一種提高褐煤熱解半焦成型球強(qiáng)度的專用系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào)：12703174閱讀：218來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>石油,煤氣及煉焦工業(yè)設(shè)備的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本實(shí)用新型涉及一種提高褐煤熱解半焦成型球強(qiáng)度的專用系統(tǒng)，屬于半焦成型領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

半焦是以高揮發(fā)分的弱粘結(jié)或不粘結(jié)性煤為原料，經(jīng)中、低溫干餾炭化除去煤中焦油物質(zhì)和大部分揮發(fā)分后的產(chǎn)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(jià)格，正逐步被推廣應(yīng)用很多行業(yè)。

褐煤通過提質(zhì)后產(chǎn)生的半焦產(chǎn)品，由于細(xì)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(fēng)化揚(yáng)塵、污染大、無法運(yùn)輸?shù)壤щy，而半焦產(chǎn)品其內(nèi)部有粘性的膠質(zhì)層則在熱解過程中作為主導(dǎo)產(chǎn)品分離出，故半焦產(chǎn)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(zhì)后的半焦產(chǎn)品，主要是添加一些有機(jī)粘結(jié)劑以及其他添加劑進(jìn)行成型，添加劑成本高且采用添加劑后半焦特性發(fā)生一定變化，不易后續(xù)利用，而部分熱解項(xiàng)目則直接將半焦運(yùn)輸，其運(yùn)輸、堆積過程中的粉塵污染及其嚴(yán)重。

中國專利申請公布號(hào)CN 103074139 A公開了一種對富含水褐煤熱解后半焦成型的提質(zhì)方法，主要技術(shù)特征為：第一步，將半焦與干燥后的褐煤進(jìn)行混合：首先將富含水褐煤熱解后提質(zhì)后的半焦通過均化倉后輸送至混合均化加熱倉，同時(shí)將通過褐煤干燥系統(tǒng)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(nèi)部通入蒸汽，在對半焦和干褐煤進(jìn)行混合的同時(shí)進(jìn)行加熱；第三步經(jīng)均化加熱后的混合料進(jìn)入超高壓成型機(jī)上方的伴熱緩沖倉，并隨后進(jìn)入超高壓成型機(jī)；第四步，混合料送入超高壓成型機(jī)進(jìn)行高壓成型，混合料通過超高壓成型機(jī)的高壓無粘結(jié)劑擠壓成型后通過振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，其中篩分合格的產(chǎn)品通過后續(xù)的冷卻、鈍化工藝處理后作為最終產(chǎn)品，通過型煤冷卻固化輸送系統(tǒng)被送至型煤堆場，而篩分不合格的產(chǎn)品則通過返料系統(tǒng)返至均化倉內(nèi)與半焦堆場內(nèi)的半焦進(jìn)行均化，待均化后與半焦一并通過半焦輸送系統(tǒng)送入混合均化加熱倉內(nèi)進(jìn)行再次與干燥后的褐煤進(jìn)行混合，其中均化倉主要是將返料和原半焦進(jìn)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(nèi)，再與新進(jìn)的干燥后的褐煤進(jìn)行混合、均化、加熱，加熱至一定溫度后進(jìn)入后續(xù)繼續(xù)成型。該技術(shù)有以下三個(gè)缺點(diǎn)：(1)首先需要將半焦產(chǎn)品與褐煤進(jìn)行摻混后用蒸汽加熱，大大增加了能耗和技術(shù)的復(fù)雜性；(2)該技術(shù)將混合好的物料用高壓壓球機(jī)進(jìn)行成型，高壓壓球機(jī)設(shè)備投資大，能耗高；(3)該技術(shù)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(shè)備投資和成型工藝成本。

中國專利申請公布號(hào)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(jī)、第一級雙軸攪拌混合機(jī)、第二級雙軸攪拌混合機(jī)、反應(yīng)釜、行星式輪碾機(jī)和高壓壓球機(jī)，其中螺旋給料機(jī)設(shè)置在用于盛放設(shè)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(jié)劑送入與其相連的第一級雙軸攪拌混合機(jī)，反應(yīng)釜設(shè)置在第一級雙軸攪拌混合機(jī)上方，噴入含第一設(shè)定比例水分的水霧和由反應(yīng)釜注入含第二設(shè)定比例水分的液體粘結(jié)劑進(jìn)行第一級混合攪拌后送入連接在第一級雙軸攪拌混合機(jī)之后的第二級雙軸攪拌混合機(jī)；第二級雙軸攪拌混合機(jī)對第一級混合攪拌后的褐煤半焦粉進(jìn)行第二級混合攪拌；行星式輪碾機(jī)通過大傾角皮帶機(jī)和電動(dòng)三通與第二級雙軸攪拌混合機(jī)相連，行星式輪碾機(jī)對由滑槽進(jìn)入的第二級混合攪拌后的物料進(jìn)行碾壓；中間緩沖倉通過第一輸送機(jī)與行星式輪碾機(jī)相連，將碾壓后的物料緩存；高壓壓球機(jī)通過皮帶輸送機(jī)與中間緩沖倉相連，皮帶輸送機(jī)將碾壓后的物料送入高壓壓球機(jī)，形成成型的球團(tuán)。該技術(shù)的缺點(diǎn)主要是工藝復(fù)雜，設(shè)備繁多，僅混合物料方面就進(jìn)行了多級攪拌，而且也使用了高壓壓球機(jī)，整個(gè)技術(shù)的設(shè)備投資極高，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性不好。

