CN114958401A - 细粒煤和用于采集和使用其的系统、设备以及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及细粒煤和用于采集和使用其的系统、设备以及方法。本文提供用以采集细粒煤的方法、设备和系统。举例来说，这些方法、设备和系统可以并入煤处理厂中以采集所述系统中通常损失的细粒煤的一部分。也提供一种细粒煤。所述细粒煤可以具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。
Description
本申请是申请日为2015年5月28日，申请号为201580029114.1，发明名称为“细粒煤和用于采集和使用其的系统、设备以及方法”的申请的分案申请。
相关申请的交叉参考
本申请要求2014年6月5日申请的美国临时专利申请第62/008,389号的优先权，所述申请以引用的方式并入本文中。
背景技术
煤制备和加工厂用于清洁和/或分离原煤(ROM)以获得具有所需尺寸和/或品质的干净的煤产物。举例来说，典型的煤制备厂可以包括多种粉碎、断裂、上浆、选矿、贮存、密度分离、泡沫浮选、废石和/或蓄水单元。然而，在典型的煤处理系统中，因为当前系统不能够捕获细粒煤，所以细粒煤数量减少。因此，需要提供用以捕获细粒煤的系统、设备和方法，并且从而改进工艺效率并且减少煤加工厂中的工艺浪费量。此外，需要提供可以用于多种应用，例如煤粉注入中的高品质细粒煤产物，作为焦煤，即，冶金煤或作为蒸汽煤。
发明内容
本文提供采集细粒煤的方法。在实施例中，所述方法包含使固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料脱水以产生具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量的细粒煤。
本文还提供用于采集细粒煤的设备和系统。在实施例中，所述设备包含保持1000μm或更小的粒子大小的固体碗式离心机。在实施例中，所述系统包含保持1000μm或更小的粒子大小的脱水设备。
本文还提供细粒煤。在实施例中，所述细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。
本文还提供制得焦炭的方法和制得铁或钢铁的方法。在实施例中，制得焦炭的方法包含在空气不存在下加热细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物持续足以将细粒煤或掺合物转化成焦炭的时间和温度，其中细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。在实施例中，制得铁或钢铁的方法包含将细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物注入含有焦炭和铁矿石的高炉中，其中细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。
本申请提供了以下项目：
1).一种采集细粒煤的方法，其包含：
使固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料脱水以产生具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量的细粒煤。
2).根据项目1)所述的方法，其中使所述干净的煤流出物浆料脱水包含在固体碗式离心机中使所述浆料离心，所述离心机包含旋转碗、内部滚轮以及堰板。
3).根据项目2)所述的方法，其进一步包含：
基于所述干净的煤流出物浆料的特性、所述细粒煤的特性或这两者调节至少一个选自由以下组成的群组的参数：离心扭力、所述旋转碗与所述内部滚轮之间的差异旋转速度以及所述堰板的障壁高度。
4).根据项目1)到3)中任一项目所述的方法，其中所述干净的煤流出物浆料具有约3重量％到约25重量％的固体含量。
5).根据项目1)到3)中任一项目所述的方法，其中所述细粒煤含有至少95重量％所述干净的煤流出物浆料中所含有的固体。
6).根据项目1)到3)中任一项目所述的方法，其中所述细粒煤的水含量是约5重量％到约15重量％。
7).根据项目1)到3)中任一项目所述的方法，其中所述细粒煤的粒子大小是100目或更小。
8).根据项目1)到3)中任一项目所述的方法，其中所述细粒煤的粒子大小是约30μm到约150μm。
9).根据项目1)到3)中任一项目所述的方法，其中脱水步骤在煤处理厂的干净的煤回路中进行。
10).根据项目1)到3)中任一项目所述的方法，其中所述脱水步骤在不采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理下游进行。
11).根据项目1)到3)中任一项目所述的方法，其中所述脱水步骤在采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理上游进行。
12).一种用于从干净的煤流出物浆料采集细粒煤的设备，所述设备包含：
保留1000μm或更小的粒子大小的固体碗式离心机。
13).根据项目12)所述的设备，其中所述固体碗式离心机保留100目或更小的粒子大小。
14).根据项目12)或13)所述的设备，其中：
所述固体碗式离心机包含旋转碗、内部滚轮以及堰板，并且
选自由离心扭力、所述旋转碗与所述内部滚轮之间的差异旋转速度以及所述堰板的障壁高度组成的群组的至少一个参数为基于所述干净的煤流出物浆料的特性、所述细粒煤的特性或这两者可调节的。
15).根据项目12)或13)所述的设备，其中所述固体碗式离心机经配置以使固体含量为30重量％或更小的所述干净的煤流出物浆料脱水以产生水含量为约5重量％到约20重量％的细粒煤。
16).一种用于采集细粒煤的系统，其包含：
保留1000μm或更小的粒子大小的脱水设备。
17).根据项目16)所述的系统，其中所述脱水设备包含固体碗式离心机。
18).根据项目16)或17)所述的系统，其中所述系统包含煤处理厂的干净的煤回路，所述脱水设备位于所述干净的煤回路中。
19).根据项目16)或17)所述的系统，其中所述脱水设备位于不采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理单元下游。
20).根据项目16)或17)所述的系统，其中所述脱水设备位于采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理单元上游。
21).根据项目16)或17)所述的系统，其中所述脱水设备的馈料包含固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料。
22).根据项目16)或17)所述的系统，其中所述脱水设备的输出物包含水含量为约5重量％到约20重量％的细粒煤。
23).根据项目16)或17)所述的系统，其中：
所述脱水设备的馈料包含干净的煤流出物浆料，
所述脱水设备的输出物包含细粒煤，并且
所述细粒煤含有至少95重量％所述干净的煤流出物浆料中所含有的固体。
24).根据项目16)或17)所述的系统，其中：
所述脱水设备的输出物包含细粒煤，并且
325目筛保留约40重量％到约60重量％的所述细粒煤。
25).根据项目16)或17)所述的系统，其中：
所述脱水设备的馈料包含干净的煤流出物浆料，
所述脱水设备的输出物包含细粒煤，
所述脱水设备包含固体碗式离心机，所述固体碗式离心机包含旋转碗、内部滚轮以及堰板，并且
选自由离心扭力、所述旋转碗与所述内部滚轮之间的差异旋转速度以及所述堰板的障壁高度组成的群组的至少一个参数为基于所述干净的煤流出物浆料的特性、所述细粒煤的特性或这两者可调节的。
26).根据项目25)所述的系统，其进一步包含：
至少一个存储计算机可执行指令的存储器；以及
至少一个经配置以存取所述至少一个存储器的控制器，其中所述至少一个控制器经配置以执行所述计算机可执行指令，从而：
从接口接收所述干净的煤流出物浆料的特性、所述细粒煤的特性或这两者，并且
响应于接收所述特性，引导调节至少一个选自由以下组成的群组的参数：离心扭力、所述旋转碗与所述内部滚轮之间的差异旋转速度以及所述堰板的障壁高度。
27).一种细粒煤，其具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。
28).根据项目27)所述的细粒煤，其中所述水含量是约5重量％到约15重量％。
29).根据项目27)所述的细粒煤，其中所述水含量是约6重量％到约9重量％。
30).根据项目27)所述的细粒煤，其中所述粒子大小是100目或更小。
31).根据项目27)所述的细粒煤，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的所述细粒煤。
32).根据项目27)所述的细粒煤，其中所述粒子大小是约30μm到约150μm。
33).根据项目27)所述的细粒煤，其中所述粒子大小是约44μm。
34).根据项目27)所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有约12,000到约16,000的BTU。
35).根据项目27)所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有约15,000到约16,000的BTU。
36).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量。
37).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有小于0.8重量％的总硫含量。
