一种提高褐煤热解半焦成型球强度的专用系统及其应用的制作方法

文档序号：11107567阅读：382来源：国知局

本发明涉及一种提高褐煤热解半焦成型球强度的专用系统，还涉及利用所述专用系统提高褐煤热解半焦成型球强度的方法。

背景技术：

半焦是以高挥发分的弱粘结或不粘结性煤为原料，经中、低温干馏炭化除去煤中焦油物质和大部分挥发分后的产品，作为一种新型碳素材料，以其固定炭高、电阻率高含灰份低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的价格，正逐步被推广应用很多行业。

褐煤通过提质后产生的半焦产品，由于细碎粒度较多，且其密度小且比较脆，部分大颗粒也极易粉碎，故存在易风化扬尘、污染大、无法运输等困难，而半焦产品其内部有粘性的胶质层则在热解过程中作为主导产品分离出，故半焦产品其成型性极差，基本上不具备成型特性。针对褐煤热解提质后的半焦产品，主要是添加一些有机粘结剂以及其他添加剂进行成型，添加剂成本高且采用添加剂后半焦特性发生一定变化，不易后续利用，而部分热解项目则直接将半焦运输，其运输、堆积过程中的粉尘污染及其严重。

中国专利申请公布号CN 103074139 A公开了一种对富含水褐煤热解后半焦成型的提质方法，主要技术特征为：第一步，将半焦与干燥后的褐煤进行混合：首先将富含水褐煤热解后提质后的半焦通过均化仓后输送至混合均化加热仓，同时将通过褐煤干燥系统干燥后的褐煤也送入混合均化加热仓；第二步，往混合均化加热仓的内部通入蒸汽，在对半焦和干褐煤进行混合的同时进行加热；第三步，经均化加热后的混合料进入超高压成型机上方的伴热缓冲仓，并随后进入超高压成型机；第四步，混合料送入超高压成型机进行高压成型，混合料通过超高压成型机的高压无粘结剂挤压成型后通过振动筛进行筛分，其中筛分合格的产品通过后续的冷却、钝化工艺处理后作为最终产品，通过型煤冷却固化输送系统被送至型煤堆场，而筛分不合格的产品则通过返料系统返至均化仓内与半焦堆场内的半焦进行均化，待均化后与半焦一并通过半焦输送系统送入混合均化加热仓内进行再次与干燥后的褐煤进行混合，其中均化仓主要是将返料和原半焦进行初步均化，通过均化仓的物料被输送至混合均化加热仓，在混合均化加热仓内，再与新进的干燥后的褐煤进行混合、均化、加热，加热至一定温度后进入后续继续成型。该技术有以下三个缺点：(1)首先需要将半焦产品与褐煤进行掺混后用蒸汽加热，大大增加了能耗和技术的复杂性；(2)该技术将混合好的物料用高压压球机进行成型，高压压球机设备投资大，能耗高；(3)该技术的成型球由于工艺中需要加入水，所以最后需要烘干，这无疑增加了设备投资和成型工艺成本。

中国专利申请公布号CN 102766497 A公开了一种褐煤半焦粉的成型装置，其包括：料仓、螺旋给料机、第一级双轴搅拌混合机、第二级双轴搅拌混合机、反应釜、行星式轮碾机和高压压球机，其中螺旋给料机设置在用于盛放设定粒度颗粒的褐煤半焦粉的料仓下方，将褐煤半焦粉和与其成比例注入的干粉粘结剂送入与其相连的第一级双轴搅拌混合机，反应釜设置在第一级双轴搅拌混合机上方，喷入含第一设定比例水分的水雾和由反应釜注入含第二设定比例水分的液体粘结剂进行第一级混合搅拌后送入连接在第一级双轴搅拌混合机之后的第二级双轴搅拌混合机；第二级双轴搅拌混合机对第一级混合搅拌后的褐煤半焦粉进行第二级混合搅拌；行星式轮碾机通过大倾角皮带机和电动三通与第二级双轴搅拌混合机相连，行星式轮碾机对由滑槽进入的第二级混合搅拌后的物料进行碾压；中间缓冲仓通过第一输送机与行星式轮碾机相连，将碾压后的物料缓存；高压压球机通过皮带输送机与中间缓冲仓相连，皮带输送机将碾压后的物料送入高压压球机，形成成型的球团。该技术的缺点主要是工艺复杂，设备繁多，仅混合物料方面就进行了多级搅拌，而且也使用了高压压球机，整个技术的设备投资极高，导致经济性不好。

