CN1330125A

CN1330125A - 无粘结剂抗水型煤型焦的制造方法及装置

Info

Publication number: CN1330125A
Application number: CN 01124429
Authority: CN
Inventors: 王茂春; 王飓
Original assignee: Xiamen Si Hua Da Technology Development Co Ltd
Current assignee: Xiamen Si Hua Da Technology Development Co Ltd
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2002-01-09
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: CN1182226C

Abstract

涉及一种煤的成型方法及装置,尤其是一种无粘剂抗水型煤型焦的制造及装置。无粘结剂抗水型煤型焦的制造方法是1.原料煤加水,原料煤中按重量配比含≥3%的粘性煤,加水量以满足成型要求为准;2.原料混合、粉碎、加压成型为湿型煤;3.将得到的湿型煤加热,升温至粘性煤结焦温度以上;4.将热型煤自热均质,继续微焦化或焦化至获得抗水性和要求的强度;5.经冷却降温,即为无粘结剂抗水型煤或型焦。制造无粘剂抗水型煤的固结装置由型煤固结炉和配套设备组成。型煤固结炉设炉体,炉体内沿型煤移动方向依次设炉内输送机、加热室、自固室、冷却室和出炉机。以水成型、以煤固煤、高温干燥、快速焦结、强制冷却,回收余热余气,成本低。

Description

无粘结剂抗水型煤型焦的制造方法及装置

(1)技术领域

本发明涉及一种煤的成型方法及装置，尤其是一种无粘剂抗水型煤或型焦的制造及装置。

(2)背景技术

粘结剂和干燥固结两项费用一般占型煤加工成本60％以上，成为制约我国约4亿吨工业燃料型煤商品化的经济瓶颈。《中国洁净煤技术发展纲要》(1995年制定)称，国内没有一家工业型煤厂能够冲破成本难关，均不能维持正常生产、营运。为此，国家将一种免烘干抗水型煤列为技术攻关项目和“十五”期间重点扶持的产业及产品。

无粘结剂型煤炉前自成型技术因其节煤效益、煤种及炉种适应性的诸多局限性，虽经行政方式大力提倡，推广至今已有10多年，但发展受挫，难以普及。

型煤粘结剂有：有机剂、无机剂或其复合剂。有机剂大多成本高，且无中、高温粘结力。无机剂一般加入量较大，增加型煤灰份。我国动力煤平均灰份已达23.85％，高的在30％以上。对工业锅炉，燃煤灰份增加1％，则煤耗增加2％～2.5％。显然，增加灰份将削减型煤的节煤潜力，甚至导致高灰份煤种型煤不能维持正常燃烧。

型煤普遍采用干燥法固结。由于技术界认定高温干燥将使型煤热爆，而普遍采用约120℃的低温干燥工艺及设备，其效率极低，干燥周期在4h以上，甚至几十h，造成惊人的干燥煤耗及风机电耗，设施投资常超过成型作业设施总投资。型煤免烘干常温固结多采用水凝性胶结材料或乳化沥青作粘结剂，成本不低，固结反应时间常需24～72h。

焦炭传统生产工艺是在焦化炉中将散状焦煤压成厚实煤层，打孔点火，引燃煤层至所需高温，然后隔绝空气，自热焦化固结，回收焦炉气后，推焦出炉，经破碎筛分，除去焦粉，得到不同粒度的形状不规则的块焦。其缺陷是产生大量利用价值很低的焦粉，块焦粒度和质量不易控制。

(3)发明内容

本发明的目的是：提供一种以水成型、以煤固煤、高温干燥、快速焦结、强制冷却，回收余热与余气，成本较低的快速制造无粘结剂抗水型煤或型焦的方法及其装置。

本申请将型煤、型焦原料煤(包括煤、焦粉、炭粉、泥煤等)按国标GB212-91《煤的工业分析方法》中的焦渣特征序号分为不粘煤和粘性煤两大类。焦渣特征序号为(1)、(2)者称不粘煤，焦渣特征为(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)者称粘性煤。