38).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有约3重量％到约28重量％的灰含量。
39).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有约5重量％到约10重量％的灰含量。
40).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有约7重量％到约37重量％的挥发性物质含量。
41).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有约15重量％到约20重量％的挥发性物质含量。
42).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有约80重量％到约95重量％的碳含量。
43).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有20重量％或更小的氧含量。
44).根据项目27)到35)中任一项目所述的细粒煤，其中所述细粒煤具有2重量％或更小的氧含量。
45).一种制得焦炭的方法，其包含：
在空气不存在下加热细粒煤或包含所述细粒煤和至少一种其它煤的掺合物持续足以将所述细粒煤或所述掺合物转化成焦炭的时间和温度，其中所述细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量
％的水含量。
46).根据项目45)所述的方法，其中所述细粒煤或所述掺合物具有约5重量％到约10重量％的水含量，小于10重量％的灰含量，约15重量％到约37重量％的挥发性物质含量，小于1.0重量％的硫含量以及约60重量％到约74重量％的固定碳含量。
47).根据项目45)所述的方法，其中所述细粒煤或所述掺合物具有约5重量％到约7重量％的水含量，小于8重量％的灰含量，约15重量％到约25重量％的挥发性物质含量，小于0.8重量％的硫含量以及约60重量％到约74重量％的固定碳含量。
48).一种制得铁或钢铁的方法，其包含：
将细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物注入含有焦炭和铁矿石的高炉中，其中所述细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。
49).根据项目48)所述的方法，其中所述细粒煤具有100目或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。
50).根据项目48)所述的方法，其中所述细粒煤或掺合物替换至多40％标准非PCI钢铁制得方法中所需的焦炭。
51).根据项目48)到50)中任一项目所述的方法，其中所述高炉达到约275千克/吨热金属到约325千克/吨热金属的焦炭速率，其中注入水平为细粒煤或包含所述细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的约175千克/吨热金属到约225千克/吨热金属。
52).根据项目48)到50)中任一项目所述的方法，其中经由所述高炉的所有风口以等量注入所述细粒煤或所述掺合物。
53).根据项目48)到50)中任一项目所述的方法，其中所述细粒煤或包含所述细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的替换比率是约0.7到约0.9千克细粒煤或掺合物/千克焦炭。
附图说明
图1是说明用于在煤制备厂的干净的煤回路中采集细粒煤的系统和设备的一个实施例的部分厂图。
图2是用于从干净的煤流出物浆料采集细粒煤的固体碗式离心机的一个实施例的横截面图。
具体实施方式
本文提供用以采集细粒煤的方法、设备和系统。举例来说，这些方法、设备和系统可以并入煤处理厂中以采集系统中通常损失的细粒煤的一部分(例如由于尺寸系统不会另外采集和经由系统连续回收或废弃物物流中丢弃的细粒煤)。在典型的干净的煤处理系统中，3％或更多的经处理的煤可能损失，因为系统不能够捕获此细粒煤。
另外，本文提供细粒煤和其使用方法。细粒煤可以具有使其适用于煤粉注入(PCI)作为焦煤，即，冶金煤或作为蒸汽煤的特性，如尺寸、组成和/或水含量。举例来说，细粒煤可以是高品质细粒煤。
本文中描述了方法、设备和系统以及细粒煤和其使用方法。
用于采集细粒煤的方法、设备和系统
在一个方面中，提供一种采集细粒煤的方法。所述方法可以包括从煤制备或处理厂采集细粒煤。
在实施例中，一种采集细粒煤的方法包括使固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料脱水以产生具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量的细粒煤。
如本文所使用，短语“干净的煤流出物浆料”是指系统中存在的水与煤粒子的混合物，并且其中煤粒子的灰和/或硫含量与衍生煤粒子的原煤相比有所下降。应理解，当本文所公开的实施例是指用于从干净的煤流出物浆料采集细粒煤的方法、设备和系统时，本发明也意图涵盖含有其它粒子的浆料，包括除干净的煤流出物浆料以及其它处理浆料外含有煤的浆料，如含有矿物、矿石或其它粒子的浆料。
如本文所使用，术语“约”意味着其所使用的数目的数值加或减10％。流出物浆料和细粒煤的某些组分(如固体或水)的量在本文中以“按重量计”的百分比形式存在，并且，除非另外指出，否则短语“按重量计”是指流出物浆料或细粒煤，包括某些组分的总重量。
在实施例中，干净的煤流出物浆料具有约3重量％到约25重量％的固体含量。在其它实施例中，干净的煤流出物浆料具有约10重量％到约20重量％的固体含量。在一个实施例中，干净的煤流出物浆料具有约17重量％的固体含量。
在某些实施例中，细粒煤含有至少95重量％干净的煤流出物浆料中所含有的固体。在一个实施例中，细粒煤含有至少99重量％干净的煤流出物浆料中所含有的固体。
在实施例中，细粒煤的水含量是约5重量％到约15重量％。在特定实施例中，细粒煤的水含量是约5重量％到约10重量％。在其它实施例中，细粒煤的水含量是约5重量％到约7重量％。在其它实施例中，细粒煤的水含量是约6重量％到约9重量％。在一个特定实施例中，细粒煤的水含量是约8重量％。在另一个实施例中，细粒煤的水含量是约7重量％。当通过本文所提供的方法采集细粒煤时，细粒煤可以在采集之后具有高温持续一定时间段。如本文所使用，短语“水含量”是指在通过本文所提供的方法采集细粒煤之后细粒煤的温度返回到环境温度之后细粒煤中的水的量。
在实施例中，细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小。如本文所使用，短语“约Xμm到约Yμm的粒子大小”或“约Zμm的粒子大小”意味着细粒煤粒子的平均最大尺寸在约Xμm到约Yμm范围内或是约Zμm。平均最大尺寸可以使用所属领域中已知的任何技术，包括(但不限于)光散射技术测定。在其它实施例中，细粒煤具有约30μm到约1000μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约30μm到约900μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约30μm到约800μm的粒子大小。在特定实施例中，细粒煤具有约30μm到约700μm的粒子大小。在某些实施例中，细粒煤具有约30μm到约600μm的粒子大小。在又另外的实施例中，细粒煤具有约30μm到约500μm的粒子大小。在又另外的实施例中，细粒煤具有约30μm到约400μm的粒子大小。在若干实施例中，细粒煤具有约30μm到约300μm的粒子大小。在许多实施例中，细粒煤具有约30μm到约200μm的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约30μm到约150μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约30μm到约125μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约30μm到约100μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约30μm到约75μm的粒子大小。在又另外的实施例中，细粒煤具有约30μm到约50μm的粒子大小。在又另一个实施例中，细粒煤具有约44μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有100目或更小的粒子大小。如本文所使用，短语“X目或更小的粒子大小”意味着至少基本上多数细粒煤的特定样品的粒子传送通过X目或目径大于X。在实施例中，细粒煤具有200目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有325目或更小的粒子大小。在某些实施例中，细粒煤具有100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。在一些实施例中，细粒煤具有100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约50重量％的细粒煤。
一般来说，可以使用已知脱水设备，如可以进行固液分离的各种类型离心机实现干净的煤流出物浆料或含有另一种粒子的浆料的脱水。
在实施例中，使干净的煤流出物浆料脱水包括在固体碗式离心机中使浆料离心。如本文所使用，短语“固体碗式离心机”是指具有固体外部碗构造并且使用由旋转产生的离心力连续地分离具有不同密度的两种物质的离心机。如图2中所示，在一个实施例中，固体碗式离心机200包括固体外部旋转碗202和内部旋转滚轮204。在某些实施例中，离心机200包括控制离心机中的池深的堰板212。
