CN108795461A

CN108795461A - 石灰焦耦合末煤热解工艺及系统

Info

Publication number: CN108795461A
Application number: CN201810806519.7A
Authority: CN
Inventors: 娄文昊; 娄建军; 任胜强
Original assignee: Xinjiang Dry Sea Environmental Protection & Technology Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Dry Sea Environmental Protection & Technology Co Ltd
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2018-11-13

Abstract

本发明提供一种石灰焦耦合末煤热解工艺及系统，实现了石灰末或生石灰末的高效利用，提高了焦炭的强度与块度；作为电石炉耦合的原料，即满足了焦炭的需求又满足了石灰的需求；同时利用了石灰焦碳化和热解时所产生的煤气作为碳化炉的主燃料循环利用，实现了原材料利用率最大化、减少了原材料的浪费和节能提效成果。

Description

石灰焦耦合末煤热解工艺及系统

技术领域

本发明涉及煤化工与冶金与电石炉料技术领域，具体涉及一种石灰焦耦合末煤热解工艺及系统。

背景技术

煤炭快速热解是指将煤粉放入一定温度的快速热解装置中，在很短的时间内经过高温热解，煤粉中有机质成分变成气体或煤焦油、固定碳变成半焦的过程。煤炭快速热解会产生大量粉末状半焦，粉末状半焦较难直接燃烧利用，而且较难成型，需要添加粘结剂将其制成型焦后再利用。

CN101984027A本发明公开了一种焦粉型焦粘结剂及基于该粘结剂的型焦制备方法，将热解后的焦粉粉碎加工成粒度小于3mm的焦粉，在每9份所述焦粉中加入1份焦粉型焦粘结剂，搅拌10～15分钟出料，室温下放置15～20分钟，放入成型机加压成型，压制成圆柱形，室温放置2～8小时后，于120℃干燥。

CN103436312A本发明公开了一种复合型工业气化型焦粘结剂及其制备型焦的方法，将热解后的粉焦破碎，将其与粘结剂置于混捏锅内，搅拌混合均匀；将混合料送至锟压机中，常温下加压成型，经干燥、冷却后即得所述型焦。

CN105950242A本发明提供了用于型焦成型的复合粘结剂、包含该复合粘结剂的型焦及其制备方法，用该复合粘结剂和褐煤快速热解产生的半焦制成的型焦强度好，方便存储、运输和使用。本发明提供的制备该型焦的方法也很简便，容易工业化推广应用。

上述技术方案中，粘接剂都是在热解形成半焦后与之混合压型，对型焦的增强效果有限，因此，形成半焦所采用的原料都需要高品位的铁矿资源，无法充分利用低品位氧化物矿。

另外，现有技术中都是利用高炉出口烟气作为热解的热源，热解过程中产生的热解气被烟气稀释，产生的混合气热值低，有效组分含量低，可利用价值低。

发明内容

本发明提供一种石灰焦耦合末煤热解工艺，实现煤热解技术与型石灰焦碳化技术的耦合，制作石灰焦产品。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种石灰焦耦合末煤热解工艺，包括如下步骤：

a、将占比35%-45%原料石灰、54%-64%焦煤与1%-3%粘结剂混合破碎后，送入高压成型设备进行成型；

b、成型后的型石灰焦煤经过烘干装置进行烘干；

c、烘干后型石灰焦煤进入碳化炉内进行碳化；

d、碳化后的高温型石灰焦煤作为第一路原料进入热载体联合热解装置；末煤及小粒煤分别经过末煤仓及小粒煤热解过滤装置处理后，作为第二路、第三路原料进入热载体联合热解装置；