无粘结剂抗水型煤、型焦的制造方法是

1、原料煤加水，原料煤中按重量配比含≥3％的粘性煤，加水量以满足成型要求为准；

2、将原料混合、粉碎、加压成型为湿型煤；

3、将得到的湿型煤加热，升温至粘性煤结焦温度以上；

4、将热型煤自热均质，继续微焦化或焦化至获得抗水性和要求的强度；

5、经冷却降温，即为无粘结剂抗水型煤或型焦。

煤的粘性就是煤的结焦性。粘性煤受热后，挥发份在200～250℃开始明显分解，约300℃开始焦结，350～450℃强烈焦化。焦化形成的焦炭网络骨架赋予型煤永久抗水性和强度。实验表明，无烟煤加入3％的焦渣特征为(4)的粘性煤粉的型煤，在约450℃条件下，加热约20min，即可获得抗水性，水份基本脱净，挥发份损失约1.5％。型煤强度随粘性煤含量和性质，加热温度与时间不同而异。焦网骨架具有极好的高温性能。

型煤高温干燥热爆论认为，型燥内部水份是以气态形式向表层迁移蒸发的，蒸汽是同体积水的上千倍，足以产生热爆，因而低温慢烘工艺居然统治了几十年。然而，蜂窝煤均以湿态加在灼热煤层上，何曾热爆？实验证明，粘性煤含量20％，水份约13％、单粒约30g的煤球骤加于800℃电炉中，仅需6min即可基本脱除水份并完成微焦结，获得抗水性。可以认为，型煤受热时，其内部水份是以液态方式快速外渗至表层蒸发的。

一种制造无粘剂抗水型煤或型焦的固结装置(以下简称型煤固结装置)：由型煤固结炉和配套设备组成。

型煤固结炉设有炉体，在炉体内沿型煤移动方向依次设有炉内输送机、加热室、自固室、冷却室和出炉机。炉内输送机设于加热室中，加热室设有湿型煤导入斗、热烟气入口、废气出口和热型煤出口以及消防水喷咀。自固室设于热型煤出口下方。冷却室和自固室共壁相邻，下部以出炉机连贯为一体。自固室与冷却室之共壁之上部设有通气口，下部设有型煤道口。出炉机的自固室段装有空气隔离挡板。冷却室设有回收气出口及型煤出炉口。

根据型煤原料特性和型煤产品要求，型煤固结炉的配套设备有加热源、强制冷却设施、余热余气回收系统、通风除尘系统和相应的生控设施，即组成工业应用的型煤固结装置。

炉内输送机用于型煤在加热室内输送移动，采用无级调速，以耐热材料制作，输送机型式依型煤形状、粒度及加热介质作不同的选择，如链条机、辊道机、刮板机等。加热室用于移动中的型煤均匀受热，迅速升温，室内最高温度区的烟温应在粘性煤结焦温度以上，输送机材料允许温度以下，一般为300～800℃，行程时间为3～10min。加热介质有两种，一是热烟气，用于加热在垂直方向上多排的单层散摆型煤；二是气——固流态化假想液，用于加热堆积型煤层。因而加热室有气流型和流化型两种，并选用不同的炉内输送机。自固室和冷却室等宽相邻共壁，下部以可无级调速的链条出炉机联为一体。自固室用于热型煤自热均质，继续干燥焦化固结，并释出挥发份。为制止型煤继续自燃，过度升温，自固室应隔离空气。冷却室根据回收气成份要求，采用雾化水、冷风或蒸汽对热型煤进行强制冷却。

型煤固结炉的配套设备有1)加热源：用于制取热烟气，多采用热风炉，以煤或焦炉气为燃料，也可采用工厂其他高温废热。2)强制冷却及余热余气回收设备：对于生产型煤的装置，采用雾化水和热风炉鼓风机吸引下的冷空气进行强制冷却，并产生的湿热空气与自固室汇入的挥发份汇合成湿热空混气，供作热风炉的一、二次风，以强化燃烧，降低煤耗外及对热烟气作调温增湿，提高烟气“水碳比”，从而有效抑制热风炉燃料煤或加热室型煤释出的挥发份产生裂解反应而致折炭冒黑烟，并且可降低挥发份的燃点或引燃型煤。对于生产型焦的装置，为回收纯净可燃气，采用蒸汽冷却及水浸冷却，蒸汽由热型煤浸水产生，所回收的可燃气除供作热风炉燃烧外，大部分送至系统外贮气装置。3)通风除尘系统：主要由鼓风机、引风机、除尘器组成。4)生控设备：主要由测压、测温、调速等组成。

为达到固硫、提高反应活性或提高灰熔点的目的，而在型煤中加入各种添加剂，不影响本发明的应用。型煤固化炉同时适用于粘结剂型煤干燥固结，其加热室最高温度控制在粘结剂允许范围内。如为非抗水型煤，则冷却水不得喷洒于热型煤上。

