CN106016971B - 一种褐煤梯级提质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种褐煤梯级提质的方法，该方法包括如下步骤：1)褐煤破碎；2)设备改进：将提质设备利用隔板分为干燥区和提质区，隔板将变形的物料截面重整回原来矩形，提高烟气的热效率；3)水蒸气冷凝：干燥过程中产生的水蒸气单独收集冷凝，控制冷凝量使气体中70％(体积)水蒸气待用；4)褐煤提质：提质区生成的热解气进入旋风筒的上升烟道，将细煤仓的细粉从烟道的上端泄入，控制上升烟道内烟气的流速为0.5‑1.3Nm3/s，利用细粉向下流动，回收烟气中热量和吸附煤焦油；烘干细粉中水分，提高其温度至150‑250℃；褐煤经提质区提质后得到提质褐煤半焦；热解气送回热风炉助燃。本发明将褐煤梯级利用，褐煤资源利用率高；减少了冷却带，扩大了干燥带和提质带，提高了设备的台时产量。

Description

一种褐煤梯级提质的方法
技术领域
本发明属于煤化工领域，尤其涉及一种褐煤梯级提质的方法。
背景技术
褐煤属于软质煤,与其他煤种相比,褐煤含氧量高、灰分及灰熔点变化大、密度小、易自燃、煤粉容易爆炸。我国的褐煤是一种高挥发分(50％左右)、高水分(30％左右)、高灰分(30％左右)、低热值(14MJ/kg左右)、低灰熔点的劣质燃料。
近年来，随着世界范围的能源紧缺，优质煤炭资源的日益减少，劣质煤中褐煤的使用逐渐被关注，但褐煤由于其水分大，易自燃，因此提质是其大规模使用的前提。褐煤提质是指褐煤在250-600℃下经受脱水和热分解作用后，褐煤的组成和结构变化后得到提质煤，提质煤由于组成的改变，其热值提高，自燃性减低。实验表明褐煤低温脱水后，随着水分的脱出，大量含氧官能团暴露，增加其复吸水分和氧气的几率，其自燃倾向也增加，而高温热解后，官能团脱出，其自燃倾向降低。
影响褐煤利用最主要的因素是:
(1)褐煤极易氧化,低变质程度褐煤开采后露天一个星期就会完全风化成泥炭状。
(2)成堆的褐煤风化还会引起煤堆自燃,既浪费了资源又污染环境。
(3)褐煤含水较多,孔隙较多,且多为大孔,机械强度较低,在运输过程中造成运力过大且易破碎。
(4)褐煤有较高的含氧量，氧主要以含氧官能团和氧桥键存在，易复吸水分和氧气，自燃倾向高。
褐煤提质的工艺较多，主要分为蒸发提质和非蒸发提质。现有技术中，原有热烟气的蒸发提质技术如下：
蒸发干燥工艺通常从干燥温度、进料时间、产品类型等方面来进行分类。而在这些分类中，由于干燥设备、冷却方式不同以及干燥产品时是否稳定等原因,工艺也有区别。蒸发干燥的技术有很多种，包括固定床、流化床、回转窑和夹带系统等，每一种都有其优点。它们大部分都是相对低温干燥工艺，干燥介质为热烟道气，利用烟道气与褐煤直接接触使之受热，水分蒸发干燥，效率差。同时褐煤的燃点较低，干燥过程中常常因局部过热，使煤质变差，控制不好还会引起爆炸。因为这些工艺在常压低温下进行，所以成本低。如果干燥后的产品立即使用的话，可采用这些工艺。因为这些工艺温度较低,不会永久的改变煤的结构。这种干煤的特性像海绵,一旦重新处于潮湿的空气或水中，又会迅速吸收失去的水分。
北京柯林斯达技术开发有限公司褐煤低温干燥改性提质技术：入场原料煤首先进入一级破碎机，将其破碎至150mm以下，经过一级破碎的原煤进入手选胶带输送机进行拣矸，经过拣矸的煤进入二级破碎机，将其破碎至25mm以下，二级破碎后的原煤进入分机筛(筛孔为13mm)进行分级，小于13mm的末煤进入燃料仓，13-25mm的块煤进入块煤仓。块煤经电子皮带称定量给料机给入布料机，布料机将块煤均匀分布到改性炉带体，依次经过升温、改性、冷却后运出炉外形成产品。末煤由电子皮带称定量给料机给入热风炉，燃烧后的热风进入改性炉作为改性热煤，具体工艺流程图见说明书附图1。采用该工艺的项目有：蒙元煤炭褐煤改性提质加工项目。
现有技术中褐煤提质的设备往往采用带式炉，该工艺存在如下缺点：
⑴由于褐煤易风化，所以原煤中<3mm的煤粉较多，大约占总量的30％，进入提质设备后，扬尘较大，漏料严重，提质效果较差，而这部分煤粉不用，则成本上升，煤粉堆积增加，一般提质企业是利用这部分煤粉烧锅炉，提供烟气，但该部分煤粉较多，还有大部分不能被有效利用。
