CN111453728B - 一种原煤碳化活化联产工艺及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原煤碳化活化联产工艺及其系统，涉及煤炭处理技术领域，所述系统包括原煤碳化炉、流化床活化反应器和斯列普活化炉，所述原煤碳化炉分别与所述流化床活化反应器和所述斯列普活化炉联产；所述原煤碳化炉依次连接有第一焚烧室和余热蒸气锅炉与所述斯列普活化炉连接。本发明一种原煤碳化活化联产系统包括原煤碳化炉、流化床活化反应器和斯列普活化炉，对原煤碳化炉所产生的碳化料进行粒径分级，细颗粒送入流化床活化反应器活化，大颗粒送入斯列普活化炉活化，实现了碳化产品全部有效利用，活性炭产品多样化，覆盖不同市场，提高了对市场波动的适应能力，同时实现了原煤的高效利用。

Description

一种原煤碳化活化联产工艺及其系统

技术领域

本发明涉及煤炭处理技术领域，具体涉及一种原煤碳化活化联产工艺及其系统。

背景技术

活性炭是以碳元素为基础，经过物理化学方法加工而成的一种多孔性吸附材料，具有内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的特点，产品种类繁多，被广泛应用于军事防化、航天航空、空气净化、水体净化、化工合成、溶液回收、医药提纯、食品脱色、工业“三废”治理等广阔领域，以活性炭为载体制造的催化剂是军用“核化生”防护器材的核心材料。由于其耐酸、耐碱、耐热，且在吸附饱和后可方便再生，在保护人类生存环境中发挥着越来越重要的作用。

目前生产活性炭的主要原料来自煤炭资源，由于活性炭生产对原料要求比较高，并不是任何原料煤都适合于生产活性炭，只有少数煤种能完全满足目前的生产要求，我国用于活性炭生产的原料煤均是优质煤种，因此其价格会不断上涨，造成活性炭成本也会随之上升。

原煤是指煤矿生产出来的未经洗选、筛选加工而只经人工拣矸和杂物的产品，包括天然焦及劣质煤，不包括低热值煤(如石煤、泥炭、油页岩等)，其价格低廉。原煤按其成因可分为腐植煤、腐泥煤和腐植腐泥煤三大类，按其碳化程度可分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。目前原煤的主要用途是作为燃料用于工业生产中，原煤如果仅仅作为燃料使用，对自然资源是一种极大的浪费。

如何将价格低廉的原煤应用于活性炭生产流程中以达到原煤高效利用且活性炭成本降低的目的是一个具有前景的思路。

发明内容

为此，本发明提供一种原煤碳化活化联产工艺及其系统，以解决现有技术中存在的活性炭生产成本高、原煤得不到高效利用等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种原煤碳化活化联产系统，所述系统包括原煤碳化炉、流化床活化反应器和斯列普活化炉，所述原煤碳化炉分别与所述流化床活化反应器和所述斯列普活化炉连接；所述原煤碳化炉与所述斯列普活化炉之间依次连接有第一焚烧室和余热蒸汽锅炉。

进一步地，所述系统还包括原煤预处理装置，所述原煤预处理装置与所述原煤碳化炉连接；所述原煤预处理装置包括磨粉机和压块机，所述磨粉机、所述压块机和所述原煤碳化炉依次连接。

进一步地，所述余热蒸气锅炉上端依次连接有布袋除尘器和脱硫除尘塔。

进一步地，所述脱硫除尘塔上端通过第一引风机连接有烟筒。

进一步地，所述斯列普活化炉的煤气出口依次连接第二焚烧室和余热锅炉；所述余热锅炉通过第二引风机连接有脱硫除尘塔；所述脱硫塔上端与所述烟筒连接。

根据本发明的第二方面，一种原煤碳化活化联产工艺，所述工艺采用上述的系统实施；所述工艺包括如下步骤：

原煤经磨粉压块后送入所述原煤碳化炉中碳化产生的一部分碳化料送入所述流化床活化反应器中活化形成第一活性炭，另一部分碳化料送入所述斯列普活化炉中活化形成第二活性炭；

原煤经磨粉压块后送入所述原煤碳化炉中碳化并副产煤气；所述原煤碳化炉中所产生的煤气送入所述第一焚烧室中燃烧产生高温烟气，所述高温烟气经所述余热蒸汽锅炉回收余热并副产水蒸气；所述水蒸气进入所述斯列普活化炉及流化床活化反应器中被利用，提供活化所需的水蒸气；