因此，迫切需要開發(fā)一種新系統(tǒng)來提高褐煤熱解半焦成型球的強(qiáng)度，使其能夠滿足現(xiàn)有技術(shù)揚(yáng)塵大、污染嚴(yán)重、無法運(yùn)輸?shù)葐栴}。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高褐煤熱解半焦成型球強(qiáng)度的專用系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型公開了一種提高褐煤熱解半焦成型球強(qiáng)度的專用系統(tǒng)，包括：快速熱解裝置，所述快速熱解裝置設(shè)有褐煤進(jìn)料口和褐煤熱解半焦的出料口；

破碎裝置，所述破碎裝置設(shè)有半焦進(jìn)料口和破碎后半焦的出料口；

混料裝置，所述混料裝置設(shè)有進(jìn)料口和混合后產(chǎn)物出料口；

成型裝置，所述成型裝置設(shè)有待成型物料的進(jìn)料口和成型后球團(tuán)的出料口；

燒結(jié)裝置，所述燒結(jié)裝置設(shè)有成型球團(tuán)的進(jìn)料口和燒結(jié)后球團(tuán)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(jìn)料口相連；所述破碎裝置的出料口與所述混料裝置的進(jìn)料口相連；所述混料裝置的混合后產(chǎn)物出料口與所述成型裝置的待成型物料的進(jìn)料口相連；所述成型裝置的成型后球團(tuán)的出料口與所述燒結(jié)裝置的成型球團(tuán)的進(jìn)料口相連。

進(jìn)一步優(yōu)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(jìn)料口相連。

本實(shí)用新型所述“相連”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是機(jī)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。

本實(shí)用新型所述混料裝置為混料機(jī)。

所述成型裝置為低壓對輥壓氣機(jī)。優(yōu)選為對輥壓球機(jī)。

所述燒結(jié)裝置為馬弗爐。

任何混料機(jī)及對輥壓球機(jī)均適用于本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提高褐煤熱解半焦成型球強(qiáng)度的專用系統(tǒng)，褐煤經(jīng)所述快速熱解裝置的褐煤進(jìn)料口進(jìn)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(jīng)所述破碎裝置的半焦進(jìn)料口進(jìn)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(jīng)所述混料裝置的進(jìn)料口進(jìn)入混料裝置，在混料裝置中混合均勻，得到混合料；混合料經(jīng)所述成型裝置的待成型物料的進(jìn)料口進(jìn)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(jīng)所述燒結(jié)裝置的成型球團(tuán)的進(jìn)料口進(jìn)入燒結(jié)裝置，將成型球在燒結(jié)裝置中進(jìn)行燒結(jié)，然后冷卻，取出成型球。

一種利用所述專用系統(tǒng)提高褐煤熱解半焦成型球強(qiáng)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(jié)裝置中進(jìn)行燒結(jié)，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(zhì)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(shí)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(jié)的溫度為900-1400℃，燒結(jié)的時(shí)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(fā)達(dá)，熱解后形成的半焦孔隙率會(huì)進(jìn)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(tǒng)方式很難成型，即便成型，型球強(qiáng)度也無法滿足型煤工業(yè)要求。

本實(shí)用新型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(jìn)行成型(例如，用傳統(tǒng)的對輥壓球機(jī))，然后將成型球放入密閉并且氮?dú)鉄o氧環(huán)境的高溫馬弗爐中，在900℃-1400℃的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，當(dāng)黏土在加熱的過程中，到達(dá)一定溫度(800℃-900℃)后，繼續(xù)升高溫度時(shí)，黏土中低共熔物質(zhì)開始熔化，液相出現(xiàn)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(jìn)一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，進(jìn)而增加了成型球的強(qiáng)度。本實(shí)用新型通過這樣的方式解決了褐煤熱解半焦成型難、成型工藝復(fù)雜、成型成本高以及工藝中需要加水成型而導(dǎo)致后續(xù)成型球需要烘干等問題。