在某些实施例中，如图2中所示，在操作中，经由一个或多个孔口，将输入物或馈料，物流206，如干净的煤流出物浆料或含有其它粒子的浆料引入到离心机200中并且递送到固体碗202中。固体碗202和内部滚轮或螺杆204两者旋转以基于其密度分离馈料206的组分。滚轮204充当传送器并且以相对于碗202不同的速度转动以准许从废水208连续去除固体粒子210(例如细粒煤)。
适合的固体碗式离心机可以包括通过圣骑士离心机系统(Centrisys CentrifugeSystems)(威斯康星基诺沙(Kenosha,Wisconsin))制造的那些。举例来说，固体碗式离心机可以包括本文所公开的和/或所属领域的技术人员已知的任何设计、特征或特征的组合以实现所需分离。
在某些实施例中，方法进一步包括基于干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者调节至少一个选自以下的参数：离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度。即，这些参数中的一个、两个或所有三个可以基于馈料和/或所需输出物的特性进行调节，如水含量、固体含量和/或粒子大小。
举例来说，可以基于所分离的粒子的差异速度进行选择以避免损伤和匹配密度范围。举例来说，固体碗式离心机可以超过重力1000倍、如3000倍的离心力操作以使得相对于旋转的碗壁朝外按压更密集的固体粒子并且较不密集的液相形成同心的内层。举例来说，离心机的速度和扭力可以基于馈料浆液的密度和/或浑浊度进行调节。
举例来说，在干净的煤流出物浆料中，细粒煤可以具有2.0或更小，如约1.5到约1.6或约1.55的比重。因为粒子的比重可以归因于粒子中存在的杂质而相对明显地变化，所以可以因此调节离心机参数。此外，应理解，也可以调节广泛多种额外系统参数，如旋转速度、温度和流动速率。
一般来说，这些参数可以人工地或经由使用计算机控制进行调节，后者准许每个参数的自动化和连续调节。下文详细论述计算机控制系统。
在实施例中，如图1中所示，脱水步骤在煤处理厂的干净的煤回路中进行。如本文所使用，短语“干净的煤回路”是指煤处理厂的部分，其中煤粒子的灰和/或硫含量与衍生煤粒子的原煤相比有所下降。因此，在某些实施例中，用于使干净的煤流出物浆料脱水的固体碗式离心机106提供在煤处理厂100内一个或多个干净的煤技术单元102的下游。
在实施例中，脱水步骤在不采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理下游进行。举例来说，不能够采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的其它分离器(如离心机、旋风分离器、漂浮单元或筛网)可以存在于脱水设备上游。
在某些实施例中，如图1中所示，固体碗式离心机106位于不采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的筛网碗式离心机104下游。即，固体碗式离心机经设计和定位以有效地捕获在回收物流中另外再循环或丢弃在废弃物物流中的细粒煤。
在实施例中，脱水步骤在采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理上游进行。典型地，此类处理将包括废弃物处理。举例来说，采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理可以包括增稠剂单元。
在操作中，例如在图1中所示的厂布置中，如果不回收筛网碗式离心机的筛网滤水，那么产物明显缺失并且废弃物增加。然而，如果回收筛网滤水，那么在操作周期内浆料粒径分布将降低，从而降低产率并且增加筛网磨损。本发明方法、设备和系统通过从筛网滤水采集细粒煤补救这些问题，从而提高总厂产率并且延长其它厂设备的使用寿命。此外，通过这些方法、设备和系统产生的细粒煤呈现高品质煤特性并且可以用于多种应用，如下文中所详细描述。
本文描述采集细粒煤的方法。在实施例中，采集细粒煤的方法包含使固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料脱水以产生具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量的细粒煤。在一些实施例中，使干净的煤流出物浆料脱水包含在固体碗式离心机中使浆料离心。固体碗式离心机可以包括旋转碗、内部滚轮和堰板。本文所提供的方法可以包括基于干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者调节至少一个选自由以下组成的群组的参数：离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度。脱水步骤可以在煤处理厂的干净的煤回路中进行。脱水步骤可以在不采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理下游进行。脱水步骤可以在采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理下游进行。采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理可以包含增稠剂。在特定实施例中，干净的煤流出物浆料具有约3重量％到约25重量％、约10重量％到约20重量％或约17重量％的固体含量。在实施例中，细粒煤含有至少95重量％干净的煤流出物浆料中所含有的固体。在其它实施例中，细粒煤含有至少99重量％干净的煤流出物浆料中所含有的固体。在实施例中，细粒煤的水含量是约5重量％到约15重量％、约5重量％到约10重量％、约5重量％到约7重量％、约6重量％到约9重量％、约8重量％或约7重量％。细粒煤的粒子大小可以是100目或更小。在实施例中，325目筛保留约40％到约60重量％的细粒煤；或325目筛保留约50重量％的细粒煤。细粒煤的粒子大小可以是325目筛或更小。细粒煤的粒子大小可以是约30μm到约1000μm；约30μm到约900μm；约30μm到约800μm；约30μm到约700μm；约30μm到约600μm；约30μm到约500μm；约30μm到约400μm；约30μm到约300μm；或约30μm到约200μm；约30μm到约150μm；约30μm到约125μm；约30μm到约100μm；约30μm到约75μm；约30μm到约50μm；或约44μm。
在另一个方面中提供用于采集细粒煤的设备。举例来说，设备可以包括本文所公开的特征中的任一种以及本文所公开的和/或所属领域的技术人员已知的特征的任何组合以实现所需分离。
在实施例中，用于从干净的煤流出物浆料采集细粒煤的设备包括保留1000μm或更小的粒子大小的固体碗式离心机。举例来说，固体碗式离心机可以经配置以保留本文所公开的精细煤粒径中的任一种。在一个实施例中，固体碗式离心机保留100目或更小的粒子大小。在一个实施例中，固体碗式离心机保留325目或更小的粒子大小。
在实施例中，所述设备包括固体碗式离心机，其包括旋转碗、内部滚轮以及堰板，其中包括选自离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度的群组的至少一个参数为基于干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者可调节的。在一个实施例中，包括离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度的群组的每个参数为基于干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者可调节的。
在实施例中，所述设备包括经配置以使固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料脱水的固体碗式离心机以产生水含量为约5重量％到约20重量％的细粒煤。
本文提供用于采集细粒煤的设备。在实施例中，用于从干净的煤流出物浆料采集细粒煤的设备包含保留1000μm或更小的粒子大小的固体碗式离心机。固体碗式离心机可以保留100目或更小或325目或更小的粒子大小。固体碗式离心机也可以包含旋转碗、内部滚轮和堰板，并且至少一个选自由离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度组成的群组的参数可以是基于干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者可调节的。固体碗式离心机也可以包含旋转碗、内部滚轮和堰板，并且由离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度组成的群组的每个参数可以是基于干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者可调节的。固体碗式离心机可以经配置以使固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料脱水以产生水含量为约5重量％到约20重量％的细粒煤。
在另一个方面中，提供用于采集细粒煤的系统。举例来说，所述系统可以包括本文所公开的特征中的任一种以及本文所公开的和/或所属领域的技术人员已知的特征的任何组合以实现所需分离。
在实施例中，用于采集细粒煤的系统包括保留1000μm或更小的粒子大小的脱水设备。举例来说，脱水设备可以经配置以保留本文所公开的精细煤粒径中的任一种。在一个实施例中，脱水设备保留100目或更小的粒子大小。在一个实施例中，脱水设备保留325目或更小的粒子大小。在某些实施例中，脱水设备包括固体碗式离心机。
