中低阶煤分质梯级利用的系统的制作方法

文档序号:12703258阅读:124来源:国知局
中低阶煤分质梯级利用的系统的制作方法与工艺
本实用新型属于化工
技术领域
,具体而言,本实用新型涉及中低阶煤分质梯级利用的系统。
背景技术
:我国能源结构特点是“富煤贫油少气”,资源禀赋现状决定了我国必须要发展煤化工,以实现通过煤头获得化工产品,实现对石油和天然气的部分替代,以保障我国经济发展和能源安全。同时,我国经济发展需要大量钢铁,我国多采用高炉炼铁方式生产钢铁,而高炉炼铁产生大量的铁矿粉,其中含有锌、铁等有价金属,直接堆存不仅造成资源浪费并且污染环境,难以处理。技术实现要素:本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于提出中低阶煤分质梯级利用的系统,利用该系统可以实现中低阶煤的分质梯级利用。根据本实用新型的一个方面,本实用新型提出了一种中低阶煤分质梯级利用的系统,包括:中低阶煤破碎装置,所述中低阶煤破碎装置具有中低阶煤入口和中低阶煤粉出口;含铁物料破碎装置,所述含铁物料破碎装置具有含铁物料入口和含铁矿粉出口;混合成型装置,所述混合成型装置具有中低阶煤粉入口、含铁矿粉入口和物料球团出口,所述中低阶煤粉入口与所述中低阶煤粉出口相连,所述含铁矿粉入口与所述含铁矿粉出口相连,热解冶炼炉,所述热解冶炼炉具有本体,所述本体内在水平方向上依次划分为进料区、热解区和冶炼区和出料区,其中,所述进料区具有物料球团入口;所述热解区内设置有加热元件,所述热解区邻近所述进料区的顶壁上设置有热解油气出口,所述热解区适于中低阶煤粉发生热解得到热解碳并产生热解油气;所述冶炼区的周壁上设置有含氧气体喷伞,通过所述含氧气体喷伞向所述冶炼区喷入含氧气体,发生不完全燃烧放热和产生富含一氧化碳的气体,使所述物料球团发生还原反应得到金属化球团;所述出料区具有金属化球团出口,所述金属化球团出口与螺旋出料机相连,所述物料球团入口与所述物料球团出口相连;熔分炉,所述熔分炉具有金属化球团入口、铁水出口和尾渣出口,所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统,首先将中低阶煤粉与铁矿粉经混合成型后在热解冶炼炉的热解区内进行热解,从而利用铁矿粉强导热性,提高中低阶煤粉的热解效率,获得高附加值的油气资源。进一步地,利用中低阶煤粉热解后得到的热解炭再次与铁矿粉在热解冶炼炉的冶炼区发生还原反应得到金属化球团。由此,通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统,可以对中低阶煤进行分质梯级利用,进而获得高附加值的油气资源,同时实现了铁矿粉的有效处理。附图说明图1是根据本实用新型一个实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统的结构示意图。图2是利用本实用新型一个实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统分质梯级利用中低阶煤的方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。根据本实用新型的一个方面,本实用新型提出了一种中低阶煤分质梯级利用的系统。下面参考图1详细描述根据本实用新型具体实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统,该系统包括:中低阶煤破碎装置100、含铁物料破碎装置200混合成型装置300、热解冶炼炉400和熔分炉500。其中,中低阶煤破碎装置100具有中低阶煤入口110和中低阶煤粉出口120;含铁物料破碎装置200具有含铁物料入口210和含铁矿粉出口220;混合成型装置300具有中低阶煤粉入口310,含铁矿粉入口320和物料球团出口330,中低阶煤粉入口310与中低阶煤粉出口120相连,含铁矿粉入口320与含铁矿粉出口220相连;热解冶炼炉400具有本体410,本体内在水平方向上依次划分为进料区420、热解区430和冶炼区440和出料区450,其中,进料区420具有物料球团入口421,物料球团入口421与物料球团出口330相连;热解区430内设置有加热元件431,热解区430邻近进料区420的顶壁上设置有热解油气出口432,热解区430适于中低阶煤粉发生热解得到热解碳并产生热解油气;冶炼区440的周壁上设置有含氧气体喷伞441,通过含氧气体喷伞441向冶炼区440喷入含氧气体,发生不完全燃烧放热和产生富含一氧化碳的气体,使物料球团发生还原反应得到金属化球团;出料区450具有金属化球团出口451,金属化球团出口451与螺旋出料机460相连;熔分炉500具有金属化球团入口510、铁水出口520和尾渣出口530,金属化球团入口510与螺旋出料机460相连。