CN113753893B - 一种烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于活性焦制备技术领域，具体提供了一种烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，可以有效的减少制焦成本、运营成本，实现工业固废资源化利用。通过采用粘结指数大于60的焦煤或粘结指数大于55的烟煤作为原煤，能够保证制备出的活性焦具有较高的机械强度，同时采用兰炭少量替代原煤可以在不影响活性焦机械强度的情况下降低制焦成本；作为添加剂使用的高岭土及淀粉的混合物来源广泛且易于获取；在炭化活化过程中采用水蒸气作为炭化活化过程中的保护气体，可以减少惰性气体的使用，降低制焦成本。
Description
技术领域
本发明属于活性焦制备技术领域，具体涉及一种烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法。
背景技术
活性焦烟气净化技术是利用活性焦表面积大、具有丰富的孔结构和表面官能团，在烟气净化过程中既可以吸附污染物，又可以起到催化作用，能够协同去除烟气中的粉尘、SO2、NOx、重金属、二噁英等物质，是一种高效、可循环、清洁的烟气净化技术。活性焦在物料流转及烟气净化过程，由于机械磨损、反应损耗等因素，会产生大量的磨损废焦，系统需补充新鲜活性焦从而保证工艺装置的稳定运行。据统计，每年活性焦的损耗率几乎可以达到设计量的100％，活性焦损耗占活性焦脱硫脱硝运营成本的50％以上。
常用的磨损废焦处理方式是作为燃料燃烧，但是磨损废焦仍然具有一定的微观孔隙结构，具备污染物协同处理的能力，作为燃料处理时，在一定程度上造成了资源的浪费。由于活性焦原料成本较高、制备工艺繁杂、损耗量大，而且活性焦磨损废焦产生量多、具备一定的污染物脱除能力，若将磨损废焦重新运用到烟气净化系统中对运行成本的降低及资源回用均具有重大意义。
目前较少有专利关注烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法和工艺，因此开发生产成本较低、生产工艺相对简单，能够有效利用工业固废，满足工业实际生产活动的活性焦废焦重制焦方法有助于减少资源消耗和工程成本。
发明内容
本发明的目的是降低活性焦烟气净化技术成本，充分利用活性焦磨损废焦。
为此，本发明提供了一种烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，包括以下步骤：
(1)将原煤、兰炭、活性焦磨损废焦、沥青分别研磨成粉，并充分混合均匀，得混合原料；
(2)将混合原料放入到捏合机中，加入粘结剂、添加剂及水进行捏合，形成捏合料；
(3)将捏合料加入到造粒机中进行造粒，形成活性焦生料；
(4)将活性焦生料干燥后，采用炭化活化一体化装置在水蒸气氛围内对风干后的活性焦生料进行炭化活化；
(5)炭化活化后的活性焦在惰性氛围内冷却后得到成品活性焦。
进一步地，上述步骤(1)中原煤、兰炭、活性焦废焦、沥青的质量比为(10-30％)：(0-10％)：(40-65％)：(8-30％)。
进一步地，上述步骤(1)中原煤包括焦煤或烟煤中的至少一种；其中，所述焦煤粘结指数大于60；所述烟煤粘结指数大于55。
进一步地，上述步骤(1)中使用的沥青软化温度不低于105℃，灰分不高于0.5％。
进一步地，上述步骤(2)中粘结剂为煤焦油，添加剂为高岭土和淀粉的混合物。
进一步地，上述步骤(2)中粘结剂的加入量不超过混合原料总质量的20％；添加剂的加入量不超过混合原料总质量的10％；水的加入量为混合原料总质量的10-30％；捏合时间不少于5min。
进一步地，上述步骤(4)中采用自然风干的方法对活性焦生料进行干燥，且干燥后的活性焦生料中水分低于20％。
进一步地，上述步骤(4)中炭化温度为500-700℃，炭化时间为1-1.5h；活化温度为800-900℃，活化时间为10-60min。
进一步地，上述步骤(4)活化过程中水蒸气喷射量为1.0-5.0ml/min/100g炭化料。
进一步地，上述步骤(5)冷却过程中惰性气体流量为1.0-5.0ml/min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的这种烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法可以有效的减少制焦成本、运营成本，实现工业固废资源化利用，采用粘结指数大于60的焦煤及粘结指数大于55的烟煤作为原煤，能够保证制备出的活性焦具有较高的机械强度，同时采用兰炭少量替代原煤可以在不影响活性焦机械强度的情况下降低制焦成本；作为添加剂使用的高岭土及淀粉的混合物来源广泛且易于获取；在炭化活化过程中采用水蒸气作为炭化活化过程中的保护气体，可以减少惰性气体的使用，降低制焦成本。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经详细描述了本发明的代表性实施例，但是本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明的范围不应局限于实施方案，而应由所附权利要求及其等同物来限定。
