铁焦耦合末煤热解系统的制作方法

本实用新型涉及煤化工与铁矿粉还原技术领域，具体涉及一种铁焦耦合末煤热解系统。

背景技术：

煤炭快速热解是指将煤粉放入一定温度的快速热解装置中，在很短的时间内经过高温热解，煤粉中有机质成分变成气体或煤焦油、固定碳变成半焦的过程。煤炭快速热解会产生大量粉末状半焦，粉末状半焦较难直接燃烧利用，而且较难成型，需要添加粘结剂将其制成型焦后再利用。

CN101984027A本实用新型公开了一种焦粉型焦粘结剂及基于该粘结剂的型焦制备方法，将热解后的焦粉粉碎加工成粒度小于3mm的焦粉，在每9份所述焦粉中加入1份焦粉型焦粘结剂，搅拌10～15分钟出料，室温下放置15～20分钟，放入成型机加压成型，压制成圆柱形，室温放置2～8小时后，于120℃干燥。

CN103436312A本实用新型公开了一种复合型工业气化型焦粘结剂及其制备型焦的方法，将热解后的粉焦破碎，将其与粘结剂置于混捏锅内，搅拌混合均匀；将混合料送至锟压机中，常温下加压成型，经干燥、冷却后即得所述型焦。

CN105950242A本实用新型提供了用于型焦成型的复合粘结剂、包含该复合粘结剂的型焦及其制备方法，用该复合粘结剂和褐煤快速热解产生的半焦制成的型焦强度好，方便存储、运输和使用。本实用新型提供的制备该型焦的方法也很简便，容易工业化推广应用。

上述技术方案中，粘接剂都是在热解形成半焦后与之混合压型，对型焦的增强效果有限，因此，形成半焦所采用的原料都需要高品位的铁矿资源，无法充分利用低品位氧化物矿。

另外，现有技术中都是利用高炉出口烟气作为热解的热源，热解过程中产生的热解气被烟气稀释，产生的混合气热值低，有效组分含量低，可利用价值低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种铁焦耦合末煤热解系统，实现煤热解技术与型铁焦煤碳化技术的耦合，制作铁焦产品。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种铁焦耦合末煤热解系统，包括：

高压成型设备、烘干装置、碳化炉、热载体联合热解装置、冷却装置、磁选设备和筛分设备；

所述高压成型设备设有第一入料口、第二入料口和第三入料口，其中第一入料口与铁粉的原料出口相连，第二入料口与焦煤的原料出口相连，第三入料口用于加入粘结剂，与铁粉和焦煤按比例充分混合；

所述烘干装置的入料口与高压成型设备的出料口相连，烘干装置的第一热源入口与碳化炉的高温废气口相连，烘干装置的第二热源入口与冷却装置的热废气出口相连，烘干装置的出料口与碳化炉的入料口相连；

所述热载体联合热解装置的第一入料口与碳化炉的出料口相连，热载体联合热解装置的第二入料口与末煤仓出料口相连，热载体联合热解装置的第三入料口与小粒煤热解装置的出料口相连，热载体联合热解装置的出料口与冷却装置的进料口相连，出气口与小粒煤热解装置入气口相连；

所述冷却装置的出料口与磁选设备的进料口相连，所述磁选设备的出料口一路输出铁焦，另一路与筛分设备的进料口相连；所述筛分设备的出料口分别输出半焦末和半焦粒。

进一步地，还包括冷凝回收装置，该冷凝回收装置的入气口与小粒煤热解过滤装置的荒煤气出口相连，冷凝回收装置的出气口经过煤气风机与碳化炉的煤气入口相连。

进一步地，还包括除尘器，该除尘器的入口与烘干装置的出气口相连，除尘器的除尘灰出料口与高压成型设备的入料口相连，除尘器的第一出气口与大气相连将一部分废气排入大气，除尘器的第二出气口经废气循环风机与冷却装置的进气口相连。

由以上技术方案可知，本实用新型采用将原料（铁粉、焦煤、除尘灰）辅以粘结剂高压成型制成型铁焦，经过碳化炉加热碳化，利用热解产生的循环煤气加热碳化炉，相对于现有技术，具有如下技术效果：

1、利用铁粉作为瘦化剂，添加到气肥煤当中，经高压成型设备形成高密度型铁焦，碳化炉快速将型铁焦在不被扰动的环境下加热到碳化温度，使均匀嵌布在型铁焦中的焦煤在一定温度下形成的胶质体充分的填充到颗粒之间，粘结剂保证型铁焦在高温碳化环境下密度不变，形状不变，从而有利于胶质体充填到颗粒之间，形成致密的炭骨架，生成具有一定强度和块度的含铁焦炭，克服了气肥煤单独炼焦时，焦炭强度较差，块度较小的弱点；

2、利用型铁焦煤在碳化过程中产生的富氢气体、一氧化碳气体及高温炭粒，在高温碳化过程中对铁精粉或铁矿粉进行气-固和固-固还原反应，即生成了型焦作为高炉的焦炭和矿料的入炉料，又对氧化铁进行了预还原，使入炉的铁料品位增加，入料的体积减小；

3、利用热铁焦的显热实现煤炭全粒级热解，将末煤送入热载体联合热解装置对热铁焦在还原气氛下进行保护性冷却，并在冷却过程对自身进行干馏；小粒煤送入小粒煤热解过滤装置中对高温荒煤气进行冷却过滤并同时加热自身；

