一种基于兰炭改性的清洁固体燃料制备工艺及其系统的制作方法

本发明涉及一种基于兰炭改性的清洁固体燃料制备工艺及其系统。

背景技术：

目前，兰炭又称半焦，是利用优质精煤块低温干馏制成，其固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性，现以取代部分冶金焦而广泛运用于电石、铁合金、硅铁、碳化硅等产品的生产，成为一种优质的炭素材料。兰炭主要技术指标：固定碳>82%，挥发份<4%，灰份<6%，硫<0.3%，水份<10%；比电阻>3500μωm，粒度：15-25mm。兰炭与焦炭区别：焦炭产品生产，干馏温度通常需要达到1000℃左右，而兰炭生产，干馏温度一般在600℃左右；一般焦炭产品原料主要以具有较强粘结性的焦煤、肥煤等炼焦煤种为主，兰炭一般以单一煤种生产，在生产过程中不需要配煤；相比一般意义的焦炭产品，兰炭具有固定炭高、比电阻率高、化学活性高、灰分低、硫低、磷低、水分低等“三高四低”的优点，但同时兰炭的强度和抗碎性相比较差；一般意义的焦炭产品多用于高炉炼铁和铸造等冶金行业，而由于强度和抗碎性相对较差，兰炭不能用于高炉生产，部分钢厂实验在烧结生产中可以使用15%左右的兰炭代替焦炭。

烧结生产是现代钢铁生产的重要工艺单元之一，烧结工艺对固体燃料要求如下：（1）有效成分高：固定碳是发热体，越高越好，实际生产使用的焦粉c≥80%、无烟煤c≥75%。（2）灰分低：灰分的增加将降低烧结矿的品位，一般要求焦粉灰分＜13%、无烟煤灰分＜15%。（3）挥发分少：挥发分的增加将恶化烧结料层透气性，降低烧结产量，同时粘附在风机转子上，降低风机寿命，且影响除尘效果，要求焦粉、无烟煤的挥发分最好＜5%。（4）煤中s、n等杂质含量尽量减少。目前烧结使用的固体燃料为：焦粉和无烟煤。《烧结设计手册》中推荐的固体燃料入场条件：焦粉的灰分＜15%、硫≤1%，无烟煤的灰分≤15%、挥发分＜8%、硫≤1%。

随着对烧结烟气中nox的排放标准不断提高，绝大多数烧结厂已经使用全焦粉作为烧结固体燃料。使用焦粉作为燃料有如下问题：焦炭生产需消耗优质焦煤，焦炭生产过程温度高、时间长、能耗高，焦化在炼焦、煤气净化、化工产品回收过程中产生有害物浓度高的废水，焦粉成本高于无烟煤。

可见，如果能以兰炭（半焦）特有的性能，开发一种以兰炭为原料、低污染、节能的工艺，生产出清洁的烧结专用固体燃料是很有意义的。烧结生产若使用以兰炭为原料生产的清洁固体燃料为燃料，极大地拓展了兰炭的使用范围；清洁固体燃料代替烧结用焦炭，减少了生产等量焦炭产生的污染物、环境友好。

清洁固体燃料是一种自定义的产品，由兰炭（半焦）改性而成，具有低硫、低灰、低挥发分的特性，完全满足烧结用固体燃料的各项要求。

在烧结生产线附近建一条以兰炭（半焦）为原料，改性生产清洁固体燃料的生产线，生产的产品为烧结提供低硫、低氮、低灰的清洁固体燃料，生产过程中产生的副产品结合烧结生产过程，得到综合利用，兰炭改性过程不产生废水污染。

有鉴于上述原因，寻求开发兰炭（半焦）改性成清洁固体燃料的工艺成为该领域技术人员的追求目标。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于兰炭改性的清洁固体燃料制备工艺及其系统。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于兰炭改性的清洁固体燃料制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

以半焦的兰炭块为原料：首先将兰炭块放入预热炉间接加热到450℃左右，加热后的兰炭块立即进入到高温无氧加热工序加热到1000℃左右，完成高温挥发分的挥发和料块的高温缩型，最后经过蒸汽脱硫处理后可以生成超低硫清洁固体燃料。

一种基于兰炭改性的清洁固体燃料制备工艺，包括如下步骤：

以半焦的粉状兰炭为原料：首先将兰炭粉同粘结剂混合冷压成型，冷压块在预热炉中间接加热到450℃左右，在中低温下完成冷压块的固型和低温挥发分的挥发，完成预处理的冷压块，立即进入到无氧加热工序加热到1000℃左右，完成高温挥发分的挥发和料块的高温缩型，经过蒸汽脱硫处理后可以生成超低硫清洁固体燃料。

