[發明專利]煉焦煤尾煤制備清潔燃料新技術

有效

• 申請號: 201110374284.7
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN103131443A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 舒新前;郭戰英;王鵬;劉海兵;張順利
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B57/00;C10B47/00;C10G1/00;C10L9/08
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所屬技術領域

本發明涉及一種煉焦煤尾煤制備清潔燃料新技術，目的是對煉焦煤的尾煤(煤泥)進行催化熱解，制備熱解焦、熱解氣體和熱解液體，進行尾煤(煤泥)的高效利用。本發明屬于煤化工、煤炭加工利用以及環境保護領域。

背景技術

尾煤是選煤過程中產生的煤泥水經過脫水干燥形成的灰分較高的廢棄物，產率一般占入選原煤的5％～8％，預計我國每年產生的煉焦煤尾煤大約6000～8000萬噸。由于尾煤的灰分和水分較高，灰分普遍在30％以上甚至更高，水分高達25％以上，因而發熱量較低，限制了其有效加工與利用。煤炭形勢緊張、銷售狀況較好時，尾煤會大量摻入商品煤中銷售，或者與中煤、煤矸石一起作為煤矸石電廠的燃料用于燃燒發電，部分尾煤也用于生產型煤或者直接燒磚、燒水泥、燒石灰，有些尾煤也摻入煤泥水中制成煤泥漿進行燃燒或者氣化。但是，當煤炭銷售形勢趨緩時，許多尾煤就會堆存甚至棄置，特別是處于偏遠地區或者沒有興建煤矸石電廠的煤礦，尾煤通常會大量堆存甚至棄置，不僅造成寶貴資源的損失和浪費，而且會引起生態環境污染甚至破壞。顯然，開展尾煤高效利用技術的研究，不僅可以有效利用廢棄資源，節省優質煤炭，而且可以消除尾煤堆存甚至棄置所造成的環境污染，保護生態、美化礦區環境。

有鑒于此，發明人進行了尾煤高效利用技術的研究，采用催化熱解工藝，利用煉焦煤尾煤(煤泥)，制得了性能良好的熱解焦、熱解氣體和熱解油。

發明內容

本發明提出了利用煉焦煤尾煤(煤泥)催化熱解，制備熱解焦、熱解氣體與熱解油，以進行尾煤(煤泥)的高效能源化利用。

(1)工藝過程

本發明所指的煉焦煤尾煤(煤泥)催化熱解，工藝單元包括包括原料預處理和輸送系統、原料混合系統、熱解反應系統、冷凝和油氣分離系統、排焦和熄焦系統、控制系統等。

熱解過程中，尾煤(煤泥)經過破碎和預處理，通過輸送帶輸送至具有鎖氣功能的原料混合器，在此進行混合與均質化處理，然后進入外熱式熱解反應裝置中進行催化熱解。

熱解反應裝置主要由三層結構組成，內層為燃燒室，中間為熱解反應室，分別由不同的耐火材料砌筑而成。外層為隔熱保溫層，由隔熱和保溫材料砌筑而成，最外層由碳鋼加固。

燃燒室采用雙燃料供熱，分別燃燒熱解過程中形成的熱解氣體和重質熱解油乳化制得的乳化油。燃燒室生成的煙氣直接送入熱解反應室的外壁進行循環，以保持反應室溫度均勻，并促進熱解反應。熱解溫度控制在820℃～950℃、熱解時間控制在60min-300min。為了保證充分熱解，并提高熱解產物的產率，采用分段熱解的方式進行催化熱解。其中低溫熱解階段，溫度處于室溫至350℃之間時，升溫速率控制在5℃-30℃/min為宜。中溫熱解階段，溫度處于380℃～800℃之間，升溫速率控制在20℃-100℃/min為宜。高溫熱解階段，溫度處于800℃～950℃之間，升溫速率控制在10℃-50℃/min之間為宜。

熱解過程中所用的催化劑，系由安裝在輸送帶上的添加器加入，添加量控制為原料加入量的0.5％～5％。試驗結果表明，可以用于尾煤(煤泥)催化熱解用的催化劑可以是堿金屬、堿土金屬、過渡金屬氧化物及其混合物，也可以是煤矸石、礦渣、灰渣和工業廢渣等。其中適合于尾煤(煤泥)催化熱解用的煤矸石、礦渣、灰渣和工業廢渣等材料的主要化學組成以Al₂O₃1％～10％、SiO₂1％～10％、Fe₂O35％～60％、CaO5％～95％、MgO5％～90％、Na₂O1％～10％、K₂O1％～10％為宜。

熱解過程中形成的揮發物進入冷凝系統，經過冷凝分離，得到熱解氣體和熱解液體。熱解氣體計量后直接進入燃燒室燃燒，為熱解過程提供熱量。同時取氣體進行組成分析。

熱解液體經過油水分離后得到熱解油和水。熱解油在105℃～360℃之間精餾，得到輕質組分和重質組分。輕質組分經過處理制備浮選用油，用于選煤廠的浮選過程。重質組分經過乳化得到乳化油，進入燃燒室燃燒，同樣為熱解過程提供熱量。與此同時，分別利用液相色譜儀進行油品的組成分析。分離出來的水，經過凈化處理后進入冷凝系統，作為冷凝分離用的冷卻介質。