CN114669233B - 一种石子煤和煤气化细渣混合利用的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，尤其是涉及一种石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，包括辊式磨煤机和煤气化细渣储罐，辊式磨煤机的下方设有石子煤收集斗，煤气化细渣储罐的下方连接有柱塞泵，石子煤收集斗和柱塞泵分别通过管道连接有真空搅拌蒸发器，位于真空搅拌蒸发器下方的出料阀连接有研磨装置，真空搅拌蒸发器的顶部通过管道连接有冷凝器，冷凝器的出口连接有第一除尘器，第一除尘器的出口通过管道连接有真空泵，真空泵的出气口通过排气管道与研磨装置的内部相通，研磨装置的出口通过输料管连接有第二除尘器，第二除尘器底部连接有气推发送罐，气推发送罐的底部与辊式磨煤机上部的落煤管相通。本发明还提供其混合利用的方法。

Description

一种石子煤和煤气化细渣混合利用的装置及方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，尤其是涉及一种石子煤和煤气化细渣混合利用的装置及方法。

背景技术

石子煤是辊式磨煤机研磨原煤时排出的杂质、矸石或煤粒。辊式磨煤机是火力发电、煤化工、冶金、洗选煤等行业常用的制粉设备，石子煤排放量约为入磨原煤总量的0.5％-1％。作为一种固体废弃物，排出辊式磨煤机的石子煤具有一定温度(由于辊式磨煤机的入磨热风温度不低于180℃，排出的石子煤温度较高)，石子煤本身具有一定热值。对石子煤的固废资源化利用主要有建筑材料方向与热利用方向。热利用方向是将石子煤进行降温分选，提取其中含热值较高的煤渣或煤粉作为燃料利用。

煤气化是指将原料煤置于高温、高压环境中加入氧、蒸汽等气化剂进行不完全氧化反应，得到一氧化碳、氢气、氮气或氨、硫化氢等能源或原料的气化过程。煤气化技术须经过三个基本工艺：原料输送、气化反应、气化物处理。气化反应后产生的煤气化粗气中，包含有大量灰渣，这些灰渣被炉尾净化系统捕捉过滤，形成煤气化细渣。所述煤气化细渣经湿法除尘和压滤脱水后尚含有50％-70％的水分，固体物质主要包括未完全反应的碳、硫、硅、前置催化剂、灰分等。所述煤气化细渣作为固体废弃物处理，对环境造成较大影响。国内外企业、科研院所和专家学者对利用煤气化细渣进行了长时间有益探索，提出了细渣利用的三个主要方向：燃料方向、建材方向、金属组分提取方向。经干化的煤气化细渣中含有20％-40％的碳，热值普遍超过3000Kcal/kg，明显具有燃料属性。

压滤后含水50-70％的煤气化细渣无法直接作为燃料使用，传统烘干方式会产生较大的粉尘污染、真空干燥方式需要借助热油、蒸汽等热源加热细渣，能耗较大。传统的直接换热工艺使用热风烘干煤气化细渣，由于能耗高、环境污染严重，现已很少使用。间接换热的真空干燥设备需要引入热源加热细渣。常用的真空干燥设备，如桨叶式真空干燥机、双锥转筒真空脱水机、压滤真空脱水机、螺旋搅拌真空干燥机等，均通过空心结构，将热源注入加热叶片或容器外壁内，使加热后的叶片或容器与煤气化细渣紧密结合，将细渣加热到一定温度后真空蒸发其中的水分。间接换热热传导系数低，同时需要大量蒸汽，或消耗掉热油、热水中的热能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，用于提取石子煤和煤气化细渣中的碳成分用于燃料，再次利用，能够提高热能的利用率。本发明还提供一种石子煤和煤气化细渣混合利用的方法。

本发明提供一种石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，包括辊式磨煤机和煤气化细渣储罐，所述辊式磨煤机的下方设有石子煤收集斗，所述煤气化细渣储罐的下方连接有柱塞泵，所述石子煤收集斗和所述柱塞泵分别通过管道连接有真空搅拌蒸发器，位于所述真空搅拌蒸发器下方的出料阀连接有研磨装置，所述真空搅拌蒸发器的顶部通过管道连接有冷凝器，冷凝器的出口连接有第一除尘器，第一除尘器的出口通过管道连接有真空泵，所述真空泵的出气口通过排气管道与所述研磨装置的内部相通，所述研磨装置的出口通过输料管连接有第二除尘器，第二除尘器底部连接有气推发送罐，气推发送罐的底部通过管道与所述辊式磨煤机上部的落煤管相通。