因此，迫切需要开发一种新技术来提高褐煤热解半焦成型球的强度，使其能够满足现有技术扬尘大、污染严重、无法运输等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种提高褐煤热解半焦成型球强度的专用系统。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种利用所述专用系统提高褐煤热解半焦成型球强度的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明首先公开了一种提高褐煤热解半焦成型球强度的专用系统，包括：快速热解装置，所述快速热解装置设有褐煤进料口和褐煤热解半焦的出料口；

破碎装置，所述破碎装置设有半焦进料口和破碎后半焦的出料口；

混料装置，所述混料装置设有进料口和混合后产物出料口；

成型装置，所述成型装置设有待成型物料的进料口和成型后球团的出料口；

烧结装置，所述烧结装置设有成型球团的进料口和烧结后球团的出料口。

其中，所述快速热解装置的出料口与所述破碎装置的半焦进料口相连；所述破碎装置的出料口与所述混料装置的进料口相连；所述混料装置的混合后产物出料口与所述成型装置的待成型物料的进料口相连；所述成型装置的成型后球团的出料口与所述烧结装置的成型球团的进料口相连。

进一步优选的，所述快速热解装置的出料口通过耐热管道与所述破碎装置的进料口相连。

本发明所述“相连”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

本发明所述混料装置为混料机。

所述成型装置为低压对辊压气机。优选为对辊压球机。

所述烧结装置为马弗炉。

任何混料机及对辊压球机均适用于本发明。

本发明提高褐煤热解半焦成型球强度的专用系统，褐煤经所述快速热解装置的褐煤进料口进入快速热解装置，褐煤在快速热解装置中热解得到半焦；半焦经所述破碎装置的半焦进料口进入破碎装置，将半焦在破碎装置中破碎至粒径≤2毫米；破碎后的半焦和黏土分别经所述混料装置的进料口进入混料装置，在混料装置中混合均匀，得到混合料；混合料经所述成型装置的待成型物料的进料口进入成型装置，将混合料在成型装置中成型得到成型球；成型球经所述烧结装置的成型球团的进料口进入烧结装置，将成型球在烧结装置中进行烧结，然后冷却，取出成型球。

本发明进一步公开了一种利用所述专用系统提高褐煤热解半焦成型球强度的方法，包括：(1)将褐煤在快速热解装置中热解得到半焦，半焦在破碎装置中破碎后在混料装置中与黏土混合均匀，得到混合料；(2)将混合料在成型装置中成型得到成型球；(3)将成型球在烧结装置中进行烧结，冷却，即得。

其中，步骤(1)所述黏土的用量为褐煤热解后的半焦质量的3-10％。步骤(1)将褐煤热解后的半焦破碎至粒径≤2毫米。步骤(1)所述混合的时间为3-6分钟。

步骤(2)所述成型的压力为14～22MPa。步骤(3)所述烧结的温度为900-1400℃，烧结的时间为30-60分钟。

褐煤热解半焦不同于其他煤，褐煤本身孔隙率发达，热解后形成的半焦孔隙率会进一步增加，而且褐煤半焦脆性高、塑性差，因此褐煤热解得到的半焦用传统方式很难成型，即便成型，型球强度也无法满足型煤工业要求。

