CN206266676U - 中低阶煤分质梯级利用的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了中低阶煤分质梯级利用的系统，包括：中低阶煤破碎装置，混合成型装置，热解冶炼炉和熔分炉，其中，混合成型装置具有中低阶煤粉入口、钢铁厂粉尘入口和物料球团出口；热解冶炼炉具有本体，本体内在水平方向上依次划分为进料区、热解区、冶炼区和出料区，其中，进料区具有物料球团入口；热解区内设置有加热元件，热解区邻近进料区的顶壁上设置有热解油气出口；冶炼区的周壁上设置有含氧气体喷伞和高温烟气出口；出料区具有金属化球团出口，金属化球团出口与螺旋出料机相连；熔分炉具有金属化球团入口、铁水出口和尾渣出口，金属化球团入口与螺旋出料机相连。利用该系统可以实现中低阶煤的分质梯级利用。

Description

中低阶煤分质梯级利用的系统

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，具体而言，本实用新型涉及中低阶煤分质梯级利用的系统。

背景技术

我国能源结构特点是“富煤贫油少气”，资源禀赋现状决定了我国必须要发展煤化工，以实现通过煤头获得化工产品，实现对石油和天然气的部分替代，以保障我国经济发展和能源安全。同时，我国经济发展需要大量钢铁，我国多采用高炉炼铁方式生产钢铁，而高炉炼铁产生大量的钢铁厂粉尘，其中含有锌、铁等有价金属，直接堆存不仅造成资源浪费并且污染环境，难以处理。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出中低阶煤分质梯级利用的系统，利用该系统可以实现中低阶煤的分质梯级利用。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种中低阶煤分质梯级利用的系统，包括：

中低阶煤破碎装置，所述中低阶煤破碎装置具有中低阶煤入口和中低阶煤粉出口；

混合成型装置，所述混合成型装置具有中低阶煤粉入口、钢铁厂粉尘入口和物料球团出口，所述中低阶煤粉入口与所述中低阶煤粉出口相连，

热解冶炼炉，所述热解冶炼炉具有本体，所述本体内在水平方向上依次划分为进料区、热解区和冶炼区和出料区，其中，

所述进料区具有物料球团入口，所述物料球团入口与所述物料球团出口相连；

所述热解区内设置有加热元件，所述热解区邻近所述进料区的顶壁上设置有热解油气出口，所述热解区适于中低阶煤粉发生热解得到热解碳并产生热解油气；

所述冶炼区的周壁上设置有含氧气体喷伞和高温烟气出口，通过所述含氧气体喷伞向所述冶炼区喷入含氧气体，发生不完全燃烧放热和产生富含一氧化碳的气体，使所述物料球团发生预还原反应产生锌蒸汽和发生还原反应得到金属化球团；

所述出料区具有金属化球团出口，所述金属化球团出口与螺旋出料机相连；

熔分炉，所述熔分炉具有金属化球团入口、铁水出口和尾渣出口，所述金属化球团入口与所述螺旋出料机相连。

通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统，首先将中低阶煤粉与钢铁厂粉尘经混合成型后在热解冶炼炉的热解区内进行热解，从而利用钢铁厂粉尘强导热性，提高中低阶煤粉的热解效率，获得高附加值的油气资源。进一步地，利用中低阶煤粉热解后得到的热解炭再次与钢铁厂粉尘在热解冶炼炉的冶炼区发生还原反应得到金属化球团。由此，通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统，可以对中低阶煤进行分质梯级利用，进而获得高附加值的油气资源，同时实现了钢铁厂粉尘的有效处理。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统的结构示意图。

图2是利用本实用新型一个实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统分质梯级利用中低阶煤的方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种中低阶煤分质梯级利用的系统。下面参考图1详细描述根据本实用新型具体实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统，该系统包括：中低阶煤破碎装置100、混合成型装置200、热解冶炼炉300和熔分炉400。

其中，中低阶煤破碎装置100具有中低阶煤入口110和中低阶煤粉出口120；

混合成型装置200具有中低阶煤粉入口210、钢铁厂粉尘入口220和物料球团出口230，中低阶煤粉入口210与中低阶煤粉出口120相连，

热解冶炼炉300具有本体310，本体内在水平方向上依次划分为进料区320、热解区330和冶炼区340和出料区350，其中，进料区320具有物料球团入口321，物料球团入口321与物料球团出口230相连；

热解区330内设置有加热元件331，热解区330邻近进料区320的顶壁上设置有热解油气出口332，热解区330适于中低阶煤粉发生热解得到热解碳并产生热解油气；

冶炼区340的周壁上设置有含氧气体喷伞341和高温烟气出口342，通过含氧气体喷伞341向冶炼区340喷入含氧气体，发生不完全燃烧放热和产生富含一氧化碳的气体，使物料球团发生预还原反应产生锌蒸汽和发生还原反应得到金属化球团；