(4)附图说明

图1是型煤固结炉的基本结构示意图。

图2是带气流型加热室的型煤固结装置(简称气流型炉)结构示意图。

图3是带流化型加热室的型煤固结装置(简称流化型炉)结构示意图。

图4是制造型焦的固结装置的结构示意图。

(5)具体实施方式

如图1～4，炉内输送机1装在加热室2内，加热室2装有湿型煤导入斗3、热烟气入口4、废气出口5和热型煤出口6及消防水喷咀7。热型煤出口6的下方是自固室8，冷却室9和自固室8共壁相邻，下部以链式出炉机10连贯为一体。自固室8和冷却室9的隔墙上部是通气口11，下部是型煤道口12。自固室8的出炉机10段装有空气隔离挡板13。冷却室9装有回收气出口14、型煤出炉口15和雾化水喷咀16。

在图中，S表示型煤移动方向、M表示热烟气方向，N表示废气方向，H表示回收气去向。

如图1，是型煤固结装置的主体——型煤固结炉的基本结构图。加以各种配套设施后，即成为工业应用的型煤固结装置。

如图2，是一种带有层燃式热风炉的气流型加热室的型煤固结装置。炉内输送机1为多排纵向平行布置，型煤在输送机上宜单层散摆，最多不得超过两层。热风炉17设于加热室2下方，回收气出口14以管线连接到热风炉17的鼓风机18入口，鼓风机18出口以管线连接到热风炉17的风箱进口19和二次风进口20，并各设有控制阀21，22。加热室2的废气出口5以管线连接除尘器23和引风机24，并设有控制阀25。气流型室允许型煤引燃着火。热风炉燃烧气出口即加热室热烟气入口4。

如图3，是一种带有层燃式热风炉的流化型加热室型煤固结装置。与图2气流型加热室不同的是，加热室2下部是一个流化床，由等压风箱26、布风板27和基本流化区28组成，布风板27装带阀的卸料管29，基本流化区28顶部是带有耐热丝网的纵向炉条排30，用以支持型煤层，基本流化区高度取约300mm，用于填充床料。为减少气——固流态化假想液以对型煤的磨损，流化床料应选用d_max＜0.3mm的细粒料，流化工作流速宜小于0.1m/s。加热室2的热型煤出口6应设在流化层上方。由于气——固流化床具有温度均匀、传热传质效果极好的特点，所以型煤可以在炉内输送机1上成层状堆放。加热室运行烟温仅取略高于粘性煤的结焦温度，并且不允许型煤在室中引燃着火。

如图4，是一种制造型焦的型煤固结装置。与制造型煤的装置不同的是，由于生产焦炭的原料煤挥发份在20％以上，甚至高达40％，焦炭生产的重要目标是回收尽可能多的纯净焦炉气，严格控制焦炉气的氧含量指标。为此，如图4，自固室8、冷却室9和出炉机10依靠水封池31实现完全隔绝外界空气的要求，水封池31装有出池机32，冷却室9的热型煤落入水封池31产生的蒸汽对灼热型煤进行强制冷却，并发生气化反应，生成(CO＋H₂)可燃气，与自固室汇入的挥发份经回收气出口14，以管线连至水喷射真空泵33的气体入口，并装有控制阀34，循环水泵35提供真空泵33的动力，气水混合物经管线引入气水分离器36，可燃气以管线送出，一路接燃气热风炉17的鼓风机18入口，设有控制阀37。另一路送到贮气装置或其他用气系统，并设有控制阀38。鼓风机18入口管设有冷风傍路及其控制阀39。热风炉17设有点火枪40。循环水泵35进、出管设有控制阀41、42。

无粘结剂抗水型煤快速制造方法的提出，使型煤加工成本降低50％以上，型煤固结时间缩短几十倍，并且具有广泛的煤种适应性，从而可能为中国工业型煤，特别是工业燃料型煤的产业化，商品化开辟道路，成为洁净煤技术的重要内容。该方法的实施已在实验室微型装置上试验成功，下面是若干实施例，列如表1，其中，不粘煤采用福建龙岩无烟煤，焦渣特性序号为(1)，挥发份Vd＝3％～4％，灰份Ad＝15％～23％。加水量可控制成型水份≤15％，最好＜11％。表1给出无粘结剂抗水型煤快速制造的实施例。

