CN107880909A - 一种半焦加湿冷却系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半焦加湿冷却系统及方法，该系统包括加湿搅拌机和制浆池，其中，所述加湿搅拌机包括待加湿半焦入口、半焦渣浆入口和加湿焦浆出口；所述制浆池包括进水口、加湿焦浆入口和半焦渣浆出口，所述半焦渣浆出口连通所述半焦渣浆入口。本发明通过利用半焦与半焦渣浆混合加湿搅拌代替了热半焦直接与水混合，通过利用稀焦浆替代水，降低了表面张力，增加了和半焦的亲和性，大幅度提高了加湿搅拌机效率。

Description

一种半焦加湿冷却系统及方法

技术领域

本发明涉及半焦处理领域，并且更具体地，涉及到一种半焦加湿冷却系统及方法。

背景技术

在我国煤炭资源中，挥发分较高的年轻煤所占比例较大，干燥基挥发分含量在28％以上的年轻煤约占全国煤炭储量的3/4左右，干燥基挥发分含量在35％以上的年轻煤约占全国煤炭储量的50％。中国直接燃烧的煤约占总煤量的80％，而直接燃烧煤的一半以上用于发电，很多年轻煤中的化学能全部转化为热能，浪费了年轻煤中潜在的具有高附加值的油、气和化学品。

为了更好地利用我国的褐煤、长焰煤资源，低阶煤热解生产半焦和热解气进一步利用是高效利用的一种新工艺，其中，煤热解后产生的半焦和半焦粉冷却是一个关键环节，尤其是焦粉的冷却。

上述工艺都存在生产的高温焦粉的降温工艺，同时为了防尘，方便储存、运输和下一步工艺处理，需要加湿搅拌。

由于热解炉旋风出口的焦粉温度较高，同时由于半焦亲水性不好，尤其焦粉更加明显，并且温度越高，亲和性越差，所以，高温焦粉降温和加湿目前是个难题。

主要体现在以下几方面：

1.高温焦粉和水直接混合，焦粉容易飘在水面上，混合困难。

2.如果焦粉内直接喷水，容易生成蒸汽，急剧膨胀，影响设备安全稳定运行。

现有技术中，如图1所示，热解炉中热解气出口的热解气首先进入一级旋风除尘器，除去大部分粗颗粒粉尘后再进入二级旋风除尘器，进一步除尘，热解气内的粗颗粒粉尘首先通过旋风除尘收集，通过下部卸灰阀排出。然后热解气携带剩余的粉尘进入二级旋风除尘器，旋风除尘器对其中的粉尘进一步收集，通过下部的卸灰阀排出，通过前两级旋风除尘器，热解气中90％以上的高温半焦被分离出来。剩余的热解气和少部分半焦粉从二级旋风除尘器排除进入下一道工序。

从两级旋风除尘器收集的热解气内的半焦粉从除尘器下部卸灰阀排出，混合后进入冷焦机，同时冷却水通过冷焦机进水口进入冷焦机，和高温半焦换热后热水从出水口排出。

高温半焦粉经过和水换热后温度从700℃左右降低到80℃左右，然后进入加湿搅拌机，同时水通过喷嘴进入加湿搅拌机，水和冷焦经过长时间的搅拌和混合，然后变成含水率30％左右的湿半焦进入水焦浆系统制浆或进入料仓储存。

然而，上述的工艺仍然具有如下缺点：

(1)工艺流程长，需要冷焦机冷焦后再进入加湿搅拌机加湿。

(2)如果半焦直接进入加湿搅拌机，出来的热半焦温度很高，为750℃-650℃，循环水温度为30℃-40℃。热半焦与循环水直接混合导致热膨胀增大，水蒸气外排过程中容易携带部分粉尘，造成粉尘外溢，同时对设备的密封性能产生了影响，设备损伤大，缩短了设备使用寿命。而通过冷焦机冷却后再进入加湿搅拌机，增加了系统投资。

发明内容

本发明针对上述问题，目的在于提供一种半焦加湿冷却系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明的一个实施例公开了一种半焦加湿冷却系统，其包括加湿搅拌机和制浆池，其中，

