CN103305311A - 一种模块式水平排布的提质煤钝化系统及其钝化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块式水平排布的提质煤钝化系统及其钝化工艺，所述系统包括至少两个串联的钝化单元，各钝化单元具有至少一个钝化剂喷淋装置，钝化单元沿水平或具有一定坡度的水平方向排布；在各钝化单元之间的钝化气氛隔离装置；将提质煤传送至各钝化单元中的传送装置，其中，每个钝化单元具有至少一个犁式翻动器，以便将各钝化单元中位于底部或下部的提质煤翻动至上部或顶部，以使其表面与钝化剂充分接触，从而进行有效钝化；同时各钝化单元作为单独模块进行独立地工艺和气氛控制，以使不同钝化单元具有不同的工艺参数和/或钝化气氛。本发明钝化系统及其钝化工艺成本低廉、操作简单、稳定，工艺规模和排布可灵活多变。
Description
技术领域
本发明涉及一种提质煤的钝化系统及其钝化工艺，特别是，涉及一种模块式水平排布的提质煤钝化系统及其钝化工艺。
背景技术
在煤炭行业中，因有些原煤含水量较高，尤其是低阶煤含水量高达25％～65％，使原煤的运输和利用受到了限制。因此，人们通常使用煤干燥、热解、和/或焦化等提质技术处理原煤，以达到降低运输成本和提高热值的目的。而干燥或热处理后，煤、焦、和半焦等提质煤在空气中易发生低温氧化反应，当上述提质煤处在氧化气氛中时，即使在室温下也可发生再水合、吸附、氧化等放热反应，如果这部分热量没有及时被移走，将加速氧化放热反应从而发生自燃。
实际上，上述提质煤因低温氧化反应发生自燃的因素分两个方面，其一是提质煤本身内在的特性，如水分、灰分、挥发分、导热性等；其二是外部条件，如温度、湿度等。为了解决提质煤自燃问题，现有技术已提出了多种处理方法。一种方法是对提质煤进行表面氧化处理，如用含氮氧化物的气体、硝酸、氧气或金属氧化物接触提质煤，以降低灰的含量。另一种是将提质煤表面用特定的有机溶剂处理，如用含氮氧化物或杂环氧的有机溶剂处理提质煤表面，将碳质表面的一部分灰分溶于溶剂中，以降低氧化反应的可能性。还有一种是限制氧与提质煤表面接触，例如压实提质煤以减少空气渗透或在提质煤表面喷涂限制氧渗透的物质。
近年来，国内外研究对阻止提质煤自燃的钝化系统及其钝化方法进行了很多改进，例如US5,711,769公开了一种钝化活性煤焦的系统以及工艺，其中钝化系统包括了用于热解钝化的热解炉和激冷室、用于氧化钝化的反应釜以及用于再水合和冷却的冷却室。在此系统中各个设备至上而下用管道和旋转阀门进行了连接，而在氧化钝化的反应釜中钝化剂与煤焦逆流接触，在该发明中使用的是震动流化床反应釜。其工艺包括：将原煤在逐步升高的温度下热解，使其先去除水分以及低阶挥发分后，形成能够用至少部分高阶挥发分破坏空隙结构的煤焦；将煤焦冷却；冷却后的煤焦转入反应釜，将含有3～21(体积)％氧气的工艺气体通入所述反应釜，通过化学吸附氧气进行氧化钝化；监控反应釜内的工艺气体温度和氧含量，将反应釜内的温度从200℃逐步降低至100℃，持续补充氧气；最后将煤焦移入冷却室使其进行再水合以及冷却，形成含水率为5～10(重量)％的稳定煤焦。在此系统和工艺中使用了水或氮气作为冷却介质，使用了氧气作为钝化剂，生产过程污染小，并且能够连续钝化煤焦。但此系统设备复杂、难操作，需要高投资和高维护费用。
US5,863,304公开了一种钝化低阶煤的系统和工艺，该系统包括低温热解炉、冷却器、稳定塔、再水合反应器以及清洗塔，其中在所述稳定塔中使用了空气或含氧气体作为钝化剂。该发明中使用的空气也包括了通过燃烧其中一部分氧气得到的微贫氧气体。钝化气体温度控制在250°F以下，其含氧量控制在19～21(体积)％，而该发明中的稳定塔为流化床反应器或塔式反应器，将上述钝化气体从塔底吹扫至塔的上部，使其充分与煤层接触，以便有效地进行钝化反应。然而，此工艺在大规模钝化处理中较难应用，而且预处理钝化气体所需步骤繁琐。
