CN107353919A - 一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，包括以下步骤：预处理：根据煤种性质将煤料脱水并粉碎后，按配煤比称取相应的粉碎煤料添加或不添加粘结剂后混合得到原料煤；成型：将原料煤冷压或热压成型得到型煤；码垛：将型煤码垛成煤墙并侧装到炭化室；焦化：在炭化室中分两段进行干馏，在炭化室中部均匀鼓入氧气进行部分燃焼；熄焦：排出焦炭，冷煤气循环冷却并回收潜热，回收高温焦油。本发明的技术方案通过采用成型技术提高其密度，可大幅度缩短结焦时间；对入炉煤进行脱水能有效减少焦化废水生成并提高煤气品质；通过对产生的煤气显热回收，实现节能、环保的效果。
Description
技术领域
本发明属于煤炼焦技术领域，具体涉及一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺。
背景技术
焦炭是烟煤在隔绝空气的条件下，加热到一定温度，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成的，这一过程叫高温炼焦(高温干馏)。由高温炼焦得到的焦炭可用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起到还原剂、发热剂和料柱骨架作用。
我国煤炭资源非常丰富，但是经过地质勘探，炼焦煤的储量只占总储量的36.78％，其中能单独炼焦的主焦煤储量只有6.21％。此外，煤源和煤种在全国各省分布不均，有些省区特别是南方一些地区煤储量很少，且主要是非炼焦煤。因此如何大幅度扩大非炼焦煤的利用，是当前我国焦化工业发展的重要课题。除了高炉炼铁需要大量焦炭外，其他工业所需要的焦炭也不少，如铸造用焦，气化用焦，电气焦等。铸造焦是冲天炉熔铁的主要燃料，用于熔化炉料，并使铁水过热，还起支撑料柱，保持良好的透气性以及供炭等作用。
中国焦炭工业伴随着钢铁业成长发展壮大，其煤炭利用技术及焦炉操作技术堪称世界一流。现行的焦炭生产技术存在着资源制约、环境污染，尤其是作业环境恶劣等问题，21世纪焦炭生产技术开发有两大发展方向，主要集中在弱黏煤的有效利用和环境改善、降低能耗方面。与之相应，开发了许多炼焦新技术，如欧洲焦化工作者开发的“巨型炼焦反应器一单孔炼焦系统”、日本开发的SCOPE21工艺等。开发新的焦炭生产工艺技术是世界焦化行业面临的课题。
以扩大炼焦煤为原料，通过特定的配煤工艺，热挤压成型，制作成有一定尺寸和强度的成型煤经过炭化制成焦炭，是扩大炼焦煤源的一个重要方法。既可以采用长焰煤、无烟煤等煤炼焦，也可以扩大不粘结、弱黏煤配煤比例。现行焦炭生产工艺是在焦炉内对煤进行干馏，入炉煤为水分9％左右或者是脱水后将水分调湿到6％左右的煤，在炉内加热至950℃-1050℃干馏。现有的焦炭生产工艺，通常使用资源紧缺的强黏结性煤，生产效率较低、热效率较差。同时，还有煤气泄漏污染环境等问题。因此，开发新的焦化工艺时，有必要对现行工艺进行彻底创新。
公开号为CN1923956A的发明申请公开了一种炼焦混合煤预处理工艺，并具体公开了步骤：将配入了一定量无烟煤的炼焦混合煤与水混合搅拌均匀，再一边加热一边搅拌到预定含水量，也就是将炼焦混合煤进行水泡、水煮、干燥处理，使炼焦混合煤中的焦煤与无烟煤融成一体；再将经过水泡、水煮、干燥处理后的炼焦混合煤入炉炼焦，可炼出优质焦。但上述技术方案经水泡、水煮步骤之后煤内的水分大量升高，还要额外进行干燥步骤，浪费能源且提高了成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新的部分纯氧氧化焦炭生产工艺，能够通过提高煤的粘性及密度、可大幅度缩短结焦时间、度、减少焦化废水生成并提高煤气品质，具有节能环保的优点。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，包括以下步骤：
