專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于煤炭熱解
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法，該方法主要應(yīng)用于原料煤高溫?zé)峤馍a(chǎn)焦炭、煤焦油和煤氣。也可用于煤干燥、火力發(fā)電廠(chǎng)和鍋爐用煤入爐前預(yù)處理，提取煤中的煤焦油和有價(jià)氣體成分。
背景技術(shù)：
：煉焦也叫高溫?zé)捊?、高溫干餾，是煤干餾的一種，是指煤在隔絕空氣的條件下加熱到900。C1100。C，產(chǎn)生熱分解，生成焦炭、煤焦油、粗苯、煤氣等產(chǎn)物的過(guò)程。當(dāng)煤料的溫度高于10(TC時(shí)，煤中的水分被蒸出；溫度升高到200。C以上時(shí)，可釋放出煤中結(jié)合水；溫度達(dá)到350'C以上時(shí)，粘結(jié)性煤開(kāi)始軟化，并進(jìn)一步形成粘稠的膠質(zhì)體；當(dāng)溫度升至400'C50(TC時(shí)，大部分煤氣和煤焦油析出，稱(chēng)一次熱分解產(chǎn)物；在45(TC55(TC，熱分解繼續(xù)進(jìn)行，殘留物逐漸變稠并固化形成半焦；高于55(TC，半焦繼續(xù)分解，析出余下的揮發(fā)物(主要成分是氫氣、甲烷等)，半焦失重同時(shí)進(jìn)行收縮，形成裂紋；溫度高于80(TC，半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭/半焦等。當(dāng)干餾在室式干餾爐內(nèi)進(jìn)行時(shí)，一次熱分解產(chǎn)物與赤熱焦炭及高溫爐壁相接觸，發(fā)生二次熱分解，形成二次熱分解產(chǎn)物(焦?fàn)t煤氣和其它煉焦化學(xué)產(chǎn)品)。煉焦主要產(chǎn)品焦炭是重要的高爐煉鐵原料，也可用于鑄造、造氣、電石生產(chǎn)和有色金屬冶煉等生產(chǎn)領(lǐng)域。全世界每年用于高爐生產(chǎn)的焦炭約占焦炭總產(chǎn)量的85%以上。煤焦油為芳烴、雜環(huán)化合物等的混合物，是工業(yè)上獲得芳烴的重要來(lái)源。焦?fàn)t煤氣可用于燃料及生產(chǎn)甲醇、代用天然氣等化工原目前，國(guó)內(nèi)外的高溫?zé)峤馍a(chǎn)焦炭的主要爐型有奧托式焦?fàn)t、卡爾.斯梯爾型焦?fàn)t、克虜伯-考伯斯型焦?fàn)t等，除此之外還有日本新日鐵式焦?fàn)t和我國(guó)的JN型焦?fàn)t。為了適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代焦?fàn)t必須向大型化發(fā)展，同時(shí)還要注重污染控制，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、低污染的目標(biāo)。以上這些爐型均采用外熱式，即利用炭化室外側(cè)爐墻對(duì)煤料傳熱，雖然產(chǎn)生的煤氣質(zhì)量穩(wěn)定，但工藝過(guò)程存在傳熱不均勻、熱解時(shí)間較長(zhǎng)、生產(chǎn)效率相對(duì)較低等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有煉焦技術(shù)存在的缺陷或者不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種快速高效的煤高溫干餾生產(chǎn)焦炭的方法，該方法具有熱解速度快、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、收率高等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案-一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法，該方法采用微波發(fā)生裝置作為加熱熱源，微波頻率在300300000MHz之間，將煉焦用煤加熱到900°C~1100°C進(jìn)行高溫千餾，生成焦炭、煤焦油和煤氣等產(chǎn)品。本發(fā)明的其他一些特點(diǎn)是-所述的微波發(fā)生裝置在煤熱解爐(焦化爐)的外部設(shè)置，或者在內(nèi)部設(shè)置，微波發(fā)生裝置的形狀結(jié)合微波安全規(guī)范的要求及熱解裝置的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。所述的煉焦用煤的粒度為小于3mm的煤料重量占總重量的80%左右，煉焦用煤使用焦煤、煉焦配型煤、搗固型煤或者冷壓型焦煤，其成分主要是:揮發(fā)份在25%-32%，膠質(zhì)層厚度在17-22mm之間，粘結(jié)指數(shù)在60-75之間，水分在7%左右。本方法處理的煤料在微波的作用下，用較短的時(shí)間即可使溫度升高至煉焦所需要的溫度范圍(90(TC110(TC)，煤料中的揮發(fā)份可充分熱解，最后生成焦炭、煤焦油和煤氣。該方法可用于煉焦煤的高溫?zé)峤?、電廠(chǎng)用煤的預(yù)處理、焦煤預(yù)熱或型焦制備等，具有生產(chǎn)周期短、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、資源綜合利用率高等特點(diǎn)。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合產(chǎn)生熱量進(jìn)行加熱，煤料的升溫不是通過(guò)熱傳輸而是通過(guò)外場(chǎng)與物體相互作用完成，它具有選擇性、非接觸性、整體性、均勻性好，加熱時(shí)間短，可以快速啟動(dòng)與停止，操作方便，能源利用率和加熱效率高，安全衛(wèi)生無(wú)污染。