出料区350具有金属化球团出口351，金属化球团出口351与螺旋出料机360相连；

熔分炉400具有金属化球团入口410、铁水出口420和尾渣出口430，金属化球团入口410与螺旋出料机360相连。

通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统，首先将中低阶煤粉与钢铁厂粉尘经混合成型后在热解冶炼炉的热解区内进行热解，从而利用钢铁厂粉尘强导热性，提高中低阶煤粉的热解效率，获得高附加值的油气资源。进一步地，利用中低阶煤粉热解后得到的热解炭再次与钢铁厂粉尘在热解冶炼炉的冶炼区发生还原反应得到金属化球团。由此，通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统，可以对中低阶煤进行分质梯级利用，进而获得高附加值的油气资源，同时实现了钢铁厂粉尘的有效处理。

根据本实用新型的具体实施例，下面详细描述本实用新型具体实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统。

中低阶煤破碎装置100

根据本实用新型的具体实施例，中低阶煤破碎装置100具有中低阶煤入口110和中低阶煤粉出口120。由此利用中低阶煤破碎装置100对中低阶煤进行破碎处理，以便得到中低阶煤粉。由此可以便于后续与钢铁厂粉尘混合均匀，提高二者的接触面积，进而提高后续钢铁厂粉尘的冶炼效果。

混合成型装置200

根据本实用新型的具体实施例，混合成型装置200具有中低阶煤粉入口210、钢铁厂粉尘入口220和物料球团出口230，中低阶煤粉入口210与中低阶煤粉出口120相连。由此利用混合成型装置200对中低阶煤粉和钢铁厂粉尘进行成型处理，以便得到物料球团。由此可以便于后续进行热解和冶炼处理。

根据本实用新型的具体实施例，可以将中低阶煤粉和钢铁厂粉尘按照(1.45-1.85):1的质量比进行成型处理。由此可以使得后续中低阶煤热解后得到的热解炭能够充分还原钢铁厂粉尘，进而提高金属化球团的金属化率。(发明人可以补充描述一下该配比的好处，过高或者过低会产生哪些不好影响)

热解冶炼炉300

根据本实用新型的具体实施例，热解冶炼炉300具有本体310，本体内在水平方向上依次划分为进料区320、解区330和冶炼区340和出料区350。

其中，进料区320具有物料球团入口321，物料球团入口321与物料球团出口230相连。由此可以将中低阶煤和钢铁厂粉尘成型得到的物料球团由物料球团入口321送至进料区320内。

热解区330内设置有加热元件331，热解区330邻近进料区320的顶壁上设置有热解油气出口332，热解区330适于中低阶煤粉发生热解得到热解碳并产生热解油气。首先，使物料球团在热解区330内发生热解得到热解碳并能产生热解油气。其中主要是对中低阶煤进行热解，从而获得高附加值的油气资源，并且使得物料球团中仅剩余热解炭和钢铁厂粉尘。进而可以便于后续进一步利用热解炭还原钢铁厂粉尘。从而实现中低阶煤的分质梯级利用。

根据本实用新型的具体实施例，钢铁厂粉尘导热性能强于煤炭。因此，预先将中低阶煤与其进行混合成型后进行热解，可以利用钢铁厂粉尘导热性提高中低阶煤热解中的传热效率，进而促进和提高热解效率。

根据本实用新型的具体实施例，热解区内的温度可以为550-650摄氏度；并且物料球团在热解区内进行热解的时间为40-80分钟。由此可以进一步提高中低阶煤的热解效率，同时提高高附加值的油气资源的产率。

冶炼区340的周壁上设置有含氧气体喷伞341和高温烟气出口342。由此，使热解后物料球团进入冶炼区，并通过含氧气体喷伞341向冶炼区340喷入含氧气体，物料球团中的碳发生不完全燃烧放热并产生富含一氧化碳的气体，放热将物料温度升高至800～900℃时，物料球团中的锌被还原成锌蒸汽从高温烟气出口342挥发至烟道中，被氧化成氧化锌，通过除尘装置回收含锌粉尘。剩余物料继续被加热升温至1200-1300摄氏度，物料球团中的碳和气体中CO与铁的氧化物发生还原反应，得到金属化球团。

出料区350具有金属化球团出口351，金属化球团出口351与螺旋出料机360相连。由此，使金属化球团进入出料区350，利用螺旋出料机360排出出料区内的金属化球团。

根据本实用新型的具体实施例，热解冶炼炉内的压力为0.1-0.5KPa。发明人发现，热解反应是气体增加的反应，同时装置内温度较高，并存在大量可燃物，因此通过保持微正压，一方面有利于保证装置内不进入空气，引发安全事故；另一方面，有利于热解反应的进行。