1)预处理：根据煤种性质将煤料脱水并粉碎后，按配煤比称取相应的粉碎煤料添加或不添加粘结剂后，调湿、混合得到原料煤；
2)成型：将原料煤冷压或热压成型得到型煤；
3)码垛：将型煤码垛成煤墙并通过锁斗装到炭化室里；锁斗位于中间；
4)焦化：在炭化室中分两段进行干馏，在炭化室中部均匀鼓入氧气进行部分燃焼；
5)熄焦：将焦炭从锁斗排出，冷煤气循环冷却并回收潜热，回收高温焦油；
进一步地，步骤1)中粉碎煤料的颗粒粒径小于2mm；
进一步地，步骤1)中调湿至水分含量为2-6％；
进一步地，步骤2)中冷压或热压成型的压缩比大于2:1，成型压力大于25Mpa；
进一步地，步骤2)中冷压或热压成型的型煤密度≥1.25吨/m3；
进一步地，步骤3)中将型煤码垛成煤墙放入全封闭装煤车的拖煤板上，并且一侧由拖煤挡板阻挡，通过拖煤板和拖煤挡板的运动将码垛煤墙通过锁斗装填到炭化室的炉腔中；
进一步地，步骤4)中干馏时间为12-18h；
进一步地，步骤5)中用出焦机将炼制成熟的焦炭经锁斗排出；然后筛分、贮藏；熄焦采用冷煤气熄焦，然后筛分、贮藏；
进一步地，步骤5)中出焦机将炼制成熟并冷却到200℃以下的焦炭经锁斗排出，上段成熟的焦炭下移到下段维温并逐步冷却，冷却采用冷煤气循环冷却回收焦炭潜热，热煤气上行加热炭块；循环煤气与热解煤气(1000℃左右)混合从顶部上升段通过换热设备回收热量冷却到700℃左右进入集气管急冷到80℃--85℃，终止煤气热裂解。回收高温焦油。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1)纯氧部分氧化燃烧直接均匀加热煤料.无需燃烧室与炭化室分开，热解煤气部分氧化转变成合成气，无废气产生，因此，实现废气、粉尘、SO2、NOx、VOC超低排放；
2)提高弱黏结性煤比例，节约宝贵的焦煤资源，降低了焦炭生产成本，实现了企业快速可持续发展，采用冷煤气循环冷却回收焦炭潜热，即降低了炼焦能耗，又克服湿熄焦产生的污染；
3)采用对入炉煤进行脱水成型炼焦，入炉煤带入炭化步骤中的水份几乎为零，减少焦化废水8％-10％，提高了煤气品质；
4)部分氧化焦化产生工艺具有流程较简单，基建费用投资低，自动化程度高，能耗较低，开发潜力大，具有较大的竞争力，生产调节灵活，适应性强，操作简单，装置开、停工容易；
5)通过入炉煤的成型入炉、纯氧部分氧化燃烧均匀加热，可以大幅度缩短结焦时间、提高生产率。
本发明的技术方案通过煤脱水有效提高煤的粘性，使得弱粘结性煤的用量可以提高到50％以上，并采用成型技术提高其密度，可大幅度缩短结焦时间；对入炉煤进行脱水能有效减少焦化废水生成并提高煤气品质；通过对产生的煤气显热回收，实现节能、环保的效果。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，包括以下步骤：
1)预处理：根据煤种性质(粘结性煤加热到300℃、弱粘结性煤加热到380℃)将煤料脱水并粉碎后，按所需的配煤比称取相应的粉碎煤料添加或不添加粘结剂后混合得到原料煤；
2)成型：将原料煤冷压或热压成型得到型煤；
3)码垛：将型煤码垛成煤墙并通过锁斗装到炭化室里；
4)焦化：在炭化室中分两段进行干馏，在炭化室中部均匀鼓入氧气进行部分氧化燃烧；
5)熄焦：将焦炭从锁斗排出，冷煤气循环冷却并回收潜热，回收高温焦油；
作为优选，步骤1)中粉碎煤料的颗粒粒径小于2mm；
作为优选，步骤2)中冷压或热压成型的压缩比大于2:1，成型压力大于25Mpa；
作为优选，步骤2)中冷压或热压成型的型煤密度≥1.25吨//m3；