e、热载体联合热解装置热解后的物料进入冷却装置冷却；

f、冷却后的产品进入筛分设备分级，输出石灰焦成品及半焦末、半焦粒。

优选地，步骤b中，所述烘干装置的热源由碳化炉产生的高温废气及冷却装置产生的热废气组成，烘干装置产生的废气进入除尘器进行除尘。

优选地，所述除尘器产生的除尘灰送入高压成型设备的原料口处循环利用，除尘器产生的废气一部分排入大气，另一部分进入冷却装置参与冷却热物料及均压密封。

优选地，步骤d中，所述热载体联合加热装置热解产生的荒煤气，经过小粒煤热解过滤装置除尘、过滤、降温后，通过冷凝回收装置净化形成循环煤气，送回碳化炉使用。

优选地，步骤a中，所述石灰采用石灰末或生石灰粉。

本发明还提供一种石灰焦耦合末煤热解系统，包括：

高压成型设备、烘干装置、碳化炉、热载体联合热解装置、冷却装置和筛分设备；

所述高压成型设备设有第一入料口、第二入料口和第三入料口，其中第一入料口与石灰的原料出口相连，第二入料口与焦煤的原料出口相连，第三入料口用于加入粘结剂，与石灰和焦煤按比例充分混合；

所述烘干装置的入料口与高压成型设备的出料口相连，烘干装置的第一热源入口与碳化炉的高温废气口相连，烘干装置的第二热源入口与冷却装置的热废气出口相连，烘干装置的出料口与碳化炉的入料口相连；

所述热载体联合热解装置的第一入料口与碳化炉的出料口相连，热载体联合热解装置的第二入料口与末煤仓出料口相连，热载体联合热解装置的第三入料口与小粒煤热解装置的出料口相连，热载体联合热解装置的出料口与冷却装置的进料口相连，热载体联合热解装置的出气口与小粒煤热解装置入气口相连；

所述冷却装置的出料口与筛分设备的进料口相连，该筛分设备的出料口分别输出石灰焦成品、半焦末、半焦粒。

进一步地，还包括冷凝回收装置，该冷凝回收装置的入气口与小粒煤热解过滤装置的荒煤气出口相连，冷凝回收装置的出气口经过煤气风机与碳化炉的煤气入口相连。

进一步地，还包括除尘器，该除尘器的入口与烘干装置的出气口相连，除尘器的除尘灰出料口与高压成型设备的入料口相连，除尘器的第一出气口与大气相连将一部分废气排入大气，除尘器的第二出气口经废气循环风机与冷却装置的进气口相连。

由以上技术方案可知，本发明采用将原料（石灰末或生石灰粉、焦煤、除尘灰）辅以粘结剂高压成型制成型石灰焦煤，经过碳化炉加热碳化，利用热解产生的循环煤气加热碳化炉，相对于现有技术，具有如下技术效果：

1、利用石灰末或生石灰作为瘦化剂，添加到气肥煤当中，经高压成型设备形成高密度型石灰焦，碳化炉快速将型石灰焦在不被扰动的环境下加热到碳化温度，使均匀嵌布在型石灰焦中的焦煤在一定温度下形成的胶质体充分的填充到颗粒之间，粘结剂保证型石灰焦在高温碳化环境下密度不变，形状不变，从而有利于胶质体充填到颗粒之间，形成致密的炭骨架，提高了焦炭的强度和块度，克服了气肥煤单独炼焦时，焦炭强度较差，块度较小的弱点；

2、利用成焦过程中所产生的富裕煤气，利用型石灰焦碳化过程中所需要的温场，把焦炭和石灰融合在一起，生成的石灰焦可以作为电石炉炉料（焦炭、兰炭和石灰的混合物），既有焦炭、兰炭的作用，又有石灰的作用；可以作为高炉的炉料（焦炭和石灰的混合物），既有焦炭的作用，又起到脱硫剂作用；

3、解决了金属冶炼生产中产生的大量的石灰末、石灰石不能被完全利用所造成对资源的浪费；

4、利用石灰焦碳化产生的煤气及热解装置产生的热解煤气作为碳化炉的主燃料，实现富裕煤气的高效利用。

本发明实现了石灰末或生石灰末的高效利用，提高了焦炭的强度与块度；作为电石炉耦合的原料，即满足了焦炭的需求又满足了石灰的需求；同时利用了石灰焦碳化和热解时所产生的煤气作为碳化炉的主燃料循环利用，实现了原材料利用率最大化、减少了原材料的浪费和节能提效成果。

