CN103755162A - 组群轻烧镁窑加热工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组群轻烧镁窑加热工艺及装置，所述工艺包括备料、加料，加水，干燥、干馏，煤气混合与净化，空气加热及燃烧过程，所述装置包括上煤系统、软水系统、煤气发生炉、上段煤气送气系统、下段煤气送气系统、煤气清洁和燃烧系统、控制系统和电气安全连锁系统。与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供了一种组群轻烧镁窑加热工艺及装置，能够将价格低廉、储量丰富的褐煤转化为高热值煤气，实现了用褐煤造气两段炉热脱焦煤气作为轻烧镁煅烧热源，具有燃烧温度高，煤气洁净度高，自动化程度高、低污染的特点。

Description

组群轻烧镁窑加热工艺及装置
技术领域
本发明涉及轻烧镁技术领域，尤其涉及组群轻烧镁窑加热工艺及装置。
背景技术
轻烧镁也称轻烧氧化镁，是将菱镁矿、水镁石和由海水或卤水中提取的氢氧化镁经煅烧，使其分解排出CO2或H2O后得到的物质，轻烧镁是镁产品加工的一个重要组成部分，当煅烧温度在700℃～1300℃之间时，煅烧温度越高，保温时间越长，菱镁矿的分解越完全，产品质量越好。
我国菱镁矿主要集中在辽宁，当地的各类菱镁矿煅烧窑类型丰富，数量众多，其中轻烧镁窑占的比重最大，现阶段轻烧镁窑所使用的热源生成设备主要为半水煤气炉及小型煤气发生炉等一段式煤气发生炉，这两种设备主要存在以下缺点：必须用优质高价的煤炭原料作为气化用煤，能源浪费大，燃烧效率低，煤气供给不稳，煤气压力波动大，使用寿命短，占地面积大等，同时采用此种工艺的轻烧镁窑的生产效率低、能源消耗高、经济效益低，且煤气未经净化，环境污染严重。
发明内容
本发明提供了一种组群轻烧镁窑加热工艺及装置，能够将价格低廉、储量丰富的褐煤转化为高热值煤气，实现了用褐煤造气两段炉热脱焦煤气作为轻烧镁煅烧热源，具有燃烧温度高，煤气洁净度高，自动化程度高、低污染的特点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
组群轻烧镁窑加热工艺，包括以下步骤：
（1）备料、加料
原料煤经过破碎、筛分后，符合工艺要求粒度的中块煤通过高位煤仓用溜煤槽导入水平皮带输送机上，通过皮带机上的卸料器将煤加入到两个储煤仓中，并通过滚筒加煤机间歇进入煤气炉中；
（2）加水
软化水首先进入集汽包，由集汽包下降到水夹套中，受热后产生汽水混合物，由上升管进入集汽包，经汽水分离装置分离出蒸汽用做煤气炉汽化剂使用；
（3）干燥、干馏
煤气炉中的煤受到来自气化层的热煤气加热脱除水分及挥发分成为低温干馏半焦，半焦缓慢下行，温度逐渐上升，经10～12小时后达到气化段，与由炉底进入的空气和水蒸汽进行气化反应，生成发生炉煤气，下部的灰渣从煤气炉灰盘经大灰刀排出；
在干馏段，部分上行的气化段煤气产生的热量使煤中的水分都释放出来，焦油及大部分碳化物也都干馏出来并且产生碳氢化合物，与部分上行的气化段煤气形成上段煤气；另有部分煤气经过包围干馏层的火道引出，成为下段煤气；此过程工艺参数如下：
饱和温度：55℃～65℃；
最大炉底风压：8～10KPa；
上段煤气出口温度：90℃～120℃，出口压力：1000Pa～2000Pa；
下段煤气出口温度：260℃～350℃，出口压力：1500Pa～4000Pa；
（4）煤气混合与净化
上段煤气离开煤气炉进入电捕焦油器，经电捕焦油器除去煤气中携带的焦油，然后与经旋风除尘器除去大部分灰尘后的下段煤气混合，混合后的煤气送往组群轻烧镁煅烧窑作为热源使用；由电捕焦油器分离出来的煤焦油、冷凝液进入分离池分离出煤焦油和轻油；煤气炉出来的煤气经过汇气塔汇集后，通过管道中的多板除尘器再进行一次除尘处理；此过程工艺参数如下：