本實(shí)用新型中型球的高溫加熱在馬弗爐中進(jìn)行，燒結(jié)的時(shí)間為30-60分鐘。

燒結(jié)的時(shí)間低于30分鐘，燒結(jié)不充分，黏土中低共熔物質(zhì)無法充分熔化發(fā)揮作用；燒結(jié)達(dá)到60分鐘時(shí)，燒結(jié)充分完成，但是超過60分鐘后，燒結(jié)不再發(fā)揮作用，繼續(xù)延長浪費(fèi)熱量。

本實(shí)用新型分別測試了所制備的成型球燒結(jié)前與燒結(jié)后的抗壓強(qiáng)度，成型球燒結(jié)前的抗壓強(qiáng)度平均為105-137N/球，燒結(jié)后的抗壓強(qiáng)度平均為451-537N/球。

本實(shí)用新型對所述褐煤沒有局限性，所有種類的褐煤均適用于本實(shí)用新型；而且所有種類的黏土均屬于本實(shí)用新型范圍之內(nèi)。

本實(shí)用新型技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

本實(shí)用新型僅使用常用的、低成本無機(jī)物質(zhì)作為粘結(jié)劑，例如黏土。此外，粘結(jié)劑的加入量是較少的，因此大大降低了成型粘結(jié)劑的成本。相對于其他成型技術(shù)，本實(shí)用新型不需要直接使用成型機(jī)就可以生產(chǎn)出強(qiáng)度很好的成型球。本實(shí)用新型工藝路線簡單，極大的降低了成型工藝的設(shè)備數(shù)量，減少了多級混合攪拌設(shè)備、粘結(jié)劑反應(yīng)釜以及蒸汽加熱設(shè)備等，因此節(jié)省了設(shè)備投資，降低了工藝成本。本實(shí)用新型不需要高壓壓球機(jī)進(jìn)行成型，只需要使用傳統(tǒng)的低壓對輥壓球機(jī)即可，降低了壓球機(jī)設(shè)備投資。本實(shí)用新型將經(jīng)過對輥成型后的低強(qiáng)度成型球放入馬弗爐中燒結(jié)進(jìn)而增加成型球強(qiáng)度，為成型球強(qiáng)度的增加提供了一種全新的思路。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型利用熱解半焦制備型焦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步描述本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但是應(yīng)理解所述實(shí)施例僅是范例性的，不對本實(shí)用新型的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍下可以對本實(shí)用新型技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改或替換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種提高褐煤熱解半焦成型球強(qiáng)度的專用系統(tǒng)，包括：

快速熱解裝置100，所述快速熱解裝置100設(shè)有褐煤進(jìn)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(shè)有半焦進(jìn)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(shè)有進(jìn)料口和混合后產(chǎn)物出料口；

成型裝置400，所述成型裝置400設(shè)有待成型物料的進(jìn)料口和成型后球團(tuán)的出料口；

燒結(jié)裝置500，所述燒結(jié)裝置500設(shè)有成型球團(tuán)的進(jìn)料口和燒結(jié)后球團(tuán)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(jìn)料口相連；破碎裝置200的出料口與混料裝置300的進(jìn)料口相連；混料裝置300的混合后產(chǎn)物出料口與成型裝置400的待成型物料的進(jìn)料口相連；成型裝置400的成型后球團(tuán)的出料口與燒結(jié)裝置500的成型球團(tuán)的進(jìn)料口相連。

進(jìn)一步優(yōu)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(jìn)料口相連。

作為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，混料裝置300為混料機(jī)；成型裝置400為低壓對輥壓氣機(jī)，優(yōu)選為對輥壓球機(jī)；燒結(jié)裝置500為馬弗爐。任何混料機(jī)及對輥壓球機(jī)均適用于本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提高褐煤熱解半焦成型球強(qiáng)度的專用系統(tǒng)，褐煤經(jīng)快速熱解裝置100的褐煤進(jìn)料口進(jìn)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(jīng)破碎裝置200的半焦進(jìn)料口進(jìn)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(jīng)混料裝置300的進(jìn)料口進(jìn)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(jīng)成型裝置400的待成型物料的進(jìn)料口進(jìn)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(jīng)燒結(jié)裝置500的成型球團(tuán)的進(jìn)料口進(jìn)入燒結(jié)裝置500，將成型球在燒結(jié)裝置500中進(jìn)行燒結(jié)，然后冷卻，取出成型球。

實(shí)施例1