US4,402,706公开了一种氧化干燥处理后的低阶煤的设备，该设备包括氧化炉、位于氧化炉上部的煤料入口、在氧化炉中设置的分布器、位于氧化炉底部的炉箅和空气入口，其中，分布器为两排沿着氧化炉壁面至上而下设置的与水平方向成一定角度的分布板，并且该设备还包括设在分布板下方的水雾输送管，用于给至上而下沿着分布板跌落的低阶煤补充水分。该发明中钝化气体即空气与需要氧化的低阶煤逆流接触，使低阶煤与钝化气体中的氧气充分反应，从而达到钝化的目的。
CN101781596公开了一种活性煤焦的钝化系统，该系统包括再水合反应区、低温钝化区、以及冷却区，各处理区垂直设置在此系统内。在再水合反应区中，经干馏、热解处理并经淬冷的活性煤焦进入再水合反应区，进行再水合反应及冷却处理，固体煤焦在水合时放出热量使得水分蒸发。在低温钝化区中，常压下通入温度为45～60℃、氧含量为6％～20％、相对湿度为80％～90％的气体进行氧化钝化处理。低温钝化反应区中的活性煤焦吸附氧化所释放的热量后被连续向上的工艺气体气流带走，而和煤焦反应的一部分氧气化学吸附在高活性煤焦上，钝化了煤焦微孔或孔隙中的挥发分，阻止水、氧气等进入微孔，使煤焦稳定，从而阻止煤焦的自燃。
上述专利文献的所有公开内容在此全文引入以作参考。
事实上，现有技术中钝化系统沿用垂直设置方式，其中，氧化钝化反应釜一般使用震动流化床反应釜或钝化塔，将待钝化的提质煤至上而下送入反应区，同时从反应釜底部通入钝化气体，而在大规模钝化工艺中这样的钝化设备过于高大，操作难度高，钝化处理过程也难以控制。除此之外，值得注意的是，现有技术中钝化系统中钝化塔与再水合以及冷却塔之间用管道连接，而在钝化处理过程中物料易膨胀、粘结、搭桥，致使通过性差，在设备的管道中易形成堵塞。因此，钝化系统普遍存在安全隐患，以及建安成本高、防护措施难、被动事故处理难控等问题。还有，钝化系统各处理区中设备规格在建造钝化系统时既定，因此按照工艺规模需要调整设备时存在可调性差的问题。
为解决上述现有技术中所面临的问题，本发明提供了一种模块式水平排布的提质煤钝化系统及其钝化工艺，系统操作简单、成本低、稳定、效率高，可连续进行钝化处理。本发明通过缜密的技术构思，将现有技术中各钝化处理设备改为模块化钝化单元，其结构简单，空间布置灵活。在不发生额外费用及不浪费既有处理能力的基础上，通过调节物料厚度和改变单元数量，可自由调节钝化处理量；同时，通过调节每个单元的规格、尤其是长度，进而可以更稳定、更准确、更有效地控制对提质煤的钝化处理过程。另外，本发明引入模块化钝化单元处理工艺省去了管道输送步骤，解决了因物料发生粘结、搭桥导致管道和/或连接件堵塞的问题，并且在发生事故时可根据需要隔离部分单元，将损失降到最低，进而实现了工程实施、设备检修、主动事故处理可控等目的。本发明模块式水平排布的提质煤钝化系统易于进行大规模工程应用，便于商业推广。
发明内容
根据本发明第一方面，提供一种模块式水平排布的提质煤钝化系统，包括至少两个串联的钝化单元，各钝化单元中具有至少一个钝化剂喷入或喷淋装置，钝化单元沿水平或具有一定坡度的水平方向排布；在各钝化单元之间的钝化气氛隔离装置；和将提质煤传送到各钝化单元中的传送装置，其中每个钝化单元具有至少一个犁式翻动器，以便将各钝化单元中位于底部或下部的提质煤翻动至顶部或上部，以使其表面与钝化剂充分接触，从而进行有效钝化；同时，所述各钝化单元作为单独模块进行独立地工艺和气氛控制，以使不同钝化单元具有不同的工艺参数和钝化气氛；例如，在不同钝化单元中喷淋数量和/或氧浓度不同的钝化剂、或数量和/或温度不同的水，从而在不同钝化单元中形成不同的钝化气氛。优选地，用传感器控制各钝化单元中的工艺参数和/或钝化气氛，所述传感器用于测定各钝化单元中的氧含量、水含量、温度、压力、和/或它们的变化。在本发明中，所述传送装置优选是传送带和/或可移动车斗。