通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统,首先将中低阶煤粉与铁矿粉经混合成型后在热解冶炼炉的热解区内进行热解,从而利用铁矿粉强导热性,提高中低阶煤粉的热解效率,获得高附加值的油气资源。进一步地,利用中低阶煤粉热解后得到的热解炭再次与铁矿粉在热解冶炼炉的冶炼区发生还原反应得到金属化球团。由此,通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统,可以对中低阶煤进行分质梯级利用,进而获得高附加值的油气资源,同时实现了铁矿粉的有效处理。根据本实用新型的具体实施例,下面详细描述本实用新型具体实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统。中低阶煤破碎装置100根据本实用新型的具体实施例,中低阶煤破碎装置100具有中低阶煤入口110和中低阶煤粉出口120。由此利用中低阶煤破碎装置100对中低阶煤进行破碎处理,以便得到中低阶煤粉。由此可以便于后续与铁矿粉混合均匀,提高二者的接触面积,进而提高后续铁矿粉的冶炼效果。含铁物料破碎装置200根据本实用新型的具体实施例,含铁物料破碎装置200具有含铁物料入口210和含铁矿粉出口220。由此利用含铁物料破碎装置200对含铁矿粉进行破碎处理,以便得到含铁矿粉。由此可以便于后续与中低阶煤粉混合均匀,提高二者的接触面积,进而提高后续铁矿粉的冶炼效果。混合成型装置300根据本实用新型的具体实施例,混合成型装置300具有中低阶煤粉入口310、含铁矿粉入口320和物料球团出口330,中低阶煤粉入口310与中低阶煤粉出口120相连,含铁矿粉入口320与含铁矿粉出口220相连。由此利用混合成型装置300对中低阶煤粉和铁矿粉进行成型处理,以便得到物料球团。由此可以便于后续进行热解和冶炼处理。根据本实用新型的具体实施例,可以将中低阶煤粉和含铁矿粉按照(1.45-1.85):1的质量比进行成型处理。发明人发现,若中低阶煤粉添加量过低,则不能提供足够含碳原料不完全燃烧放热,无法提供足够热量,影响金属化球团金属化率,若中低阶煤粉添加量过多,则产生浪费,增加系统能耗。由此通过采用上述配比可以使得后续中低阶煤热解后得到的热解炭能够充分还原含铁矿粉,进而提高金属化球团的金属化率。热解冶炼炉400根据本实用新型的具体实施例,热解冶炼炉400具有本体410,本体内在水平方向上依次划分为进料区420、解区430和冶炼区440和出料区450。其中,进料区420具有物料球团入口421,物料球团入口421与物料球团出口330相连。由此可以将中低阶煤和铁矿粉成型得到的物料球团由物料球团入口421送至进料区420内。热解区430内设置有加热元件431,热解区430邻近进料区420的顶壁上设置有热解油气出口432,热解区430适于中低阶煤粉发生热解得到热解碳并产生热解油气。首先,使物料球团在热解区430内发生热解得到热解碳并能产生热解油气。其中主要是对中低阶煤进行热解,从而获得高附加值的油气资源,并且使得物料球团中仅剩余热解炭和含铁矿粉。进而可以便于后续进一步利用热解炭还原含铁矿粉。从而实现中低阶煤的分质梯级利用。根据本实用新型的具体实施例,铁矿粉导热性能强于煤炭。因此,预先将中低阶煤与其进行混合成型后进行热解,可以利用铁矿粉导热性提高中低阶煤热解中的传热效率,进而促进和提高热解效率。根据本实用新型的具体实施例,热解区内的温度可以为550-650摄氏度;并且物料球团在热解区内进行热解的时间为40-80分钟。由此可以进一步提高中低阶煤的热解效率,同时提高高附加值的油气资源的产率。根据本实用新型的具体实施例,冶炼区440的周壁上设置有含氧气体喷伞441。