[發明專利]一種無煙煤制備增碳劑的方法

有效

• 申請號: 202010427529.7
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111676345B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 馮振董;楊軍兵;朱智;金飛偉;舒文華;馮政涵;呂彬峰
• 申請（專利權）人: 淮北天澈碳基新材料科技有限公司
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;F26B17/20;F26B21/00;F26B21/10;F26B25/16
• 代理公司: 北京睿博行遠知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 陳陽

1.一種無煙煤制備增碳劑的方法，其特征在于：無煙煤通過重介旋流工藝得到精煤，所述精煤作為低溫固體物料依次通過預烘干工藝、烘干工藝、焙燒工藝得到高溫固體物料，所述高溫固體物料通過冷卻工藝得到增碳劑；

其中，所述預烘干工藝包括采用換熱裝置，所述換熱裝置包括由外筒和內筒組成的換熱器，所述內筒走高溫固體物料與高溫氣體的組合，所述外筒體走低溫固體物料，從而所述內筒走高溫固體物料與高溫氣體的組合的熱量通過所述內筒體壁傳遞至所述外筒，通過熱量間接交換，將所述外筒內的低溫固體物料進行加熱；重介旋流工藝將無煙煤篩分成精煤、中煤以及矸石；所述預烘干工藝將精煤與高溫物料的熱量進行初步預烘干而去除無煙煤中的小部分水分；所述烘干工藝將精煤中大部分的水分去除；焙燒工藝將烘干后的無煙煤進行焙燒將無煙煤中煤油去掉，得到高溫的增碳劑；冷卻工藝將高溫的增碳劑進行間接冷卻，然后篩分得到增碳劑；無煙煤均是在無氧密封的環境下依次通過重介旋流工藝、換熱工藝、烘干工藝、焙燒工藝、冷卻工藝得到增碳劑；所述重介旋流工藝包括采用重介旋流器、精煤初脫介弧形篩、振動脫介篩、精煤離心機；無煙煤通過密閉的輸送機輸送至重介旋流器的進料口處并依靠自身重力滑入重介旋流器內部，然后由介質桶出口通過渣漿泵將四氧化三鐵重介懸液打入重介旋流器內，其中，四氧化三鐵重介懸液入料壓力為0.1-0.15mpa，無煙煤和四氧化三鐵重介液在重介旋流器內部形成旋轉離心力，從而利用四氧化三鐵的密度差分選出含灰6％以下精煤，含灰6％～15％中煤及煤矸石三種產品；其中，精煤由重介旋流器分選出后，利用高度落差，將帶介質水的精煤進入精煤初脫弧形篩中，精煤初脫弧形篩將帶介質水的精煤篩分為介質水、部分重介質及0.6mm以下煤泥，其中，介質水、部分重介質及0.6mm以下煤泥由精煤初脫弧形篩脫除進入分流箱，從而在分流箱中分流出輕質溢流水和重質含介質煤泥水，其中，分流箱分流的輕質溢流水則直接進入合格介質桶循環回用，重質含介質煤泥水則落入稀介質桶；精煤則進入振動脫介篩；振動脫介篩的將精煤在振動篩上噴水沖洗，篩選出的0.5mm以下的煤泥、殘余重介質以及精煤，其中，篩選出0.5mm以下的煤泥、介質水則進入稀介桶，而后精煤通過振動篩落入離心機，離心機將精煤脫水得到含水6％的精煤，進而含水6％的精煤經刮板機輸送入原料倉，其中，離心機分離出的含煤泥水進入離心液池；旋流器分選出的中煤及煤矸石，利用高度落差，將帶介質水的中煤和煤矸石進入中矸合用雙通道初脫介弧形篩；中煤及煤矸石進入下級中矸合用雙通道直線振動脫介篩；下級中矸合用雙通道直線振動脫介篩將中煤及煤矸石在下級中矸合用雙通道直線振動篩上噴水沖洗，精煤、中煤及煤矸石脫除出來的帶介質煤泥水共同合并入稀介桶后，經渣漿泵打入磁選機，磁選出的干凈介質水回到介質桶循環使用，煤泥水則進入煤泥高頻篩分選，其中，磁選機出來的含水煤泥經高頻篩分機篩分出0.3mm以上煤泥及0.3以下煤泥，0.3mm以上煤泥直接合并入中煤，0.3mm以下含水煤泥進入下級污水處理系統，精煤、中煤、矸石弧形篩脫除的