表1 无粘结剂抗水型煤速制实施例

序号	粘性煤		湿型煤入炉水份	形状	粒重g/粒	加热温度×时间℃×min	热爆	抗水性	强度kg/粒	失重％	加热方式	注
	粘性煤												比例％	焦征号
	1	30											比例％	焦征号	6	13.5	圆柱	6	385×10	无	好	35	13.3	电炉
410×10			无	极好	42	13.3													385×10	无	好	35	13.3
410×10			无	极好	42	13.3	2	30	6	18	圆柱	16.5	385×10	无					好	80	18.2	电炉
410×10	起皮	极好	未测	18.5									385×10	无					好	80	18.2
410×10	起皮	极好	未测	18.5	3	20							6	13	类球	30	650×3	无	好	18	15			热风炉	6kg/批次
650×9	无	极好	23	未测													650×3	无	好	18	15
650×9	无	极好	23	未测			4	6	4	11	类球	30					550×18	无	极好	24	10.1	热风炉	6kg/批次
550×22	无	极好	28	11.3													550×18	无	极好	24	10.1
550×22	无	极好	28	11.3	5	27							6	11	类球	30	400×10	无	极好	25	13			流化床	100kg/批次
6	3	4	13	圆柱	5	27	16.5	450×30	无	好	未测	未测	6	11	类球	30	400×10	无	极好	25	13	电炉		流化床	100kg/批次

注：1、抗水性好是热球出炉后入水不散，极好是久浸不散，具备永久抗水性。

2、流化床加热为专设计之简易微型装置，批次式试验。将湿型煤加热至粘性煤结焦温度以上的时间≤30min，最好为3～10min。

Claims

1、无粘结剂抗水型煤、型焦的制造方法，其特征在于其工艺步骤为

1)、原料煤加水，原料煤中按重量配比含≥3％的粘性煤，加水量以满足成型要求为准；

2)、将原料混合、粉碎、加压成型为湿型煤；

3)、将得到的湿型煤加热，升温至粘性煤结焦温度以上；

4)、将热型煤自热均质，继续微焦化或焦化至获得抗水性和要求的强度；

5)、经冷却降温，即为无粘结剂抗水型煤或型焦。

2、如权利要求1所述无粘结剂抗水型煤、型焦的制造方法，其特征在于在隔离空气条件下，将热型煤自热均质，继续微焦化或焦化。

3、如权利要求1所述无粘结剂抗水型煤、型焦的制造方法，其特征在于热型煤自热均质释出的挥发份和冷却降温的余热、余气予以回收利用。

4、一种制造无粘结剂抗水型煤、型焦的固结装置，其特征在于设有型煤固结炉和加热源、强制冷却设施、余热余气回收系统、通风除尘系统。

5、如权利要求4所述一种制造无粘结剂抗水型煤、型焦的固结装置，其特征在于所说的型煤固结炉设有炉体，在炉体内沿型煤移动方向依次至少设有炉内输送机、加热室、自固室、冷却室、出炉机，炉内输送机设于加热室中，加热室设有湿型煤导入斗、热烟气入口、废气出口和热型煤出口以及消防水喷咀；自固室设于热型煤出口下方，冷却室和自固室共壁相邻，下部装有出炉机，并连贯为一体，自固室与冷却室的共壁上部设有通气口，下部设有型煤道口，出炉机的自固室段装有空气隔离挡板，冷却室设有回收气出口及型煤出炉口。

6、如权利要求4所述的一种制造无粘结剂抗水型煤、型焦的固结装置，其特征在于型煤固结炉的加热室是气流型室或流化型室，冷却室内装有雾化水喷咀，回收气出口以管线连至热风炉的鼓风机入口，鼓风机出口以管线接至热风炉风箱入口和二次风入口，加热室废气出口以管线连接除尘器和引风机。

7、如权利要求4所述的一种制造无粘结剂抗水型煤、型焦的固结装置，其特征在于加热源是焦炉气热风炉，加热室为气流型；自固室和冷却室以水封池密封，回收气出口以管线接至水喷射真空泵气体入口，由水喷射真空泵、气水分离器和循环水泵构成回收气回收系统；气水分离器气体出口以管线分别接热风炉的鼓风机入口和外界贮气设施；鼓风机入口装有空气傍路管，加热室废气出口以管线连接除尘器和引风机。