在实施例中，所述系统包括煤处理厂的干净的煤回路，所述脱水设备位于干净的煤回路中。在某些实施例中，脱水设备位于不采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理单元下游。在一个实施例中，脱水设备位于采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理单元上游。举例来说，采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理单元可以包括增稠剂。
在实施例中，脱水设备的馈料包括固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料。在某些实施例中，脱水设备的馈料包括固体含量为约3重量％到约25重量％的干净的煤流出物浆料。在其它实施例中，脱水设备的馈料包括固体含量为约10重量％到约20重量％的干净的煤流出物浆料。在一个实施例中，脱水设备的馈料包括固体含量为约17重量％的干净的煤流出物浆料。
在实施例中，脱水设备的输出物包括水含量为约5重量％到约20重量％的细粒煤。在某些实施例中，脱水设备的输出物包括水含量为约5重量％到约15重量％的细粒煤。在其它实施例中，脱水设备的输出物包括水含量为约5重量％到约10重量％的细粒煤。在特定实施例中，脱水设备的输出物包括水含量为约5重量％到约7重量％的细粒煤。在其它实施例中，脱水设备的输出物包括水含量为约6重量％到约9重量％的细粒煤。在一个实施例中，脱水设备的输出物包括水含量为约8重量％的细粒煤。在另一个实施例中，脱水设备的输出物包括水含量为约7重量％的细粒煤。
在某些实施例中，脱水设备的馈料包括干净的煤流出物浆料，脱水设备的输出物包括细粒煤，并且细粒煤含有至少95重量％干净的煤流出物浆料中所含有的固体。在其它实施例中，脱水设备的馈料包括干净的煤流出物浆料，脱水设备的输出物包括细粒煤，并且细粒煤含有至少99重量％干净的煤流出物浆料中所含有的固体。
在实施例中，脱水设备的输出物包括细粒煤，并且325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。在某些实施例中，脱水设备的输出物包括细粒煤，并且325目筛保留约50重量％的细粒煤。
在实施例中，脱水设备的馈料包括干净的煤流出物浆料，脱水设备的输出物包括细粒煤，所述脱水设备包括固体碗式离心机，所述固体碗式离心机包括旋转碗、内部滚轮和堰板，并且选自由离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度组成的群组的至少一个参数为基于干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者可调节的。
在实施例中，所述系统包括至少一个存储计算机可执行指令的存储器和至少一个经配置以存取至少一个存储器的控制器，其中至少一个控制器经配置以执行计算机可执行指令以从接口接收干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者，并且响应于接收特性，引导调节至少一个选自由以下组成的群组的参数：离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度。举例来说，接口可以包括手动或基于计算机的接口，经由所述接口可以调节参数。在一个实施例中，所述接口包括至少一个经配置以检测干净的煤流出物浆料的相关特性的适合的传感器。
举例来说，控制器可以包括能够接收数字数据作为输入端、根据所存储的计算机可执行指令处理输入数据并且产生输出数据的任何适合的处理单元。控制器可以经配置以执行计算机可执行指令以产生或促进各种操作进行，如调节参数。控制器可以进一步经配置以利用和引导本文所公开的设备或系统中可供使用的各种硬件资源以进行各种参数调节，促进数据存储等等。控制器可以包括任何类型的适合的处理单元，包括(但不限于)中央处理单元、微处理器、微控制器、精简指令集计算机(RISC)微处理器、复杂指令集计算机(CISC)微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、芯片上系统(SoC)等等。
存储器可以储存控制器可装载和可执行的计算机可执行指令以及在执行计算机可执行指令期间控制器操控和/或产生的数据。存储器可以包括易失性存储器(当供电时维持其状态的存储器)，如随机存取存储器(RAM)；和/或非易失性存储器(甚至在未供电时维持其状态的存储器)，如只读存储器(ROM)、闪速存储器等等。在某些实施例中，存储器包括多种不同类型的存储器，如各种类型的静态随机存取存储器(SRAM)、各种类型的动态随机存取存储器(DRAM)、各种类型的不可改变ROM和/或ROM的可写入变体，如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器等等。在某些实施例中，存储器包括至少一个数据存储器。
系统或设备可以进一步包括额外数据存储器，如可移动的存储器和/或不可移动的存储器，包括(但不限于)磁性存储器、光盘存储装置和/或胶带存储器。数据存储器可以提供计算机可执行指令和其它数据的存储。数据存储器可以包括系统或设备内部和/或外部的存储器。可移动的和/或不可移动的存储器和/或数据存储器是计算机可读存储媒体(CRSM)的实例。
存储器可以存储数据、计算机可执行指令、应用和/或各种程序模块，包括例如一个或多个操作系统、一个或多个数据库管理系统(DBMS)和一个或多个程序模块，如数据确定模块、接口信号模块以及传感器模块。
操作系统(O/S)可以提供系统或设备和系统或设备的硬件资源可执行的其它应用和/或程序模块之间的接口。更具体地说，O/S可以包括用于管理系统或设备的硬件资源和向其它应用和/或程序模块提供常见服务(例如管理各种应用和/或程序模块中的存储器分配)的一组计算机可执行指令。O/S可以包括现在已知或将来可能研发的任何操作系统，包括(但不限于)任何桌上型或膝上型操作系统、任何服务器操作系统、任何移动操作系统、任何主机操作系统或任何其它专用或非专用操作系统。
DBMS可以支持存取、检索、存储和/或操控分配系统外部提供的一个或多个数据存储器和/或所提供的一个或多个内部数据存储器(例如作为数据存储器的一部分)中存储的数据的功能。DBMS可以使用多种数据库模型(例如关系模型、对象模型等)中的任一种并且可以支持多种查询语言中的任一种。举例来说，DBMS可以允许外部存取和检索数据。
所述系统或设备可以进一步包括一个或多个输入/输出(I/O)接口，其可以促进系统或设备经由一个或多个经配置以与系统或设备通信以及从系统或设备输出信息到一个或多个I/O装置的I/O装置接收信息输入端。I/O装置可以包括(但不限于)用户接口，如按钮或手波传感器、显示器、小键盘、键盘、指向装置、控制面板、触摸屏显示器、遥控器装置、扬声器、麦克风、印刷装置、其它外围装置等等。所述系统可以进一步包括一个或多个网络接口，其可以促进系统或设备与其它组件之间的通信。
应理解，本文所描述的系统或设备的组件中的任一个可以包括除所描述的那些外的替代和/或额外硬件、软件或固件组件，而不脱离本发明的范围。更确切地说，应了解，描述为形成系统或设备的组件中的任一个的零件的软件、固件或硬件组件仅为说明性的并且一些组件可能不存在或额外组件可以提供于各种实施例中。
虽然已相对于系统和设备的各种说明性组件描述各种程序模块，但应了解，描述为程序模块所支持的功能可以通过硬件、软件和/或固件的任何组合实现。应进一步了解，在各种实施例中，上文所提及的模块中的每一个可以表示所支持的功能的逻辑分区。为便于说明功能描述此逻辑分区并且可能不表示用于实现所述功能的软件、固件和/或硬件的结构。因此，应了解，在各种实施例中，描述为特定模块提供的功能可以至少部分地由一个或多个其它模块提供。此外，在某些实施例中，一个或多个模块可能不存在，而在其它实施例中，可能存在未描述的额外模块并且可以支持所描述的功能和/或额外功能的至少一部分。此外，虽然某些模块可以描述为另一模块的子模块，但在某些实施例中，此类模块可以独立模块形式提供。
本文中描述了用于采集细粒煤的系统。在实施例中，用于采集细粒煤的系统可以包含保留1000μm或更小的粒子大小的脱水设备。脱水设备可以保留100目或更小或325目或更小的粒子大小。脱水设备可以包含固体碗式离心机。所述系统可以包含煤处理厂的干净的煤回路，脱水设备位于干净的煤回路中。脱水设备可以位于不采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理单元下游。脱水设备可以位于采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理单元上游。采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理单元可以包含增稠剂。脱水设备的馈料可以包含固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料。脱水设备的馈料可以包含固体含量为约3重量％到约25重量％的干净的煤流出物浆料。脱水设备的馈料可以包含固体含量为约10重量％到约20重量％或约17重量％的干净的煤流出物浆料。脱水设备的输出物可以包含水含量为约5重量％到约20重量％；约5重量％到约15重量％；约5重量％到约10重量％；约5重量％到约7重量％；约6重量％到约9重量％；约8重量％；或约7重量％的细粒煤。在本文所描述的系统内，脱水设备的馈料可以包含干净的煤流出物浆料，脱水设备的输出物可以包含细粒煤，和/或细粒煤可以含有至少95重量％或至少99重量％干净的煤流出物浆料中所含有的固体。在本文所描述的系统内，脱水设备的输出物可以包含细粒煤，和/或325目筛保留约40重量％到约60重量％或约50重量％的细粒煤。此外，在本文所描述的系统内，脱水设备的馈料可以包含干净的煤流出物浆料，脱水设备的输出物可以包含细粒煤，脱水设备可以包含固体碗式离心机，其包含旋转碗、内部滚轮和堰板，和/或至少一个选自由离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度组成的群组的参数可以是基于干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者可调节的。本文所描述的系统也可以包含至少一个存储计算机可执行指令的存储器；以及至少一个经配置以存取至少一个存储器的控制器，其中至少一个控制器可以经配置以执行计算机可执行指令，从而(1)从接口接收干净的煤流出物浆料的特性、细粒煤的特性或这两者，和(2)响应于接收特性，引导调节至少一个选自由以下组成的群组的参数：离心扭力、旋转碗与内部滚轮之间的差异旋转速度以及堰板的障壁高度。接口可以包含手动用户接口。接口可以包含至少一个经配置以检测干净的煤流出物浆料的特性的传感器。