旋风除尘器主体直径：￠2000mm～￠3000mm；
旋风除尘器煤气处理量：5500～9000Nm3/h；
旋风除尘器除尘效率：50～60%；
电捕焦油器最大煤气处理量：70000～80000Nm3/h；
电捕焦油器额定电压60000～70000V；工作电流：70～150mA；
电捕焦油器煤气流速：0.4～1.0m/s；沉淀极直径：￠200mm～￠300mm；
电捕焦油器除尘效率：98～99%；
电除焦油器煤气进口及出口温度：70℃～130℃；
（5）空气加热
空气通过空气预热器预热到450℃～600℃；
（6）燃烧
混合煤气和加热后的空气一起在燃烧器内混合燃烧，轻烧镁窑炉膛内燃烧温度≥1300℃，镁制品的酌碱度≤2。
用于实现组群轻烧镁窑加热工艺的装置，包括上煤系统、软水系统、煤气发生炉、上段煤气送气系统、下段煤气送气系统、煤气清洁和燃烧系统、控制系统和电气安全连锁系统，所述上煤系统设有高位煤仓、溜煤槽、皮带输送机、储煤仓，高位煤仓通过溜煤槽和皮带输送机与储煤仓连接；所述软水系统设有集汽包和水夹套，水夹套位于煤气发生炉下段炉体，与集汽包通过管道连接；所述煤气发生炉设有双滚筒加煤机、炉体、炉栅、灰盘通风机构、清灰机构及鼓风机构，炉体由上、下两段组成，上段炉体由耐火砖砌筑而成并设有中心管，炉栅、灰盘通风机构、清灰机构位于炉体下端，鼓风机构中的空气鼓风机位于加热炉一侧的风机室内，并通过管道与炉体下端的鼓风箱连接；所述上段煤气送气系统设有放散装置、电捕焦油器和汇气塔，通过煤气管道连接；所述下段煤气送气系统设有旋风除尘器、降尘器和汇气塔，通过煤气管道连接；所述煤气清洁和燃烧系统包括煤气主管道、多板除尘器、放散装置、燃烧器。
所述煤气发生炉炉栅采用16面体、八道螺旋线、蜂窝通风孔道褐煤炉栅。
所述煤气发生炉上段炉体耐火砖砌筑成网格状。
所述煤气主管道直径沿轻烧镁窑排列顺序逐个递减。
所述燃烧系统中的燃烧器采用外混型燃烧器，并设空气预热器。
所述控制系统采用可编程序逻辑控制器PLC实现对设备运行、工艺参数的监视及控制、生产能所力调整、报警监视进行全程控制。
所述电气安全连锁系统采用可编程序逻辑控制器PLC实现，在上煤系统、煤气发生炉、电捕焦油器煤气出口装信号报警及联锁、紧急停车保护装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）采用两段式煤气发生炉，气化效率和综合利用率均优于单段炉，向轻烧镁窑输送的煤气热值高，煤炭经炉内彻底干馏，下段煤气不含焦油；
2）煤种适应性强，采用价格低廉、储量丰富所褐煤为气化原料，可烧粉煤、块煤、碎煤或混煤；
3）选用16面体、八道螺旋线、蜂窝通风孔道褐煤炉栅有效解决了褐煤灰熔点低、易结渣、难破碎的问题，布气效果好，灰渣含碳量低，产气量大；
4）针对褐煤含水量大的问题，增高了干馏段，并在干馏段内设置网格型耐火砖，增加气化效率，防止灰分堵塞气体通道；
5）采用静电脱焦除尘，提高煤气洁净度；
6）采用可编程序逻辑控制器PLC对设备运行、工艺参数的监视及控制、生产能力调整、报警监视等全程控制，自动化程度高，降低了工人劳动强度。
附图说明
图1是本发明工艺流程示意图。
图2是本发明上段煤气工艺路线图。
图3是本发明下段煤气工艺路线图。
图中：1.空气鼓风机 2.储煤仓 3.双滚筒加煤机 4.两段式煤气发生炉 5.煤气管道 6.炉栅 7.旋风除尘器 8.降尘器 9.多板除尘器 10.电捕焦油器二 11.电捕焦油器一
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明工艺流程图，本发明组群轻烧镁窑加热工艺，包括以下步骤：
（1）备料、加料
