一种含碳粉料与油渣混合造粒再利用的装置的制作方法

本实用新型属于煤热解技术领域，特别涉及一种含碳粉料与油渣混合造粒再利用的装置。

背景技术：

以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的油渣不能及时处理，必须采用安全可靠储存方法，但依然存在污油泄漏造成环境污染问题，根据最新环境保护法，企业、事业单位和其他生产经营者违法排放污染物，受到罚款处罚，被责令改正，拒不改正的，依法作出处罚决定的行政机关可以自责令改正之日的次日起，按照原处罚数额按日连续处罚，有可能面对刑罚。因此，必须要寻求安全、可靠、先进、经济并能够适合以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化产生油渣特性和现状的新工艺，对产生的油渣进行无害化处理，同时保证技术开发的经济效益最大化。

煤粉和含碳粉料作为原料，和油渣混合，以熔体共混法进行加工，将不同种类的聚合物采用物理或化学的方法共混，不仅可以显著改善原聚合物的性能，形成具有优异综合性能的聚合物体系，而且可以极大地降低聚合物材料开发和研制过程中的费用，降低成本。油渣改性后，提高材料的使用性能、改善加工性能、制备新型材料满足某种特殊的需要、降低生产成本都具有非常重要的意义。在共混物中，两种组分分别构成分散相态和连续相态。当两组分具有极佳的相容性时，经过共混作用，在理论上可构成均相分散体系。但在实际中很难达到理想的相容性质，多半呈现一般或较差的相容效果。两种组分的相容性对共混物的相态结构有很大影响，当共混组分具有较好的相容性时，共混物中形成细小颗粒的分散相，分散于连续相之中，共混物具有良好的物理机械性能；反之，当相容性差时，分散相以粗大的结构分散于连续相中，共混物的物理机械性能较差。聚合物共混物的制备方法主要有机械共混法、共溶剂法、乳液共混法、共聚一共混法和互穿聚合物网络技术。其中以机械共混法最为常见，利用混炼机械的强剪切作用使大分子断裂，生成自由基，再与其它种类分子相互结合，生成新型结构的聚合物，实现不同聚合物间性能的优势互补。目前，常用的混炼机械有开炼机、密炼机、双螺杆挤出机以及相关概念的连续混炼机。

基于油渣具有一定挥发性、含碳粉料堆密度较低等特征，开放式混合设备难以满足实际工艺要求，因此及选择密炼机作为加工设备。密炼机是在开炼机基础上发展和不断完善起来的一种间歇式混炼设备。密炼机的使用，大大缩短了生产周期，提高了生产效率，且混炼过程中物料不易泄漏，大大减少了粉尘污染。

对于含水率不高，经物理方法分离的油渣，含油污泥可采用热解和焚烧的方法。对于油渣焚烧处理成本相对较低，也是目前处理固体废物最彻底的主流工艺，但其缺点十分明显，处理设施投资大，处理费用高，有机物焚烧会产生有毒物质，通过热量利用进行能源回收的效率不髙，为满足日益严格的大气环保标准，需配套复杂的烟气净化措施。用热解法回收油渣中的油类物质已经被广泛应用，热解吸高温热处理是目前国外广泛用于含油污泥无害化处理的一种工艺。含油污泥在无氧条件下加热到水的沸点以上，烃类物质裂解温度以下的温度，使烃类物质及水蒸发出来，剩余泥渣能达到安全环保排放要求，烃类物质可以回收利用，但其工艺复杂，处理成本高，热解产物为可冷凝的热解油，不可冷凝的热解气以及固体产物热解残渣。使用热解法处理油渣的优点：1)油渣中的液体和气体产物具有比较高的热值，能实现对资源的回收；2)能减小固体废弃物的体积，实现减量化；3)和焚烧相比，油渣热解排放的有害物质少于焚烧，油渣中的重金属可以富集在热解残渣中。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种含碳粉料与油渣混合造粒再利用的装置，对现有的热解装置、热解-气化装置、热解-燃烧一体化装置进行适当改造，改性油渣造粒形成的粉料可以返回至系统原料前端，作为原料进一步热解、气化或燃烧使用，在满足连续生产的工业前提下，将油渣和含碳粉料经造粒系统改性造粒后，通过粉体发射器输送改性油渣至热解-气化反应器，本实用新型结构简单，价格低廉，运行费用低，根据现场实际，能完全回收油渣中的油品，在系统内形成闭路循环，实现环保无害化处理固废。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种含碳粉料与油渣混合造粒再利用的装置，包括：