所述流化床活化反应器活化产生第一活性炭的同时副产煤气，所述流化床活化反应器中所产生的煤气送入所述原煤碳化炉经燃烧后提供碳化所需热量。

进一步地，所述余热蒸汽锅炉降温后的产生的烟气依次经过布袋除尘器和脱硫除尘塔净化除尘后再在第一引风机的作用下经烟筒排出。

进一步地，所述斯列普活化炉活化产生的煤气进入第二焚烧室燃烧后再经过余热锅炉回收余热，然后在第二引风机的作用下进入脱硫塔净化除尘，最后通过烟筒排出。

进一步地，所述原煤碳化炉为回转内热式碳化炉，原料粒径为0.5-12mm的不规则颗粒。

进一步地，从所述原煤碳化炉进入所述流化床活化反应器的碳化料的粒径为0.5-6mm；从所述原煤碳化炉进入所述斯列普活化炉的碳化料的粒径为3-12mm。

本发明具有如下优点：

1、本发明一种原煤碳化活化联产系统包括原煤碳化炉、流化床活化反应器和斯列普活化炉，对原煤碳化炉所产生的碳化料进行粒径分级，细颗粒送入流化床活化反应器活化，大颗粒送入斯列普活化炉活化，实现了碳化产品全部有效利用，活性炭产品多样化，覆盖不同市场，提高了对市场波动的适应能力，同时实现了原煤的高效利用。

2、本发明一种原煤碳化活化联产工艺以原煤为原料，原煤碳化产生的碳化料分别送入流化床活化反应器和斯列普活化炉中生产不同活性炭产品。这样既能更好的对原煤进行充分高效地利用，又能多样化多配比的做成活性炭产品，打破了活性炭活化炉对原料粒径的特殊要求性。

3、本发明一种原煤碳化活化联产工艺中原煤碳化产生碳化料的同时副产煤气，产生的煤气燃烧产生高温烟气，高温烟气经余热蒸汽锅炉回收余热并副产水蒸气，得到的水蒸气进入所述斯列普活化炉及流化床活化反应器中被利用；流化床活化反应器活化产生活性炭的同时副产煤气，流化床活化反应器中所产生的煤气作为燃料送入原煤碳化炉中，满足原煤碳化炉的热量需求，无需额外配置煤气发生炉或天然气管道，避免了煤气发生炉产生的环境污染问题，同时降低了产品的综合成本，经济环保。整个工艺系统内部可实现了煤粉、碳化料、粉状活性炭、颗粒活性炭的原料及热量自平衡，无需外部额外提供原料及热量，同时还可外供蒸汽，综合能量利用效率高。

4、与常规斯列普工艺相比，本发明的工艺系统内部煤气及水蒸气来源更多，当斯列普活化炉热量不足导致提温受限时，可通过流化床活化反应器活化煤气或原煤碳化炉碳化煤气补充热量，实现斯列普活化炉快速调整/切换，保证了活性炭连续、高质量生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明1提供的一种原煤碳化活化联产系统示意图；

图中：原煤碳化炉1、流化床活化反应器2、斯列普活化炉3、第一焚烧室4、余热蒸汽锅炉5、磨粉机6、压块机7、布袋除尘器8、脱硫除尘塔9、第一引风机10、烟筒11、第二焚烧室12、余热锅炉13、第二引风机14、脱硫塔15、给料系统16、滚筒冷却器17。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示的一种原煤碳化活化联产系统包括原煤碳化炉1、流化床活化反应器2、斯列普活化炉3和原煤预处理装置，所述原煤碳化炉1分别与所述流化床活化反应器2和所述斯列普活化炉3连接，所述原煤预处理装置与所述原煤碳化炉1连接；流化床活化反应器2为连续自供热活化装置，生产活性炭的同时可连续产生温度800℃、热值900kcal/Nm³左右的热煤气，流化床活化反应器2的煤气输出口与原煤碳化炉1的燃料入口连通，实现原煤碳化炉1的能量供给。

所述原煤碳化炉1与所述斯列普活化炉3之间依次连接有第一焚烧室4和余热蒸汽锅炉5。通过第一焚烧室4和余热蒸汽锅炉5将原煤碳化炉1中产生的煤气进行回收得到的水蒸气输入斯列普活化炉3和流化床活化反应器2中，满足斯列普活化炉3和流化床活化反应器2活化反应需要。