原料煤经过破碎、筛分后，符合工艺要求粒度的中块煤通过高位煤仓用溜煤槽导入水平皮带输送机上，通过皮带机上的卸料器将煤加入到两个储煤仓2中，并通过滚筒加煤机3间歇进入煤气炉中；
（2）加水
软化水首先进入集汽包，由集汽包下降到水夹套中，受热后产生汽水混合物，由上升管进入集汽包，经汽水分离装置分离出蒸汽用做煤气炉汽化剂使用；
炉体水夹套与集汽包构成汽水循环的原理是：低温的软化水进入集汽包，然后由下降管流到炉体水夹套的下部，在水夹套内的水由于受到炉膛内料层传过来的热量而升温，在水夹套内产生了蒸汽和水的混合物。因汽水混合物比重较小，水的比重较大，汽水混合物由上升管进入到集汽包，水由下降管进入到水夹套，因而形成汽水的自然循环。
（3）干燥、干馏
两段式煤气发生炉4中的煤受到来自气化层的热煤气加热脱除水分及挥发分成为低温干馏半焦，半焦缓慢下行，温度逐渐上升，经10～12小时后达到气化段，与由炉底进入的空气和水蒸汽进行气化反应，生成发生炉煤气，下部的灰渣从煤气炉灰盘经大灰刀排出；
在干馏段，部分上行的气化段煤气产生的热量使煤中的水分都释放出来，焦油及大部分碳化物也都干馏出来并且产生碳氢化合物，与部分上行的气化段煤气形成上段煤气；另有部分煤气经过包围干馏层的火道引出，成为下段煤气；此过程工艺参数如下：
饱和温度：55℃～65℃；
最大炉底风压：8～10KPa；
上段煤气出口温度：90℃～120℃，出口压力：1000Pa～2000Pa；
下段煤气出口温度：260℃～350℃，出口压力：1500Pa～4000Pa；
（4）煤气混合与净化
上段煤气离开煤气炉4进入电捕焦油器，经电捕焦油器除去煤气中携带的焦油，然后与经旋风除尘器7除去大部分灰尘后的下段煤气混合，混合后的煤气送往组群轻烧镁煅烧窑作为热源使用；由电捕焦油器分离出来的煤焦油、冷凝液进入分离池分离出煤焦油和轻油；煤气炉4出来的煤气经过汇气塔汇集后，通过管道中的多板除尘器9再进行一次除尘处理；此过程工艺参数如下：
旋风除尘器7主体直径：￠2000mm～￠3000mm；
旋风除尘器7煤气处理量：5500～9000Nm3/h；
旋风除尘器7除尘效率：50～60%；
电捕焦油器最大煤气处理量：70000～80000Nm3/h；
电捕焦油器额定电压60000V～70000V；工作电流：70～150mA；
电捕焦油器煤气流速：0.4～1.0m/s；沉淀极直径：￠200mm～￠300mm；
电捕焦油器除尘效率：98～99%；
电捕焦油器煤气进口及出口温度：70℃～130℃；
（5）空气加热
空气通过空气预热器预热到450℃～600℃；
（6）燃烧
混合煤气和加热后的空气一起在燃烧器内混合燃烧，轻烧镁窑炉膛内燃烧温度≥1300℃，镁制品的酌碱度≤2。
见图2-图3是本发明工艺路线图，用于实现所述组群轻烧镁窑加热工艺的装置，包括上煤系统、软水系统、煤气发生炉、上段煤气送气系统、下段煤气送气系统、煤气清洁和燃烧系统、控制系统和电气安全连锁系统，所述上煤系统设有高位煤仓、溜煤槽、皮带输送机、储煤仓2，高位煤仓通过溜煤槽和皮带输送机与储煤仓2连接；所述软水系统设有集汽包和水夹套，水夹套位于煤气发生炉4下段炉体，与集汽包通过管道连接；所述煤气发生炉4设有双滚筒加煤机3、炉体、炉栅6、灰盘通风机构、清灰机构及鼓风机构，炉体由上、下两段组成，上段炉体由耐火砖砌筑而成并设有中心管，炉栅6、灰盘通风机构、清灰机构位于炉体下端，鼓风机构中的空气鼓风机1位于加热炉一侧的风机室内，并通过管道与炉体下端的鼓风箱连接；所述上段煤气送气系统设有放散装置、电捕焦油器和汇气塔，通过煤气管道5连接；所述下段煤气送气系统设有旋风除尘器7、降尘器8和汇气塔，通过煤气管道5连接；所述煤气清洁和燃烧系统包括煤气主管道、多板除尘器9、放散装置、燃烧器。