在上述系统中，当钝化气氛隔离装置是隔离板时，其可被用作挡板，所述挡板的高度是可调的，以便能够调节所述传送装置上的提质煤厚度。通常，所述气氛隔离装置可选择隔离板或隔离腔体、或气幕，以使各钝化单元中的钝化气氛相互独立。在上述系统中，所述犁式翻动器至少部分浸没在传送装置上的提质煤中。犁式翻动器可为静置或自动翻动的至少一个平面或曲面翻动片。通常，在上述系统中，在至少一个钝化单元中还有至少一个控制所述传送装置上的提质煤厚度的挡板。
任选地，在每个钝化单元中设有独立的传感装置，包括测定温度、压力、相对湿度、和/或氧含量的传感器，以便根据每个钝化单元对温度、压力、相对湿度、和/或氧含量的需求及时调节各钝化单元中的钝化剂氧浓度和/或数量或水的数量和/或温度。其中，在各钝化单元中钝化剂喷淋装置可是连通的或相互独立的。因为在各钝化单元中喷淋的钝化剂相同但喷淋量不同的情况下，可将各钝化单元的钝化剂喷淋装置连通，仅控制喷淋量即可。但在各钝化单元中喷淋的钝化剂不相同或钝化剂氧浓度不同的情况下，则应设计相互独立的钝化剂喷淋装置。
在上述系统中，钝化剂喷淋装置一般包括喷淋钝化剂的至少一个喷雾器和/或气体喷嘴。在需要进行再水合反应和冷却处理的情况下，或按照实际情况需要给提质煤补充水分的情况下，至少一个钝化反应单元中还可设有水喷淋和/或喷雾器。
实际上，上述系统中使用的钝化剂可选自于任何氧化剂或含有氧化剂的物质，例如高氯酸盐、氯酸盐、过氧化物、氮氧化物、硝酸盐、硼酸、含氧气体和它们的混合物，优选地，使用含氧气体作为钝化剂，例如空气。
所述钝化单元还包括位于钝化单元顶壁或侧壁上的钝化废气出口，将至少一部分钝化单元中的钝化反应后的废气排出钝化单元之外。
在本发明中钝化处理的提质煤，可是任何易发生自燃的煤或提质煤，特别是经干燥处理的煤、经热处理的煤焦和/或半焦、煤的热解固体产物、或它们的混合物。
如上所述，本发明中钝化单元的排布方式可灵活多变，所述钝化单元可沿水平面或与水平面成一坡度按直线、曲线、或规则平面几何形状排布，例如正方形、长方形、圆形、椭圆形、栅形、和/或多边形等等。
根据本发明第二方面，提供一种提质煤的钝化工艺，包括：
1)将待钝化的提质煤用传送装置依次送入各钝化单元中，同时控制在传送装置上的提质煤厚度；
2)在各钝化单元中，通过钝化剂喷入和/或喷淋装置将钝化剂喷淋在提质煤表面上，并且用犁式翻动器将传送装置上的底部或下部提质煤翻动至顶部或上部，使其表面充分与钝化剂相接触，以进行有效地钝化，其中，随不同钝化阶段对工艺参数和钝化气氛的不同要求，在不同钝化单元中喷淋数量和/或氧浓度不同的钝化剂、和/或数量和/或温度不同的水；
3)将钝化完成后的提质煤通过传送装置移出系统外。
在上述钝化工艺中，钝化剂可是本领域普通技术人员熟知的任何类型的气态或液态氧化剂和/或含氧化剂的物质；例如含氧气体，优选地，钝化剂是氧含量为6～21体积％，温度为30～60℃，相对湿度为70～90％的气体，更优选地，钝化剂是氧含量为15～20体积％，温度为35～45℃，相对湿度为75～85％的气体。
任选地，向至少一个钝化单元中喷淋、喷洒、或喷雾水分，以给其中的提质煤降温和/或补充水分。在上述工艺中处理高温提质煤时，在至少一个钝化单元中可先喷淋水分再喷淋钝化剂，或先喷淋钝化剂在喷淋水分，以便在所述钝化单元中同时进行再水合反应和钝化反应，而其它钝化反元进行钝化反应和/或冷却。优选地，在第一个或前几个钝化单元和/或最后一个或后几个钝化单元中进行再水合反应、冷却、和/或钝化反应，而其它钝化单元进行钝化反应。而上述工艺中，向上述钝化单元中喷淋、喷洒、或喷雾的水分温度可低于50℃，优选为15～35℃。
在上述本发明模块式水平排布的提质煤钝化系统及其工艺中，所述各钝化单元作为单独或独立模块可预设置其中的工艺参数和/或钝化气氛，这样给系统的操作带来了很大的便利。
附图说明
图1为本发明钝化系统一个实施方式的钝化单元结构示意图。
图2为本发明钝化系统的一种钝化单元排布方式示意图。
图3为本发明钝化系统的另一种钝化单元排布方式示意图。
具体实施方式