較干凈的介質水及磁選機分離出的干凈介質水合并進入合格介質桶，合格介質桶介質水密度由密度傳感器自動檢測，合格介質桶設置自動補水及自動補介質，桶底設置曝氣口，防止介質沉淀；精煤、中煤離心機分離出的煤泥水及煤泥變頻篩分選出的0.3mm以下含水煤泥，由煤泥水泵打到污水處理系統，經氣浮處理后分離出高濃煤泥水及澄清水，清水由泵打回精煤、中煤及矸石直線篩沖洗脫介質；高濃煤泥水由煤泥泵打入壓濾機壓濾，干煤泥合并入中煤，壓濾水回入氣浮處理；其中，載氣從進料端進入外筒體，從出料端帶走外筒體物料加熱產生的惰性氣體，此外，所述載氣為氯氣或一氧化碳，其具體結構為：換熱器由內筒和外筒構成，內筒走高溫物料或高溫煙氣，外筒走低溫物料，內筒和外筒物料走向為順流，內筒高溫物料或高溫煙氣的熱量通過內筒體壁傳遞至外筒，從而將外筒內的物料加熱脫水；所述外筒兩端均通過密封裝置連接有進口密封箱和出口密封箱，其中，所述進口密封箱的上端開設有低溫固體物料的第二進料口，所述出口密封箱的上端開設有出氣口、下端開設有低溫固體物料第二出料口，從而低溫的固體物料通過第二進料口進入外筒內與內筒的高溫固體物料間接換熱，換熱后帶溫度的物料通過第二出料口出去；從而原料倉中的無煙煤通過輸送機密閉輸送至換熱器的第一進料口進入外筒，載氣則從進口密封箱的進氣口進入外筒，進而外筒內的無煙煤與內筒高溫物料或高溫煙氣的熱量通過內筒體壁傳遞至外筒，使得外筒內的物料加熱脫水，此過程中換熱器僅為物料之間熱傳遞，在熱傳遞過程中會產生惰性氣體，而惰性氣體則被載氣帶走，從出口密封箱的出氣口出去，而后經換熱器配置冷凝器冷凝成液體水，在換熱器加熱脫水后的無煙煤通過螺旋葉片輸送至第一出料口；此外，內筒高溫物料為焙燒工藝焙燒后的高溫物料通過密封輸送機輸送至內筒內與外筒內的物料進行換熱；烘干工藝包括采用烘干機，所述烘干機包括滾筒、輸送裝置、多個貫穿滾筒的加熱管和驅動裝置，滾筒上設有烘干裝置進料口和烘干裝置出料口，烘干過程中產生的廢氣從出料口排出，預烘干工藝后的無煙煤由密閉輸送機輸送至烘干裝置的進料口處進入滾筒，從烘干裝置進料口進入滾筒，驅動機構用以驅動滾筒轉動，加熱介質通過加熱管與滾筒中的低階煤間接傳熱，滾筒內壁設有揚料板，揚料板沿滾筒內壁環繞分布以實現帶動物料翻動，加熱管縱橫交替地分布在滾筒內部，以達到間接烘干，滾筒水平布置或傾斜布置，滾筒傾斜布置時，滾筒與水平面設置成一定的斜度，滾筒設有烘干裝置出料口的一端處于低位，保證滾筒前端的高度高于滾筒后端的高度，烘干后的無煙煤可在自身重力的作用下自動傳輸從烘干裝置出料口排出，烘干后的無煙煤經輸送裝置進入后續的焙燒工藝，輸送裝置為密封的輸送裝置，以防止外界空氣在輸送過程中混入烘干后的低階煤，消耗煤資源；在烘干過程中會產生水蒸氣(G1-2)、粉塵(G1-3)以及煙氣混合物，其中，水蒸氣(G1-2)冷凝后作為原煤預處理用水，粉塵(G1-3)與煙氣混合后經布袋除塵后由排氣筒排放；無煙煤進入烘干機的進料溫度為60～90℃，出料溫度110～130℃，烘干機的溫度為110～130℃，烘干持續時間為20～50min；烘干裝置至少為一級或多級，以保證低階煤的含水率符合生產的要求；當采用多級烘干時，滾筒為多個，多個滾筒安裝高度相同，多個滾筒串聯或者并聯；滾筒的內外徑尺寸和長度均可根據低階煤處理裝置的實際處理能力確定；煙氣烘干傾斜設置；水蒸汽間接烘干水平設置，減小承重結構的摩擦力，延長限制水平位移的限位槽的使用壽命；烘干機的溫度為110～130℃，烘干持續時間為20～50min；烘干機的熱源來源于供熱系統；烘干過后的無煙煤含水率為6％以下，然后通過密閉輸送機輸送到密閉篩分機篩選，其中，無煙煤粒度≥0.8mm的無煙煤通過密閉篩分機輸送至上料中間倉，無煙煤粒度＜0.8mm的無煙煤為增碳粉增碳材料；此外，在篩選過程中會產生篩分粉塵(G1-4)和原煤產品破碎，其中，粉塵(G1-4)與原煤產品破碎合并后經布袋除塵器處置后由1根20m高排氣筒排放；