粉料定量输送系统，定量输送含碳粉料；

油渣定量输送系统，定量输送油渣；

油渣混合造粒系统，接所述粉料定量输送系统和油渣定量输送系统，将含碳粉料和油渣的混合造粒得到改性油渣；

粉料发送系统，接所述油渣混合造粒系统，将所述改性油渣输送至反应器。

进一步地，所述粉料定量输送系统包括缓冲含碳粉料仓3，缓冲含碳粉料仓3的入口连接含碳粉料斗1，缓冲含碳粉料仓3的仓体上部设置有除尘系统4和氮封单元20，下部设置定量器5和流化单元19，缓冲含碳粉料仓3的出口位于下部，与油渣混合造粒系统连接。

进一步地，所述含碳粉料斗1以密封正压方式下料。

进一步地，所述油渣定量输送系统包括油-水-固三相分离系统7，油-水-固三相分离系统7的出口设置定量给料器8。

进一步地，所述油渣混合造粒系统包括依次连接的一级造粒系统9、二级造粒系统11、旋转推送器13和机械输送系统14，其中，粉料定量输送系统和油渣定量输送系统均与一级造粒系统9连接向其供料。

进一步地，所述粉料定量输送系统通过带有定量阀6的垂直管与一级造粒系统9连接。

进一步地，所述一级造粒系统9、二级造粒系统11、旋转推送器13和机械输送系统14自上而下设置。

进一步地，所述一级造粒系统9与二级造粒系统11之间设置一级截流计量阀10；二级造粒系统11与旋转推送器13之间设置二级截流计量阀12。

进一步地，所述粉料发送系统包括依次连接的粉料仓15、粉料发射仓16和粉料发射器18，粉料仓15的上部与除尘系统4入口连通，粉料发射器18入口设置有高压输送气17，粉料发射器18出口与煤斗2的入口连通，所述煤斗2一方面连通反应器向其提供燃料，另一方面连通粉料定量输送系统向其提供替代或者部分替代含碳粉料的煤粉。

进一步地，所述粉料仓15、粉料发射仓16和粉料发射器18自上而下设置。

与现有技术相比，本实用新型针对现有聚合物采用物理或化学的方法共混技术存在的缺陷和不足进行了如下方面的改进：

1、现有密炼机是一种间歇式混炼设备，对于以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的油渣都是连续生产过程，由于油渣的物理特性，间歇式混炼大大提供存储油渣的设备成本，本实用新型则可实现造粒混合设备的连续生产。

2、对于以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的含碳粉料，具有极强的吸附性，本实用新型对其加以利用，吸附油渣中的低沸点物，降低油渣的固、液比，实现含碳粉料包覆的油渣松散散体，提高配煤制粉性能，并得到更好的效益。

3、油渣返炉是能实现油渣无害化处理的最有效、最环保的处理方式，但油渣返炉现有技术、所需设备成本较大，而本实用新型所需设备不多且成本远低于油渣返炉技术，设备成本大大降低。

4、本实用新型在含碳粉料量不充足的情况下可以用煤粉代替，以充分消耗以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的油渣。

5、本实用新型含碳粉料和油渣的结合，二者能够充分互熔，两种物质尽量物性接近，油渣在被含碳粉料吸附了低沸点液体后，也能够形成散体，具有和煤粉接近的性能，完全能够满足返炉要求。

6、本实用新型工业示范装置，在满足连续生产的前提下，油渣和含碳粉料返回反应器是最经济、最环保的工艺，且工艺已成熟、稳定性，在中试装置得到验证。

因此，本实用新型含碳粉料与油渣混合造粒再利用的装置，适用于以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化技术，以过程中产生的含碳粉料、油渣为原料，进行连续油渣改性造粒返炉，油渣、含碳粉料在闭路循环完全利用，不仅解决环保问题，废固也回收能化利用，中试装置已经稳定运行150h。

附图说明

图1是本实用新型装置结构示意图。

图中：1、含碳粉料斗；2、煤斗；3、缓冲含碳粉料仓；4、除尘系统；5、定量器；6、稳量阀；7、油-水-固分离系统；8、油渣定量器；9、一级造粒系统；10、一级截流计量阀；11、二级造粒系统；12、二级截流计量阀；13、旋转推送器；14、机械输送系统；15、粉料仓；16、粉料输送仓；17、高压输送气；18、粉料发射器；19、流化单元；20、氮封单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