通过以下参考附图的描述进一步详细解释本发明，但以下描述仅用于使本发明所属技术领域的普通技术人员能够更加清楚地理解本发明的原理和精髓，并不意味着对本发明进行任何形式的限制。附图中等同的或相对应的部件或特征用相同的标记数表示。
本发明钝化系统包括至少两个串联的钝化单元，图1是本发明钝化系统一个实施方式的钝化单元结构示意图，图2是本发明钝化系统的一种钝化单元排布方式示意图，该实施方案中多个钝化单元沿水平方向排布，每个钝化单元的长宽可按照实际工业生产需要进行设计，在此实施方式中，将经过低温干馏以及淬冷处理的煤焦设定为需要钝化处理的提质煤。
图1和图2所示的实施方式的系统主要包括煤焦传送装置1、多个钝化单元4以及钝化单元之间设置的钝化气氛隔离装置11，其中，每个钝化单元设有钝化剂和/或水喷淋装置，包括多个钝化气体喷嘴6以及水喷雾器7；传感装置，包括温度传感器8、相对湿度传感器9和氧含量传感器10。同时，该系统也设置了犁式翻动器12，以便将传送装置1上的煤焦层13的底部或下部煤焦翻动至顶部或上部，以使其表面充分地与钝化剂和水接触，从而进行有效的钝化、再水合、和/或冷却。
将待钝化的煤焦通过传送装置1依次送入该系统的各钝化单元中，传送装置1可是本领域普通技术人员熟知的任何类型的传送装置，能在每个钝化单元和钝化单元之间连续传送提质煤。在此实施方式中，传送装置1包括传动滚轮2和传送带3，其能够在该系统中连续传送煤焦，其中，可通过控制传动滚轮2的速率调节传送装置1的煤焦传送速率，进而控制煤焦在整个系统中的钝化时间。
首先，将待钝化煤焦送入该系统第一个钝化单元4a中，而钝化气氛隔离装置11是一个隔离板，其高度是可调的，用其高度控制煤焦层13的厚度。实际上，钝化气氛隔离装置11作为气氛隔离装置使每个钝化单元中的钝化气氛具有相互独立的温度、压力、湿度和/或氧含量，进而更准确、更稳定、更有效地控制每个钝化单元的钝化反应进程。尤其是，如此设置，可使各钝化单元变为单独或独立的模块来进行运行，并可预先设置各模块中的工艺参数和/或钝化气氛。
如上所述，每个钝化单元4设有独立的钝化剂和/或水喷淋装置，包括钝化气体喷嘴6和水喷雾器7，以进行钝化和调节单元中温度、湿度和/或氧含量。本发明系统中使用的钝化剂可是本领域普通技术人员熟知的任何类型的气态或液态氧化剂或含氧化剂的的物质，例如高氯酸盐、氯酸盐、过氧化物、氮氧化物、硝酸盐、硼酸、含氧气体和它们的混合物。而在使用液态氧化剂作为钝化化剂的情况下，喷淋装置可只设钝化剂喷嘴，将钝化剂的水溶液均匀的喷洒在提质煤的表面上，但此类钝化剂成本较高，并且对配套设备要求也较高。因此，在本实施方式中，优选使用含氧气体作为钝化剂，如氧含量为6～21体积％、温度为30～60℃、相对湿度为70～90％钝化气体，更优选地使用氧含量为15～20％，温度为35～45℃，相对湿度为75～85％的钝化气体。上述含氧气体包括氧气以及氧气和和其他惰性气体，例如氮气、二氧化碳、一氧化碳等气体的混合物。另外，每个钝化单元的喷淋装置喷淋的钝化气体的氧含量、温度和/或相对湿度可相同或不相同，可根据实际工艺需要设定。至于钝化单元的喷淋装置可选择本领域普遍使用的喷淋装置以及喷淋方式，如可使用喷淋钝化气体的气体喷嘴和喷淋水的喷雾器，也可使用同时喷淋气体和水的套叠式喷嘴。
为实时测定并调节各钝化单元中的钝化气氛、例如温度、压力、湿度和/或氧含量，在每个钝化单元4中设有独立的传感装置，包括温度传感器8、相对湿度传感器9、和氧含量传感器10。为使煤焦能达到ASTM D1412-04平衡湿度，以避免其在存储和/或运输环境中吸收水分和/或氧发生自燃，在钝化单元中除了喷淋一定相对湿度、如70～90％的钝化气体外，也可选择喷淋水，而喷淋装置喷淋的水温度可低于50℃，优选为15～35℃，同时也可根据需要及时冷却煤焦和/或进行再水合反应。上述温度传感器8、相对湿度传感器9和/或氧含量传感器10测到的温度、湿度和/或氧含量超出设定值或降到设定值以下时，传感装置可直接控制钝化气体喷嘴6和/或水喷雾器7的喷淋量，使其达到调控每个钝化单元中的钝化反应、再水合、和/或冷却的目的。