由此,使热解后物料球团进入冶炼区,并通过含氧气体喷伞441向冶炼区440喷入含氧气体,物料球团中的碳发生不完全燃烧放热并产生富含一氧化碳的气体,放热将物料温度升高至1200-1300摄氏度,物料球团中的碳和气体中CO与铁的氧化物发生还原反应,得到金属化球团。同时冶炼区内产生的含有部分一氧化碳的高温烟气由设置在热解区的油气出口排出。由此高温尾气在排出炉外的过程中,持续与物料球团逆流接触,加热物料球团,利用高温烟气显热,提升热解冶炼炉的热效率。出料区450具有金属化球团出口451,金属化球团出口451与螺旋出料机460相连。由此,使金属化球团进入出料区450,利用螺旋出料机460排出出料区内的金属化球团。根据本实用新型的具体实施例,热解冶炼炉内的压力为0.1-0.5KPa。发明人发现,热解反应是气体增加的反应,同时装置内温度较高,并存在大量可燃物,因此通过保持微正压,一方面有利于保证装置内不进入空气,引发安全事故;另一方面,有利于热解反应的进行。由此,发明人巧妙地将铁矿粉的还原工艺与氧热法相结合,通过向冶炼区内喷入含氧气体(如空气或氧气等),使得物料球团中热解产生的碳与氧气接触发生不完全燃烧放热,加热球团至还原温度,发生还原反应,产出金属化球团。因此,通过采用上述热解冶炼炉不仅利用了中低阶煤热解产生的碳发生不完全燃烧加热物料,同时利用炭发生不完全燃烧产生CO提高还原气氛,进而显著提高铁矿粉的还原效果,提高金属化球团的金属化率。熔分炉500根据本实用新型的具体实施例,熔分炉500具有金属化球团入口510、铁水出口520和尾渣出口530,金属化球团入口510与螺旋出料机460相连。由此,将金属化球团在熔分炉内进行熔分处理,以便得到铁水和尾渣。为了方便理解本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的系统,下面对利用该系统分质梯级利用中低阶煤的方法进行描述。下面参考图2详细描述本实用新型具体实施例的中低阶煤分质梯级利用的方法。根据本实用新型的具体实施例,该方法包括:利用中低阶煤破碎装置对中低阶煤进行破碎处理,以便得到中低阶煤粉;利用含铁物料破碎装置对含铁物料进行破碎处理,以便得到含铁矿粉;将中低阶煤粉和含铁矿粉在混合成型装置内进行成型处理,以便得到物料球团;将物料球团送至热解冶炼炉内,使物料球团中的在中低阶煤在热解区内发生热解,产生热解油气和热解碳;使热解后物料球团进入冶炼区,向冶炼区内通入含氧气体,发生不完全燃烧放热和产生富含一氧化碳的气体,使物料球团发生还原反应,以便得到金属化球团;使金属化球团进入出料区,利用螺旋出料机排出出料区内的金属化球团;将金属化球团在熔分炉内进行熔分处理,以便得到铁水和尾渣。通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的方法,首先将中低阶煤粉与含铁矿粉经混合成型后在热解冶炼炉的热解区内进行热解,从而利用铁矿粉强导热性,提高中低阶煤粉的热解效率,获得高附加值的油气资源。进一步地,利用中低阶煤粉热解后得到的热解炭再次与铁矿粉在热解冶炼炉的冶炼区发生还原反应得到金属化球团。由此,通过采用本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的方法,可以对中低阶煤进行分质梯级利用,进而获得高附加值的油气资源,同时实现了铁矿粉的有效处理。S100:中低阶煤破碎处理根据本实用新型的具体实施例,利用中低阶煤破碎装置对中低阶煤进行破碎处理,以便得到中低阶煤粉。由此可以便于后续与铁矿粉混合均匀,提高二者的接触面积,进而提高后续铁矿粉的冶炼效果。S200:含铁物料破碎处理根据本实用新型的具体实施例,利用含铁物料破碎装置对含铁物料进行破碎处理,以便得到含铁矿粉。由此可以便于后续与中低阶煤粉混合均匀,提高二者的接触面积,进而提高后续含铁矿粉的冶炼效果。S300:成型处理根据本实用新型的具体实施例,将中低阶煤粉和含铁矿粉在混合成型装置内进行成型处理,以便得到物料球团。由此可以便于后续进行热解和冶炼处理。根据本实用新型的具体实施例,可以将中低阶煤粉和含铁矿粉按照(1.45-1.85):1的质量比进行成型处理。发明人发现,若中低阶煤粉添加量过低,则不能提供足够含碳原料不完全燃烧放热,无法提供足够热量,影响金属化球团金属化率,若中低阶煤粉添加量过多,则产生浪费,增加系统能耗。