⑵原有的提质设备中烟气从煤粉下方垂直煤粉吹入，在提质设备的后半部分，则平铺的煤粉截面由矩形变为球冠，提质烟气短路，影响提质效果，缩短设备寿命。
⑶原有提质设备中宏观分为干燥带、提质带、冷却带，但温度区间分布不严密，同时，干燥带的大部分水蒸气带入提质带，降低了提质效率；冷却带起降温的作用，不能增加提质产量。
⑷提质回收的水分原有技术中被回收，用作其它途径，水冷凝成本高。
⑸提质过程中有水分参与其中，褐煤受热不均匀，易自燃。
⑹提质后褐煤扬尘较大，工作环境恶劣。
⑺提质温度低，不能较大程度改变褐煤结构，导致提质后其易吸水、自燃。
⑻提质褐煤容重小，运输成本高。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的：提高褐煤的利用率、提高热效率、减少褐煤、能源和水资源的排放、降低褐煤自燃倾向、降低运输成本。
本发明具体提供了如下技术方案：一种褐煤梯级提质的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)褐煤破碎：褐煤原煤先经煤筛筛分，小于3mm的进入细煤仓，大于3mm的颗粒再进入破碎机，粗破为25mm以下颗粒，再经过第二煤筛，小于3mm细粉分为2部分：第一部分满足产生烟气的锅炉使用，第二部分进入细煤仓；3-25mm煤进入提质设备；
2)设备改进：将提质设备利用隔板分为干燥区和提质区，隔板将变形的物料截面重整回原来矩形，提高烟气的热效率；
3)水蒸气冷凝：干燥过程中产生的水蒸气单独收集冷凝，控制冷凝量使气体中70％(体积)水蒸气待用；
4)提质区生成的热解气进入旋风筒的上升烟道，将细煤仓的细粉从烟道的上端入口泄入，控制上升烟道内烟气的流速为0.5-1.3Nm3/s，利用细粉向下流动，回收烟气中热量和吸附煤焦油；烘干细粉中水分，提高其温度至150-250℃；褐煤经提质区提质后得到提质褐煤半焦；
5)经旋风筒分离的热解气体，经收尘袋收尘、第二冷凝器脱水后进入热风炉助燃。
上述方法中干燥区温度控制在120-200℃，提质区温度控制在400℃-500℃。
上述方法还进一步包括如下步骤：回收余热的细粉与提质褐煤半焦混合，混合后的提质煤经辊压机成型，成型压力为50-70MPa。
上述方法还进一步包括如下步骤：半焦成型后，进入密闭设备，将来自冷凝器的水蒸气喷洒，降低表面温度，使其复吸部分水分，使成品煤中水分含量与大气水分含量达到平衡，有效防止提质煤复吸水分，同时煤的温度降到80-100℃。
上述方法中，冷却半焦后的气体分为2部分，第一部分给旋风筒提供辅助风量；第二部分为烟气温度调节气，调整烟气进入提质干燥区间气体温度。
本发明具有如下优点：
⑴本技术将褐煤梯级利用，褐煤资源利用率高；
⑵减少了冷却带，扩大了干燥带和提质带，提高了设备的台时产量。
⑶利用细小煤粉回收焦油和热量，提高设备的热效率，增加了颗粒间的结合力，扩大了提质区的温控区间，增加了设备的适应性。
⑷利用过冷蒸汽使半焦冷却，减少冷凝的成本。
⑸热解气由于其水分含量少，热值较高，送回热风炉助燃有利于降低成本，减少环境污染
附图说明
图1为现有技术中褐煤提质工艺流程图
图2为本申请褐煤提质装置示意图
其中，1煤筛、2破碎机、3第二煤筛、4提质设备、5隔板、6水蒸气辅助烟筒、7保温旋风筒、8冷凝器、9细煤仓、10上升烟道、11烟道的上端入口、12旋风筒、13混合装置、14热风炉、15辊压成型机、16收尘袋、17第二冷凝器、18排空风机、19辅助风机、20密闭设备、21皮带输送设备、22褐煤原煤、23水、24、含水蒸气废气、25热气、26废气排空、27烟气温度调节气28、粉状提质褐煤、29褐煤型煤、30热解气
具体实施方式
下面结合附图2进一步陈述本发明的技术方案：
1、褐煤原煤先经煤筛1筛分，小于3mm的进入细煤仓9，大于3mm的颗粒再进入辊压破碎机2，粗破为25mm以下颗粒，再经过第二煤筛3筛分，小于3mm细粉分为二部分：第一部分进入热风炉14满足产生烟气的锅炉使用，第二部分进入细煤仓9，利用其吸收余热，回收热量，降低提质后褐煤温度，减少自燃的几率；3-25mm煤进入提质设备。