在进入第一个钝化单元4a中的煤焦温度较低的情况下，如煤焦温度为40～60℃，可根据实际工艺需要直接喷淋钝化气体进行钝化处理。而送入第一个钝化单元4a中的煤焦，若温度较高，可先进行再水合反应和/或冷却，再进行钝化反应，以便在其它钝化单元中更好地进行钝化反应。如经过低温干馏以及淬冷处理的煤焦温度在100℃左右时，在第一个钝化单元4a中可选择先只开启水喷雾器7喷淋水以降低煤焦温度并同时进行再水合反应，再开启钝化气体喷嘴6喷淋钝化气体，使其进行钝化反应。如上所述，第一个钝化单元4a中喷淋的水温度为15～35℃，在只开启水喷雾器7时，待煤焦的温度降到40～60℃及含水量达到6～9％时，再开启钝化气体喷嘴6喷淋钝化气体。在第一个钝化单元4a中进行再水合反应、冷却、和/或钝化反应时，将放出大量的热，单元中气氛的温度急剧上升，同时，在进行钝化反应即煤焦化学吸附钝化气体中的氧气时，该钝化单元中的气氛的氧含量也随之降低。因此，每个钝化单元中还设有钝化尾气出口5，将再水合反应和/或钝化反应后的钝化尾气排出单元之外，并通过钝化气体喷嘴6和/或水喷雾器7及时补充钝化气体和/或水，以便保持所需的温度、相对湿度和/或氧含量。
在第一个钝化单元4a中再水合和/或钝化处理后的煤焦，通过在各钝化单元之间连续传送煤焦的传送装置1，被送入下一个钝化单元中继续进行钝化反应。一般而言，煤焦的钝化反应进行得比较缓慢，而且只在煤焦层13上部或表面进行。因此，在系统各钝化单元中需设置一个或多个犁式翻动器，以将下部或底部的煤翻动到上部或顶部，使其表面与钝化剂和/或水充分接触，从而进行有效的钝化反应和/或再水合反应，上述犁式翻动器可选择被固定在钝化单元4的顶壁、侧壁、和/或用作钝化气氛隔离装置11的隔离板上。在本实施方案中，将犁式翻动器固定在用作钝化气氛隔离装置11的隔离板上，而犁式翻动器12至少部分浸没在传动装置1上的煤焦层13中。实际上，可根据实际情况在钝化单元4中设一个或多个犁式翻动器(未示出)，其通常为静置或自动翻动的至少一个平面或曲面翻动片。在需要钝化高温提质煤的情况下，钝化气氛隔离装置11和犁式翻动器12可选择使用耐高温材料，并且它们可是本领域普通技术人员熟知的任何类型的气氛隔离装置和翻动器。在本实施方案中，气氛隔离装置11可选择耐高温的隔离板或隔离腔层；而所述犁式翻动器可选择由耐高温材料制成的静置或自动翻动的至少一个平面或曲面翻动片。从既节能又节省成本的角度出发，优选地，选择静置的曲面翻动片，以便利用传送装置1在传送煤焦的过程中产生的煤焦层向前移动的惯性，与犁式翻动器12接触并沿着曲面翻动，从而在没有借助外力的情况下达到翻动煤焦的目的。
在钝化单元4中，与煤焦反应的一部分氧气经化学吸附被固定在煤焦空隙中，这样钝化了煤焦表面，阻止了水和/或氧气进入空隙中，从而稳定了煤焦，避免了煤焦发生自燃。煤焦在多个钝化单元中进行钝化处理后，经传送装置1直接将处理完成后后的煤焦移出系统外。任选地，在进行钝化反应后，如需要适当降低煤焦的温度或提高煤焦的含水量，可选择将煤焦移出最后一个钝化单元4b前喷淋一定量的水。即可选择先只开启钝化气体喷嘴6喷淋钝化气体，以使其进行钝化反应，再开启水喷雾器7喷淋水以降低煤焦温度并进行再水合反应。
本发明系统中多个钝化单元可沿水平面或与水平面成一定坡度按直线、曲线、或规则平面几何形状排布，例如，按正方形、长方形，圆形、椭圆形，栅形、和/或多边形排布，每个钝化单元的长宽可按照实际工业生产需要进行设计，空间布置可灵活多变，图2所示的各钝化单元按直线排布；而图3所示的各钝化单元按圆形排布，图3所示的排布方式与图2所示的排布方式相比减少了系统的占地面积。
上述实施方式以及图2和图3所示的钝化单元排布方式仅是列举和示范，其并未穷尽本发明钝化系统的所有运行方式和实施方式，本发明不排除符合本发明实质和原理的其它运行方式和实施方式。
实施例