附图说明

图1为本发明石灰焦耦合末煤热解工艺流程图；

图2为本发明石灰焦耦合末煤热解系统的结构示意图。

图中：

100、高压成型设备，110、石灰末或生石灰粉、除尘灰，120、焦煤，130、粘结剂；

200、烘干装置，201、烘干后型石灰焦煤，202、废气；

300、碳化炉，301、高温型石灰焦煤，302、高温废气；

400、热载体联合热解装置，410、末煤，420、小粒煤，430、末煤仓，440、小粒煤热解过滤装置，401、热型石灰焦、热半焦末、热半焦粒混合物，402、荒煤气管路，441、荒煤气，442、预热解小粒煤；

500、冷却装置，501、型石灰焦、半焦混合物，502、热废气；

600、筛分设备，610、石灰焦成品，620、半焦末，630、半焦粒

700、冷凝回收装置，710、煤气风机，701、煤气，711、循环煤气；

800、除尘器，810、废气循环风机，801废气，802、除尘灰，803、多余废气，811、循环废气。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图2所示，本发明冶金还原耦合型焦碳化共末煤热解系统包括：高压成型设备100、烘干装置200、碳化炉300、热载体联合热解装置400、冷却装置500、筛分设备600、冷凝回收装置700、除尘器800。

所述高压成型设备100设有三个入料口，分别与石灰末或生石灰粉110、焦煤120、粘结剂130的出口相连，高压成型设备其中的一个入口与除尘器800的除尘灰出口相连。

所述烘干装置200第一入口与高压成型设备100出料口相连，第二入口与碳化炉300的高温废气口相连，第三入口与冷却装置500的热废气出口相连；烘干装置200的出口一路进入碳化炉300的入料口，另一路出口与除尘器800的入口相连。

所述热载体联合热解装置400入口，一路与碳化炉300的出料口相连，另一路与末煤仓430出料口相连，第三路与小粒煤热解装置440的出口相连；出料口与冷却装置500的进料口相连，出气口与小粒煤热解装置440的入气口相连。

所述筛分设备600的出口一路输出石灰焦成品610，另一路输出半焦末620，第三路输出半焦粒630。

所述冷凝回收装置700的入气口与小粒煤热解过滤装置440的荒煤气出口相连，冷凝回收装置700的出口经过煤气风机710与碳化炉300的煤气入口相连。

所述除尘器800产生的除尘灰出料口与高压成型设备的原料口210处相连；除尘器800出口一路与大气相连将一部分废气排入大气，另一路经废气循环风机810与冷却装置500的进气口相连。

下面结合附图1对本发明工艺进行说明：

一种石灰焦耦合末煤热解工艺，包括如下步骤：

原料包括石灰末或生石灰粉110，焦煤120、末煤410和小粒煤420，其中将占比35%-45%原料石灰末或生石灰粉、54%-64%焦煤、从除尘器800返回的除尘灰802辅以1%-3%粘结剂130，混合破碎后，混合破碎到3mm后，在高压成型设备100内制成型石灰焦煤101。

所述石灰典型但非限制性含量为：35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%。

所述焦煤典型但非限制性含量为：54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%。

所述粘结剂典型但非限制性含量为：1%、2%或3%。

下面用实验数据对本发明型石灰焦强度性能进行说明：

	石灰	焦煤	粘结剂	型焦强度（单位）
					对比例1	30%石灰	70%焦煤		72
对比例2	28%石灰	70%焦煤	2%粘结剂	60
					实施例1	35%石灰	64%焦煤	1%粘结剂	77
实施例2	45%石灰	54%焦煤	1%粘结剂	84
					实施例3	38%石灰	59%焦煤	3%粘结剂	78