细粒煤和其使用方法
在一个方面中，提供细粒煤。可以通过本文所描述的方法、设备和系统产生细粒煤。细粒煤可以用于煤粉注入(PCI)作为焦化煤，即，冶金煤或作为蒸汽煤。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约15重量％的水含量。在其它实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的水含量。在特定实施例中，细粒煤具有约5重量％到约7重量％的水含量。在某些实施例中，细粒煤具有约6重量％到约9重量％的水含量。在其它实施例中，细粒煤具有约8重量％的水含量。在又另外的实施例中，细粒煤具有约7重量％的水含量。当通过本文所提供的方法采集细粒煤时，细粒煤可以在采集之后具有高温持续一定时间段。
在实施例中，细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小。平均最大尺寸可以使用所属领域中已知的任何技术，包括(但不限于)光散射技术测定。在其它实施例中，细粒煤具有约30μm到约1000μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约30μm到约900μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约30μm到约800μm的粒子大小。在特定实施例中，细粒煤具有约30μm到约700μm的粒子大小。在某些实施例中，细粒煤具有约30μm到约600μm的粒子大小。在又另外的实施例中，细粒煤具有约30μm到约500μm的粒子大小。在又另外的实施例中，细粒煤具有约30μm到约400μm的粒子大小。在若干实施例中，细粒煤具有约30μm到约300μm的粒子大小。在许多实施例中，细粒煤具有约30μm到约200μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约30μm到约150μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约30μm到约125μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约30μm到约100μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约30μm到约75μm的粒子大小。在又另外的实施例中，细粒煤具有约30μm到约50μm的粒子大小。在又另一个实施例中，细粒煤具有约44μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有100目或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有200目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有325目或更小的粒子大小。在某些实施例中，细粒煤具有100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。在一些实施例中，细粒煤具有100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约50重量％的细粒煤。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量和1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量和100目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量和325目或更小的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量和100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量和约30μm到约150μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量和约30μm到约50μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量和约44μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约15重量％的水含量和1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约15重量％的水含量和100目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的水含量和100目或更小的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约8重量％的水含量和100目或更小的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约15重量％的水含量和约30μm到约150μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的水含量和约30μm到约150μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约8重量％的水含量和约30μm到约150μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约15重量％的水含量和325目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约15重量％的水含量和100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约15重量％的水含量和约30μm到约50μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约15重量％的水含量和约44μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的水含量和1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的水含量和325目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的水含量和100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
在实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的水含量和约30μm到约150μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的水含量和约44μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约8重量％的水含量和1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约8重量％的水含量和325目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约8重量％的水含量和100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
