一種褐煤梯級提質的方法
【專利摘要】本發明涉及一種褐煤梯級提質的方法，該方法包括如下步驟：1)褐煤破碎；2)設備改進：將提質設備利用隔板分為干燥區和提質區，隔板將變形的物料截面重整回原來矩形，提高煙氣的熱效率；3)水蒸氣冷凝：干燥過程中產生的水蒸氣單獨收集冷凝，控制冷凝量使氣體中70％(體積)水蒸氣待用；4)褐煤提質：提質區生成的熱解氣進入旋風筒的上升煙道，將細煤倉的細粉從煙道的上端泄入，控制上升煙道內煙氣的流速為0.5?1.3Nm3/s，利用細粉向下流動，回收煙氣中熱量和吸附煤焦油；烘干細粉中水分，提高其溫度至150?250℃；褐煤經提質區提質后得到提質褐煤半焦；熱解氣送回熱風爐助燃。本發明將褐煤梯級利用，褐煤資源利用率高；減少了冷卻帶，擴大了干燥帶和提質帶，提高了設備的臺時產量。
【專利說明】
_種褐煤梯級提質的方法
技術領域
[0001]本發明屬于煤化工領域，尤其涉及一種褐煤梯級提質的方法。
【背景技術】
[0002]褐煤屬于軟質煤，與其他煤種相比，褐煤含氧量高、灰分及灰熔點變化大、密度小、易自燃、煤粉容易爆炸。我國的褐煤是一種高揮發分(50%左右)、高水分(30%左右)、高灰分(30%左右)、低熱值(14MJ/kg左右)、低灰熔點的劣質燃料。
[0003]近年來，隨著世界范圍的能源緊缺，優質煤炭資源的日益減少，劣質煤中褐煤的使用逐漸被關注，但褐煤由于其水分大，易自燃，因此提質是其大規模使用的前提。褐煤提質是指褐煤在250-600°C下經受脫水和熱分解作用后，褐煤的組成和結構變化后得到提質煤，提質煤由于組成的改變，其熱值提高，自燃性減低。實驗表明褐煤低溫脫水后，隨著水分的脫出，大量含氧官能團暴露，增加其復吸水分和氧氣的幾率，其自燃傾向也增加，而高溫熱解后，官能團脫出，其自燃傾向降低。
[0004]影響褐煤利用最主要的因素是:
[0005](I)褐煤極易氧化，低變質程度褐煤開采后露天一個星期就會完全風化成泥炭狀。
[0006](2)成堆的褐煤風化還會引起煤堆自燃，既浪費了資源又污染環境。
[0007](3)褐煤含水較多，孔隙較多，且多為大孔，機械強度較低，在運輸過程中造成運力過大且易破碎。
[0008](4)褐煤有較高的含氧量，氧主要以含氧官能團和氧橋鍵存在，易復吸水分和氧氣，自燃傾向高。
[0009]褐煤提質的工藝較多，主要分為蒸發提質和非蒸發提質。現有技術中，原有熱煙氣的蒸發提質技術如下:
[0010]蒸發干燥工藝通常從干燥溫度、進料時間、產品類型等方面來進行分類。而在這些分類中，由于干燥設備、冷卻方式不同以及干燥產品時是否穩定等原因，工藝也有區別。蒸發干燥的技術有很多種，包括固定床、流化床、回轉窯和夾帶系統等，每一種都有其優點。它們大部分都是相對低溫干燥工藝，干燥介質為熱煙道氣，利用煙道氣與褐煤直接接觸使之受熱，水分蒸發干燥，效率差。同時褐煤的燃點較低，干燥過程中常常因局部過熱，使煤質變差，控制不好還會引起爆炸。因為這些工藝在常壓低溫下進行，所以成本低。如果干燥后的產品立即使用的話，可采用這些工藝。因為這些工藝溫度較低，不會永久的改變煤的結構。這種干煤的特性像海綿，一旦重新處于潮濕的空氣或水中，又會迅速吸收失去的水分。