优选地，所述真空搅拌蒸发器包括第一真空搅拌蒸发器和第二真空搅拌蒸发器，所述石子煤收集斗和所述柱塞泵分别通过管道均与第一真空搅拌蒸发器和第二真空搅拌蒸发器的进料阀连接，两者交替工作。

优选地，所述真空搅拌蒸发器有两个入口，分别接纳石子煤和煤气化细渣，将二者搅拌蒸发后排入所述研磨装置。

优选地，所述第一除尘器和第二除尘器均为布袋除尘器。

优选地，所述研磨装置为球磨机。

优选地，所述球磨机出口侧的下方设有与所述输料管相通的石子煤废料斗，石子煤中不易磨碎的岩石、金属等杂物，排入所述石子煤废料斗内。

优选地，所述真空泵设有多组并串联。

一种石子煤和煤气化细渣混合利用的方法，所述方法应用于上述石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，包括以下步骤：

S1：将在辊式磨煤机出来的石子煤与煤炭气化排出的煤气化细渣在真空搅拌蒸发器中混合，进行换热，降低石子煤的温度、提升煤气化细渣的温度；

S2：对真空搅拌蒸发器内部抽真空，蒸发煤气化细渣中的水分；

S3：石子煤与煤气化细渣排入球磨机进行研磨，成为煤气化细渣粉和石子煤煤粉；

S4：抽真空的气体从真空搅拌干燥器出来进入第一除尘器；

S5：第一除尘器出来的气体排入到球磨机中进行吹风载粉，同时进一步烘干煤气化细渣粉；

S6：收集到的煤气化细渣粉和石子煤煤粉，被气推至辊式磨煤机二次风选，直接入炉燃烧。

优选地，所述S4中，抽真空的气体从真空搅拌干燥器出来之后先进行冷凝再进入第一除尘器除尘。

优选地，所述气推方式采用空压机提供推力。

有益效果：

本发明采用直接换热方式，将温度较高的石子煤与煤气化细渣混合搅拌，直接加热煤气化细渣，再通过抽真空加快蒸发真空搅拌蒸发容器内煤气化细渣的水分，实现细渣的低能耗脱水。

热能利用率高：用高温石子煤加热常温煤气化细渣、用输送石子煤的真空泵排气吹扫并干燥研磨装置中的煤气化细渣；设备无需人工干预，可全自动、全天候运行；系统全密闭运行，排水、排气对环境影响较小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体示意图。

附图标记说明：1-辊式磨煤机、101-落煤管、102-出粉管、2-煤气化细渣储罐、3-石子煤收集斗、4-柱塞泵、501-第一真空搅拌蒸发器、502、第二真空搅拌蒸发器、511-进料阀、512-出料阀、6-球磨机、701-第一布袋除尘器、702-第二布袋除尘器、801-第一真空泵、802-第二真空泵、9-输料管、 10-气推发送罐、11-冷凝器、12-石子煤废料斗、13-空压机。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

一种石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，如图1所示，包括辊式磨煤机1和煤气化细渣储罐2，辊式磨煤机1的下方设有石子煤收集斗3，用于收集煤炭研磨过程中产生的高温石子煤，煤气化细渣储罐2的下方连接有柱塞泵4，用于输送煤炭气化产生的煤气化细渣，石子煤收集斗3和柱塞泵4分别通过管道均与第一真空搅拌蒸发器501和第二真空搅拌蒸发器502 的进料阀511连接，当需要对真空搅拌蒸发器进行抽真空时，需要将进料阀和出料阀均保持在关闭状态，但此时通过管道源源不断涌来的石子煤和煤气化细渣将无处可去，设有两个真空搅拌蒸发器是为了当第一真空搅拌蒸发器501进行抽真空时，石子煤和煤气化细渣可以进入到第二真空搅拌蒸发器502内，两个真空搅拌蒸发器交替工作。位于两个真空搅拌蒸发器下方的出料阀512连接有球磨机6，第一真空搅拌蒸发器501和第二真空搅拌蒸发器502的顶部通过管道连接有冷凝器11，冷凝器11的出口连接有第一布袋除尘器701，第一布袋除尘器701的出口通过管道连接有真空泵组，真空泵组由第一真空泵801和第二真空泵802串联而成，真空泵的出气口通过排气管道与球磨机的内部相通，球磨机的出口通过输料管9连接有第二布袋除尘器702，第二布袋除尘器702的下方连接有气推发送罐10，第二布袋除尘器702下部的阀门打开，磨好的煤粉和煤气化细渣粉落入气推发送罐10中，球磨机6出口侧的下方设有与输料管9相通的石子煤废料斗 12，石子煤中不易磨碎的岩石、金属等杂物，排入石子煤废料斗12内，气推发送罐10的底部通过管道与辊式磨煤机1上部的落煤管101相通。