在实施例中，细粒煤具有约8重量％的水含量和约30μm到约50μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约8重量％的水含量和约44μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有相对较高的BTU(英国热量单位/lb)。如本文所使用，短语“相对较高的BTU”意味着当细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量时约12,000到约16,000的BTU。具有相对较高的BTU的细粒煤可以适用作焦化煤，即，冶金煤、PCI、蒸汽煤或其组合。在某些实施例中，细粒煤具有约12,400到约14,000的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在一个实施例中，细粒煤具有约12,500的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在一些实施例中，细粒煤具有约12,800到约16,000的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在一个实施例中，细粒煤具有约13,500的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在特定实施例中，细粒煤具有约13,500到约16,000的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在另一个实施例中，细粒煤具有约14,000的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在其它实施例中，细粒煤具有约14,000到约16,000的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在又另外的实施例中，细粒煤具有约15,000到约16,000的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在额外实施例中，细粒煤具有约15,500的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。
在实施例中，细粒煤具有约12,000到约16,000的BTU、约5重量％到约15重量％的水含量以及1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约12,000到约16,000的BTU、约5重量％到约15重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约14,000到约16,000的BTU、约5重量％到约10重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
在实施例中，细粒煤具有约12,000到约16,000的BTU、约5重量％到约15重量％的水含量以及约30μm到约150μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约14,000到约16,000的BTU、约5重量％到约10重量％的水含量以及约30μm到约50μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有适用作蒸汽煤的BTU。如本文所使用，短语“适用作蒸汽煤的BTU”意味着当细粒煤具有约5重量％到约20重量％的水含量时约6,000到约13,500的BTU。在一些实施例中，细粒煤具有约7,000到约13,500的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。在其它实施例中，细粒煤具有约9,000到约13,500的BTU和约5重量％到约20重量％的水含量。
在特定实施例中，细粒煤具有约3重量％到约28重量％的灰含量。在实施例中，细粒煤具有约3重量％到约15重量％的灰含量。在一些实施例中，细粒煤具有约3重量％到约10重量％的灰含量。在其它实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的灰含量。在又另外的实施例中，细粒煤具有约6重量％到约8重量％的灰含量。在一个实施例中，细粒煤具有小于6重量％的灰含量。
在实施例中，细粒煤具有约3重量％到约15重量％的灰含量、约12,000到约16,000的BTU、约5重量％到约15重量％的水含量以及1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约3重量％到约15重量％的灰含量、约12,000到约16,000的BTU、约5重量％到约15重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的灰含量、约14,000到约16,000的BTU、约5重量％到约10重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约50重量％的细粒煤。
在实施例中，细粒煤具有约3重量％到约15重量％的灰含量、约12,000到约16,000的BTU、约5重量％到约15重量％的水含量以及约30μm到约150μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约5重量％到约10重量％的灰含量、约14,000到约16,000的BTU、约5重量％到约10重量％的水含量以及约30μm到约50μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量。如本文所使用，短语“总硫”是指可以存在于细粒煤中的所有硫，包括硫酸盐硫、有机硫和无机硫。在某些实施例中，细粒煤具有约0.3％到约2％的总硫含量。在特定实施例中，细粒煤具有约0.6重量％到约1.3重量％的总硫含量。在一些实施例中，细粒煤具有约0.8重量％到约1.3重量％的总硫含量。在其它实施例中，细粒煤具有约1.0重量％的总硫含量。在其它实施例中，细粒煤具有约0.8重量％到约0.9重量％的有机硫含量。
在一些实施例中，细粒煤可以适用作焦化煤，即，冶金煤，并且具有小于0.8重量％的总硫含量。在其它实施例中，细粒煤可以适用作蒸汽煤，并且具有约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量。
在实施例中，细粒煤具有约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约28重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约28重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约0.3重量％到约2重量％的总硫含量，约3重量％到约15重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约0.8重量％到约1.3重量％的总硫含量，约7重量％到约10重量％的灰含量，约14,000到约16,000的BTU，约5重量％到约10重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
在实施例中，细粒煤具有约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约15重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及约30μm到约150μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约0.3重量％到约2重量％的总硫含量，约3重量％到约15重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及约30μm到约150μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约0.8重量％到约1.3重量％的总硫含量，约7重量％到约10重量％的灰含量，约14,000到约16,000的BTU，约5重量％到约10重量％的水含量以及约30μm到约50μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约7重量％到约37重量％的挥发性物质含量。在某些实施例中，细粒煤具有约7重量％到约25重量％的挥发性物质含量。在一些实施例中，细粒煤具有约10重量％到约25重量％的挥发性物质含量。在其它实施例中，细粒煤具有约10重量％到约20重量％的挥发性物质含量。在一些实施例中，细粒煤具有约15重量％到约20重量％的挥发性物质含量。在额外实施例中，细粒具有约17重量％的挥发性物质含量。在又另外的实施例中，细粒煤适用作焦化煤，即，冶金煤，并且具有15重量％到约37重量％的挥发性物质含量。
在实施例中，细粒煤具有约7重量％到约37重量％的挥发性物质含量，约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约28重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约7重量％到约37重量％的挥发性物质含量，约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约28重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约10重量％到约25重量％的挥发性物质含量，约0.3重量％到约2重量％的总硫含量，约3重量％到约15重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约15重量％到约20重量％的挥发性物质含量，约0.8重量％到约1.3重量％的总硫含量，约7重量％到约10重量％的灰含量，约14,000到约16,000的BTU，约5重量％到约10重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