作为优选，步骤3)中将型煤码垛成煤墙放入装煤车的拖煤板上，并且一侧由拖煤挡板阻挡，通过拖煤板和拖煤挡板的运动将码垛煤墙通过锁斗装填到炭化室的炉腔中；
作为优选，步骤4)中干馏时间为12-18h；
作为优选，步骤5)中用出焦机将炼制成熟的焦炭经锁斗排出；然后筛分、贮藏；熄焦采用冷煤气熄焦，然后筛分、贮藏；
作为优选，步骤5)中干馏产生的煤气经换热冷却至650℃后，用循环氨水急冷至85℃，再经集气系统送往化学产品回收车间加工处理。
经检测，焦化废水量降低至6％，得到的煤气成分如下：甲烷15％-25％，氮气含量2％-3％，一氧化碳7％-13％，氢气50％-60％，CnHm2％-3％，热值16-19MJ/m2。
实施例1
一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，包括以下步骤：
1)预处理：分别对煤料进行脱水，粘结性煤加热到150-200℃、弱粘结性煤加热到180-250℃，将上述煤料粉碎后，按粘结性煤、弱粘结性煤各50％重量的配煤比称取相应的粉碎煤料不添加粘结剂经调湿将水分调至2-6％后混合得到原料煤，粉碎煤料的颗粒粒径小于2mm；
2)成型：将原料煤热压成型得到型煤，热压成型的压缩比大于2:1，成型压力大于25Mpa，得到的热压成型的型煤密度≥1.25吨/m3；
3)码垛：将型煤码垛成煤墙放入全封闭装煤车的拖煤板上，并且一侧由拖煤挡板阻挡，通过拖煤板和拖煤挡板的运动将码垛煤墙装填到炭化室中；
4)焦化：在炭化室的上段温度为900℃-1000℃，炭化时间12小时，在炭化炉的中段均匀鼓入氧气部分氧化燃烧提供炭化热量，热量直接传导给煤块热分解，融熔；进一步升温后，中段温度为1100℃-1350℃；
5)熄焦：出焦机将炼制成熟并冷却到200℃以下的焦炭经锁斗排出，上段成熟的焦炭下移到下段维温并逐步冷却，冷却采用冷煤气循环冷却回收焦炭潜热，热煤气上行加热炭块；循环煤气与热解煤气(1000℃左右)混合从顶部上升段通过换热设备回收热量冷却到700℃左右进入集气管急冷到80℃--85℃，终止煤气热裂解，回收高温焦油。
经检测，焦化废水量降低至6％，得到的煤气成分如下：甲烷25％，氮气含量3％，一氧化碳11％，CnHm2％，热值17.2MJ/m2。
实施例2
一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，包括以下步骤：
1)预处理：分别对煤料进行脱水，粘结性煤加热到150-200℃、弱粘结性煤加热到180-250℃，将上述煤料粉碎后，按粘结性煤、弱粘结性煤各50％重量的配煤比称取相应的粉碎煤料添加粘结剂后经调湿将水分调至2-6％混合得到原料煤，粉碎煤料的颗粒粒径小于2mm；
2)成型：将原料煤热压成型得到型煤，热压成型的压缩比大于2:1，成型压力大于25Mpa，得到的热压成型的型煤密度≥1.25吨//m3；
3)码垛：将型煤码垛成煤墙放入全封闭装煤车的拖煤板上，并且一侧由拖煤挡板阻挡，通过拖煤板和拖煤挡板的运动将码垛煤墙装填到炭化室中；
4)焦化：在炭化室的上段温度为900℃-1000℃，炭化时间12小时，在炭化炉的中段均匀鼓入氧气部分氧化燃烧提供炭化热量，热量直接传导给煤块热分解，融熔；进一步升温后，中段温度为1100℃-1350℃；
5)熄焦：出焦机将炼制成熟并冷却到200℃以下的焦炭经锁斗排出，上段成熟的焦炭下移到下段维温并逐步冷却，冷却采用冷煤气循环冷却回收焦炭潜热，热煤气上行加热炭块；循环煤气与热解煤气(1000℃左右)混合从顶部上升段通过换热设备回收热量冷却到700℃左右进入集气管急冷到80℃--85℃，终止煤气热裂解，回收高温焦油。
经检测，焦化废水量降低至6％，得到的煤气成分如下：甲烷15％，氮气含量3％，一氧化碳7％，CnHm3％，热值16MJ/m2。
实施例3
对现有5.5米捣固焦炉为例，进行改造，目标年增加产量20万吨：