本發(fā)明的實(shí)施方案可以選擇以下幾種方案一將微波發(fā)生器置于煤熱解爐外進(jìn)行外加熱，煤熱解爐體采用可以透過(guò)微波的硅磚，鎂磚或高鋁磚等微波爐適用的耐火材料作為爐墻，在爐腔內(nèi)加入煤，煤在爐腔內(nèi)可以由微波發(fā)生器進(jìn)行加熱至90(rC110(TC之間，對(duì)煤料進(jìn)行快速選擇性加熱，依靠煤料自身的介電性質(zhì)轉(zhuǎn)換微波能量，產(chǎn)生熱量，利用微波活化分子的作用，達(dá)到煤快速熱解的目的，并且在熱解過(guò)程中，煤氣的余熱可以使后加進(jìn)的物料脫除一部分物理水和分子水，充分的利用熱能，從而得到焦炭、煤焦油和煤氣。方案二將微波發(fā)生裝置置于煤熱解爐內(nèi)加熱，微波發(fā)生裝置可以根據(jù)爐體結(jié)構(gòu)需要做成一定的形狀，也可以將微波發(fā)生器做成多個(gè)，分布于煤熱解爐內(nèi)，爐體除了用保溫磚砌筑外，在爐體外側(cè)需再加設(shè)一層微波隔離材料，防止微波泄漏出爐外，煤可以靜態(tài)的形式通過(guò)微波加熱，從而得到焦炭、煤焦油和煤氣。方案三微波發(fā)生裝置置于煤熱解爐內(nèi)和爐外，同時(shí)加熱，用于生產(chǎn)焦炭、煤焦油和煤氣。微波發(fā)生裝置形狀結(jié)合微波安全規(guī)范的要求及熱解裝置的形狀進(jìn)行設(shè)置。以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例，需要說(shuō)明的是本發(fā)明不局限于以下實(shí)施例，凡是按照本發(fā)明給出的技術(shù)方案，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1:取一定量的煉焦配合煤，配合煤中氣煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤等按一定的比例配合后，粉碎至一定的粒度。放入微波加熱的反應(yīng)器中，微波頻率為2450MHz，加熱到900°C-1200°C，熱解60-90min，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出焦炭、煤焦油和煤氣三種產(chǎn)品。焦炭強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果為焦炭強(qiáng)度M4。為86.3呢，Mw為7.3%。焦炭成分分析結(jié)果如表1所示，煤氣成分分析如表2所示。表l:焦炭成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例2:取一定量的焦煤破碎到粒度小于3mm的占80%以上，將其放置于煤熱解反應(yīng)容器中，將微波發(fā)生器置于煤熱解裝置外進(jìn)行外加熱，微波頻率為2450MHz，加熱到1000°C-1100°C，熱解60-90min，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出的焦炭、煤焦油和煤氣。焦炭強(qiáng)度M4o為87.P/。，Mu)為7.5。/。。煤氣成分如表3所示。表3:煤氣成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明的方法所適用的煤種主要是一些煉焦所用煤種，如焦煤、煉焦配和煤、搗固型煤、冷壓型焦煤等，本方法處理的煤料在微波的作用下，用較短的時(shí)間即可使溫度升高至煉焦所需要的溫度范圍，煤料中的揮發(fā)份可充分熱解，最后生成焦炭、煤焦油和煤氣。該方法可用于煉焦煤的熱解過(guò)程、電廠(chǎng)用煤的預(yù)處理提煤焦油和煤氣、焦煤預(yù)熱或型焦制備等，具有流程短、周期短、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、資源綜合利用率高的特點(diǎn)。權(quán)利要求1、一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法，其特征在于，該方法采用微波發(fā)生裝置作為加熱熱源，微波頻率在300～300000MHz之間，將煉焦用煤加熱到900℃-1100℃進(jìn)行高溫干餾，生成焦炭、煤焦油和煤氣。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的微波發(fā)生裝置在煤熱解爐的外部設(shè)置，或者在煤熱解爐內(nèi)部設(shè)置，微波發(fā)生裝置的形狀結(jié)合微波安全規(guī)范的要求及熱解爐的形狀進(jìn)行設(shè)置。3、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的煉焦用煤采用選擇性破碎工藝，粒度為直徑小于3mm的部分控制在80%以上。4、如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的煉焦用煤為焦煤、煉焦配型煤搗固型煤或冷壓型焦煤，其成分主要是揮發(fā)份在25%-32%，膠質(zhì)層厚度在17mm22mm之間，粘結(jié)指數(shù)在60-75之間，水分7%。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法，該方法采用微波發(fā)生裝置作為加熱熱源，微波頻率在300～300000MHz之間，將煉焦用煤加熱到900℃-1100℃進(jìn)行高溫干餾，生成焦炭、煤焦油和煤氣。本方法處理的煤料在微波的作用下，用較短的時(shí)間即可使溫度升高至煉焦所需要的溫度范圍，煤料中的揮發(fā)份可充分熱解，最后生成焦炭、煤焦油和煤氣。該方法可用于煉焦煤的熱解過(guò)程，電廠(chǎng)用煤的預(yù)處理提煤焦油和煤氣，焦煤預(yù)熱或型焦制備等工藝，具有流程短，周期短，效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、資源綜合利用率高的特點(diǎn)。文檔編號(hào)C10B57/00GK101591549SQ20091002319公開(kāi)日2009年12月2日申請(qǐng)日期2009年7月3日優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日發(fā)明者蘭新哲,軍周,宋永輝,張秋利,趙西成,馬紅周申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)