在特定实施例中，细粒煤具有约7重量％到约53重量％的挥发性物质含量。在某些实施例中，细粒煤具有约7重量％到约45重量％的挥发性物质含量。在实施例中，细粒煤具有约7重量％到约37重量％的挥发性物质含量，约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约28重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及约30μm到约150μm的粒子大小。在一些实施例中，细粒煤具有约10重量％到约25重量％的挥发性物质含量，约0.3重量％到约2重量％的总硫含量，约3重量％到约15重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及约30μm到约150μm的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约15重量％到约20重量％的挥发性物质含量，约0.8重量％到约1.3重量％的总硫含量，约7重量％到约10重量％的灰含量，约14,000到约16,000的BTU，约5重量％到约10重量％的水含量以及约30μm到约50μm的粒子大小。
在实施例中，细粒煤具有约80重量％到约95重量％的碳含量。在其它实施例中，细粒煤具有约80％到约92％的碳含量。在特定实施例中，细粒煤具有约80重量％到约85重量％的碳含量。在其它实施例中，细粒煤具有约80重量％的碳含量。碳和其它元素的元素分析可以使用已知方法，包括ASTM D-5373-02进行。
在一些实施例中，细粒煤具有约40重量％到约95重量％的碳含量。在某些实施例中，细粒煤具有约65重量％到约95重量％的碳含量。在许多实施例中，细粒煤具有约75重量％到约95重量％的碳含量。在实施例中，细粒煤具有约80重量％到约95重量％的碳含量，约7重量％到约37重量％的挥发性物质含量，约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约15重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约80重量％到约85重量％的碳含量，约15重量％到约20重量％的挥发性物质含量，约0.8重量％到约1.3重量％的总硫含量，约7重量％到约10重量％的灰含量，约14,000到约16,000的BTU，约5重量％到约10重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
一般来说，细粒煤可以具有20重量％或更小的氧含量。在某些实施例中，细粒煤具有约0.5重量％到约18重量％的氧含量。在其它实施例中，细粒煤具有约0.5重量％到约12重量％的氧含量。在一些实施例中，细粒煤具有约0.5重量％到约8重量％的氧含量。在许多实施例中，细粒煤具有约0.5重量％到约5重量％的氧含量。在特定实施例中，细粒煤具有约0.5重量％到约2重量％的氧含量。在实施例中，细粒煤具有约0.5重量％到约1.5重量％的氧含量。在其它实施例中，细粒煤具有约1.0重量％到约1.5重量％的氧含量。不希望受任何特定理论束缚，据相信，约2重量％或更小的氧含量是有益的，因为细粒煤的表面处的充氧可以干扰CO产生，其在某些工业工艺中是重要的，包括本文所提供的钢铁制造方法。
在实施例中，细粒煤具有约0.5重量％到约1.5重量％的氧含量，约7重量％到约37重量％的挥发性物质含量，约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约15重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及1000μm或更小的粒子大小。在实施例中，细粒煤具有约0.5重量％到约1.5重量％的氧含量，约7重量％到约37重量％的挥发性物质含量，约0.3重量％到约4.5重量％的总硫含量，约3重量％到约15重量％的灰含量，约12,000到约16,000的BTU，约5重量％到约15重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小。在其它实施例中，细粒煤具有约1.0重量％到约1.5重量％的氧含量，约15重量％到约20重量％的挥发性物质含量，约0.8重量％到约1.3重量％的总硫含量，约7重量％到约10重量％的灰含量，约14,000到约16,000的BTU，约5重量％到约10重量％的水含量以及100目或更小的粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％的细粒煤。
掺合物
在另一个方面中，提供包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物。可以通过所属领域中已知的任何方法掺合细粒煤和至少一种其它煤。举例来说，可以通过在器皿中使交替装载量的细粒煤和至少一种其它煤沉积来制得掺合物。掺合物可以用于PCI，作为冶金煤，即，焦化煤或蒸汽煤。在一些实施例中，掺合物是均质的。在其它实施例中，掺合物不是均质的。可以选择至少一种其它煤和掺合物的每个组分的量以提供具有一个或多个所需特征的掺合物，在经济上使煤购买最佳化，中和至少一种煤组分的一个或多个缺点或其组合。所需特征可以取决于掺合物的预定用途。
举例来说，可以选择至少一种其它煤以提供具有所需量或百分比的水、灰、硫、挥发性物质、碳、氧或其组合的掺合物。作为另一个实例，具有约30重量％的挥发性物质含量的至少一种其它煤可以与一定量具有约17重量％的挥发性物质含量的细粒煤混合以产生挥发性物质含量小于30重量％的掺合物。可以选择至少一种其它煤以形成适用于PCI或适用作蒸汽煤或焦化煤，即，冶金煤的掺合物。适用于PCI的掺合物可以是避免过度炭化的掺合物。
本文所提供的细粒煤或掺合物可以与用于存储和转运的残渣相关。如本文所使用，术语“残渣”是指例如从饮品生产获得的任何废弃晶粒、沉降物或其组合。如本文所使用，短语“与残渣相关”是指与残渣混合，覆盖有残渣，或其组合，细粒煤的至少一部分或包含细粒煤的掺合物和至少一种其它煤。
附聚物
在另一个方面中，细粒煤或包含细粒煤的掺合物和至少一种其它煤可以用于形成附聚物或附聚物的部分。在一些实施例中，附聚物包括细粒煤和至少一种矿石。在其它实施例中，附聚物包括至少一种矿石和包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物。附聚物的矿石可以是任何金属矿石，如铁矿石。附聚物可以使用所属领域中已知的任何技术形成。附聚物可以例如在生产铁或钢铁期间添加到高炉中。
本文提供细粒煤。在实施例中，所述细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。在一些实施例中，水含量是约5重量％到约15重量％；约5重量％到约10重量％；约5重量％到约7重量％；约6重量％到约9重量％；约8重量％；或约7重量％。细粒煤可以具有100目或更小的粒子大小。细粒煤可以具有粒子大小，其中325目筛保留约40重量％到约60重量％或约50重量％的细粒煤。细粒煤可以具有325目或更小的粒子大小。细粒煤可以具有约12,000到约16,000；约12,400到约14,000；约12,800到约16,000；约13,500到约16,000；约14,000到约16,000；约15,000到约16,000；约12,500；约13,500；约14,000；或约15,500的BTU。细粒煤可以具有约0.3重量％到约4.5重量％；约0.3重量％到约2重量％；约0.6重量％到约1.3重量％；约0.8重量％到约1.3重量％；约0.8重量％到约0.9重量％；约1.0重量％；或小于约0.8重量％的总硫含量。细粒煤可以具有约3重量％到约28重量％；约3重量％到约15重量％；约3重量％到约10重量％；约5重量％到约10重量％；约6重量％到约8重量％；或小于6重量％的灰含量。细粒煤可以具有约7重量％到约37重量％；约15重量％到约37重量％；约7重量％到约25重量％；约10重量％到约25重量％；约10重量％到约20重量％；约15重量％到约20重量％；或约17重量％的挥发性物质含量。细粒煤可以具有约7重量％到约53重量％或约7重量％到约45重量％的挥发性物质含量。细粒煤可以具有约40重量％到约95重量％；约65重量％到约95重量％；约75重量％到约95重量％；约80重量％到约95重量％；约80重量％到约92重量％；或约80重量％到约85重量％的碳含量。细粒煤可以具有小于2重量％的氧含量。细粒煤可以具有约0.5重量％到约18重量％；约0.5重量％到约12重量％；约0.5重量％到约8重量％；约0.5重量％到约5重量％；约0.5重量％到约2重量％；或约0.5重量％到约1.5重量％的氧含量。细粒煤可以具有约30μm到约1000μm；约30μm到约900μm；约30μm到约800μm；约30μm到约700μm；约30μm到约600μm；约30μm到约500μm；约30μm到约400μm；约30μm到约300μm；或约30μm到约200μm；约30μm到约150μm；约30μm到约125μm；约30μm到约100μm；约30μm到约75μm；约30μm到约50μm；或约44μm的粒子大小。
制得焦炭的方法
在另一个方面中，提供用于制得焦炭的方法。在实施例中，所述方法包括在空气不存在下加热本文所描述的细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物持续足以将细粒煤或掺合物转化成焦炭的时间和温度。在特定实施例中，所述细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。
