專利名稱：煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于化工設(shè)備領(lǐng)域，確切地說是超凈煤生產(chǎn)線上的煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置。
背景技術(shù)：
通過國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)查新，目前還尚無(wú)工業(yè)化規(guī)模同等原理的超凈煤生產(chǎn)成套裝置，在對(duì)用氫氟酸和氟硅酸去灰的相關(guān)研究和探討多年來在學(xué)術(shù)界一直未停止。從實(shí)驗(yàn)室到小試裝置，有一定數(shù)量的文章和研究成果發(fā)表，其中大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)第33卷1期刊登一篇文章《用含氟酸脫灰制取超純煤》和太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)第31卷4期刊登一篇文章《酸洗脫灰對(duì)原煤樣品性能的影響研究》，它們所涉及的基本原理與本申請(qǐng)中工業(yè)成套裝置的主工藝工作原理很相近，但未涉及到實(shí)際生產(chǎn)中具體采用的設(shè)備的設(shè)計(jì)問題。澳大利亞人羅伯特和麥?zhǔn)烤S在小試驗(yàn)中發(fā)明了《氟酸洗煤裝置》，以下簡(jiǎn)稱羅麥裝置，該羅麥裝置是將超聲波裝置和管式反應(yīng)器集合在一個(gè)大的環(huán)形封閉水箱內(nèi)，超聲波裝置不直接與煤酸混合液接觸，而是通過水傳遞媒介對(duì)煤酸混合液進(jìn)行作用，管式反應(yīng)器的出口接在一隔柵式重礦分離器上，通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的小試驗(yàn)該裝置在設(shè)計(jì)中已存在有以下問題，難以用于工業(yè)化生產(chǎn)。首先，超聲波被水和塑料吸收損失量過大；煤在酸液中的比重比羅麥二人計(jì)算估計(jì)的大，因此，煤酸混合液在管式反應(yīng)器中的分層沒有達(dá)到預(yù)測(cè)計(jì)算的目的，由此導(dǎo)致重礦分離器基本失效，處理后灰分殘留量是2.78％，其中硫化鐵殘留量是85％，鈣鎂殘留量是70％。環(huán)形水箱內(nèi)所有機(jī)構(gòu)難易維修或更換，一旦有故障，將導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，以滿足工業(yè)化生產(chǎn)，達(dá)到脫硫去灰凈化煤的效果。
本目的以下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)該煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，它包括有超聲波反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、壓力泵及重礦分離器，所述的超聲波反應(yīng)器是一個(gè)超聲波反應(yīng)罐。在超聲波反應(yīng)罐的罐體上通過管道連接有加熱攪拌反應(yīng)槽，其中超聲波反應(yīng)罐的出料口通過管道與加熱攪拌反應(yīng)槽的進(jìn)料口相接，在攪拌反應(yīng)槽的出口連接壓力泵，壓力泵的另一端與管式反應(yīng)器相接，所述的重礦分離器由兩級(jí)分離器連接構(gòu)成，管式反應(yīng)器與一級(jí)重礦分離器通過管道相接，一級(jí)分離器的下端出料口通過管道與二級(jí)重礦分離器的入料口相接，在二級(jí)分離器與加熱攪拌反應(yīng)槽之間還設(shè)置有反應(yīng)液回流管。所述的超聲波反應(yīng)罐主要由反應(yīng)罐本體，罐體內(nèi)側(cè)一周均勻地設(shè)置裝有超聲波的安裝板，罐內(nèi)中間位置設(shè)有攪拌器，罐體上設(shè)有進(jìn)料口、出料口所構(gòu)成，沿超聲波反應(yīng)罐內(nèi)壁，且在裝有超聲波的安裝板相互之間可以設(shè)有護(hù)板。