本发明通过将一定粒度的褐煤热解半焦粉与一定量的黏土均匀混合后，进行成型(例如，用传统的对辊压球机)，然后将成型球放入密闭并且氮气无氧环境的高温马弗炉中，在900℃-1400℃的温度下进行烧结，当黏土在加热的过程中，到达一定温度(800℃-900℃)后，继续升高温度时，黏土中低共熔物质开始熔化，液相出现并逐渐增加，填充在固体颗粒之间，由于液相表面张力的作用，使得未熔颗粒进一步靠拢，引起体积急剧的收缩，气孔率下降，密度提高，进而增加了成型球的强度。本发明通过这样的方式解决了褐煤热解半焦成型难、成型工艺复杂、成型成本高以及工艺中需要加水成型而导致后续成型球需要烘干等问题。

本发明中型球的高温加热在马弗炉中进行，烧结的时间为30-60分钟。

烧结的时间低于30分钟，烧结不充分，黏土中低共熔物质无法充分熔化发挥作用；烧结达到60分钟时，烧结充分完成，但是超过60分钟后，烧结不再发挥作用，继续延长浪费热量。

本发明分别测试了所制备的成型球烧结前与烧结后的抗压强度，成型球烧结前的抗压强度平均为105-137N/球，烧结后的抗压强度平均为451-537N/球。

本发明对所述褐煤没有局限性，所有种类的褐煤均适用于本发明；而且所有种类的黏土均属于本发明范围之内。

本发明技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明仅使用常用的、低成本无机物质作为粘结剂，例如黏土。此外，粘结剂的加入量是较少的，因此大大降低了成型粘结剂的成本。相对于其他成型技术，本发明不需要直接使用成型机就可以生产出强度很好的成型球。本发明工艺路线简单，极大的降低了成型工艺的设备数量，减少了多级混合搅拌设备、粘结剂反应釜以及蒸汽加热设备等，因此节省了设备投资，降低了工艺成本。本发明不需要高压压球机进行成型，只需要使用传统的低压对辊压球机即可，降低了压球机设备投资。本发明将经过对辊成型后的低强度成型球放入马弗炉中烧结进而增加成型球强度，为成型球强度的增加提供了一种全新的思路。

附图说明

图1为本发明利用热解半焦制备型焦的系统结构示意图；

图2为本发明利用所述专用系统提高褐煤热解半焦成型球强度的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种提高褐煤热解半焦成型球强度的专用系统，包括：

快速热解装置100，所述快速热解装置100设有褐煤进料口和褐煤热解半焦的出料口；

破碎装置200，所述破碎装置200设有半焦进料口和破碎后半焦的出料口；

混料装置300，所述混料装置300设有进料口和混合后产物出料口；

成型装置400，所述成型装置400设有待成型物料的进料口和成型后球团的出料口；

烧结装置500，所述烧结装置500设有成型球团的进料口和烧结后球团的出料口。

其中，快速热解装置100的出料口与破碎装置200的半焦进料口相连；破碎装置200的出料口与混料装置300的进料口相连；混料装置300的混合后产物出料口与成型装置400的待成型物料的进料口相连；成型装置400的成型后球团的出料口与烧结装置500的成型球团的进料口相连。

进一步优选的，快速热解装置100的出料口通过耐热管道与破碎装置200的进料口相连。

本发明所述“相连”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

作为本发明的具体实施方式，混料装置300为混料机；成型装置400为低压对辊压气机，优选为对辊压球机；烧结装置500为马弗炉。任何混料机及对辊压球机均适用于本发明。

本发明提高褐煤热解半焦成型球强度的专用系统，褐煤经快速热解装置100的褐煤进料口进入快速热解装置100，褐煤在快速热解装置100中热解得到半焦；半焦经破碎装置200的半焦进料口进入破碎装置200，将半焦在破碎装置200中破碎至粒径≤2毫米；破碎后的半焦和黏土分别经混料装置300的进料口进入混料装置300，在混料装置300中混合均匀，得到混合料；混合料经成型装置400的待成型物料的进料口进入成型装置400，将混合料在成型装置400中成型得到成型球；成型球经烧结装置500的成型球团的进料口进入烧结装置500，将成型球在烧结装置500中进行烧结，然后冷却，取出成型球。

实施例1