2、将提质设备4利用隔板5分为干燥区和提质区，隔板5可以将变形的物料截面重整回原来矩形，提高烟气的热效率。减少了冷却区，增加了干燥区和提质区的有效长度，增加了提质产量和热效率。
3、干燥区温度控制在120-200℃，干燥过程中产生的水蒸气通过辅助烟筒6排出，经保温旋风筒7收尘，冷凝器8单独收集冷凝，但控制冷凝量使气体中保留部分30-70％水蒸气待用。
4、提质区温度控制在400℃-500℃，提质区的生成气体进入旋风筒的热解气上升烟道10，将细煤仓9的细粉从烟道10的烟道的上端入口11撒入，控制上升烟道内烟气的流量为0.5-1.3Nm3/S，利用细粉向下流动，回收烟气中热量和吸附煤焦油。烘干细粉中水分，提高其温度至150-250℃，同时使其表面形成焦油层。
5、缩小旋风筒12进风口的尺寸，保证立筒内的风速，利用废烟气辅助风机19提供辅助风量。
6、回收余热的细粉与提质褐煤半焦在混合装置13处混合，降低内部的温度，粘结半焦，混合装置13可以是铰刀混合或滚筒。
7、从混合装置13出的提质煤经辊压成型机15半焦成型后，成型压力为50-70MPa，进入密闭设备20，将来自冷凝器8的含水废气24喷洒，降低表面温度，使其复吸部分水分，同时使褐煤表面孔隙收缩，使成品煤中水分含量与大气水分含量达到平衡，有效防止提质煤复吸水分，同时煤的温度降到80-100℃。另外喷淋还防止了提质煤输出过程中粉尘气扬。减少自燃的几率。
8、冷却半焦后的气体分为2部分，第一给旋风筒12提供辅助风量。第二为烟气温度调节气27，调整烟气进入提质干燥区间气体温度。
9、经旋风筒12分离的热解气体，经收尘袋16收尘、第二冷凝器17脱水后成为热解气30进入热风炉14助燃。
10、本技术可以由混合装置产生粉状褐煤半焦28或经皮带输送设备21输出褐煤型煤29。

Claims (5)

1.一种褐煤梯级提质的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)褐煤破碎：褐煤原煤(22)先经煤筛(1)筛分，小于3mm的进入细煤仓(9)，大于3mm的颗粒再进入破碎机(2)，粗破为25mm以下颗粒，再经过第二煤筛(3)，小于3mm细粉分为2部分：第一部分满足产生烟气的锅炉使用，第二部分进入细煤仓(9)；3-25mm煤进入提质设备(4)；
2)设备改进：将提质设备(4)利用隔板(5)分为干燥区和提质区，隔板(5)将变形的物料截面重整回原来矩形，提高烟气的热效率；
3)水蒸气冷凝：干燥过程中产生的水蒸气单独收集冷凝，控制冷凝量使气体中70％(体积)水蒸气待用；
4)提质区生成的热解气(30)进入旋风筒(12)的上升烟道(10)，将细煤仓(9)的细粉从烟道的上端入口(11)泄入，控制上升烟道内烟气的流量为0.5-1.3Nm3/s，利用细粉向下流动，回收烟气中热量和吸附煤焦油；烘干细粉中水分，提高其温度至150-250℃；褐煤经提质区提质后得到提质褐煤半焦；
5)经旋风筒(12)分离的热解气体(30)，经收尘袋(16)收尘、第二冷凝器(17)脱水后进入热风炉(14)助燃。
2.如权利要求1所述的褐煤梯级提质的方法，其特征在于，干燥区温度控制在120-200℃，提质区温度控制在400℃-500℃。
3.如权利要求1或2所述的褐煤梯级提质的方法，其特征在于，还进一步包括如下步骤：回收余热的细粉与提质褐煤半焦混合，混合后的提质煤经辊压机成型，成型压力为50-70MPa。
4.如权利要求3所述的褐煤梯级提质的方法，其特征在于，还进一步包括如下步骤：半焦成型后，进入密闭设备(20)，将来自冷凝器的水蒸气喷洒，降低表面温度，使其复吸部分水分，使成品煤中水分含量与大气水分含量达到平衡，有效防止提质煤复吸水分，同时煤的温度降到80-100℃。
5.如权利要求4所述的褐煤梯级提质的方法，其特征在于，冷却半焦后的气体分为2部分，第一部分给旋风筒(12)提供辅助风量；第二部分为烟气温度调节气(27)，调整烟气进入提质干燥区间气体温度。
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