一种石子煤和煤气化细渣混合利用的方法，包括以下步骤：温度较高的石子煤与温度较低的煤气化细渣按一定比例被输送至真空搅拌蒸发器中，输送加料过程不分先后、可同时加料。关闭进料阀，令真空搅拌蒸发器密闭。搅拌过程中石子煤直接加热煤气化细渣，同时开启真空泵，使真空搅拌蒸发器内的真空度与物料温度达到水沸点，蒸发煤气化细渣中的水分。煤气化细渣中的水分随水蒸气排气进入冷凝器11冷凝，冷凝后的尾气进入第一布袋除尘器701除尘，洁净空气进入真空泵做功加热，真空泵排气进入球磨机吹扫研磨后的石子煤煤粉与煤气化细渣粉进入第二布袋除尘器702，第二布袋除尘器702的下方连接有气推发送罐10，第二布袋除尘器702下部的阀门打开，磨好的煤粉和煤气化细渣粉落入气推发送罐10中，气推发送罐10由空压机13提供推力，将收集到的煤气化细渣粉、石子煤煤粉吹入辊式磨煤机1内进行二次风选，直接入炉燃烧。整个过程闭环、自动运行，实现固体废物的资源化利用。

具体步骤如下：

1、启动真空泵，盛在辊式磨煤机1下的石子煤收集斗3中的石子煤被引至第一真空搅拌干燥器501；

2、启动柱塞泵4，盛在煤气化细渣储罐2中的煤气化细渣被输送至第一真空搅拌干燥器501；

3、启动第一真空搅拌干燥器501，并关闭第一真空搅拌干燥器501的进料阀511，由真空泵抽真空；同时切换到第二真空搅拌干燥器上的进料阀，将石子煤与煤气化细渣输送至第二真空搅拌干燥器；

4、真空蒸发完毕后，开启第一真空搅拌干燥器出料阀512，向球磨机 6排出蒸发干燥后的石子煤和煤气化细渣混合物；

5、抽真空的气体从第一真空搅拌干燥器501进入冷凝器11冷凝，相对干燥的气体进入第一布袋除尘器701除尘，除尘后洁净的气体进入真空泵，经真空泵做功加热的气体通过排气管进入球磨机6进一步加热蒸发并吹扫石子煤煤粉和煤气化细渣粉；

6、关闭第一真空搅拌干燥器出料阀512、打开第一真空搅拌干燥器进料阀511，第一真空搅拌干燥器501受料；关闭第二真空搅拌干燥器502的进料阀，由真空泵抽真空、搅拌蒸发，如此往复工作；

7、进入球磨机的混合物被真空泵排气加热干燥、被球磨机内钢球研磨破碎。石子煤中不易磨碎的岩石、金属等杂物，在磨尾排入石子煤废料斗中，较轻的煤粉和煤气化细渣粉被吹扫至第二布袋除尘器702，第二布袋除尘器702的下方连接有气推发送罐10，第二布袋除尘器702下部的阀门打开，磨好的煤粉和煤气化细渣粉落入气推发送罐10中；

8、收集到的煤粉和煤气化细渣粉进入气推发送罐10后，由空压机13 排气进入辊式磨煤机1上部的落煤管101中，煤粉和煤气化细渣粉经辊式磨煤机1二次风选，由辊式磨煤机1上部的出粉管102排出，直接入炉燃烧，实现固体废物的资源化利用。