所述的管式反應(yīng)器為螺旋管式結(jié)構(gòu)。所述的加熱攪拌反應(yīng)槽是由長(zhǎng)方形的箱體，箱體內(nèi)設(shè)有蛇形加熱管，加熱管的兩端側(cè)分別設(shè)有攪拌器所構(gòu)成，其中加熱管和攪拌器分別固定在箱體的頂蓋或箱底上。所述一級(jí)重礦分離器是由一個(gè)錐形體外殼，外殼內(nèi)橫向設(shè)有物料導(dǎo)管，導(dǎo)管上設(shè)有物料懸浮槽，物料導(dǎo)管從物料懸浮槽中間穿過，在導(dǎo)管與懸浮槽的底部分別設(shè)有下料縫隙所構(gòu)成；二級(jí)重礦分離器是由一個(gè)錐形體分離罐，在錐形體分離罐內(nèi)壁設(shè)有導(dǎo)流槽構(gòu)成，在其分離罐的一側(cè)設(shè)有反應(yīng)液回流口，其下端設(shè)有重礦出口。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點(diǎn)該設(shè)計(jì)中使得超聲波直接作用于煤酸混合液，解決了超聲波的衰減問題；反應(yīng)過程增設(shè)了加熱攪拌反應(yīng)設(shè)施，加長(zhǎng)了煤酸反應(yīng)時(shí)間，對(duì)去灰分中鈣、鎂成分效果顯著；設(shè)計(jì)了特殊結(jié)構(gòu)的兩級(jí)重礦分離器，使脫出的酸液沒有浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)成本?？偠灾?，本裝置首次將氟酸洗煤方法用于工業(yè)化生產(chǎn)中，可在2噸/小時(shí)的規(guī)模下連續(xù)產(chǎn)出低灰分的超凈煤，超凈煤的灰分含量是1.51％、硫化鐵殘留量5％、鈣鎂殘留量是20％，熱值大于7800大卡。


圖1為本實(shí)用新型整體內(nèi)部構(gòu)造及其連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為超聲波反應(yīng)罐的俯視圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)連接及其每部分的內(nèi)部構(gòu)造作進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖1所示，該煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置主要由超聲波反應(yīng)罐1、加熱攪拌反應(yīng)槽2、壓力泵3、管式反應(yīng)器4及重礦分離器5以次通過管道連接組成。其中超聲波反應(yīng)罐是由反應(yīng)罐本體8、罐體內(nèi)側(cè)一周均勻地設(shè)置裝有超聲波的安裝板9、其中心位置設(shè)置有攪拌器10、罐體上設(shè)有進(jìn)料口20和出料口21構(gòu)成，在超聲波的安裝板9相互之間設(shè)有物料護(hù)板19。所述的加熱攪拌反應(yīng)槽2是由一個(gè)長(zhǎng)方形的箱體11、沿著長(zhǎng)的方向在箱體內(nèi)安裝有蛇形加熱管12，加熱管的兩端側(cè)分別安裝一臺(tái)攪拌器13構(gòu)成。加熱管和攪拌器分別固定在箱體上，在箱體頂蓋上還設(shè)有SIF4的出口22，蛇形管上箭頭所指的是加熱氣體的進(jìn)口和出口。所述管式反應(yīng)器4是一種螺旋管式結(jié)構(gòu)。所述的重礦分離器由兩級(jí)分離器構(gòu)成，其中一級(jí)重礦分離器5主要由一個(gè)錐形體外殼14，在外殼內(nèi)橫向設(shè)有物料導(dǎo)管15，導(dǎo)管上設(shè)有物料懸浮槽16，導(dǎo)管從懸浮槽中間穿過所構(gòu)成。在物料導(dǎo)管和物料懸浮槽的底部分別開設(shè)有下料條縫17，物料導(dǎo)管的上部開設(shè)有溢流孔23，導(dǎo)管的兩端固定在錐形體外殼上，懸浮槽的底部由兩根支柱在外殼內(nèi)固定支撐，外殼的上端裝置有SIF4回收管24。二級(jí)重礦分離器6是由錐形體分離罐本體，分離罐內(nèi)壁設(shè)有旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)流槽18構(gòu)成。一級(jí)重礦分離器的下端出料口與二級(jí)重礦分離器上端側(cè)的進(jìn)料口串接。在二級(jí)重礦分離器的分離罐一側(cè)設(shè)置有反應(yīng)液回流出口(分上液位出口和下液位出口)，它通過管道與加熱攪拌反應(yīng)槽頂部的反應(yīng)液回收口相接，使反應(yīng)液回收后繼續(xù)再使用不至于浪費(fèi)。