本发明提供了一种重制烟气净化活性焦磨损废焦的方法，包括以下步骤：
(1)将原煤、兰炭、活性焦磨损废焦、沥青分别研磨成粉，并充分混合均匀，得混合原料；
具体的，采用具有较好耐磨性的磨煤机将原料分别磨成200目以上的细粉后混匀；混合原料中原煤、兰炭、活性焦废焦、沥青的质量比为(10-30％)：(0-10％)：(40-65％)：(8-30％)；其中原煤包括焦煤或烟煤中的至少一种，焦煤粘结指数大于60，烟煤粘结指数大于55；沥青软化温度不低于105℃，灰分不高于0.5％；
(2)将混合原料放入到捏合机中，加入粘结剂、添加剂及水进行捏合，形成捏合料；
具体的，粘结剂为煤焦油，加入量不超过混合原料总质量的20％；添加剂为高岭土和淀粉的200目以上混合物，加入量不超过混合原料总质量的10％；水的加入量为混合原料总质量的10-30％；捏合时间不少于5min；
(3)将捏合料加入到造粒机中进行造粒，形成活性焦生料；
优选的，造粒后的活性焦生料粒径为9±2mm；
(4)将活性焦生料干燥后，采用炭化活化一体化装置在水蒸气氛围内对风干后的活性焦生料进行炭化活化；
具体的，采用自然风干的方法对活性焦生料进行干燥，自然风干时间为24-48h，保证干燥后的活性焦生料中水分低于20％；炭化活化一体化装置为回转式回转窑，回转窑前段设有惰性气体通入装置和活化气体喷射装置，以水蒸气为保护气体和活化气体，炭化温度为500-700℃，炭化时间为1-1.5h；活化温度为800-900℃，活化时间为10-60min，活化过程中水蒸气喷射量为1.0-5.0ml/min/100g炭化料。
(5)炭化活化后的活性焦在惰性氛围内冷却后得到成品活性焦；
具体的，冷却过程中惰性气体流量为1.0-5.0ml/min，所述惰性气体优选为N2。
下面通过具体实施例对本发明的重制烟气净化活性焦磨损废焦的方法的效果进行研究。
实施例1：
本实施例提供了一种重制的烟气净化活性焦，其通过以下步骤制备：
(1)采用雷蒙磨将焦煤、兰炭、活性焦废焦、沥青分别磨成200目以上的细粉，并将焦煤、兰炭、活性焦废焦、沥青细粉按照质量比20％：5％：60％：15％的比例混合均匀；其中，焦煤粘结指数为65，沥青软化温度为108℃，灰分为0.3％；
(2)将混合原料放入到捏合机中，加入15％的煤焦油、5％的高岭土和淀粉混合物以及15％的水进行捏合，捏合时间为10min；
(3)将捏合料加入到造粒机中进行造粒，形成粒径为9±2mm的活性焦生料；
(4)将活性焦生料自然风干24h，干燥后的活性焦生料中水分为15％，采用回转式回转窑在水蒸气氛围内对风干后的活性焦生料进行炭化活化；程序升温到700℃，炭化时间为1h；程序升温到850℃，活化时间为30min，活化过程中水蒸气喷射量为4.0ml/min/100g炭化料；
(5)炭化活化后的活性焦在N2氛围内冷却，冷却过程中N2流量为3.0ml/min，得到活性焦成品。
对活性焦成品性能进行测试，结果如表1所示。
实施例2：
本实施例提供了一种重制的烟气净化活性焦，其通过以下步骤制备：
(1)采用雷蒙磨将烟煤、兰炭、活性焦废焦、沥青分别磨成200目以上的细粉，并将烟煤、兰炭、活性焦废焦、沥青细粉按照质量比20％：10％：55％：15％的比例混合均匀；其中，烟煤粘结指数为60，沥青软化温度为105℃，灰分为0.5％；
(2)将混合原料放入到捏合机中，加入10％的煤焦油、5％的高岭土和淀粉混合物以及20％的水进行捏合，捏合时间为10min；
(3)将捏合料加入到造粒机中进行造粒，形成粒径为9±2mm的活性焦生料；
(4)将活性焦生料自然风干36h，干燥后的活性焦生料中水分为10％，采用回转式回转窑在水蒸气氛围内对风干后的活性焦生料进行炭化活化；炭化温度为600℃，炭化时间为1.5h；活化温度为800℃，活化时间为40min，活化过程中水蒸气喷射量为4.0ml/min/100g炭化料；
(5)炭化活化后的活性焦在N2氛围内冷却，冷却过程中N2流量为4.0ml/min，得到活性焦成品。
对活性焦成品性能进行测试，结果如表1所示。
实施例3：
本实施例提供了一种重制的烟气净化活性焦，其通过以下步骤制备：
(1)采用雷蒙磨将原煤、兰炭、活性焦废焦、沥青分别磨成200目以上的细粉，并将原煤、兰炭、活性焦废焦、沥青细粉按照质量比30％：8％：52％：10％的比例混合均匀；其中，原煤中焦煤和烟煤质量比为1:1，焦煤粘结指数为65，烟煤粘结指数为60，沥青软化温度为105℃，灰分为0.5％；
(2)将混合原料放入到捏合机中，加入15％的煤焦油、5％的高岭土和淀粉混合物以及20％的水进行捏合，捏合时间为10min；
(3)将捏合料加入到造粒机中进行造粒，形成粒径为9±2mm的活性焦生料；