所述原煤预处理装置包括磨粉机6和压块机7，所述磨粉机6、所述压块机7和所述原煤碳化炉1依次连接。通过磨粉机6、压块机7对原煤进行预处理得到压块炭，以满足原煤碳化炉1的碳化需求。磨粉机6为雷蒙磨粉机，其由主机、分析器、风机、成品旋风分离器、微粉旋风分离器及风管组成，其中主机由机架、进风蜗壳、铲刀、磨辊、磨环、罩壳等组成；全套设备采用集中的控制系统。压块机7整套机组为全封闭自动化运行，粉料通过粉料螺旋输送机进入加料仓，在加料仓中将粉料进行充分搅拌混合，同时进行物理脱气，通过横送料将搅拌均匀后的物料送入小料仓中，再次进行搅拌并通过脱气系统进行强行排气，再通过螺旋输送器将物料强制输送到压块机对辊中进行压制；压制后的物料再通过整粒机、直线筛达到生产所要求的物料颗粒，成品直接输出，筛下料通过返回加料仓同粉料一起搅拌再进行压制。

所述余热蒸汽锅炉5后端依次连接有布袋除尘器8和脱硫除尘塔9；所述脱硫除尘塔9上端通过第一引风机10连接有烟筒11。通过上述技术方案，将余热蒸汽锅炉5中产生的尾气经净化除尘后排出，达到环境友好的目的。

所述斯列普活化炉3后部依次连接第二焚烧室12和余热锅炉13；所述余热锅炉13通过第二引风机14连接有脱硫塔15；所述脱硫塔15上端与所述烟筒11连接。通过上述技术方案，将斯列普活化炉3中产生的煤气进行回收利用，并将过程中产生的的尾气经净化除尘后排出，达到环境友好的目的。

所述流化床活化反应器2上端连接有给料系统16，以实现流化床活化反应器2的进料，下端连接有滚筒冷却器17。

实施例2

本实施例技术方案除了包括实施例1的技术方案，还包括如下技术方案：流化床活化反应器2的煤气输出口与原煤碳化炉1的煤气输出口分别与所述斯列普活化炉3的燃烧室通过阀门连接。通过上述技术方案，当斯列普活化炉热量不足导致提温受限时，可通过流化床活化反应器活化煤气或原煤碳化炉碳化煤气补充热量，实现斯列普快速调整/切换，保证了斯列普活化炉中活性炭连续、高质量生产。

实施例3

一种原煤碳化活化联产工艺，所述工艺采用实施例1所述的系统实施；所述工艺包括如下步骤：

原煤经磨粉机6和压块机7的磨粉压块后送入所述原煤碳化炉1中碳化产生的粒径为0.5-6mm的碳化料送入所述流化床活化反应器2中活化形成第一活性炭，粒径为3-12mm的碳化料送入所述斯列普活化炉3中活化形成第二活性炭；

原煤经磨粉压块后送入所述原煤碳化炉1中碳化并副产荒煤气，温度约280℃；三个所述原煤碳化炉1中所产生的荒煤气送入所述第一焚烧室4中集中燃烧产生1200-1300℃的高温烟气，所述高温烟气经所述余热蒸汽锅炉5(规格为10t/h)降温至280℃左右，再经旋风除尘散热器降温到180℃，后依次经过布袋除尘器8和脱硫除尘塔9净化除尘后再在第一引风机10的作用下经烟筒11排出；所述高温烟气经余热蒸气锅炉5产生的水蒸气进入所述斯列普活化炉3中，提供活化所需水蒸气，同时提供各流化床活化反应器的水蒸气消耗，另外，多余的水蒸气可以外销或者配备数个斯列普活化炉，提供水蒸气的消耗用于生产柱状活性炭；所述斯列普活化炉3活化产生的煤气进入第二焚烧室12燃烧后再经过余热锅炉13回收余热，然后在第二引风机14的作用下进入脱硫塔15净化除尘，最后通过烟筒11排出。

所述流化床活化反应器2活化产生第一活性炭的同时副产煤气，所述流化床活化反应器2中所产生的煤气经绝热管道从所述原煤碳化炉1的出料端(底部)传输至所述原煤碳化炉1内，再经配风燃烧后变成高温烟气均匀地分布在三个原煤碳化炉中，提供碳化所需热量，其中，每个碳化炉烟气为2500-3000方/小时，烟气温度800℃，每个原煤碳化炉的进料速度为3200-3500公斤/小时，物料停留时间约50-60分钟。