所述加湿搅拌机包括待加湿半焦入口、半焦渣浆入口和加湿焦浆出口；

所述制浆池包括进水口、加湿焦浆入口和半焦渣浆出口，所述半焦渣浆出口连通所述半焦渣浆入口。

进一步地，所述待加湿半焦入口连通一级旋风分离器的集尘仓和二级旋风分离器的集尘仓。

进一步地，所述加湿焦浆出口和所述加湿焦浆入口连通。

进一步地，还包括第一渣浆柱塞泵和第二渣浆柱塞泵，所述第一渣浆柱塞泵设置在所述半焦渣浆出口连通所述半焦渣浆入口的管道上，所述第二渣浆柱塞泵设置在连通所述加湿焦浆出口和所述加湿焦浆入口的管道上。

进一步地，所述加湿焦浆出口连接出料总管，所述出料总管的另一端并联的连接加湿焦浆入口和加湿焦浆排出管道。

另一方面，本发明的实施例还公开了利用上述系统进行半焦加湿冷却的方法，其包括：将加湿焦浆和水配成半焦渣浆，将该半焦渣浆和待加湿半焦一起加入加湿搅拌机中搅拌均匀，制得加湿焦浆。

进一步地，所述制得的加湿焦浆部分用来配成半焦渣浆，其余部分排出。

进一步地，所述待加湿半焦为一级旋风除尘器得到的高温半焦和二级旋风除尘器得到的高温半焦的混合物。

进一步地，所述半焦渣浆通过第一渣浆柱塞泵输送至加湿搅拌机的喷嘴处，并喷射进加湿搅拌机中。

进一步地，制得的加湿焦浆通过第二柱塞泵使其加入制浆池中配成半焦渣浆或排出。

本发明的有益效果是：

本发明利用制浆池生产含水量80％～90％的半焦渣浆稀浆，其和水的主要区别在于表面张力不同，半焦渣浆的表面张力为0.03牛/米～0.05牛/米之间，常温水的表面张力为0.073牛/米。与水的另一个区别在于其和半焦粉的亲和性与水不同。稀浆替代了水进入加湿搅拌机和半焦混合，可以明显提高半焦加湿搅拌的效果和速度。解决了半焦和水混合加湿不匀的难题。具体如下：

1)通过利用半焦与半焦渣浆混合加湿搅拌代替了热半焦直接与水混合，通过利用稀焦浆替代水，降低了表面张力，增加了和半焦的亲和性，大幅度提高了加湿搅拌机效率。搅拌区长度可以缩短50％，且减少了扬尘。降低了系统对密封的要求，从而设备体积减小，成本降低。

2)解决了温度达到550℃热半焦与30℃的循环水一次性大量混合，而产生了较大的热膨胀系数，致使粉尘外泄和设备超压造成的安全隐患。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本发明一实施例的结构示意图。

其中，1、热解炉，2、一级旋风除尘器，3、二级旋风除尘器，4、卸灰阀，5、制浆池，6、加湿搅拌机，7、进水口，8、加湿焦浆入口，9、半焦渣浆出口，10、待加湿半焦入口，11、半焦渣浆入口，12、加湿焦浆出口，13、第一渣浆柱塞泵，14、第二渣浆柱塞泵。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，本发明一实施例公开了一种半焦加湿冷却系统，其包括加湿搅拌机6和制浆池5，其中，所述加湿搅拌机6包括待加湿半焦入口10、半焦渣浆入口11和加湿焦浆出口12；所述制浆池5包括进水口7、加湿焦浆入口8和半焦渣浆出口9，所述半焦渣浆出口9连通所述半焦渣浆入口11。

本实施例利用半焦与半焦渣浆混合加湿搅拌代替了热半焦直接与水混合，通过利用稀焦浆替代水，降低了表面张力，增加了和半焦的亲和性，大幅度提高了加湿搅拌机6效率。搅拌区长度可以缩短50％，且减少了扬尘。降低了系统对密封的要求，从而设备体积减小，成本降低。避免了粉尘外泄和设备超压造成的安全隐患。

本发明的又一实施例中，所述待加湿半焦入口10连通一级旋风分离器的集尘仓和二级旋风分离器的集尘仓。通过位于集尘仓下端得到卸灰阀4将待加湿半焦放出。

作为本发明的一种优选的实施例，所述加湿焦浆出口12和所述加湿焦浆入口8连通。制成的加湿焦浆可以直接作为制备半焦渣浆的原料使用。

本发明的又一实施例，在上述实施例的基础上，还包括第一渣浆柱塞泵13和第二渣浆柱塞泵14，所述第一渣浆柱塞泵13设置在所述半焦渣浆出口连通所述半焦渣浆入口11的管道上，所述第二渣浆柱塞泵14设置在连通所述加湿焦浆出口12和所述加湿焦浆入口8的管道上。