由上述实验数据可知，含有粘接剂且与原料配比在本发明范围内的型焦强度达到77M₄₀以上，若原料配比超出本发明范围内，则型焦强度明显下滑，若不采用粘接剂，型焦强度也较低。本发明粘结剂保证型石灰焦在高温碳化环境下密度不变，形状不变，从而有利于胶质体充填到颗粒之间，形成致密的炭骨架，使型石灰焦具备高强度。

型石灰焦煤101成型后进入烘干装置200，烘干装置的热源由碳化炉产生的高温废气302及冷却装置产生的热废气502组成，烘干装置产生的废气202进入除尘器800进行除尘。

烘干后型石灰焦煤201进入碳化炉300进行高温碳化，由热解装置产生的循环煤气711与空气混合后作为碳化炉的主燃烧气源。

碳化炉产生的高温型石灰焦煤301进入热载体联合热解装置400，由末煤410、末煤仓430，小粒煤420、小粒煤热解过滤装置440组成两路待热解物料，与碳化炉送入的高温型铁焦在热载体联合热解装置内充分混合热解并均质热闷碳化，在热解过程中产生大量的荒煤气，经过荒煤气管路402进入小粒煤热解过滤装置，荒煤气在经过小粒煤热解过滤装置过程中，对小粒煤进行初步热解，并过滤冷却荒煤气441。

热载体联合热解装置热解产生的混合热物料401进入冷却装置500进行冷却。由除尘器800引入的部分循环废气811进入冷却装置参与冷却热物料及均压密封，防止热载体联合热解装置的部分荒煤气进入冷却装置。

冷却后的型石灰焦、半焦混合物501进入筛分设备600进行分级处理，输出石灰焦成品610、半焦末620和半焦粒630。

由小粒煤热解过滤装置输出的荒煤气441进入冷凝回收装置700，进行冷凝回收后输出煤气701，经过煤气风机710加压，输出循环煤气711至碳化炉。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种石灰焦耦合末煤热解工艺，其特征在于，包括如下步骤：

b、成型后的型石灰焦煤经过烘干装置进行烘干；

c、烘干后型石灰焦煤进入碳化炉内进行碳化；

e、热载体联合热解装置热解后的物料进入冷却装置冷却；

2.根据权利要求1所述的石灰焦耦合末煤热解工艺，其特征在于，步骤b中，所述烘干装置的热源由碳化炉产生的高温废气及冷却装置产生的热废气组成，烘干装置产生的废气进入除尘器进行除尘。

3.根据权利要求2所述的石灰焦耦合末煤热解工艺，其特征在于，所述除尘器产生的除尘灰送入高压成型设备的原料口处循环利用，除尘器产生的废气一部分排入大气，另一部分进入冷却装置参与冷却热物料及均压密封。

4.根据权利要求1-3任一项所述的石灰焦耦合末煤热解工艺，其特征在于，步骤d中，所述热载体联合加热装置热解产生的荒煤气，经过小粒煤热解过滤装置除尘、过滤、降温后，通过冷凝回收装置净化形成循环煤气，送回碳化炉使用。

5.根据权利要求1所述的石灰焦耦合末煤热解工艺，其特征在于，步骤a中，所述石灰采用石灰末或生石灰粉。

6.一种石灰焦耦合末煤热解系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述石灰焦耦合末煤热解系统，其特征在于，还包括冷凝回收装置，该冷凝回收装置的入气口与小粒煤热解过滤装置的荒煤气出口相连，冷凝回收装置的出气口经过煤气风机与碳化炉的煤气入口相连。

8.根据权利要求6所述石灰焦耦合末煤热解系统，其特征在于，还包括除尘器，该除尘器的入口与烘干装置的出气口相连，除尘器的除尘灰出料口与高压成型设备的入料口相连，除尘器的第一出气口与大气相连将一部分废气排入大气，除尘器的第二出气口经废气循环风机与冷却装置的进气口相连。