参见图1，本实用新型一种含碳粉料与油渣混合造粒再利用的装置，包括：

粉料定量输送系统，定量输送含碳粉料；

油渣定量输送系统，定量输送油渣；

油渣混合造粒系统，接所述粉料定量输送系统和油渣定量输送系统，将含碳粉料和油渣的混合造粒得到改性油渣；

粉料发送系统，接所述油渣混合造粒系统，将所述改性油渣输送至反应器。

其中，粉料定量输送系统包括缓冲含碳粉料仓3，缓冲含碳粉料仓3的入口连接含碳粉料斗1，缓冲含碳粉料仓3的仓体上部设置有除尘系统4和氮封单元20，下部设置定量器5和流化单元19，缓冲含碳粉料仓3的出口位于下部，与油渣混合造粒系统连接。

油渣定量输送系统包括油-水-固三相分离系统7，油-水-固三相分离系统7的出口设置定量给料器8。

油渣混合造粒系统包括自上而下依次连接的一级造粒系统9、二级造粒系统11、旋转推送器13和机械输送系统14。一级造粒系统9与二级造粒系统11之间设置一级截流计量阀10；二级造粒系统11与旋转推送器13之间设置二级截流计量阀12。

粉料发送系统包括自上而下依次连接的粉料仓15、粉料发射仓16和粉料发射器18，粉料仓15的上部与除尘系统4入口连通，粉料发射器18入口设置有高压输送气17，粉料发射器18出口与煤斗2的入口连通，煤斗2一方面连通反应器向其提供燃料，另一方面连通缓冲含碳粉料仓3向其提供替代或者部分替代含碳粉料的煤粉。

含碳粉料斗1以密封正压方式下料，含碳粉料通过正压密相氮气开式气流输送线进入缓冲含碳粉料仓3，缓冲含碳粉料仓3作为含碳粉料的暂存仓，通过定量器5的计量，并由定量阀6控制，通过垂直管按比例连续稳定地输送进入一级造粒系统9。

油渣通过油-水-固分离系统7后，分离出的油渣通过油渣定量器8计量，根据设定的比例计量油渣，然后将油渣连续稳定地送入一级造粒系统9。

两种物料在满足连续进料的前提下，在一级造粒系统9设定时间，进行搅拌粗混，粗混后的物料能实现70％的均匀度。改性油渣在一级造粒系统9完成粗混后，打开一级节流计量阀10排出一定量的粗混后的改性油渣，排出的改性油渣进入二级造粒系统11进行进一步混合(细混)，细混物料可达到100％以上均匀度。

改性油渣利用二级造粒系统11强剪切作用使大分子断裂，生成自由基，再与其它种类分子相互结合，生成新型结构的聚合物，实现不同聚合物间性能的优势互补，充分搅拌均匀混合改性油渣，该改性油渣已成为分散粉料状态。经过充分搅拌均匀混合改性油渣经过二级截流计量阀12排入旋转推送器，利用旋转推送器13将改性油渣送入机械输送系统14。

改性油渣经机械输送系统14输送至粉料仓15，改性油渣经粉料仓15送入粉料发射仓16，利用粉料发射器18在高压输送气17的作用下返回到煤斗2，进一步可作为原料送入反应器。

本实用新型中，在含碳粉料不足的条件下，可使用煤粉替代，缓冲含碳粉料仓3的灰尘经除尘单元4过滤后，可实现气体的安全环保排放，氮封单元19保证了物料在安全的氮气环境下存储，流化单元20利用松动气通过固体流化装置对填料进行流化，保证物料流化顺畅。

本实用新型中，含碳粉料为碳含量50wt％分析基以上的干煤粉、热解半焦、细灰、气化灰渣、生物质原料等的一种或多种混合，具有多孔特性，高比表面积，能利用含碳粉料作为吸附剂和填料，含碳粉料吸附油渣中的小分子，增加油渣沥青质之间的交联点，提高油渣强度，形成凝胶结构，提高弹性模量，在常温下具有脆性，提高加工性能。当沥青质不足时，利用含碳粉料的吸附性，吸附油渣中的低沸点物，降低油渣的固、液比，实现含碳粉料包覆的油渣松散散体，提高配煤制粉性能。

本实用新型通过内循环消化废固，从而严格控制废固排放量。

最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型要求保护的范围当中。