另一优选实施例中，所述加湿焦浆出口12连接出料总管，所述出料总管的另一端并联的连接加湿焦浆入口8和加湿焦浆排出管道，排出管道用于将加湿焦浆用作下游应用的原料。

采用上述的系统进行半焦加湿处理的方法为：将加湿焦浆和水配成半焦渣浆，将该半焦渣浆和待加湿半焦一起加入加湿搅拌机6中搅拌均匀，制得加湿焦浆。对应地，所述制得的加湿焦浆部分用来配成半焦渣浆，其余部分排出用作下游应用的原料。所述待加湿半焦为一级旋风除尘器2得到的高温半焦和二级旋风除尘器3得到的高温半焦的混合物。所述半焦渣浆通过第一渣浆柱塞泵13输送至加湿搅拌机6的喷嘴处，并喷射进加湿搅拌机6中。进一步优选地，制得的加湿焦浆通过第二柱塞泵作为动力使其加入制浆池5中配成半焦渣浆或排出。

本发明的装置在使用时，粉煤在快速热解炉1中反应，产生高温半焦和热解气。热解气携带高温半焦粉首先进入一级旋风除尘器2，其中80％左右的高温半焦被收集，通过卸灰阀4排出进入加湿搅拌机6的高温半焦进口。剩余的热解气携带剩余的高温半焦进入二级旋风除尘器3，进一步除尘，其除尘效率为80％左右。二级旋风收集下来的高温半焦通过下部的高温卸灰阀4排出，进入加湿搅拌机6的高温半焦入口。两路高温半焦粉直接进入加湿搅拌机6，加湿搅拌机6内同时喷入稀焦浆，由于高温焦粉能够和稀焦浆及时混合，所以水蒸气的蒸发外排过程中携带的粉尘大大减少。满足了高温半焦粉直接加湿的需要。

上述加湿搅拌机6制好的加湿焦浆通过渣浆泵外送，设计加湿焦浆含水率45％～55％左右(质量百分数)，可以作为水煤浆炉的燃料或水煤浆制气炉的原料。其中10％～30％水焦浆进入制浆池5，在制浆池5内进一步加水变成稀焦浆即半焦渣浆，含水率80％～90％左右，然后通过渣浆泵打入加湿搅拌机6和高温焦粉混合。加湿搅拌机6的高温半焦入口和旋风下卸灰阀4连接，两级旋风下部卸灰阀4出口管道合并后连接加湿搅拌机6高温半焦入口，此时高温半焦的温度为400℃到600℃左右。其中，制浆池5可以为JRD--ZJ500S高速制浆机，以保证告诉安全的制备半焦渣浆。加湿搅拌机6可以选择双轴加收搅拌机SI-20，其特点是多级喷水口和多级搅拌。

从热解炉1两级旋风除尘器下部出来的半焦粉首先进入加湿搅拌机6的焦粉进料口即待加湿半焦入口10，同时，从高速制浆机出来的稀浆从喷水口进入加湿搅拌机6，通过不同的喷淋口喷入加湿搅拌机6的内部，半焦和稀浆按照一定比例注入。通过加湿搅拌机6内部桨叶的搅拌，生产出水含量45％～55％的加湿焦浆。制得的加湿焦浆中，质量分数约为70％～90％左右的加湿焦浆通过柱塞泵输送到水煤浆燃烧炉或制气炉作为原料；质量分数约为10％～30％左右的加湿焦浆通过柱塞泵打入高速制浆机的半焦进料口，在高速制浆机内和进一步水混合，制成含水量80％～90％的稀浆，然后稀浆通过柱塞泵打入加湿搅拌机6的喷水口和内部焦粉搅拌混合生产合格的加湿焦浆。

本实施例中，由于稀焦浆表面张力更小，热半焦与稀焦浆更容易混合，混合搅拌更加容易，使高温焦粉迅速和稀焦浆混合降温，减少了蒸汽的产生，同时也消除了大量蒸汽携带粉尘外泄的问题。并且解决了温度达到550℃热半焦与30℃的循环水一次性大量混合，而产生了较大的热膨胀系数造成粉尘外溢的问题，解决了设备难以密封的问题，提高了经济效益。

实施例

设计热解炉热解气消耗量按照100吨/小时，热解炉原煤消耗量为100t/h，生产的热解气5万Nm3/h，热解炉生产的高温半焦50t/h。其中10％左右的高温半焦粉随热解气排出热解炉，热解气携带焦粉量为5t/h，热解气中的90％以上的半焦粒度≤0.5mm。