下面用详细的示范性实施例进一步描述本发明，但这些实施例不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例1选用经低温干馏和激冷处理后温度为52℃的煤焦作为需要钝化处理的提质煤，平均粒径在3mm左右，其工业分析见表1。
表1
| 固定碳 | 灰分 | 挥发分 | 含水量 |
| 74.1％ | 16％ | 1.9％ | 8％ |
在本实施例1钝化系统中，钝化单元为5个，沿水平面线性排布，犁式翻动器被固定在被用作钝化气氛隔离装置的隔离板上，犁式翻动器具有3个静置的曲面翻动片，其2/3以上表面浸没在煤焦中。用包括传动滚轮和传送带的传送装置将19吨上述经低温干馏和激冷处理的煤焦依次送入上述5个钝化单元中进行钝化处理，煤焦高度控制在50cm左右。使用氧气和惰性气体的混合物作为钝化气体，在不同钝化阶段的钝化单元中，钝化气体氧含量和温度不同，各钝化单元中钝化气体流量为11×103立方米/小时，钝化气体在各钝化单元中氧含量、温度和相对湿度见表2。
表2
| 钝化单元 | 钝化气体O2含量/体积％ | 钝化气体温度/℃ | 钝化气体相对湿度/％ |
| 第1个单元 | 19 | 50 | 86 |
| 第2个单元 | 18 | 45 | 86 |
| 第3个单元 | 18 | 41 | 86 |
| 第4个单元 | 18 | 39 | 85 |
| 第5个单元 | 18 | 38 | 86 |
经过20小时钝化，煤焦被移出系统。钝化后的煤焦温度降至约38℃，含水量约为8～9％。
对比实施例1
将实施例1中钝化处理的煤焦50吨做成一个锥形料堆，料堆与地面用隔板隔开，同样，将实施例1中用作原料的未钝化处理的煤焦50吨也做成一个锥形料堆，料堆也与地面用隔板隔开，两个料堆相邻以便于观察，钝化处理后的煤焦料堆在41天后开始闷烧，而未钝化处理的煤焦料堆仅在13天后就开始闷烧。闷烧的标志是料堆表面有灰层和烟。
用15根热电偶测量每个料堆的内部温度，堆放5天后，钝化处理后的煤焦料堆内部最高温度为69℃，而未钝化处理的煤焦料堆内部最高温度为85℃。
实施例2
本实施例2选用经低温干馏和激冷处理后温度为65℃的煤焦作为需要钝化处理的提质煤，平均粒径在5mm左右，其工业分析见表3。
表3
| 固定碳 | 灰分 | 挥发分 | 含水量 |
| 72.3％ | 17％ | 1.7％ | 9％ |
在本实施例2钝化系统中，钝化单元为6个，仍然沿水平面线性排布，犁式翻动器被固定在各钝化单元顶壁上，每个犁式翻动器具有5个静置的曲面翻动片，其3/4以上表面浸没在煤焦中。用包括传动滚轮和传送带的传送装置将50吨上述经低温干馏和激冷处理的煤焦依次送入上述6个钝化单元中进行钝化处理，煤焦高度控制在70cm左右。使用含氧气体作为钝化气体，6个钝化单元使用的钝化气体相同，其气体组成、温度和相对湿度见表4。
表4
| O2体积％ | N2体积％ | CO2体积％ | CO体积％ | 温度/℃ | 相对湿度/％ |
| 19 | 75 | 5 | 1 | 45 | 85 |
向各钝化单元中通入上述钝化气体，在不同钝化阶段的钝化单元中通入的钝化气体流量不同，同时，因上述煤焦温度较高，在其进入第一个钝化单元时先喷淋26℃水再喷淋钝化气体。各钝化单元中钝化气体流量及水喷淋量见表5。
表5
经过16小时钝化，煤焦被移出系统。钝化后的煤焦温度降至约45℃，含水量约为8～9％。
对比实施例2
将实施例2中钝化处理的煤焦50吨做成一个锥形料堆，料堆与地面用隔板隔开，同样，将实施例2中用作原料的未钝化处理的煤焦50吨也做成一个锥形料堆，料堆也与地面用隔板隔开，两个料堆相邻以便于观察，钝化处理后的煤焦料堆在37天后开始闷烧，而未钝化处理的煤焦料堆仅在9天后就开始闷烧。闷烧的标志是料堆表面有灰层和烟。
用15根热电偶测量每个料堆的内部温度，堆放3天后，钝化处理后的煤焦料堆内部最高温度为73℃，而未钝化处理的煤焦料堆内部最高温度为89℃。
本说明书所用的术语和表述方式仅被用作描述性、而非限制性的术语和表述方式，在使用这些术语和表述方式时无意将已表示和描述的特征或其组成部分的任何等同物排斥在外。