4、利用铁焦碳化产生的煤气及热解装置产生的热解煤气作为碳化炉的主燃料，实现富裕煤气的高效利用。

本实用新型实现了入炉前物料的优化，增强了物料的块度及强度；利用铁焦碳化和热解时所产生的煤气，作为碳化炉的主燃料并对铁焦中的铁矿粉进行保护性还原；利用了物料和气体的余热，达到原煤分级均匀热解，提高了热解煤气产率和焦油回收率；融和了冶金还原及煤炭分级、分质利用，提供能源利用率；解决了单一炼焦、氧化铁还原时的大量能源消耗问题，节约了大量能源，生产综合成本降低。

附图说明

图1为本实用新型铁焦耦合末煤热解系统的结构示意图。

图中：

100、高压成型设备，110、铁矿粉、除尘灰，120、焦煤，130、粘结剂；

200、烘干装置，201、烘干后型铁焦煤，202、废气；

300、碳化炉，301、高温型铁焦，302、高温废气；

400、热载体联合热解装置，410、末煤，420、小粒煤，430、末煤仓，440、小粒煤热解过滤装置，401、热型铁焦、热半焦末、热半焦粒混合物，402、荒煤气管路，441、荒煤气，442、预热解小粒煤；

500、冷却装置，501、型铁焦、半焦混合物，502、热废气；

600、磁选设备，610、铁焦成品，602、半焦末、半焦粒混合物

700、筛分装置，710、半焦末产品，720、半焦粒成品；

800、冷凝回收装置，810、煤气风机，801、煤气，811、循环煤气；

900、除尘器，910、废气循环风机，901废气，902、除尘灰，903、多余废气，911、循环废气。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，本实用新型冶金还原耦合型焦碳化共末煤热解系统包括：高压成型设备100、烘干装置200、碳化炉300、热载体联合热解装置400、冷却装置500、磁选设备600、筛分700、冷凝回收装置800、除尘器900。

所述高压成型设备100设有三个入料口，分别与铁矿粉110、焦煤120、粘结剂130的出口相连，高压成型设备其中的一个入口与除尘器900的除尘灰出口相连。

所述烘干装置200第一入口与高压成型设备100出料口相连，第二入口与碳化炉300的高温废气口相连，第三入口与冷却装置500的热废气出口相连；烘干装置200的出口一路进入碳化炉300的入料口，另一路出口与除尘器900的入口相连。

所述热载体联合热解装置400入口，一路与碳化炉300的出料口相连，另一路与末煤仓430出料口相连，第三路与小粒煤热解装置440的出口相连；出料口与冷却装置500的进料口相连，出气口与小粒煤热解装置440的入气口相连。

所述磁选设备600的出口一路输出铁焦产品610、一路与筛分设备700的入口相连；所述筛分设备700的出口输出半焦末710及半焦粒720两种产品。

所述冷凝回收装置800的入气口与小粒煤热解过滤装置440的荒煤气出口相连，冷凝回收装置800的出口经过煤气风机810与碳化炉300的煤气入口相连。

所述除尘器900产生的除尘灰出料口与高压成型设备的原料口210处相连；除尘器900出口一路与大气相连将一部分废气排入大气，另一路经废气循环风机910与冷却装置500的进气口相连。

下面对本实用新型的工作原理进行说明：

原料包括铁矿粉110，焦煤120、末煤410和小粒煤420，其中将占比原料铁粉、焦煤、从除尘器900返回的除尘灰902辅以粘结剂130，混合破碎后，混合破碎到3mm后，在高压成型设备100内制成型铁焦煤101。

型铁焦煤101成型后进入烘干装置200。烘干装置的热源由碳化炉产生的高温废气302及冷却装置产生的热废气502组成，烘干装置产生的废气202进入除尘器900进行除尘。

烘干后型铁焦煤201进入碳化炉300进行高温碳化，由热解装置产生的循环煤气811与空气混合后作为碳化炉的主燃烧气源。

碳化炉产生的高温型铁焦301进入热载体联合热解装置400，由末煤410、末煤仓430，小粒煤420、小粒煤热解过滤装置440组成两路待热解物料，与碳化炉送入的高温型铁焦在热载体联合热解装置内充分混合热解并均质热闷碳化，在热解过程中产生大量的荒煤气，经过荒煤气管路402进入小粒煤热解过滤装置，荒煤气在经过小粒煤热解过滤装置过程中，对小粒煤进行初步热解，并过滤冷却荒煤气441。

热载体联合热解装置热解产生的混合热物料401进入冷却装置500进行冷却。由除尘器900引入的部分循环废气911进入冷却装置参与冷却热物料及均压密封，防止热载体联合热解装置的部分荒煤气进入冷却装置。

冷却后的混合物料501进入磁选设备600。经过磁选分级后输出两种产品：铁焦成品610，以及半焦末、半焦粒混合物602。

半焦末、半焦粒混合物602进入筛分设备700进行分级处理，输出半焦末710及半焦粒720两种产品。

由小粒煤热解过滤装置输出的荒煤气441进入冷凝回收装置800，进行冷凝回收后输出煤气801，经过煤气风机810加压，输出循环煤气811至碳化炉。

以上所述实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。