一種提高褐煤熱解半焦成型球強度的專用系統及其應用的制作方法

文檔序號：11107567閱讀：438來源：國知局

本發明涉及一種提高褐煤熱解半焦成型球強度的專用系統，還涉及利用所述專用系統提高褐煤熱解半焦成型球強度的方法。

背景技術：

半焦是以高揮發分的弱粘結或不粘結性煤為原料，經中、低溫干餾炭化除去煤中焦油物質和大部分揮發分后的產品，作為一種新型碳素材料，以其固定炭高、電阻率高含灰份低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的價格，正逐步被推廣應用很多行業。

褐煤通過提質后產生的半焦產品，由于細碎粒度較多，且其密度小且比較脆，部分大顆粒也極易粉碎，故存在易風化揚塵、污染大、無法運輸等困難，而半焦產品其內部有粘性的膠質層則在熱解過程中作為主導產品分離出，故半焦產品其成型性極差，基本上不具備成型特性。針對褐煤熱解提質后的半焦產品，主要是添加一些有機粘結劑以及其他添加劑進行成型，添加劑成本高且采用添加劑后半焦特性發生一定變化，不易后續利用，而部分熱解項目則直接將半焦運輸，其運輸、堆積過程中的粉塵污染及其嚴重。

中國專利申請公布號CN 103074139 A公開了一種對富含水褐煤熱解后半焦成型的提質方法，主要技術特征為：第一步，將半焦與干燥后的褐煤進行混合：首先將富含水褐煤熱解后提質后的半焦通過均化倉后輸送至混合均化加熱倉，同時將通過褐煤干燥系統干燥后的褐煤也送入混合均化加熱倉；第二步，往混合均化加熱倉的內部通入蒸汽，在對半焦和干褐煤進行混合的同時進行加熱；第三步，經均化加熱后的混合料進入超高壓成型機上方的伴熱緩沖倉，并隨后進入超高壓成型機；第四步，混合料送入超高壓成型機進行高壓成型，混合料通過超高壓成型機的高壓無粘結劑擠壓成型后通過振動篩進行篩分，其中篩分合格的產品通過后續的冷卻、鈍化工藝處理后作為最終產品，通過型煤冷卻固化輸送系統被送至型煤堆場，而篩分不合格的產品則通過返料系統返至均化倉內與半焦堆場內的半焦進行均化，待均化后與半焦一并通過半焦輸送系統送入混合均化加熱倉內進行再次與干燥后的褐煤進行混合，其中均化倉主要是將返料和原半焦進行初步均化，通過均化倉的物料被輸送至混合均化加熱倉，在混合均化加熱倉內，再與新進的干燥后的褐煤進行混合、均化、加熱，加熱至一定溫度后進入后續繼續成型。該技術有以下三個缺點：(1)首先需要將半焦產品與褐煤進行摻混后用蒸汽加熱，大大增加了能耗和技術的復雜性；(2)該技術將混合好的物料用高壓壓球機進行成型，高壓壓球機設備投資大，能耗高；(3)該技術的成型球由于工藝中需要加入水，所以最后需要烘干，這無疑增加了設備投資和成型工藝成本。

中國專利申請公布號CN 102766497 A公開了一種褐煤半焦粉的成型裝置，其包括：料倉、螺旋給料機、第一級雙軸攪拌混合機、第二級雙軸攪拌混合機、反應釜、行星式輪碾機和高壓壓球機，其中螺旋給料機設置在用于盛放設定粒度顆粒的褐煤半焦粉的料倉下方，將褐煤半焦粉和與其成比例注入的干粉粘結劑送入與其相連的第一級雙軸攪拌混合機，反應釜設置在第一級雙軸攪拌混合機上方，噴入含第一設定比例水分的水霧和由反應釜注入含第二設定比例水分的液體粘結劑進行第一級混合攪拌后送入連接在第一級雙軸攪拌混合機之后的第二級雙軸攪拌混合機；第二級雙軸攪拌混合機對第一級混合攪拌后的褐煤半焦粉進行第二級混合攪拌；行星式輪碾機通過大傾角皮帶機和電動三通與第二級雙軸攪拌混合機相連，行星式輪碾機對由滑槽進入的第二級混合攪拌后的物料進行碾壓；中間緩沖倉通過第一輸送機與行星式輪碾機相連，將碾壓后的物料緩存；高壓壓球機通過皮帶輸送機與中間緩沖倉相連，皮帶輸送機將碾壓后的物料送入高壓壓球機，形成成型的球團。該技術的缺點主要是工藝復雜，設備繁多，僅混合物料方面就進行了多級攪拌，而且也使用了高壓壓球機，整個技術的設備投資極高，導致經濟性不好。