由此，发明人巧妙地将钢铁厂粉尘的还原工艺与氧热法相结合，通过向冶炼区内喷入含氧气体(如空气或氧气等)，使得物料球团中热解产生的碳与氧气接触发生不完全燃烧放热，加热球团至还原温度，发生还原反应，产出含锌粉尘，剩余的物料继续被加热升温，物料中的碳及气体中的CO共同与铁的氧化物发生还原反应，产出金属化球团。因此，通过采用上述热解冶炼炉不仅利用了中低阶煤热解产生的碳发生不完全燃烧加热物料，同时利用炭发生不完全燃烧产生CO提高还原气氛，进而显著提高钢铁厂粉尘的还原效果，提高金属化球团的金属化率。

熔分炉400

根据本实用新型的具体实施例，熔分炉400具有金属化球团入口410、铁水出口420和尾渣出口430，金属化球团入口410与螺旋出料机360相连。由此，将金属化球团在熔分炉内进行熔分处理，以便得到铁水和尾渣。

为了方便理解本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统，下面对利用该系统分质梯级利用中低阶煤的方法进行描述。下面参考图2详细描述本实用新型具体实施例的中低阶煤分质梯级利用的方法。

根据本实用新型的具体实施例，该方法包括：利用中低阶煤破碎装置对中低阶煤进行破碎处理，以便得到中低阶煤粉；将中低阶煤粉和钢铁厂粉尘在混合成型装置内进行成型处理，以便得到物料球团；将物料球团送至热解冶炼炉内，使物料球团中的在中低阶煤在热解区内发生热解得到热解碳并能产生热解油气；使热解后物料球团进入冶炼区，向冶炼区内通入含氧气体，发生不完全燃烧放热和产生富含一氧化碳的气体，使物料球团发生预还原反应产生含有锌蒸汽的高温烟气和发生还原反应得到金属化球团；使金属化球团进入出料区，利用螺旋出料机排出出料区内的金属化球团；将金属化球团在熔分炉内进行熔分处理，以便得到铁水和尾渣。

通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的方法，首先将中低阶煤粉与钢铁厂粉尘经混合成型后在热解冶炼炉的热解区内进行热解，从而利用钢铁厂粉尘强导热性，提高中低阶煤粉的热解效率，获得高附加值的油气资源。进一步地，利用中低阶煤粉热解后得到的热解炭再次与钢铁厂粉尘在热解冶炼炉的冶炼区发生还原反应得到金属化球团。由此，通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的方法，可以对中低阶煤进行分质梯级利用，进而获得高附加值的油气资源，同时实现了钢铁厂粉尘的有效处理。

S100：中低阶煤破碎处理

根据本实用新型的具体实施例，利用中低阶煤破碎装置对中低阶煤进行破碎处理，以便得到中低阶煤粉。由此可以便于后续与钢铁厂粉尘混合均匀，提高二者的接触面积，进而提高后续钢铁厂粉尘的冶炼效果。

S200：成型处理

根据本实用新型的具体实施例，将中低阶煤粉和钢铁厂粉尘在混合成型装置内进行成型处理，以便得到物料球团。由此可以便于后续进行热解和冶炼处理。

根据本实用新型的具体实施例，可以将中低阶煤粉和钢铁厂粉尘按照(1.45-1.85):1的质量比进行成型处理。发明人发现，若中低阶煤粉添加量过低，则不能提供足够含碳原料不完全燃烧放热，无法提供足够热量，影响金属化球团金属化率，若中低阶煤粉添加量过多，则产生浪费，增加系统能耗。由此通过采用上述配比可以使得后续中低阶煤热解后得到的热解炭能够充分还原钢铁厂粉尘，进而提高金属化球团的金属化率。

S300：热解冶炼炉内热解和冶炼处理

根据本实用新型的具体实施例，将物料球团送至热解冶炼炉内，使物料球团中的在中低阶煤在热解区内发生热解得到热解碳并能产生热解油气。从而获得高附加值的油气资源，并且使得物料球团中仅剩余热解炭和钢铁厂粉尘。进而可以便于后续进一步利用热解炭还原钢铁厂粉尘。从而实现中低阶煤的分质梯级利用。

根据本实用新型的具体实施例，钢铁厂粉尘导热性能强于煤炭。因此，预先将中低阶煤与其进行混合成型后进行热解，可以利用钢铁厂粉尘导热性提高中低阶煤热解中的传热效率，进而促进和提高热解效率。

根据本实用新型的具体实施例，热解区内发生热解的温度可以为550-650摄氏度，热解时间可以为40-80分钟。由此可以进一步提高中低阶煤的热解效率，同时提高高附加值的油气资源的产率。