該裝置在安裝時(shí)，使超聲波反應(yīng)罐1安裝位置高于加熱攪拌反應(yīng)槽2，物料在位差下從超聲波反應(yīng)罐自然流入攪拌反應(yīng)槽。管式反應(yīng)器架空安裝，物料經(jīng)耐酸泵(壓力泵)從反應(yīng)槽出口送入管式反應(yīng)器。一級(jí)重礦分離器與管式反應(yīng)器出口水平安裝，物料經(jīng)管式反應(yīng)器自然流入一級(jí)重礦分離器。二級(jí)重礦分離器連接在一級(jí)重礦分離器的下料口上，但其位置高于加熱攪拌反應(yīng)槽，使得回收反應(yīng)液自然回流至反應(yīng)槽內(nèi)。
該裝置的工作原理及過程首先將酸由20％濃度的氫氟酸和20％濃度的氟硅酸各半構(gòu)成，煤酸按1∶3的比例經(jīng)攪拌混合后送入超聲波反應(yīng)罐中，在28KHz大功率超聲波的連續(xù)作用及攪拌器10和護(hù)板9的協(xié)助下，煤酸得到了加速反應(yīng)，反應(yīng)后的煤酸混合液送入加熱攪拌反應(yīng)槽(由外界向蛇形加熱管送熱氣體)將混合液加溫至70℃，由于加熱攪拌反應(yīng)槽長(zhǎng)度較長(zhǎng)，被反應(yīng)煤平均在槽內(nèi)滯留時(shí)間約為5分鐘。使得煤酸得到了充分的反應(yīng)，其中二氟化硅被轉(zhuǎn)化為四氟化硅氣體從出口22排出回收、二氧化硫被轉(zhuǎn)化為硫化鐵沉淀外，其他均混合進(jìn)入酸液之中。然后，由壓力泵將混合酸液送入管式反應(yīng)器。由于管式反應(yīng)器盤旋在上空，總長(zhǎng)度是反應(yīng)槽長(zhǎng)度的50倍，煤酸混合液在管中滯留的平均時(shí)間為15分鐘，這時(shí)，煤酸得到了完全充分的反應(yīng)，煤中灰經(jīng)化學(xué)反應(yīng)得到了重組?？稍诤罄m(xù)的固液分離環(huán)節(jié)中與煤分離被除去。由于充分反應(yīng)后的煤比重較輕(約為0.9)，而硫化鐵比重較大(約為1.5)，經(jīng)很長(zhǎng)的管式反應(yīng)器過程，混合物液實(shí)現(xiàn)了分層，重礦在下，凈煤在上，然后進(jìn)入兩級(jí)重礦分離器，第一級(jí)重礦分離器采用了物料懸浮槽和物料導(dǎo)管，物料懸浮槽內(nèi)充滿液體，提供物料浮力，從而保持管式反應(yīng)器中流動(dòng)的混合液動(dòng)態(tài)形態(tài)不變。因此，煤酸混合液流經(jīng)物料導(dǎo)管時(shí)，由于物料導(dǎo)管底部有條縫，所以大部分硫化鐵等重礦形成雜物和少部分凈煤被分離到物料懸浮槽內(nèi)，而硫化鐵和少量?jī)裘航?jīng)物料懸浮槽底部的縫被析出沉淀在一級(jí)重礦分離器底部，然后進(jìn)入到二級(jí)重礦分離器，于此同時(shí)還有一部分四氟化硅氣體從出口24排出回收。二級(jí)重礦分離器采用了旋流離心分離的原理，在圓錐形分離器內(nèi)壁裝有螺旋線導(dǎo)流槽。當(dāng)物料在落差作用下進(jìn)入二級(jí)重礦分離器后，按旋轉(zhuǎn)方向沿導(dǎo)流槽向下運(yùn)動(dòng)，硫化鐵因較重，只在中心方向旋轉(zhuǎn)，然后沉淀到底部被排出。凈煤和酸液較輕，貼近內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)并被回流管逐步導(dǎo)回加熱攪拌反應(yīng)槽，至此，完成了去灰脫硫的全過程。