[0011]北京柯林斯達技術開發有限公司褐煤低溫干燥改性提質技術:入場原料煤首先進入一級破碎機，將其破碎至150mm以下，經過一級破碎的原煤進入手選膠帶輸送機進行揀矸，經過揀矸的煤進入二級破碎機，將其破碎至25mm以下，二級破碎后的原煤進入分機篩(篩孔為13mm)進行分級，小于13mm的末煤進入燃料倉，13-25mm的塊煤進入塊煤倉。塊煤經電子皮帶稱定量給料機給入布料機，布料機將塊煤均勻分布到改性爐帶體，依次經過升溫、改性、冷卻后運出爐外形成產品。末煤由電子皮帶稱定量給料機給入熱風爐，燃燒后的熱風進入改性爐作為改性熱煤，具體工藝流程圖見說明書附圖1。采用該工藝的項目有:蒙元煤炭褐煤改性提質加工項目。
[0012]現有技術中褐煤提質的設備往往采用帶式爐，該工藝存在如下缺點:
[0013]⑴由于褐煤易風化，所以原煤中<3mm的煤粉較多，大約占總量的30%，進入提質設備后，揚塵較大，漏料嚴重，提質效果較差，而這部分煤粉不用，則成本上升，煤粉堆積增加，一般提質企業是利用這部分煤粉燒鍋爐，提供煙氣，但該部分煤粉較多，還有大部分不能被有效利用。
[0014]⑵原有的提質設備中煙氣從煤粉下方垂直煤粉吹入，在提質設備的后半部分，則平鋪的煤粉截面由矩形變為球冠，提質煙氣短路，影響提質效果，縮短設備壽命。
[0015]⑶原有提質設備中宏觀分為干燥帶、提質帶、冷卻帶，但溫度區間分布不嚴密，同時，干燥帶的大部分水蒸氣帶入提質帶，降低了提質效率;冷卻帶起降溫的作用，不能增加提質產量。
[0016]⑷提質回收的水分原有技術中被回收，用作其它途徑，水冷凝成本高。
[0017](5)提質過程中有水分參與其中，褐煤受熱不均勻，易自燃。
[0018](6)提質后褐煤揚塵較大，工作環境惡劣。
[0019]⑵提質溫度低，不能較大程度改變褐煤結構，導致提質后其易吸水、自燃。
[0020](8)提質褐煤容重小，運輸成本高。
【發明內容】
[0021 ]針對現有技術中存在的缺陷，本發明目的:提尚揭煤的利用率、提尚熱效率、減少褐煤、能源和水資源的排放、降低褐煤自燃傾向、降低運輸成本。
[0022]本發明具體提供了如下技術方案:一種褐煤梯級提質的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:
[0023]I)褐煤破碎:褐煤原煤22先經煤篩I篩分，小于3mm的進入細煤倉9，大于3_的顆粒再進入破碎機2，粗破為25mm以下顆粒，再經過第二煤篩3，小于3mm細粉分為2部分:第一部分滿足產生煙氣的鍋爐14使用，第二部分進入細煤倉9;3-25mm煤進入提質設備4;
[0024]2)設備改進:將提質設備利用隔板分為干燥區和提質區，隔板將變形的物料截面重整回原來矩形，提高煙氣的熱效率；
[0025]3)水蒸氣冷凝:干燥過程中產生的水蒸氣單獨收集冷凝，控制冷凝量使氣體中70% (體積)水蒸氣待用；
[0026]4)提質區生成的熱解氣30進入旋風筒12的上升煙道10，將細煤倉9的細粉從煙道的上端入口 11泄入，控制上升煙道內煙氣的流速為0.5-1.3Nm3/s，利用細粉向下流動，回收煙氣中熱量和吸附煤焦油;烘干細粉中水分，提高其溫度至150-250Γ;褐煤經提質區提質后得到提質褐煤半焦；
[0027]5)經旋風筒12分離的熱解氣體30，經收塵袋16收塵、第二冷凝器17脫水后進入熱風爐14助燃。
[0028]上述方法中干燥區溫度控制在120_200°C，提質區溫度控制在400°C-500°C。