根据本实用新型的具体实施例，使热解后物料球团进入冶炼区，向冶炼区内通入含氧气体，物料球团中的碳发生不完全燃烧放热并产生富含一氧化碳的气体，放热将物料温度升高至800～900℃时，物料球团中的锌被还原成锌蒸汽从高温烟气出口挥发至烟道中，被氧化成氧化锌，通过除尘装置回收含锌粉尘。剩余物料继续被加热升温至1200-1300摄氏度，物料球团中的碳和气体中CO与铁的氧化物发生还原反应，得到金属化球团。

根据本实用新型的具体实施例，使金属化球团进入出料区，利用螺旋出料机排出出料区内的金属化球团。

S400：熔分处理

根据本实用新型的具体实施例，将金属化球团在熔分炉内进行熔分处理，以便得到铁水和尾渣。

由此本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的方法中，发明人巧妙地将钢铁厂粉尘的还原工艺与氧热法相结合，通过向冶炼区内喷入含氧气体(如空气或氧气等)，使得物料球团中热解产生的碳与氧气接触发生不完全燃烧放热，加热球团至还原温度，发生还原反应，产出含锌粉尘，剩余的物料继续被加热升温，物料中的碳及气体中的CO共同与铁的氧化物发生还原反应，产出金属化球团。因此，通过采用上述热解冶炼炉不仅利用了中低阶煤热解产生的碳发生不完全燃烧加热物料，同时利用炭发生不完全燃烧产生CO提高还原气氛，进而显著提高钢铁厂粉尘的还原效果，提高金属化球团的金属化率。

实施例

中低阶煤炭：以某地煤炭为例，其主要性质见表1。

表1原煤成分分析

某地钢铁厂粉尘，其主要性质见表2。

表2钢铁厂粉尘成分分析

热解区内的加热元件：辐射管

将中低阶煤炭使用破碎机破碎，然后使用立式磨磨制成粉，原料粒度＜100目。将中低阶煤粉和钢铁厂粉尘混合在一起，中低阶煤粉适当过量，中低阶煤粉：钢铁厂粉尘＝1.71:1。混合后物料经输送装置送入热解冶炼炉中，装置具有热解区和冶炼区，在热解区采用辐射管加热，炉内热解终温为650℃，原料在热解区停留55min，物料在热解区内升温至650℃，发生热解反应，产出热解油气热解气经油气出口排出炉外，热解油气经冷凝净化分离后，热解气送入气柜储存，热解油直接售卖。热解区产出的高温固体物料在布料板上输送至冶炼区，在冶炼区上部设置含氧气体喷伞，向冶炼区中喷入氧气，430m³/t原料，固体物料中的碳与氧气接触发生不完全燃烧反应放出热量，将固体物料逐渐升温至850℃左右，固体物料中碳和气体中的CO将其中的锌氧化物还原，生成的锌形成锌蒸汽挥发至烟道中，再次被氧化成氧化锌，通过除尘装置回收含锌粉尘，锌品位可达到50.2％。碳不完全燃烧继续放热加热物料，将物料温度升高至1300℃，固体物料中的碳和气体中的CO和物料中的铁氧化物发生还原反应，产出金属化球团。炉内的气体经由高温烟气出口排出炉外，经净化冷凝后送至气柜储存。由热解冶炼炉产出的金属化球团，送入燃气熔分炉中，将其加热至1500℃，进行渣铁分离，铁水由略靠下的铁水出口排出燃气熔分炉外，铁水中Fe含量达到94％。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。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或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种中低阶煤分质梯级利用的系统，其特征在于，包括：

中低阶煤破碎装置，所述中低阶煤破碎装置具有中低阶煤入口和中低阶煤粉出口；

混合成型装置，所述混合成型装置具有中低阶煤粉入口、钢铁厂粉尘入口和物料球团出口，所述中低阶煤粉入口与所述中低阶煤粉出口相连，

热解冶炼炉，所述热解冶炼炉具有本体，所述本体内在水平方向上依次划分为进料区、热解区、冶炼区和出料区，其中，

所述进料区具有物料球团入口，所述物料球团入口与所述物料球团出口相连；

所述热解区内设置有加热元件，所述热解区邻近所述进料区的顶壁上设置有热解油气出口，所述热解区适于中低阶煤粉发生热解得到热解碳并产生热解油气；

所述冶炼区的周壁上设置有含氧气体喷伞和高温烟气出口，通过所述含氧气体喷伞向所述冶炼区喷入含氧气体，发生不完全燃烧放热和产生富含一氧化碳的气体，使所述物料球团发生预还原反应产生锌蒸汽和发生还原反应得到金属化球团；

所述出料区具有金属化球团出口，所述金属化球团出口与螺旋出料机相连；

熔分炉，所述熔分炉具有金属化球团入口、铁水出口和尾渣出口，所述金属化球团入口与所述螺旋出料机相连。