因此，迫切需要開發一種新技術來提高褐煤熱解半焦成型球的強度，使其能夠滿足現有技術揚塵大、污染嚴重、無法運輸等問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種提高褐煤熱解半焦成型球強度的專用系統。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種利用所述專用系統提高褐煤熱解半焦成型球強度的方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

本發明首先公開了一種提高褐煤熱解半焦成型球強度的專用系統，包括：快速熱解裝置，所述快速熱解裝置設有褐煤進料口和褐煤熱解半焦的出料口；

破碎裝置，所述破碎裝置設有半焦進料口和破碎后半焦的出料口；

混料裝置，所述混料裝置設有進料口和混合后產物出料口；

成型裝置，所述成型裝置設有待成型物料的進料口和成型后球團的出料口；

燒結裝置，所述燒結裝置設有成型球團的進料口和燒結后球團的出料口。

其中，所述快速熱解裝置的出料口與所述破碎裝置的半焦進料口相連；所述破碎裝置的出料口與所述混料裝置的進料口相連；所述混料裝置的混合后產物出料口與所述成型裝置的待成型物料的進料口相連；所述成型裝置的成型后球團的出料口與所述燒結裝置的成型球團的進料口相連。

進一步優選的，所述快速熱解裝置的出料口通過耐熱管道與所述破碎裝置的進料口相連。

本發明所述“相連”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連。

本發明所述混料裝置為混料機。

所述成型裝置為低壓對輥壓氣機。優選為對輥壓球機。

所述燒結裝置為馬弗爐。

任何混料機及對輥壓球機均適用于本發明。

本發明提高褐煤熱解半焦成型球強度的專用系統，褐煤經所述快速熱解裝置的褐煤進料口進入快速熱解裝置，褐煤在快速熱解裝置中熱解得到半焦；半焦經所述破碎裝置的半焦進料口進入破碎裝置，將半焦在破碎裝置中破碎至粒徑≤2毫米；破碎后的半焦和黏土分別經所述混料裝置的進料口進入混料裝置，在混料裝置中混合均勻，得到混合料；混合料經所述成型裝置的待成型物料的進料口進入成型裝置，將混合料在成型裝置中成型得到成型球；成型球經所述燒結裝置的成型球團的進料口進入燒結裝置，將成型球在燒結裝置中進行燒結，然后冷卻，取出成型球。

本發明進一步公開了一種利用所述專用系統提高褐煤熱解半焦成型球強度的方法，包括：(1)將褐煤在快速熱解裝置中熱解得到半焦，半焦在破碎裝置中破碎后在混料裝置中與黏土混合均勻，得到混合料；(2)將混合料在成型裝置中成型得到成型球；(3)將成型球在燒結裝置中進行燒結，冷卻，即得。

其中，步驟(1)所述黏土的用量為褐煤熱解后的半焦質量的3-10％。步驟(1)將褐煤熱解后的半焦破碎至粒徑≤2毫米。步驟(1)所述混合的時間為3-6分鐘。

步驟(2)所述成型的壓力為14～22MPa。步驟(3)所述燒結的溫度為900-1400℃，燒結的時間為30-60分鐘。

褐煤熱解半焦不同于其他煤，褐煤本身孔隙率發達，熱解后形成的半焦孔隙率會進一步增加，而且褐煤半焦脆性高、塑性差，因此褐煤熱解得到的半焦用傳統方式很難成型，即便成型，型球強度也無法滿足型煤工業要求。