1)型煤成型机计算
成型机械是生产的关键设备，对产品的生产效率和质量均有较大影响。根据本工艺的要求，需要生产能力大的，热压成型设备。
本设计要求每天装型煤60孔，每孔需要型煤1330块，每天工作时间为21小时，即每小时需要型煤为：
N0＝(60×1330)÷21＝3800件
选择压机型号为SKM600-6B，额定压力31.5MPa，单台设备平均7s生产1块型煤，即每台每小时可生产型煤
n＝3600÷7＝514件
需要压机
N＝1900÷514＝7.38台，取整数8台
设1台备用，故所选成型机台数为N＝9台
2)型煤码垛站计算
码垛机械是生产的关键设备，对产品的生产效率有较大影响。工作时间分为型煤码垛时间和装车时间。
码垛时间
T1＝20min
装车时间
T2＝3.5min
假设计算周期有20％的误差，则K＝1.2
总的操作时间
T＝K(T1+T2)＝1.2×(20+3.5)＝28.2min
因此T0＝50.4min>T＝28.2min,采用1套码垛站满足使用要求。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)预处理：根据煤种性质将煤料脱水并粉碎后，称取相应的粉碎煤料添加或不添加粘结剂后，调湿、混合得到原料煤；
2)成型：将原料煤冷压或热压成型得到型煤；
3)码垛：将型煤码垛成煤墙并通过锁斗装到炭化室里；
4)焦化：在炭化室中分两段进行干馏，在炭化室中部均匀鼓入氧气进行部分氧化燃烧；
5)熄焦：将焦炭从锁斗排出，冷煤气循环冷却并回收潜热，回收高温焦油。
2.如权利要求1所述的一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，步骤1)中粉碎煤料的颗粒粒径小于2mm。
3.如权利要求1所述的一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，步骤1)中调湿至水分含量为2-6％。
4.如权利要求1所述的一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，步骤2)中冷压或热压成型的压缩比大于2:1，成型压力大于25MPa。
5.如权利要求2所述的一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，步骤2)中冷压或热压成型的型煤密度≥1.25吨/m3。
6.如权利要求1所述的一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，步骤3)中将型煤码垛成煤墙放入全封闭装煤车的拖煤板上，并且一侧由拖煤挡板阻挡，通过拖煤板和拖煤挡板的运动将码垛煤墙通过锁斗装填到炭化室的炉腔中。
7.如权利要求1所述的一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，步骤4)中干馏时间为12-18h。
8.如权利要求1所述的一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，步骤5)中用推焦机将炼制成熟的焦炭经锁斗排出；熄焦采用冷煤气熄焦，然后筛分、贮藏。
9.如权利要求8所述的一种部分纯氧氧化焦炭生产工艺，其特征在于，步骤5)中出焦机将炼制成熟并冷却到200℃以下的焦炭经锁斗排出，上段成熟的焦炭下移到下段维温并逐步冷却，冷却采用冷煤气循环冷却回收焦炭潜热，热煤气上行加热炭块；循环煤气与热解煤气混合从顶部上升段通过换热设备回收热量冷却到700℃左右进入集气管急冷到80℃-85℃，终止煤气热裂解，回收高温焦油。
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