所述煤气发生炉炉栅6采用16面体、八道螺旋线、蜂窝通风孔道褐煤炉栅。炉栅是煤气发生炉的最重要部件之一，其性能的优劣，对于在燃烧层中建立正常稳定的气化过程有着极为重要的作用，炉栅除支撑炉内燃料层外，其主要作用是均匀分布气化剂，破碎炉渣和排出炉渣。本发明选用的是16面体、八道螺旋线、蜂窝通风孔道褐煤炉栅6，具有破渣能力强、通风均衡、产气量大、修复方便等特点；能够适应多煤种、多粒度煤，通过移动、膨化原理，使煤炭大面积同气化剂接触，并通过网格结构的预热干馏段，把含水量较大劣质褐煤进行干燥并形成蓝炭，进而气化生成优质高热值的煤气。
所述煤气发生炉4上段炉体耐火砖砌筑成网格状。褐煤含水量一般达30%，在煤炭气化和煤气燃烧过程中需要吸附大量的热，降低燃烧温度，因此在气化中必须有效解决脱水问题，本发明增高了干馏段，并在干馏段内设置网格型耐火砖，通过煤气的余热蒸发水分，更好的满足气化要求，同时避免了灰分堵塞气体通道，延长了设备运行周期。
所述煤气主管道直径沿轻烧镁窑排列顺序逐个递减。
所述燃烧系统中的燃烧器采用外混型燃烧器，煤气走中心管，外环走空气，空气以细流管束喷射，另外增设空气预热器将空气加热，煤气同加热的空气混合燃烧产生高温气体来燃烧镁矿石，低碳节能。
所述控制系统采用可编程序逻辑控制器PLC实现对设备运行、工艺参数的监视及控制、生产能所力调整、报警监视进行全程控制。
所述电气安全连锁系统采用可编程序逻辑控制器PLC实现，在上煤系统、煤气发生炉、电捕焦油器煤气出口装信号报警及联锁、紧急停车保护装置。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】应用本发明所述工艺及装置为海城某镁厂14座轻烧镁窑供热，按前述工艺过程操作，主要装置及设备参数如下：
1）滚筒加煤机：采用液压驱动双滚筒加煤机，加煤时交替关闭；
2）煤气发生炉：采用褐煤造气两段式煤气发生炉，炉栅为16面体，八道螺旋线，蜂窝通风孔道炉栅，两侧除灰；
3）旋风除尘器：采用XFCQ2.4型，主体直径￠2400mm；煤气处理量：5500～9000Nm3/h；除尘效率：50～60%；
4）电除焦油器：采用C-72型，最大煤气处理量：70000Nm3/h；额定电压60000V；工作电流：150mA；煤气流速：0.6m/s；沉淀极直径：￠253mm；除尘效率：98～99%；
5）前段煤气主管道直径：￠1200mm，按每个镁窑40mm递减，到第7个轻烧镁窑后段煤气管道直径￠920mm；
工艺参数如下：
1）饱和温度：62℃；
2）最大炉底风压：8.5KPa；
3）上段煤气出口温度：113℃，出口压力：1700Pa；
4）下段煤气出口温度：320℃，出口压力：3600Pa；
5）电捕焦油器煤气进口及出口温度：115℃；
6）空气通过空气预热器预热到500℃；
经过上述工艺过程，轻烧镁窑炉膛内燃烧温度1300℃，镁制品的酌碱度1.8。

Claims (8)

1.组群轻烧镁窑加热工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）备料、加料
原料煤经过破碎、筛分后，符合工艺要求粒度的中块煤通过高位煤仓用溜煤槽导入水平皮带输送机上，通过皮带机上的卸料器将煤加入到两个储煤仓中，并通过滚筒加煤机间歇进入煤气炉中；
（2）加水
软化水首先进入集汽包，由集汽包下降到水夹套中，受热后产生汽水混合物，由上升管进入集汽包，经汽水分离装置分离出蒸汽用做煤气炉汽化剂使用；
（3）干燥、干馏
煤气炉中的煤受到来自气化层的热煤气加热脱除水分及挥发分成为低温干馏半焦，半焦缓慢下行，温度逐渐上升，经10～12小时后达到气化段，与由炉底进入的空气和水蒸汽进行气化反应，生成发生炉煤气，下部的灰渣从煤气炉灰盘经大灰刀排出；