[0029]上述方法還進一步包括如下步驟:回收余熱的細粉與提質褐煤半焦混合，混合后的提質煤經輥壓機成型，成型壓力為50-70MPa。
[0030]上述方法還進一步包括如下步驟:半焦成型后，進入密閉設備20，將來自冷凝器的水蒸氣噴灑，降低表面溫度，使其復吸部分水分，使成品煤中水分含量與大氣水分含量達到平衡，有效防止提質煤復吸水分，同時煤的溫度降到80-100°C。
[0031]上述方法中，冷卻半焦后的氣體分為2部分，第一部分給旋風筒12提供輔助風量；第二部分為煙氣溫度調節氣27，調整煙氣進入提質干燥區間氣體溫度。
[0032]本發明具有如下優點:
[0033]⑴本技術將褐煤梯級利用，褐煤資源利用率高；
[0034]⑵減少了冷卻帶，擴大了干燥帶和提質帶，提高了設備的臺時產量。
[0035]⑶利用細小煤粉回收焦油和熱量，提高設備的熱效率，增加了顆粒間的結合力，擴大了提質區的溫控區間，增加了設備的適應性。
[0036]⑷利用過冷蒸汽使半焦冷卻，減少冷凝的成本。
[0037](5)熱解氣由于其水分含量少，熱值較高，送回熱風爐助燃有利于降低成本，減少環境污染
【附圖說明】
[0038]圖1為現有技術中褐煤提質工藝流程圖
[0039]圖2為本申請褐煤提質裝置示意圖
[0040]其中，I煤篩、2輥壓破碎機、3第二煤篩、4提質設備、5隔板、6水蒸氣輔助煙筒、7保溫旋風筒、8冷凝器、9細煤倉、10熱解氣上升管道、11撒料口、12旋風筒、13混合裝置、14熱風爐、15輥壓成型機、16收塵袋、17第二冷凝器、18排空風機、19輔助風機、20密閉防塵裝置、21皮帶輸送設備、22褐煤原煤、23水、24、含水蒸氣廢氣、25熱氣、26廢氣排空、27煙氣溫度調節氣28、粉狀提質褐煤、29褐煤型煤、30熱解氣
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖2進一步陳述本發明的技術方案:
[0042]1、褐煤原煤先經煤篩I篩分，小于3mm的進入9細煤倉，大于3mm的顆粒再進入棍壓破碎機2，粗破為25mm以下顆粒，再經過第二煤篩3篩分，小于3mm細粉分為二部分:第一部分進入熱風爐14滿足產生煙氣的鍋爐使用，第二部分進入細煤倉9，利用其吸收余熱，回收熱量，降低提質后褐煤溫度，減少自燃的幾率;3-25mm煤進入提質設備。
[0043]2、將提質設備4利用隔板5分為干燥區和提質區，隔板可以將變形的物料截面重整回原來矩形，提高煙氣的熱效率。減少了冷卻區，增加了干燥區和提質區的有效長度，增加了提質產量和熱效率。
[0044]3、干燥區溫度控制在120_200°C，干燥過程中產生的水蒸氣通過輔助煙筒6排出，經保溫旋風筒7收塵，冷凝器8單獨收集冷凝，但控制冷凝量使氣體中保留部分30-70%水蒸氣待用。
[0045]4、提質區溫度控制在400°C-50(TC，提質區的生成氣體進入旋風筒的熱解氣上升煙道10，將細煤倉9的細粉從煙道10的上端撒料口 11撒入，控制上升煙道內煙氣的流速為
0.5-1.3Nm3/S，利用細粉向下流動，回收煙氣中熱量和吸附煤焦油。烘干細粉中水分，提高其溫度至150-250 V，同時使其表面形成焦油層。
[0046]5、縮小旋風筒12進風口的尺寸，保證立筒內的風速，利用廢煙氣輔助風機19提供輔助風量。
