温燃烧方法，该方法能全额替代烟煤作为燃料供回转窑进行各种金属物料的氧化还原焙烧和氯化挥发焙烧，并完全达到烟煤的技术效果，而生产成本却更加节省，以此克服现有技术的不足。

本发明所称的褐煤高温燃烧是相对于普通褐煤的燃烧温度而言。具体指火焰温度达1400-1450℃的燃烧。

本发明提出的这种褐煤回转窑高温燃烧方法，其特征在于它有如下步骤：

（1）将块状褐煤破碎后进行筛分或者直接筛分，筛下部分进入球磨机磨细，筛上部分进煤气发生炉造气；

（2）球磨机的磨细为干磨且通入热风，磨细后的煤粉与热风一起用布袋收尘器进行气固分离得脱水煤粉，水汽排空；

（3）对步骤（1）造出的粗气进行净化处理，脱去水分和焦油得到净化的煤气；

（4）将步骤（2）和（3）的煤粉和煤气通过混合燃烧器进行燃烧得连续的高温火焰，高温火焰供回转窑生产使用。

步骤（1）的筛分分成两级，筛下产物粒度小于3cmm，筛上产物大于3cm。

步骤（2）磨机的入口温度控制在120-180℃，出口温度一般35-40℃为常态，最大不能超过60℃。

步骤（2）的布袋收尘器所产煤粉水分控制在5-15%。

步骤（2）煤粉球磨的细度不小于160目。

步骤（3）的净化处理在冷却塔中进行，冷却塔入口温度控制在120-180℃，净化煤气出口温度控制在35-40℃，冷却塔所脱去的水分控制在70-80%为宜。

褐煤的水分含量是很高的，有的高达50%，相当于一吨原煤里就含有半吨的水，这种水是结晶水，太阳光是无法将它晒干的，只有磨细后结晶水才能从其晶格中分离出，尽管这种褐煤也能直接燃烧，但燃烧时放出的大部分热被水分子吸收来蒸发成水汽的，锅炉等用热器具所得到的热量只占很小一部分。这就是褐煤在回转窑中燃烧始终不能达到高温的内在原因。

本发明将褐煤简单地用筛子分成筛上和筛下两个级别后，就得到了制造煤气和煤粉的原料，细煤粒度小，透气性差，不适宜于煤气发生炉使用，却便于球磨机磨细，因而本发明仅原料准备上就不苛求褐煤的粗细，为低价进购细褐煤具备了优热，同时也节省了部分破碎块煤的费用。

通过往球磨机里通入热风边磨细边蒸发的方式脱出了绝大部分水分，使煤粉的燃烧值陡然提升，通过现有成熟的煤气发生炉造气和净化技术，方便地得到了易燃的煤气。

通过发明人已获权的的专利“煤气煤粉富氧混合燃烧装置”，将所得粉煤和煤气混合燃烧即可得到持续不断的火焰。火焰温度在出口2米内即可达到1400-1450℃的高温，与燃烧纯烟煤粉所达到的温度无异，完全符合回转窑氧化还原挥发焙烧高铁磁选锡尾矿、含铅锌锡铋铟金银等多种有价金属的低品位选矿原料和冶金废料的工艺要求。完全实现了回转窑用褐煤全额代替烟煤的目标。按单位产品或者单位原料计的生产成本降低了30%以上，经济效益十分可观。

附图说明

附图是本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

如图所示是发明人所在地某回转窑应用本发明的一个生产实例，现以此实例进一步说明本发明的积极效果。

发明人所在地某企业有一条处理高铁低锡的磁选尾渣、生产合格铁精矿并综合回收锡铅锌等有色金属的高温氯化挥发生产线，主要设备是回转窑和相应的辅助设备。燃料一直用高价的烟煤。近年来由于煤价不断攀升，各种原材料价格上涨，使企业的生产性成本不断增加，仅燃煤一项的开支每年就要花去数千万元，企业不堪重负。

为了降低成本，发明人曾多次用当地产的廉价褐煤做过试验，企图以褐煤代替烟煤，但多次都以失败而告终，主要原因是褐煤粉经过混合燃烧器喷烧时温度无论如何努力就是上不去，最多只能达到900℃-1000℃。而回转窑正常生产的温度需要1300-1400℃。为此，发明人曾经多次去过一些朋友开设的冶金厂和水泥厂进行考察，想了解一下同行们对此问题的研究开发情况，看看是否自己的思路不对。考察的结果却令人大失所望。一般的情况是冶金厂和水泥厂所用的回转窑没有哪一家使用褐煤，全部使用烟煤，窑温一般都在1100-1400℃。这些厂家说他们也曾经试验过，但烧褐煤窑温上不去，用褐煤等于自杀，烧褐煤不光是窑温达不达到要求，甚至无法点火成功。如果在中途掺杂一点褐煤做燃料，窑温马上下降，产品质量变坏，因此不仅无法正常生产还会造成大量原料的浪费。