尽管已表示和描述了本发明的几个实施方式，但本发明不被限制为所描述的实施方式。相反，本领域普通技术人员应当意识到在不脱离本发明原则和精神的情况下可对这些实施方式进行任何变通和改进，本发明的保护范围由所附的权利要求及其等同物所确定。
Claims (22)
1.一种模块式水平排布的提质煤钝化系统，包括：
至少两个串联的钝化单元，各钝化单元中具有至少一个钝化剂喷入或喷淋装置，钝化单元沿水平或具有一定坡度的水平方向排布；
在各钝化单元之间的钝化气氛隔离装置；和
将提质煤传送至各钝化单元中的传送装置，
其中，每个钝化单元具有至少一个犁式翻动器，以便将各钝化单元中位于底部或下部的提质煤翻动至顶部或上部，以使其表面与钝化剂充分接触，从而进行有效钝化；同时，所述各钝化单元作为单独模块进行独立地工艺和气氛控制，以使不同钝化单元具有不同的工艺参数和钝化气氛。
2.根据权利要求1所述的系统，其中在不同钝化单元中喷淋数量和/或氧浓度不同的钝化剂、或数量和/或温度不同的水，从而在不同钝化单元中形成不同的钝化气氛。
3.根据权利要求1所述的系统，其中用传感器控制各钝化单元中的工艺参数和/或钝化气氛，所述传感器用于测定各钝化单元中的氧含量、水含量、温度、压力、和/或它们的变化。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述传送装置是传送带和/或可移动车斗。
5.根据权利要求1所述的系统，其中当所述钝化气氛隔离装置是隔离板时，其被用作挡板，所述挡板高度可调，以便调节所述传送装置上的提质煤厚度。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述钝化气氛隔离装置为隔离板、隔离腔体、或气幕，以使各钝化单元中的气氛相互独立。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述犁式翻动器至少部分浸没在传送装置上的提质煤中。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述犁式翻动器为静置或自动翻动的至少一个平面或曲面翻动片。
9.根据权利要求1所述的系统，其中在至少一个钝化单元中还有至少一个控制所述传送装置上的提质煤厚度的挡板。
10.根据权利要求1所述的系统，其中在各钝化单元中钝化剂喷入和/或淋装置是连通或相互独立的。
11.根据权利要求1所述的系统，其中在至少一个钝化单元中还有水喷淋和/或喷雾器，用于给提质煤降温和/或补充水分。
12.根据权利要求1-11任何之一所述的系统，其中所述钝化剂选自于高氯酸盐、氯酸盐、过氧化物、氮氧化物、硝酸盐、硼酸的水溶液；含氧气体；和它们的混合物。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述含氧气体为空气。
14.根据权利要求1-11任何之一所述的系统，其中所述钝化单元还包括位于钝化单元顶壁或侧壁上的废气出口，用于将至少一部分钝化单元中的钝化废气排出钝化单元之外。
15.根据权利要求1-11任何之一所述的系统，其中所述提质煤是经干燥处理的煤、经热处理的煤焦和/或半焦、煤的热解固体产物、或它们的混合物。
16.根据权利要求1-11任何之一所述的系统，其中所述钝化系统沿水平面或与水平面成一坡度按直线、曲线、或规则平面几何形状排布。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述规则平面几何形状为正方形、长方形、圆形、椭圆形、栅形、和/或多边形。
18.一种用根据前述权利要求1-17任何之一所述的系统钝化提质煤的工艺，包括：
1)将待钝化的提质煤用传送装置依次送入各钝化单元中，同时，控制在传送装置上的提质煤厚度；