本發明通過將一定粒度的褐煤熱解半焦粉與一定量的黏土均勻混合后，進行成型(例如，用傳統的對輥壓球機)，然后將成型球放入密閉并且氮氣無氧環境的高溫馬弗爐中，在900℃-1400℃的溫度下進行燒結，當黏土在加熱的過程中，到達一定溫度(800℃-900℃)后，繼續升高溫度時，黏土中低共熔物質開始熔化，液相出現并逐漸增加，填充在固體顆粒之間，由于液相表面張力的作用，使得未熔顆粒進一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，進而增加了成型球的強度。本發明通過這樣的方式解決了褐煤熱解半焦成型難、成型工藝復雜、成型成本高以及工藝中需要加水成型而導致后續成型球需要烘干等問題。

本發明中型球的高溫加熱在馬弗爐中進行，燒結的時間為30-60分鐘。

燒結的時間低于30分鐘，燒結不充分，黏土中低共熔物質無法充分熔化發揮作用；燒結達到60分鐘時，燒結充分完成，但是超過60分鐘后，燒結不再發揮作用，繼續延長浪費熱量。

本發明分別測試了所制備的成型球燒結前與燒結后的抗壓強度，成型球燒結前的抗壓強度平均為105-137N/球，燒結后的抗壓強度平均為451-537N/球。

本發明對所述褐煤沒有局限性，所有種類的褐煤均適用于本發明；而且所有種類的黏土均屬于本發明范圍之內。

本發明技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果：

本發明僅使用常用的、低成本無機物質作為粘結劑，例如黏土。此外，粘結劑的加入量是較少的，因此大大降低了成型粘結劑的成本。相對于其他成型技術，本發明不需要直接使用成型機就可以生產出強度很好的成型球。本發明工藝路線簡單，極大的降低了成型工藝的設備數量，減少了多級混合攪拌設備、粘結劑反應釜以及蒸汽加熱設備等，因此節省了設備投資，降低了工藝成本。本發明不需要高壓壓球機進行成型，只需要使用傳統的低壓對輥壓球機即可，降低了壓球機設備投資。本發明將經過對輥成型后的低強度成型球放入馬弗爐中燒結進而增加成型球強度，為成型球強度的增加提供了一種全新的思路。

附圖說明

圖1為本發明利用熱解半焦制備型焦的系統結構示意圖；

圖2為本發明利用所述專用系統提高褐煤熱解半焦成型球強度的方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但是應理解所述實施例僅是范例性的，不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發明的保護范圍。

如圖1所示，本發明提供了一種提高褐煤熱解半焦成型球強度的專用系統，包括：

快速熱解裝置100，所述快速熱解裝置100設有褐煤進料口和褐煤熱解半焦的出料口；

破碎裝置200，所述破碎裝置200設有半焦進料口和破碎后半焦的出料口；

混料裝置300，所述混料裝置300設有進料口和混合后產物出料口；

成型裝置400，所述成型裝置400設有待成型物料的進料口和成型后球團的出料口；

燒結裝置500，所述燒結裝置500設有成型球團的進料口和燒結后球團的出料口。

其中，快速熱解裝置100的出料口與破碎裝置200的半焦進料口相連；破碎裝置200的出料口與混料裝置300的進料口相連；混料裝置300的混合后產物出料口與成型裝置400的待成型物料的進料口相連；成型裝置400的成型后球團的出料口與燒結裝置500的成型球團的進料口相連。

進一步優選的，快速熱解裝置100的出料口通過耐熱管道與破碎裝置200的進料口相連。

本發明所述“相連”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連。

作為本發明的具體實施方式，混料裝置300為混料機；成型裝置400為低壓對輥壓氣機，優選為對輥壓球機；燒結裝置500為馬弗爐。任何混料機及對輥壓球機均適用于本發明。

本發明提高褐煤熱解半焦成型球強度的專用系統，褐煤經快速熱解裝置100的褐煤進料口進入快速熱解裝置100，褐煤在快速熱解裝置100中熱解得到半焦；半焦經破碎裝置200的半焦進料口進入破碎裝置200，將半焦在破碎裝置200中破碎至粒徑≤2毫米；破碎后的半焦和黏土分別經混料裝置300的進料口進入混料裝置300，在混料裝置300中混合均勻，得到混合料；混合料經成型裝置400的待成型物料的進料口進入成型裝置400，將混合料在成型裝置400中成型得到成型球；成型球經燒結裝置500的成型球團的進料口進入燒結裝置500，將成型球在燒結裝置500中進行燒結，然后冷卻，取出成型球。

實施例1