CN112794726A - 一种煤矸石脱碳工艺 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种煤矸石脱碳工艺，步骤一，将煤矸石原料进行破碎、磨细、干燥处理；步骤二，将步骤一处理后的煤矸石原料在混合喷嘴内与助燃气体充分预混合，并通过混合喷嘴喷入反应室，喷入反应室之前，先通过反应室的辅助燃料喷嘴点火升温，再喷入，使得煤矸石原料在反应室中燃烧反应，进而氧化脱碳；步骤三：燃烧反应后，高温烟气、小颗粒煤矸石粉、大颗粒煤矸石粉进入沉降室，大颗粒煤矸石粉因自重落入沉降室，高温烟气带着小颗粒煤矸石粉进入气固分离设备，在气固分离设备中实现小颗粒煤矸石粉和烟气的分离，得到的小颗粒煤矸石粉可用于后续生产使用。本工艺中煤矸石粉反应表面积大，反应更迅速更均匀，脱碳均匀且脱碳效率高，生产率高。

Description

一种煤矸石脱碳工艺
技术领域
本公开涉及煤矸石脱碳技术领域，尤其涉及一种煤矸石脱碳工艺。
背景技术
煤矸石是采煤过程中产生的废渣，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采煤过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中的洗矸石，它是成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比较坚硬的固体废弃物，也是一种可用的资源。含碳量较高的煤矸石(含碳量大于20％)，可直接供沸腾炉作燃料；含碳量较低、小于6％的可以用于砖瓦、水泥等建材的生产；含碳量极低的可填坑造地或用作路基材料。
大部分煤矸石含碳量在
Figure BDA0002854597950000011
而烧制高性能煤矸石陶粒要求煤矸石中含碳量不要过大，以低于5％为宜。陶粒原料煤矸石中含碳量过高，目前的主要解决办法是大量掺入粘土和页岩等辅助材料，来降低混合原料的含碳量，这就需要开山采石，挖河取沙，导致生态环境被破坏。申请号为CN201810034270.2的中国发明专利申请公开了一种煤矸石资源化脱碳工艺，煤矸石破碎之后先预热3-7个小时，进入回转炉煅烧5-12个小时脱碳，然后冷却得到产品，解决了开山采石、挖河取沙、导致生态环境被破坏的问题，但现有的脱碳技术存在脱碳不均匀、脱碳效率低、生产率低的问题。
因此，本申请提出一种煤矸石脱碳工艺。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种煤矸石脱碳工艺。
本发明采用的技术方案是这样的：
一种煤矸石脱碳工艺，包括如下步骤，
步骤一，将煤矸石原料进行破碎、磨细、干燥处理；
步骤二，将步骤一处理后的煤矸石原料在混合喷嘴内与助燃气体充分预混合，并通过混合喷嘴喷入反应室，在喷入反应室之前，先通过反应室设置的辅助燃料喷嘴点火升温，再喷入反应室，使得煤矸石原料在反应室中燃烧反应，进而氧化脱碳；
步骤三：燃烧反应后，高温烟气、小颗粒煤矸石粉、大颗粒煤矸石粉进入沉降室，大颗粒煤矸石粉因自重落入沉降室，高温烟气带着小颗粒煤矸石粉进入气固分离设备，在气固分离设备中实现小颗粒煤矸石粉和烟气的分离，得到的小颗粒煤矸石粉可用于后续生产使用。
优选地，所述步骤一中的磨细后的煤矸石粒径小于1mm。
优选地，所述步骤一中干燥后的煤矸石含水率小于1％。
优选地，所述助燃气体为预热空气或者富氧空气。
优选地，所述步骤二中喷入反应室的速度为60-70m/s。
优选地，若所述步骤二中的维持燃烧反应所需的热量不够，通过所述辅助燃料喷嘴喷入辅助燃料，以补充燃烧反应所需热量的欠缺。
优选地，所述辅助燃料为天然气或者重油。
优选地，在所述步骤三中，高温烟气带着小颗粒煤矸石粉进入气固分离设备之前，先经过余热回收设备，通过余热回收设备将高温烟气中的余热回收，再进入气固分离设备进行分离。
优选地，在所述步骤三中，对得到的小颗粒煤矸石粉进行残碳含量检测，根据检测出的残碳含量调节所述步骤二中喷入反应室内的煤矸石原料与助燃气体的混合比例。
综上所述，在本申请中，煤矸石经过破碎、磨细、干燥，在混合喷嘴中与助燃气体进行预混合后，高速喷入反应室内，煤矸石粉悬浮在紊流气流中，造成气、固相间良好的传质、传热条件，在高温作用下，迅速进行氧化脱碳反应，煤矸石粉反应表面积大，反应更迅速更均匀，脱碳均匀、脱碳效率高、生产率高；同时，反应室内主要热源为煤矸石内含碳氧化燃烧产生的热量，辅助燃料用量少，对高温烟气进行余热回收，热利用率高，工序能耗低。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本申请流程图；
图2是与本申请相匹配的设备系统示意图。
图中标记：1为混合喷嘴，2为反应室，3为辅助燃料喷嘴，4为沉降室，5为气固分离设备，6为烟道，7为余热回收设备。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
如图1和2所示，一种煤矸石脱碳工艺，包括如下步骤，
步骤一，将煤矸石原料进行破碎、磨细、干燥处理，磨细后的煤矸石粒径小于1mm，干燥后的煤矸石含水率小于1％；
步骤二，将步骤一处理后的煤矸石原料(即煤矸石粉)在混合喷嘴1内与助燃气体充分预混合，助燃气体为预热空气或者富氧空气，此处具体为富氧空气，并通过混合喷嘴1喷入反应室2，喷入反应室2的速度为60-70m/s，在喷入反应室2之前，先通过反应室2设置的辅助燃料喷嘴3点火升温，温度升到1100℃左右时，再将煤矸石原料与助燃气体的混合物喷入反应室2，使得煤矸石原料在反应室2中燃烧反应，进而氧化脱碳；
步骤三：燃烧反应后，高温烟气、小颗粒煤矸石粉、大颗粒煤矸石粉进入沉降室4，大颗粒煤矸石粉因自重落入沉降室4，高温烟气带着小颗粒煤矸石粉进入气固分离设备5，气固分离设备5具体设置为旋风分离器，在气固分离设备5中实现小颗粒煤矸石粉和烟气的分离，烟气从气固分离设备5上部排出，小颗粒煤矸石粉从气固分离设备5下部排出，得到的小颗粒煤矸石粉可用于后续生产使用。
进一步地，煤矸石在高温下发生氧化脱碳反应，生成大量的热量，促使氧化脱碳反应持续进行，若上述步骤二中的维持燃烧反应所需的热量不够，通过辅助燃料喷嘴3喷入辅助燃料，以补充燃烧反应所需热量的欠缺；辅助燃料为天然气或者重油，此处具体为天然气；氧化脱碳反应的主要热源为煤矸石内含碳氧化燃烧产生的热量，辅助燃料用量少。
进一步地，在上述步骤三中，高温烟气带着小颗粒煤矸石粉进入气固分离设备5之前，先通过烟道6进入余热回收设备7，通过余热回收设备7将高温烟气中的余热回收，再进入气固分离设备5进行分离，余热回收设备7具体设置为余热锅炉，通过余热回收设备7对高温烟气进行余热回收，热利用率高，整体工序能耗低。
进一步地，在上述步骤三中，对得到的小颗粒煤矸石粉进行残碳含量检测，根据检测出的残碳含量调节步骤二中喷入反应室2内的煤矸石原料与助燃气体的混合比例；可实现对得到的小颗粒煤矸石粉中的残碳含量精确控制，有利于高性能陶粒的烧制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (9)