其中高温半焦温度为750℃左右，对半焦进行工业分析和元素分析，具体相关参数如表1：

表1 高温半焦工业分析和元素分析

备注：Mad是指水分，Aad是指灰分，Vad-是挥发分，FCad是固定碳。

热解气中半焦粒度组成如表2：

表2 热解气中半焦粒度组成

热解气通过旋风除尘器后，其中收集下来的半焦温度为～500℃左右，堆密度0.45t/m3.。总量为5t/h。具体地，携带半焦粉的热解气首先进入一级旋风除尘器，其中一级旋风除尘效率为80％左右，大约4t/h的高温半焦粉从旋风下卸灰阀排出。然后热解气携带剩余的高温焦粉进入二级旋风除尘器，同样的道理，约0.8t/h高温半焦粉从二级旋风除尘器下的卸灰阀排出，此时高温半焦粉温度降低到400℃左右。然后两个卸灰阀出口管道合并，4.8t/h每小时的高温半焦粉从加湿搅拌机高温半焦进口进入加湿搅拌机。由于稀焦浆和高温半焦的亲和性好，可以和高温焦粉快速融合降温。所以加湿搅拌机可以接受更高温度的焦粉。温度有现有技术的入口最高温度200℃可以提高到400℃以上，简化冷焦工艺。加湿搅拌机可以采用双轴加湿搅拌机，其中前部分为喷水或喷浆区，后部为搅拌区。

相对地，如果直接喷水搅拌，由于常温水的张力为0.073牛/米左右，另外由于半焦粉含有少量焦油成分，所以两种亲和性比较差，按照4.8t/h的半焦粉加湿搅拌，加湿搅拌机中的搅拌区长度≥4米，同时也会产生大量的扬尘。

而如果喷入含焦粉10％水焦浆，其表面张力降低来0.04牛/米左右，同时水焦浆中的半焦和焦粉性质相同，有利于高温焦粉和水焦浆快速融合。大幅度提高了加湿搅拌机效率。搅拌区长度可以缩短50％，减少了扬尘，降低了系统对密封的要求。

从加湿搅拌机出来的水焦浆含焦量50％左右，通过渣浆泵打出后，其中10％～20％的水焦浆返回制浆池，然后加水制成含焦量10％的稀浆，通过渣浆泵打入加湿搅拌机作为加湿的原料。其他剩余的水焦浆进入下一道工序作为水焦浆制气的原料或水焦浆燃烧炉的原料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种半焦加湿冷却系统，其特征在于，包括加湿搅拌机和制浆池，其中，

所述加湿搅拌机包括待加湿半焦入口、半焦渣浆入口和加湿焦浆出口；

所述制浆池包括进水口、加湿焦浆入口和半焦渣浆出口，所述半焦渣浆出口连通所述半焦渣浆入口。

2.如权利要求1所述的半焦加湿冷却系统，其特征在于，所述待加湿半焦入口连通一级旋风分离器的集尘仓和二级旋风分离器的集尘仓。

3.如权利要求1所述的半焦加湿冷却系统，其特征在于，所述加湿焦浆出口和所述加湿焦浆入口连通。

4.如权利要求1或2所述的半焦加湿冷却系统，其特征在于，还包括第一渣浆柱塞泵和第二渣浆柱塞泵，所述第一渣浆柱塞泵设置在所述半焦渣浆出口连通所述半焦渣浆入口的管道上，所述第二渣浆柱塞泵设置在连通所述加湿焦浆出口和所述加湿焦浆入口的管道上。

5.如权利要求4所述的半焦加湿冷却系统，其特征在于，所述加湿焦浆出口连接出料总管，所述出料总管的另一端并联的连接加湿焦浆入口和加湿焦浆排出管道。

6.根据权利要求1-5任一所述的系统进行半焦加湿冷却的方法，其特征在于，包括：将加湿焦浆和水配成半焦渣浆，将该半焦渣浆和待加湿半焦一起加入加湿搅拌机中搅拌均匀，制得加湿焦浆。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述制得的加湿焦浆部分用来配成半焦渣浆，其余部分排出。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待加湿半焦为一级旋风除尘器得到的高温半焦和二级旋风除尘器得到的高温半焦的混合物。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述半焦渣浆通过第一渣浆柱塞泵输送至加湿搅拌机的喷嘴处，并喷射进加湿搅拌机中。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，制得的加湿焦浆通过第二柱塞泵使其加入制浆池中配成半焦渣浆或排出。