(4)将活性焦生料自然风干48h，干燥后的活性焦生料中水分为10％，采用回转式回转窑在水蒸气氛围内对风干后的活性焦生料进行炭化活化；程序升温到700℃，炭化时间为1h；程序升温到900℃，活化时间为30min，活化过程中水蒸气喷射量为3.0ml/min/100g炭化料；
(5)炭化活化后的活性焦在N2氛围内冷却，冷却过程中N2流量为3.0ml/min，得到活性焦成品。
对活性焦成品性能进行测试，结果如表1所示。
比较例1：
采用与实施例1相同的方法重制烟气净化活性焦，区别在于步骤(1)为：采用雷蒙磨将焦煤、活性焦废焦、沥青分别磨成200目以上的细粉，并将焦煤、活性焦废焦、沥青细粉按照质量比25％：60％：15％的比例混合均匀；其中，焦煤粘结指数为65，沥青软化温度为108℃，灰分为0.3％；活化时间为20min，活化过程中水蒸气喷射量为3.0ml/min/100g炭化料。
对活性焦成品性能进行测试，结果如表1所示。
比较例2：
采用与实施例1相同的方法重制烟气净化活性焦，区别在于步骤(4)为：将活性焦生料自然风干36h，干燥后的活性焦生料中水分为10％，采用回转式回转窑在N2气氛围内对风干后的活性焦生料进行炭化活化；炭化温度为700℃，炭化时间为1h；在水蒸气氛围下进行活化，活化温度为800℃，活化时间为40min，N2流量为5.0ml/min/100g炭化料。
对活性焦成品性能进行测试，结果如表1所示。
表1活性焦性能测试结果
由表1中实施例1和比较例1的结果可知，本发明中采用兰炭少量替代原煤后，重制得到的活性焦机械强度并未有太大改变，各性能均满足使用要求；对比采用水蒸气作为炭化活化过程中的保护气体的实施例1与使用N2作为保护气体的比较例2发现，两者重制得到的活性焦在性能上并未有太大差距，表明本发明提供的方法可以减少N2使用，降低制焦成本。
综上所述，本发明提供的这种重制烟气净化活性焦磨损废焦的方法可以有效的减少制焦成本、运营成本，实现工业固废资源化利用。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将原煤、兰炭、活性焦磨损废焦、沥青研磨成粉后充分混合均匀，得混合原料；
(2)将混合原料放入到捏合机中，加入粘结剂、添加剂及水进行捏合，形成捏合料；
(3)将捏合料加入到造粒机中进行造粒，形成活性焦生料；
(4)将活性焦生料干燥后，采用炭化活化一体化装置在水蒸气氛围内对风干后的活性焦生料进行炭化活化；
(5)炭化活化后的活性焦在惰性氛围内冷却后得到成品活性焦。
2.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(1)中原煤、兰炭、活性焦废焦、沥青的质量比为(10-30％)：(0-10％)：(40-65％)：(8-30％)。
3.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(1)中原煤包括焦煤或烟煤中的至少一种；其中，所述焦煤粘结指数大于60；所述烟煤粘结指数大于55。
4.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(1)中使用的沥青软化温度不低于105℃，灰分不高于0.5％。
5.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(2)中粘结剂为煤焦油，添加剂为高岭土和淀粉的混合物。
6.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(2)中粘结剂的加入量不超过混合原料总质量的20％；添加剂的加入量不超过混合原料总质量的10％；水的加入量为混合原料总质量的10-30％；捏合时间不少于5min。
7.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(4)中采用自然风干的方法对活性焦生料进行干燥，且干燥后的活性焦生料中水分低于20％。
8.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(4)中炭化温度为500-700℃，炭化时间为1-1.5h；活化温度为800-900℃，活化时间为10-60min。
9.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(4)活化过程中水蒸气喷射量为1.0-5.0ml/min/100g炭化料。
10.如权利要求1所述的烟气净化活性焦磨损废焦重制焦的方法，其特征在于：所述步骤(5)冷却过程中惰性气体流量为1.0-5.0ml/min。
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2021
- 2021-09-08 CN CN202111049185.1A patent/CN113753893B/zh active Active
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