所述焙燒工藝包括一級焙燒爐和二級焙燒爐，其中，一級焙燒爐進料溫度為90～120℃，出料溫度320～420℃，焙燒時間為20～50min，二級焙燒爐進料溫度為320～420℃，出料溫度為800～850℃，時間為20～40min；上料中間倉的無煙煤通過輸送機輸送至一級焙燒爐進行焙燒，進料溫度為90～120℃，出料溫度320～420℃，焙燒時間為20～50min，上料中間倉的無煙煤進入一級焙燒爐后，控制在不高于400℃的溫度區間內進行深度脫水及降低揮發分；一級焙燒爐主要對煤進行深度脫水，以及降低物料的揮發分后進入二級焙燒爐；熱源來源于供熱系統，經過一級焙燒爐焙燒后的物料通過輸送機輸送至二級焙燒爐繼續進行焙燒，進料溫度為320～420℃，出料溫度為800～850℃，時間為20～40min，熱源來源于供熱系統；物料進入二級焙燒爐后，在800℃—850°C溫度區間內進一步碳化；再經過篩選把粒度不符合要求的一部分篩除，得到符合要求的增碳材料；供熱系統包括除灰噴淋凈化系統、燃燒器、加熱爐，在二級焙燒爐焙燒過程中會產生焙燒煤氣，焙燒煤氣經除灰噴淋凈化系統處置后得到可燃組分、噴淋廢水，其中，可燃組分輸送至50m3緩沖罐后經二級焙燒爐配置燃燒器燃燒使用；借助換熱器產生的水蒸氣經冷凝器冷凝后剩余蒸汽將噴淋廢水通過蒸發器蒸發，蒸發后的濃液進入燃燒器內進行燃燒處置；其中，二級焙燒爐配置燃燒器以焙燒過程產生的焙燒煤氣為一級焙燒爐和二級焙燒爐以及烘干機進行熱量供給，燃燒過后產生的高溫煙氣首先作為二級焙燒爐的熱源供體；并借助高溫引風機將二級焙燒爐高溫煙氣引至一級焙燒爐作為一級焙燒爐部分熱源供體，一級焙燒爐另一部分熱源供體借助天然氣加熱爐產生的高溫煙氣；二級焙燒爐和一級焙燒爐利用后的高溫煙氣通過SCR脫硝系統進行氮氧化物的去除，此時煙氣中水分百分比小于0.3％，進入布袋除塵器進行煙塵顆粒物的去除，后通過達標排放；此外，二級焙燒爐為環式焙燒爐，由燃燒室、焙燒室、煙氣煙道以及煤氣管道組成，焙燒室四周均為粘土耐火磚砌成；凈化后的煤氣經燃燒器于燃燒室內燃燒，火焰經過焙燒室底部的火道流向下一個串聯生產的焙燒室，依次對串聯在一起的焙燒室進行加熱，煤氣由煤氣管道經煤氣凈化裝置凈化后循環輸送至燃燒器內進行燃燒；充分利用其熱量后的煙氣經煙氣聯通器引入煙氣集合道，再經過排煙機通過排氣筒排入大氣中；其中，無煙煤屬于高變質程度煤種，在焙燒工藝中熱解溫度為550℃時僅發生微弱的分解和裂解反應，因此，一級焙燒過程主要是去除煤中未損失的自由水和化合水；且二級焙燒過程損失的氣態物質主要為煤氣，進而自由水和化合水以及煤氣通過煤氣凈化系統處置后可燃氣體經焙燒爐配置燃燒器燃燒產生高溫煙氣經尾氣凈化處置后由一根20m高排氣筒排出；

所述冷卻工藝包括冷渣機和篩選機；經二級焙燒爐焙燒后的無煙煤，通過自動輸送機輸送至換熱器內筒后，其中內筒進料溫度800～850℃，出料溫度700～800℃；從而進行內筒與外筒間接熱量交換，使得高溫的物料與換熱器外筒內的物料進行間接換熱，然后經緩沖倉后進入冷渣機進行間接冷卻，降溫速率為25℃/min，冷卻后的溫度為55～60℃；冷卻后的物料通過輸送機運至成品倉或預留倉，后通過密閉篩分機將成品倉中物料根據粒級大小分為＞3mm、0.6＜粒級＜3mm、0＜粒級≤0.6mm三種等級增碳劑；此過程會產生篩分粉塵(G1-7)，粉塵(G1-7)經布袋除塵器處置后由1根20m高排氣筒排放(H3)。