本发明以一套装置实现两种固废的资源化利用，有益效果体现在：

热能利用率高：用高温石子煤加热常温煤气化细渣、用输送石子煤的真空泵排气吹扫并干燥球磨中的煤气化细渣。

技术先进：设备无需人工干预，可全自动、全天候运行。

环境友善：系统全密闭运行，排水、排气对环境影响较小。

提高收益：以热值2000大卡石子煤、3000大卡的煤气化细渣为例，经本发明干化分选后的煤粉、细渣粉热值超过4000大卡，可直接作为燃料使用。以600MW火力发电机组和两千吨煤气化炉为例，每年共产生5万吨固废。经本发明混合利用的燃料约为2万-3万吨，经济效益十分可观。同时，由本发明节省的煤气化细渣、石子煤外运填埋等固废处理成本相当可观。

社会效益：化石能源不可再生。本发明变废为宝，使企业自发、自觉地循环利用化石资源，具有能动的、可延展的社会效益。

总之，本发明在环境保护、技术进步、经济效益、社会效益方面均有较大的现实意义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，其特征在于，包括辊式磨煤机和煤气化细渣储罐，所述辊式磨煤机的下方设有石子煤收集斗，所述煤气化细渣储罐的下方连接有柱塞泵，所述石子煤收集斗和所述柱塞泵分别通过管道连接有真空搅拌蒸发器，位于所述真空搅拌蒸发器下方的出料阀连接有研磨装置，所述真空搅拌蒸发器的顶部通过管道连接有冷凝器，冷凝器的出口连接有第一除尘器，第一除尘器的出口通过管道连接有真空泵，所述真空泵的出气口通过排气管道与所述研磨装置的内部相通，所述研磨装置的出口通过输料管连接有第二除尘器，第二除尘器底部连接有气推发送罐，气推发送罐的底部通过管道与所述辊式磨煤机上部的落煤管相通；所述真空搅拌蒸发器包括第一真空搅拌蒸发器和第二真空搅拌蒸发器，所述石子煤收集斗和所述柱塞泵分别通过管道均与第一真空搅拌蒸发器和第二真空搅拌蒸发器的进料阀连接，两者交替工作。

2.根据权利要求1所述的石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，其特征在于，所述真空搅拌蒸发器有两个入口，分别接纳石子煤和煤气化细渣，将二者搅拌蒸发后排入所述研磨装置。

3.根据权利要求2所述的石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，其特征在于，所述第一除尘器和第二除尘器均为布袋除尘器。

4.根据权利要求3所述的石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，其特征在于，所述研磨装置为球磨机。

5.根据权利要求4所述的石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，其特征在于，所述球磨机出口侧的下方设有与所述输料管相通的石子煤废料斗，石子煤中不易磨碎的岩石、金属排入所述石子煤废料斗内。

6.根据权利要求1所述的石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，其特征在于，所述真空泵设有多组并串联。

7.一种石子煤和煤气化细渣混合利用的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-6任一所述的石子煤和煤气化细渣混合利用的装置，所述方法包括以下步骤：

S1：将在辊式磨煤机出来的石子煤与煤炭气化排出的煤气化细渣在真空搅拌蒸发器中混合，进行换热，降低石子煤的温度、提升煤气化细渣的温度；

S2：对真空搅拌蒸发器内部抽真空，蒸发煤气化细渣中的水分；

S3：石子煤与煤气化细渣排入球磨机进行研磨，成为煤气化细渣粉和石子煤煤粉；

S4：抽真空的气体从真空搅拌干燥器出来进入第一除尘器；

S5：第一除尘器出来的气体排入到球磨机中进行吹风载粉，同时进一步烘干煤气化细渣粉；

S6：收集到的煤气化细渣粉和石子煤煤粉，被气推至辊式磨煤机二次风选，直接入炉燃烧。

8.根据权利要求7所述的石子煤和煤气化细渣混合利用的方法，其特征在于，所述S4中，抽真空的气体从真空搅拌干燥器出来之后先进行冷凝再进入第一除尘器除尘。

9.根据权利要求7所述的石子煤和煤气化细渣混合利用的方法，其特征在于，所述气推方式采用空压机提供推力。

Images