所述原煤碳化炉1为回转内热式碳化炉，入料粒径为0.5-12mm。回转内热式碳化炉属于移动床，进行碳化反应时相比于传统的立式碳化炉受热更均匀，碳化时间缩短，效率更高些，品质更好些。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种原煤碳化活化联产系统，其特征在于，所述系统包括原煤碳化炉(1)、流化床活化反应器(2)和斯列普活化炉(3)，所述原煤碳化炉(1)分别与所述流化床活化反应器(2)和所述斯列普活化炉(3)连接以将所述原煤碳化炉(1)中碳化产生的一部分碳化料送入所述流化床活化反应器(2)中活化形成第一活性炭，另一部分碳化料送入所述斯列普活化炉(3)中活化形成第二活性炭；所述原煤碳化炉(1)与所述斯列普活化炉(3)之间依次连接有第一焚烧室(4)和余热蒸汽锅炉(5)。

2.如权利要求1所述的一种原煤碳化活化联产系统，其特征在于，所述系统还包括原煤预处理装置，所述原煤预处理装置与所述原煤碳化炉(1)连接；所述原煤预处理装置包括磨粉机(6)和压块机(7)，所述磨粉机(6)、所述压块机(7)和所述原煤碳化炉(1)依次连接。

3.如权利要求1所述的一种原煤碳化活化联产系统，其特征在于，所述余热蒸汽锅炉(5)上端依次连接有布袋除尘器(8)和脱硫除尘塔(9)。

4.如权利要求3所述的一种原煤碳化活化联产系统，其特征在于，所述脱硫除尘塔(9)上端通过第一引风机(10)连接有烟筒(11)。

5.如权利要求4所述的一种原煤碳化活化联产系统，其特征在于，所述斯列普活化炉(3)的煤气出口依次连接第二焚烧室(12)和余热锅炉(13)；所述余热锅炉(13)通过第二引风机(14)连接有脱硫塔(15)；所述脱硫塔(15)上端与所述烟筒(11)连接。

6.一种原煤碳化活化联产工艺，其特征在于，所述工艺采用权利要求1-5任一项所述的系统实施；所述工艺包括如下步骤：

原煤经磨粉压块后送入所述原煤碳化炉(1)中碳化产生的一部分碳化料送入所述流化床活化反应器(2)中活化形成第一活性炭，另一部分碳化料送入所述斯列普活化炉(3)中活化形成第二活性炭；

原煤经磨粉压块后送入所述原煤碳化炉(1)中碳化并副产煤气；所述原煤碳化炉(1)中所产生的煤气送入所述第一焚烧室(4)中燃烧产生高温烟气，所述高温烟气经所述余热蒸汽锅炉(5)回收余热并副产水蒸气；所述水蒸气进入所述斯列普活化炉(3)及流化床活化反应器(2)中被利用，提供活化所需的水蒸气；

所述流化床活化反应器(2)活化产生第一活性炭的同时副产煤气，所述流化床活化反应器(2)中所产生的煤气送入所述原煤碳化炉(1)经燃烧后提供碳化所需热量。

7.如权利要求6所述的一种原煤碳化活化联产工艺，其特征在于，所述余热蒸汽锅炉(5)降温后的烟气依次经过布袋除尘器(8)和脱硫除尘塔(9)净化除尘后再在第一引风机(10)的作用下经烟筒(11)排出。

8.如权利要求6所述的一种原煤碳化活化联产工艺，其特征在于，所述斯列普活化炉(3)活化产生的煤气进入第二焚烧室(12)燃烧后再经过余热锅炉(13)回收余热，然后在第二引风机(14)的作用下进入脱硫塔(15)净化除尘，最后通过烟筒(11)排出。

9.如权利要求6所述的一种原煤碳化活化联产工艺，其特征在于，所述原煤碳化炉(1)为回转内热式碳化炉，入料粒径为0.5-12mm。

10.如权利要求6所述的一种原煤碳化活化联产工艺，其特征在于，从所述原煤碳化炉(1)进入所述流化床活化反应器(2)的碳化料的粒径为0.5-6mm；从所述原煤碳化炉(1)进入所述斯列普活化炉(3)的碳化料的粒径为3-12mm。

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