1.一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一，将煤矸石原料进行破碎、磨细、干燥处理；
步骤二，将步骤一处理后的煤矸石原料在混合喷嘴(1)内与助燃气体充分预混合，并通过混合喷嘴(1)喷入反应室(2)，在喷入反应室(2)之前，先通过反应室(2)设置的辅助燃料喷嘴(3)点火升温，再喷入反应室(2)，使得煤矸石原料在反应室(2)中燃烧反应，进而氧化脱碳；
步骤三：燃烧反应后，高温烟气、小颗粒煤矸石粉、大颗粒煤矸石粉进入沉降室(4)，大颗粒煤矸石粉因自重落入沉降室(4)，高温烟气带着小颗粒煤矸石粉进入气固分离设备(5)，在气固分离设备(5)中实现小颗粒煤矸石粉和烟气的分离，得到的小颗粒煤矸石粉可用于后续生产使用。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：所述步骤一中的磨细后的煤矸石粒径小于1mm。
3.根据权利要求1所述的一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：所述步骤一中干燥后的煤矸石含水率小于1％。
4.根据权利要求1所述的一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：所述助燃气体为预热空气或者富氧空气。
5.根据权利要求1所述的一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：所述步骤二中喷入反应室(2)的速度为60-70m/s。
6.根据权利要求1所述的一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：若所述步骤二中的维持燃烧反应所需的热量不够，通过所述辅助燃料喷嘴(3)喷入辅助燃料，以补充燃烧反应所需热量的欠缺。
7.根据权利要求6所述的一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：所述辅助燃料为天然气或者重油。
8.根据权利要求1所述的一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：在所述步骤三中，高温烟气带着小颗粒煤矸石粉进入气固分离设备(5)之前，先经过余热回收设备(7)，通过余热回收设备(7)将高温烟气中的余热回收，再进入气固分离设备(5)进行分离。
9.根据权利要求1所述的一种煤矸石脱碳工艺，其特征在于：在所述步骤三中，对得到的小颗粒煤矸石粉进行残碳含量检测，根据检测出的残碳含量调节所述步骤二中喷入反应室(2)内的煤矸石原料与助燃气体的混合比例。
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