[0047]6、回收余熱的細粉與提質褐煤半焦在混合裝置13處混合，降低內部的溫度，粘結半焦，混合裝置13可以是鉸刀混合或滾筒。
[0048]7、從混合裝置13出的提質煤經輥壓機15半焦成型后，成型壓力為50_70MPa，進入密閉設備20，將來自冷凝器8的含水廢氣24噴灑，降低表面溫度，使其復吸部分水分，同時使褐煤表面孔隙收縮，使成品煤中水分含量與大氣水分含量達到平衡，有效防止提質煤復吸水分，同時煤的溫度降到80-100°C。另外噴淋還防止了提質煤輸出過程中粉塵氣揚。減少自燃的幾率。
[0049]8、冷卻半焦后的氣體分為2部分，第一給旋風筒12提供輔助風量19。第二為煙氣溫度調節氣27，調整煙氣進入提質干燥區間氣體溫度。
[0050]9、經旋風筒12分離的熱解氣體，經收塵袋16收塵、第二冷凝器17脫水后成為熱解氣30進入熱風爐14助燃。
[0051]10、本技術可以由混合裝置產生粉狀褐煤半焦28或經皮帶輸送設備21輸出塊狀半焦29。
【主權項】
1.一種褐煤梯級提質的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 1)褐煤破碎:褐煤原煤22先經煤篩I篩分，小于3mm的進入細煤倉9，大于3mm的顆粒再進入破碎機2，粗破為25mm以下顆粒，再經過第二煤篩3，小于3mm細粉分為2部分:第一部分滿足產生煙氣的鍋爐14使用，第二部分進入細煤倉9;3-25mm煤進入提質設備4; 2)設備改進:將提質設備利用隔板分為干燥區和提質區，隔板5將變形的物料截面重整回原來矩形，提高煙氣的熱效率； 3)水蒸氣冷凝:干燥過程中產生的水蒸氣單獨收集冷凝，控制冷凝量使氣體中70%(體積)水蒸氣待用； 4)提質區生成的熱解氣30進入旋風筒12的上升煙道10，將細煤倉9的細粉從煙道的上端入口 11泄入，控制上升煙道內煙氣的流速為0.5-1.3Nm3/s，利用細粉向下流動，回收煙氣中熱量和吸附煤焦油;烘干細粉中水分，提高其溫度至150-250°C;褐煤經提質區提質后得到提質褐煤半焦； 5)經旋風筒12分離的熱解氣體30，經收塵袋16收塵、第二冷凝器17脫水后進入熱風爐14助燃。2.如權利要求1所述的褐煤梯級提質的方法，其特征在于，干燥區溫度控制在120-200°C，提質區溫度控制在400°C-500°C。3.如權利要求1或2所述的褐煤梯級提質的方法，其特征在于，還進一步包括如下步驟:回收余熱的細粉與提質褐煤半焦混合，混合后的提質煤經輥壓機成型，成型壓力為50-70MPa。4.如權利要求3所述的褐煤梯級提質的方法，其特征在于，還進一步包括如下步驟:半焦成型后，進入密閉設備20，將來自冷凝器的水蒸氣噴灑，降低表面溫度，使其復吸部分水分，使成品煤中水分含量與大氣水分含量達到平衡，有效防止提質煤復吸水分，同時煤的溫度降到80-100°C。5.如權利要求4所述的褐煤梯級提質的方法，其特征在于，冷卻半焦后的氣體分為2部分，第一部分給旋風筒12提供輔助風量;第二部分為煙氣溫度調節氣27，調整煙氣進入提質干燥區間氣體溫度。
【文檔編號】F26B25/00GK106016971SQ201610331664
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】滕英躍, 劉全生, 滕英霞, 李長青, 宋銀敏, 廉士俊, 劉宇喆, 何潤霞, 智科端
【申請人】內蒙古工業大學