由此通过采用上述配比可以使得后续中低阶煤热解后得到的热解炭能够充分还原含铁矿粉,进而提高金属化球团的金属化率。S400:热解冶炼炉内热解和冶炼处理根据本实用新型的具体实施例,将物料球团送至热解冶炼炉内,使物料球团中的在中低阶煤在热解区内发生热解得到热解碳并能产生热解油气。从而获得高附加值的油气资源,并且使得物料球团中仅剩余热解炭和铁矿粉。进而可以便于后续进一步利用热解炭还原铁矿粉。从而实现中低阶煤的分质梯级利用。根据本实用新型的具体实施例,铁矿粉导热性能强于煤炭。因此,预先将中低阶煤与其进行混合成型后进行热解,可以利用铁矿粉导热性提高中低阶煤热解中的传热效率,进而促进和提高热解效率。根据本实用新型的具体实施例,热解区内发生热解的温度可以为550-650摄氏度,热解时间可以为40-80分钟。由此可以进一步提高中低阶煤的热解效率,同时提高高附加值的油气资源的产率。根据本实用新型的具体实施例,使热解后物料球团进入冶炼区,向冶炼区内通入含氧气体,物料球团中的碳发生不完全燃烧放热并产生富含一氧化碳的气体,放热将物料温度升高至1200-1300摄氏度,物料球团中的碳和气体中CO与铁的氧化物发生还原反应,得到金属化球团。根据本实用新型的具体实施例,在冶炼区内产生的含有部分一氧化碳的高温烟气由设置在热解区的油气出口排出。由此高温尾气在排出炉外的过程中,持续与物料球团逆流接触,加热物料球团,利用高温烟气显热,提升热解冶炼炉的热效率。根据本实用新型的具体实施例,使金属化球团进入出料区,利用螺旋出料机排出出料区内的金属化球团。S500:熔分处理根据本实用新型的具体实施例,将金属化球团在熔分炉内进行熔分处理,以便得到铁水和尾渣。由此本实用新型上述实施例的中低阶煤分质梯级利用的方法中,发明人巧妙地将铁矿粉的还原工艺与氧热法相结合,通过向冶炼区内喷入含氧气体(如空气或氧气等),使得物料球团中热解产生的碳与氧气接触发生不完全燃烧放热,加热球团至还原温度,发生还原反应,产出含锌粉尘,剩余的物料继续被加热升温,物料中的碳及气体中的CO共同与铁的氧化物发生还原反应,产出金属化球团。因此,通过采用上述热解冶炼炉不仅利用了中低阶煤热解产生的碳发生不完全燃烧加热物料,同时利用炭发生不完全燃烧产生CO提高还原气氛,进而显著提高铁矿粉的还原效果,提高金属化球团的金属化率。实施例中低阶煤炭:以某地煤炭为例,其主要性质见表1。表1原煤成分分析项目单位数值备注全水wt%10.3收到基固定碳wt%54.3干基挥发分wt%36.1干基灰分wt%9.6干基某地铁矿粉,其主要性质见表2。表2铁矿粉成分分析热解区内的加热元件:辐射管将中低阶煤炭和铁矿分别使用破碎机破碎,然后使用立式磨磨制成粉,原料粒度<100目。将中低阶煤粉和铁矿粉混合在一起,中低阶煤粉适当过量,中低阶煤粉:铁矿粉=1.63:1。混合后物料送入对辊成型机中挤压成型,获得物料球团。物料球团经输送装置送入热解冶炼炉中,热解冶炼炉具有热解区和冶炼区,在热解区采用辐射管加热,炉内热解终温为650℃,原料在热解区停留55min,物料球团在热解区内升温至650℃,发生热解反应,产出热解油气热并经开设在炉进料口附近的油气出口排出炉外,热解油气经冷凝净化分离后,热解气送入气柜储存,热解油直接售卖。热解区产出的高温物料球团在布料板上输送至冶炼区,在冶炼区上部设置含氧气体喷伞,向冶炼区中喷入氧气,450m3/t原料,物料球团中的碳与氧气接触发生不完全燃烧反应放出热量,将物料球团逐渐升温至1250℃左右,物料球团中的碳将其中的铁氧化物还原,产出金属化球团。碳不完全燃烧产出的高温富含CO的尾气,经由热解冶炼炉进料口附近的油气出口排出炉外,经净化冷凝后送至气柜储存,高温尾气在排出炉外的过程中,持续与固体原料逆流接触,加热固体原料,利用高温尾气显热,提升热解冶炼炉的热效率。由热解冶炼炉产出的金属化球团,送入燃气熔分炉中,将其加热至1500℃,进行渣铁分离,铁水由略靠下的出口排出燃气熔分炉外,铁水中Fe含量达到94%。在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页1 2 3 
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