權(quán)利要求1.一種煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，它包括有超聲波反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、壓力泵及重礦分離器，其特征是所述的超聲波反應(yīng)器是一個(gè)超聲波反應(yīng)罐(1)，在超聲波反應(yīng)罐的罐體上通過管道連接有加熱攪拌反應(yīng)槽(2)，攪拌反應(yīng)槽的出口與壓力泵(3)相接，壓力泵的另一端與管式反應(yīng)器(4)相接，所述的重礦分離器由兩級(jí)分離器連接構(gòu)成，管式反應(yīng)器(4)與一級(jí)重礦分離器(5)通過管道相接，一級(jí)分離器的下端出料口通過管道與二級(jí)重礦分離器(6)的入料口相接，所述的二級(jí)分離器(6)與加熱攪拌反應(yīng)槽(2)之間設(shè)置有反應(yīng)液回流管(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，其特征是所述的超聲波反應(yīng)罐(1)主要由反應(yīng)罐本體(8)，罐體內(nèi)側(cè)一周均勻地設(shè)置有裝有超聲波的安裝板(9)，罐內(nèi)中間位置設(shè)有攪拌器(10)，罐體上設(shè)有進(jìn)料口(20)、出料口(21)所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，其特征是所述的管式反應(yīng)器(4)為螺旋管式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，其特征是所述的加熱攪拌反應(yīng)槽(2)是由長(zhǎng)方形的箱體(11)，箱體內(nèi)設(shè)有蛇形加熱管(12)，加熱管的兩端側(cè)分別設(shè)有攪拌器(13)所構(gòu)成，其中加熱管和攪拌器分別固定在箱體(11)的頂蓋或箱底上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，其特征是所述一級(jí)重礦分離器(5)是由一個(gè)錐形體外殼(14)，外殼內(nèi)橫向設(shè)有物料導(dǎo)管(15)，導(dǎo)管上設(shè)有物料懸浮槽(16)，物料導(dǎo)管從物料懸浮槽中間穿過，在導(dǎo)管與懸浮槽的底部分別設(shè)有下料縫隙(17)所構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，其特征是所述的二級(jí)重礦分離器(6)是由一個(gè)錐形體分離罐，在錐形體分離罐內(nèi)壁設(shè)有導(dǎo)流槽(18)構(gòu)成，所述分離罐的一側(cè)設(shè)有反應(yīng)液回流口，其下端設(shè)有重礦出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，其特征是沿超聲波反應(yīng)罐內(nèi)壁，且在裝有超聲波的安裝板(9)相互之間可以設(shè)有護(hù)板(19)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤酸反應(yīng)脫硫去灰裝置，它是超凈煤生產(chǎn)線上的部分生產(chǎn)設(shè)備。它主要由超聲波反應(yīng)罐1、在其出料口由管道連接有加熱攪拌反應(yīng)槽2、反應(yīng)槽出口端裝有壓力泵3、泵的另一端連接有管式反應(yīng)器4、管式反應(yīng)器與重礦分離器相接構(gòu)成。其中重礦分離器分一級(jí)重礦分離器5、二級(jí)重礦分離器6，二級(jí)重礦分離器與加熱攪拌反應(yīng)槽之間連接有反應(yīng)液回流管。該裝置是首次將氟酸洗煤方法用于工業(yè)化生產(chǎn)，可在2噸/小時(shí)的規(guī)模下連續(xù)產(chǎn)出低灰分的超凈煤，該煤的灰分僅有1.51％，而熱值大于7800大卡，是降低城市環(huán)境污染所采用的一種燃料。
文檔編號(hào)C10L10/00GK2661313SQ0326274
公開日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月9日
發(fā)明者魏大山 申請(qǐng)人:魏大山