发明人没有退缩，对此问题坚持研究。发明人从褐煤的性质分析入手，认为褐煤在回转窑烧不出高温的原因根本在于其高达30-50%的水分，于是从如何合理经济地脱除水分开始试验。先是不分级直接用块状褐煤进行热风干燥，但效果很差，后来又对块煤进行破碎，达到一定粒度后进行磨细，但发现磨得很费力，研磨中煤粒很绵，难磨细，磨矿效果很差。后来将磨机进口和出口用管道等半包围起来，从入口处通入热风，让煤粒在磨碎的同时加热，让其中的水蒸发成水汽并与磨细的煤粉形成一定流速的混合流，混合流从磨机出口进入布袋收尘器，进行气固分离，大约70-80%的水分就被分离出，得到了较为干燥的煤粉。经过加入热风这个步骤，发明人发现煤粒没那么绵了，变得较为易磨细，磨矿效率提高了大约30-50%。所用热风是本生产线其他设备的余热所产。

球磨作业中需要控制好温度和磨矿速度这两个因素，经过试验，磨机的入口温度以120-180℃为宜，过高的温度一是不经济，造出较高温度的热风需另置设备，二是过高的温度可能导致爆炸，造成安全事故。磨机出口温度的控制更为重要，因为磨细到160目的煤粉很容易点燃，所以温度只能控制在40-60℃的安全范围内。当然太低的温度也不利于水分的蒸发，不利于煤粉燃值的提升。经过球磨机磨细后的煤粉送到布袋收尘器收尘后，所得煤粉的水分含量在5-15%之间，大约70-80%的结晶水成为水蒸汽排空。用这样的煤粉代替部分烟煤在原有混合燃烧器中燃烧的试验表明。尽管温度有了较之全部以不脱水的褐煤有了较大的提升，但总的温度还是有所下降。

对于筛分时的大于3cm的褐煤，用原有的煤气发生炉进行了造气，因为此部分煤粒较粗，透气性较好，刚好适合于煤气发生炉使用。在造气过程中，炉子能顺利燃烧产出混合气体，考虑到混合气体的水分较重，这种水汽不象水煤气中人为添加的水汽。如果不将之除去，势必影响后续的使用效果。发明人采用冶金设备市场上出售的叶氏脱水器，采用冷凝的方式将混合气体中的水汽变成液体水分离。同时分离出来的还有焦油。此作业就是附图中的净化。

发明人发现净化作业中的脱水器的温度控制很重要。混合气体入口温度以120-180℃，净化煤气出口温度35-40℃为宜。如果出口温度低于25℃，其中的焦油容易被乳化，形成浓密的气泡，阻塞管道，影响气水和油气的分离。

经过净化后的煤气与同步获得的煤粉用发明人此前获权的发明专利ZL2008100584074号“煤气、煤粉、富氧混合燃烧装置”进行混合燃烧，结果是点火快速，所得火焰苗长，冷窑升温3小时内回转窑的温度就达1400-1450℃。而且火焰持续，容易调控，完全符合回转窑生产工艺的要求。一举实现了全额替代烟煤的目标。

混全速燃烧器名为煤气、煤粉、富氧混合燃烧装置，但本发明应用成功后也无需再加富氧也能达到高温的要求。

经过反复试用，该生产线应用本发明的方法先后使用了云南小龙潭煤矿褐煤（水分含量35-38%）、建水红田煤矿褐煤（水分含量22-30%）和弥勒新焇煤矿褐煤（水分含量45-50%）进行了生产性试用，结果证明均能实现同样的技术效果。

本发明应用成功后，在上述生产线仅燃煤一项的成本支出就得到明显的减少。以平均每生产一吨焙沙铁精矿计的燃煤支出就从原来使用烟煤时的120元/吨，降到了使用褐煤时的80元/吨，平均降低了33.3%。该生产线每年至少生产焙沙铁精矿30万吨，每年节约燃料费支出1200万元。经济效益十分突出。

Claims (6)

1.一种褐煤回转窑高温燃烧方法，其特征在于它有如下步骤：

（1）将块状褐煤破碎后进行筛分或者直接筛分，筛下部分进入球磨机磨细，筛上部分进煤气发生炉造气；

（2）球磨机的磨细为干磨且通入热风，磨细后的煤粉与热风一起用布袋收尘器进行气固分离得脱水煤粉，水汽排空，布袋收尘器所产煤粉水分控制在5-15%；

（3）对步骤（1）造出的粗气进行净化处理，脱去水分和焦油得到净化的煤气，粗气脱去的水分控制在70-80%；

（4）将步骤（2）和（3）的煤粉和煤气通过混合燃烧器进行燃烧得连续的高温火焰，高温火焰供回转窑生产使用。

2.根据权利要求1所述褐煤回转窑高温燃烧方法，其特征在于步骤（1）的筛分分成两级，筛下产物粒度小于3cm，筛上产物大于3cm。

3.根据权利要求1所述褐煤回转窑高温燃烧方法，其特征在于步骤（2）磨机入口温度控制在120-180℃，出口温度35-40℃为常态，最大不超过60℃。

4.根据权利要求1或3所述褐煤回转窑高温燃烧方法，其特征在于步骤（2）煤粉球磨的细度不小于160目。

5.根据权利要求1所述褐煤回转窑高温燃烧方法，其特征在于步骤（3）的净化处理在冷却塔中进行，冷却塔入口温度控制在120-180℃，净化煤气出口温度控制在35-40℃。

6.根据权利要求5所述褐煤回转窑高温燃烧方法，其特征在于冷却塔所脱去的水分控制在70-80%。