2)在各钝化单元中，通过钝化剂喷入和/或喷淋装置将钝化剂喷晒和/或喷淋在提质煤表面上，并且用犁式翻动器将传送装置上的底部或下部提质煤翻动至上部或顶部，使其表面充分与钝化剂接触，以进行有效地钝化，其中，随不同钝化阶段对工艺参数和钝化气氛的不同要求，在不同钝化单元中喷淋数量和/或氧浓度不同的钝化剂、和/或数量和/或温度不同的水；
3)将钝化完成后的提质煤通过传送装置移出系统外。
19.根据权利要求18所述的工艺，其中喷入和/或喷淋到所述各钝化单元中的钝化剂是氧含量为6～21体积％、温度为30～60℃、相对湿度为70～90％的气体。
20.根据权利要求18所述的工艺，其中向至少一个钝化单元中喷淋、喷洒、或喷雾水分，以给其中的提质煤降温和/或补充水分。
21.根据权利要求20所述的工艺，其中向所述钝化单元中喷淋、喷洒、或喷雾的水分温度为15～35℃。
22.根据权利要求18所述的工艺，其中将所述各钝化单元作为单独或独立模块而预设置其中的工艺参数和/或钝化气氛。
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150626 Address after: 100011 Beijing city Dongcheng District Binhe West Road No. 22 Shenhua building Applicant after: Shenhua Group LLC Applicant after: National Institute of Clean and Low Carbon Energy Address before: 102209, Beijing, Changping District, Xiaotangshan future technology city Shenhua low carbon 001 mailbox Applicant before: National Institute of Clean and Low Carbon Energy |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 22, diazepam West Binhe Road, Dongcheng District, Beijing, Beijing Co-patentee after: National Institute of Clean and Low Carbon Energy Patentee after: National energy investment Refco Group Ltd Address before: 100011 Shenhua building 22, West Binhe Road, Dongcheng District, Beijing Co-patentee before: National Institute of Clean and Low Carbon Energy Patentee before: Shenhua Group LLC |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100011 Beijing Dongcheng District, West Binhe Road, No. 22 Patentee after: CHINA ENERGY INVESTMENT Corp.,Ltd. Patentee after: Beijing low carbon clean energy research institute Address before: 100011 Beijing Dongcheng District, West Binhe Road, No. 22 Patentee before: CHINA ENERGY INVESTMENT Corp.,Ltd. Patentee before: Beijing low carbon clean energy research institute |