一种基于兰炭改性的清洁固体燃料制备系统，包括兰炭仓，所述兰炭仓的输出端与蓄热式间接加热回转炉连接，所述蓄热式间接加热回转炉的输出端经过热料管与热筛连接，所述热筛的输出端通过输送链与无氧加热回转炉连接，所述无氧加热回转炉的输出端与脱硫炉连接，所述脱硫炉的输出端通过热成品输送链与竖式冷却炉连接。

进一步的，所述无氧加热回转炉与脱硫炉采用一体化结构设置。

进一步的，所述无氧加热回转炉上设置有无氧高温气体发生器。

进一步的，所述脱硫炉一侧设置有高温蒸汽发生器。

进一步的，所述竖式冷却炉一侧还设置有降温锅炉，所述降温锅炉的输入端与所述竖式冷却炉上部气体排出口连接，所述降温锅炉的输出端通过循环风机与竖式冷却炉下部气体输入端连接。

本发明的有益效果：本发明以兰炭（半焦）为主要原料，块状兰炭直接处理，粉状兰炭掺加粘结剂，冷压成型后处理，节约了宝贵的优质焦煤，降低了成本；兰炭块、冷压块采用直接高温无氧加热的方式碳化，生成清洁固体燃料的时间大大缩短，工艺能耗低；兰炭（半焦）改性过程不产生废水污染；副产品结合烧结生产直接得到利用。

附图说明

图1为本发明以兰炭块为原料的工艺流程图。

图2为本发明以兰炭粉为原料的工艺流程图。

图3为本发明兰炭（半焦）改性成清洁固体燃料的工艺系统图。

具体实施方式

如图1所示，本发明以兰炭块为原料的工艺流程图。

为防止兰炭块爆裂，兰炭（半焦）首先进入预热炉间接加热到450℃左右，加热后的兰炭（半焦）立即进入到高温无氧加热工序加热到1000℃左右，完成高温挥发分的挥发和料块的高温缩型，加热到1000℃的料块，经过蒸汽脱硫处理后可以生成超低硫清洁固体燃料。

如图2所示，本发明以兰炭粉为原料的工艺流程图。

兰炭（半焦）粉同粘结剂混合冷压成型，冷压块在预热炉中间接加热到450℃左右，在中低温下完成冷压块的固型和低温挥发分的挥发，完成预处理的冷压块，立即进入到无氧加热工序加热到1000℃左右，完成高温挥发分的挥发和料块的高温缩型，加热到1000℃的料块，经过蒸汽脱硫处理后可以生成超低硫清洁固体燃料。

图3所示，在生产时，兰炭块或冷压块从兰炭仓1中进入蓄热式间接加热回转炉2；兰炭或冷压块在蓄热式间接加热回转炉2中被加热到450℃左右，出炉的热料块经过热料管3进入热筛4中，热料经过热筛4筛选，粉料由粉料排出管5排出，块料由热料块输送链6密封输送到无氧加热回转炉8中，无氧加热回转炉8的热源来自无氧高温气体发生器9产生的无氧高温气体，热料块在无氧加热回转炉8中被加热到1000℃左右，生成了高温碳化块，加热过程中热料块热解产生的煤气由煤气排出管7排出；在本实施例中无氧加热回转炉8同脱硫炉10采用一体化结构，1000℃左右的高温碳化块，直接进入到脱硫炉10中，当需要生产轻质清洁固体燃料时高温蒸汽发生器12产生1000℃左右的高温蒸汽，高温蒸汽进入脱硫炉10中对高温固体进行脱硫处理，当生产重质清洁固体燃料时高温蒸汽发生器12提供少量高温蒸汽或停止工作，脱硫处理产生的脱硫气体由脱硫气排出管13排出；由脱硫炉10中排出的清洁固体燃料由热成品输送链11密封输送到竖式冷却炉14中，热成品在竖式冷却炉14中同循环冷却气15进行逆流热交换，冷却后的清洁固体燃料排出竖式冷却炉14，在竖式冷却炉14上部排出的循环冷却气15，进过降温锅炉16降温后，由循环风机17加压后由竖式冷却炉14下部鼓入炉内，对热成品再次进行冷却。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。