一般来说，可以使用所属领域中已知的技术，将细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物转化成焦炭。对于本文所提供的焦炭制得方法，在实施例中，细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物具有约5重量％到约10重量％的水含量，小于10重量％的灰含量，约15重量％到约37重量％的挥发性物质含量，小于1.0重量％的硫含量以及约60重量％到约74重量％的固定碳含量。对于本文所提供的焦炭制得方法，在一些实施例中，细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物具有约5重量％到约7重量％的水含量，小于8重量％的灰含量，约15重量％到约25重量％的挥发性物质含量，小于0.8重量％的硫含量以及约60重量％到约74重量％的固定碳含量。
提供制得焦炭的方法。在实施例中，制得焦炭的方法包含在空气不存在下加热细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物持续足以将细粒煤或掺合物转化成焦炭的时间和温度，其中细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。细粒煤可以具有约5重量％到约10重量％的水含量，小于10重量％的灰含量，约15重量％到约37重量％的挥发性物质含量，小于1.0重量％的硫含量以及约60重量％到约74重量％的固定碳含量。细粒煤可以具有约5重量％到约7重量％的水含量，小于8重量％的灰含量，约15重量％到约25重量％的挥发性物质含量，小于0.8重量％的硫含量以及约60重量％到约74重量％的固定碳含量。细粒煤可以具有100目或更小的粒子大小；或325目或更小的粒子大小。
制得钢铁的方法
在又另一个方面中，提供用于制得钢铁的方法，其部分依赖于本文所描述的细粒煤。在实施例中，细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物用于本文所提供的制得钢铁的方法中的PCI。换句话说，细粒煤或掺合物可以用于所属领域中已知的煤注入方法中的任一种。在一个实施例中，用于制得钢铁的方法包括将本文所描述的细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物注入含有焦炭和铁矿石的高炉中。在一个特定实施例中，用于PCI的细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。在另一实施例中，用于PCI的细粒煤具有200目或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。在又另外的实施例中，用于PCI的细粒煤具有200目或更小的粒子大小和约8重量％到约10重量％的水含量。
在一个特定实施例中，细粒煤或掺合物替换至多40％标准非PCI钢铁制得方法中所需的焦炭。在一个实施例中，本文所提供的钢铁制得方法达到约275千克/吨热金属到约325千克/吨热金属的焦炭速率，其中注入水平为细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的约175千克/吨热金属到约225千克/吨热金属。在另一个实施例中，本文所提供的钢铁制得方法达到约290千克/吨热金属到约310千克/吨热金属的焦炭速率，其中注入水平为细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的约190千克/吨热金属到约210千克/吨热金属。在另一实施例中，本文所提供的钢铁制得方法达到约300千克/吨热金属的焦炭速率，其中注入水平为细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的约200千克/吨热金属。
在实施例中，经由高炉的所有风口，以等量注入细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物。
在实施例中，细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的替换比率是每千克焦炭约0.7到约0.9千克细粒煤或掺合物。在其它实施例中，细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的替换比率是每千克焦炭约0.8到约0.9千克细粒煤或掺合物。在其它实施例中，细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的替换比率是每千克焦炭约0.85千克细粒煤或掺合物。细粒煤或掺合物的替换比率可以用锅炉的质量和热平衡以及细粒煤或掺合物的化学组成计算。
适当时，各种ASTM程序用于分析细粒煤的本文所提供的特征。
本文提供用于制得铁或钢铁的方法。在实施例中，制得铁或钢铁的方法包含将细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物注入含有焦炭和铁矿石的高炉中，其中细粒煤具有1000μm或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。细粒煤可以具有100目或更小的粒子大小和约5重量％到约20重量％的水含量。细粒煤可以具有100目或更小的粒子大小和约8重量％到约10重量％的水含量。细粒煤或掺合物可以替换至多40％标准非PCI钢铁制得方法中所需的焦炭。高炉可以达到约275千克/吨热金属到约325千克/吨热金属的焦炭速率，其中注入水平为细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的约175千克/吨热金属到约225千克/吨热金属。高炉可以达到约290千克/吨热金属到约310千克/吨热金属的焦炭速率，其中注入水平为细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的约190千克/吨热金属到约210千克/吨热金属。高炉可以达到约300千克/吨热金属的焦炭速率，其中注入水平为细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的约200千克/吨热金属。可以经由高炉的所有风口以等量注入细粒煤或掺合物。细粒煤或包含细粒煤和至少一种其它煤的掺合物的替换比率可以是约0.7到约0.9千克细粒煤或掺合物/千克焦炭；约0.8到约0.9千克细粒煤或掺合物/千克焦炭；或约0.85千克细粒煤或掺合物/千克焦炭。细粒煤可以具有100目或更小的粒子大小；或325目或更小的粒子大小。
应了解，各种上文所公开的和其它特征、特性和功能或其替代物可以合乎需要地组合成许多其它不同产品、方法、系统、设备或应用，其意图在所附权利要求书的范围内。其中各种目前未预见到或未预期的替代方案、修改、变化或改进可以随后由所属领域的技术人员来进行，其也意图在所附权利要求书的范围内。
Claims (10)
1.一种采集细粒煤的方法，所述方法包括：
使固体含量为从3重量％到20重量％的干净的煤流出物浆料脱水以产生细粒煤，所述细粒煤具有-
(i)1000μm或更小的粒子大小，和
(ii)从3重量％至28重量％的灰含量，
其中使所述干净的煤流出物浆料脱水包括在固体碗式离心机中使所述浆料离心，所述离心机包括旋转碗、内部滚轮以及堰板；并且
基于(i)所述干净的煤流出物浆料的特性、(ii)所述细粒煤的特性或(iii)这两者来调节至少一个选自由以下组成的组的参数：离心扭力、所述旋转碗与所述内部滚轮之间的差异旋转速度以及所述堰板的障壁高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述干净的煤流出物浆料具有从3重量％至17重量％的固体含量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述细粒煤具有从3重量％至15重量％的灰含量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述细粒煤具有从0.3重量％至4.5重量％的总硫含量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述细粒煤具有从7重量％至37重量％的挥发性物质含量。
6.一种采集细粒煤的方法，所述方法包括：
使固体含量为30重量％或更小的干净的煤流出物浆料脱水以产生具有1000μm或更小的粒子大小和从5重量％到20重量％的水含量的细粒煤，
其中所述干净的煤流出物浆料是水与煤粒子的混合物，
其中使所述干净的煤流出物浆料脱水包括在固体碗式离心机中使所述浆料离心，所述离心机包括旋转碗、内部滚轮以及堰板，并且基于所述干净的煤流出物浆料的特性、所述细粒煤的特性或这两者来调节至少一个选自由以下组成的组的参数：离心扭力、所述旋转碗与所述内部滚轮之间的差异旋转速度以及所述堰板的障壁高度，
其中所述细粒煤包含至少95重量％所述干净的煤流出物浆料中所含有的固体，并且
其中所述脱水步骤在不采集粒子大小为325目或更小的细粒煤的处理下游进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述干净的煤流出物浆料具有从3重量％到25重量％的固体含量。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述细粒煤的所述水含量是从5重量％到15重量％。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述细粒煤的所述粒子大小是100目或更小。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述细粒煤的所述粒子大小是从30μm到150μm。
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