在干馏段，部分上行的气化段煤气产生的热量使煤中的水分都释放出来，焦油及大部分碳化物也都干馏出来并且产生碳氢化合物，与部分上行的气化段煤气形成上段煤气；另有部分煤气经过包围干馏层的火道引出，成为下段煤气；此过程工艺参数如下：
饱和温度：55℃～65℃；
最大炉底风压：8～10KPa；
上段煤气出口温度：90℃～120℃，出口压力：1000Pa～2000Pa；
下段煤气出口温度：260℃～350℃，出口压力：1500Pa～4000Pa；
（4）煤气混合与净化
上段煤气离开煤气炉进入电捕焦油器，经电捕焦油器除去煤气中携带的焦油，然后与经旋风除尘器除去大部分灰尘后的下段煤气混合，混合后的煤气送往组群轻烧镁煅烧窑作为热源使用；由电捕焦油器分离出来的煤焦油、冷凝液进入分离池分离出煤焦油和轻油；煤气炉出来的煤气经过汇集塔汇集后，通过管道中的多板除尘器再进行一次除尘处理；此过程工艺参数如下：
旋风除尘器主体直径：￠2000mm～￠3000mm；
旋风除尘器煤气处理量：5500～9000Nm3/h；
旋风除尘器除尘效率：50～60%；
电捕焦油器最大煤气处理量：70000～80000Nm3/h；
电捕焦油器额定电压60000～70000V；工作电流：70～150mA；
电捕焦油器煤气流速：0.4～1.0m/s；沉淀极直径：￠200mm～￠300mm；
电捕焦油器除尘效率：98～99%；
电除焦油器煤气进口及出口温度：70℃～130℃；
（5）空气加热
空气通过空气预热器预热到450℃～600℃；
（6）燃烧
混合煤气和加热后的空气一起在燃烧器内混合燃烧，轻烧镁窑炉膛内燃烧温度≥1300℃，镁制品的酌碱度≤2。
2.用于实现权利要求1所述组群轻烧镁窑加热工艺的装置，其特征在于，包括上煤系统、软水系统、煤气发生炉、上段煤气送气系统、下段煤气送气系统、煤气清洁和燃烧系统、控制系统和电气安全连锁系统，所述上煤系统设有高位煤仓、溜煤槽、皮带输送机、储煤仓，高位煤仓通过溜煤槽和皮带输送机与储煤仓连接；所述软水系统设有集汽包和水夹套，水夹套位于煤气发生炉下段炉体，与集汽包通过管道连接；所述煤气发生炉设有双滚筒加煤机、炉体、炉栅、灰盘通风机构、清灰机构及鼓风机构，炉体由上、下两段组成，上段炉体由耐火砖砌筑而成并设有中心管，炉栅、灰盘通风机构、清灰机构位于炉体下端，鼓风机构中的空气鼓风机位于加热炉一侧的风机室内，并通过管道与炉体下端的鼓风箱连接；所述上段煤气送气系统设有放散装置、电捕焦油器和汇气塔，通过煤气管道连接；所述下段煤气送气系统设有旋风除尘器、降尘器和汇气塔，通过煤气管道连接；所述煤气清洁和燃烧系统包括煤气主管道、多板除尘器、放散装置、燃烧器。
3.根据权利要求2所述组群轻烧镁窑加热装置，其特征在于，所述煤气发生炉炉栅采用16面体、八道螺旋线、蜂窝通风孔道褐煤炉栅。
4.根据权利要求2所述组群轻烧镁窑加热装置，其特征在于，所述煤气发生炉上段炉体耐火砖砌筑成网格状。
5.根据权利要求2所述组群轻烧镁窑加热装置，其特征在于，所述煤气主管道直径沿轻烧镁窑排列顺序逐个递减。
6.根据权利要求2所述组群轻烧镁窑加热装置，其特征在于，所述燃烧系统中的燃烧器采用外混型燃烧器，并设空气预热器。
7.根据权利要求2所述组群轻烧镁窑加热装置，其特征在于，所述控制系统采用可编程序逻辑控制器PLC实现对设备运行、工艺参数的监视及控制、生产能所力调整、报警监视进行全程控制。
8.根据权利要求2所述组群轻烧镁窑加热装置，其特征在于，所述电气安全连锁系统采用可编程序逻辑控制器PLC实现，在上煤系统、煤气发生炉、电捕焦油器煤气出口装信号报警及联锁、紧急停车保护装置。
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