[发明专利]一种无烟煤制备增碳剂的方法

权利要求书

1.一种无烟煤制备增碳剂的方法，其特征在于：无烟煤通过重介旋流工艺得到精煤，所述精煤作为低温固体物料依次通过预烘干工艺、烘干工艺、焙烧工艺得到高温固体物料，所述高温固体物料通过冷却工艺得到增碳剂；

其中，所述预烘干工艺包括采用换热装置，所述换热装置包括由外筒和内筒组成的换热器，所述内筒走高温固体物料与高温气体的组合，所述外筒体走低温固体物料，从而所述内筒走高温固体物料与高温气体的组合的热量通过所述内筒体壁传递至所述外筒，通过热量间接交换，将所述外筒内的低温固体物料进行加热；重介旋流工艺将无烟煤筛分成精煤、中煤以及矸石；所述预烘干工艺将精煤与高温物料的热量进行初步预烘干而去除无烟煤中的小部分水分；所述烘干工艺将精煤中大部分的水分去除；焙烧工艺将烘干后的无烟煤进行焙烧将无烟煤中煤油去掉，得到高温的增碳剂；冷却工艺将高温的增碳剂进行间接冷却，然后筛分得到增碳剂；无烟煤均是在无氧密封的环境下依次通过重介旋流工艺、换热工艺、烘干工艺、焙烧工艺、冷却工艺得到增碳剂；所述重介旋流工艺包括采用重介旋流器、精煤初脱介弧形筛、振动脱介筛、精煤离心机；无烟煤通过密闭的输送机输送至重介旋流器的进料口处并依靠自身重力滑入重介旋流器内部，然后由介质桶出口通过渣浆泵将四氧化三铁重介悬液打入重介旋流器内，其中，四氧化三铁重介悬液入料压力为0.1-0.15mpa，无烟煤和四氧化三铁重介液在重介旋流器内部形成旋转离心力，从而利用四氧化三铁的密度差分选出含灰6％以下精煤，含灰6％～15％中煤及煤矸石三种产品；其中，精煤由重介旋流器分选出后，利用高度落差，将带介质水的精煤进入精煤初脱弧形筛中，精煤初脱弧形筛将带介质水的精煤筛分为介质水、部分重介质及0.6mm以下煤泥，其中，介质水、部分重介质及0.6mm以下煤泥由精煤初脱弧形筛脱除进入分流箱，从而在分流箱中分流出轻质溢流水和重质含介质煤泥水，其中，分流箱分流的轻质溢流水则直接进入合格介质桶循环回用，重质含介质煤泥水则落入稀介质桶；精煤则进入振动脱介筛；振动脱介筛的将精煤在振动筛上喷水冲洗，筛选出的0.5mm以下的煤泥、残余重介质以及精煤，其中，筛选出0.5mm以下的煤泥、介质水则进入稀介桶，而后精煤通过振动筛落入离心机，离心机将精煤脱水得到含水6％的精煤，进而含水6％的精煤经刮板机输送入原料仓，其中，离心机分离出的含煤泥水进入离心液池；旋流器分选出的中煤及煤矸石，利用高度落差，将带介质水的中煤和煤矸石进入中矸合用双通道初脱介弧形筛；中煤及煤矸石进入下级中矸合用双通道直线振动脱介筛；下级中矸合用双通道直线振动脱介筛将中煤及煤矸石在下级中矸合用双通道直线振动筛上喷水冲洗，精煤、中煤及煤矸石脱除出来的带介质煤泥水共同合并入稀介桶后，经渣浆泵打入磁选机，磁选出的干净介质水回到介质桶循环使用，煤泥水则进入煤泥高频筛分选，其中，磁选机出来的含水煤泥经高频筛分机筛分出0.3mm以上煤泥及0.3以下煤泥，0.3mm以上煤泥直接合并入中煤，0.3mm以下含水煤泥进入下级污水处理系统，精煤、中煤、矸石弧形筛脱除的较干净的介质水及磁选机分离出的干净介质水合并进入合格介质桶，合格介质桶介质水密度由密度传感器自动检测，合格介质桶设置自动补水及自动补介质，桶底设置曝气口，防止介质沉淀；精煤、中煤离心机分离出的煤泥水及煤泥变频筛分选出的0.3mm以下含水煤泥，由煤泥水泵打到污水处理系统，经气浮处理后分离出高浓煤泥水及澄清水，清水由泵打回精煤、中煤及矸石直线筛冲洗脱介质；高浓煤泥水由煤泥泵打入压滤机压滤，干煤泥合并入中煤，压滤水回入气浮处理；其中，载气从进料端进入外筒体，从出料端带走外筒体物料加热产生的惰性气体，此外，所述载气为氯气或一氧化碳，其具体结构为：换热器由内筒和外筒构成，内筒走高温物料或高温烟气，外筒走低温物料，内筒和外筒物料走向为顺流，内筒高温物料或高温烟气的热量通过内筒体壁传递至外筒，从而将外筒内的物料加热脱水；所述外筒两端均通过密封装置连接有进口密封箱和出口密封箱，其中，所述进口密封箱的上端开设有低温固体物料的第二进料口，所述出口密封箱的上端开设有出气口、下端开设有低温固体物料第二出料口，从而低温的固体物料通过第二进料口进入外筒内与内筒的高温固体物料间接换热，换热后带温度的物料通过第二出料口出去；从而原料仓中的无烟煤通过输送机密闭输送至换热器的第一进料口进入外筒，载气则从进口密封箱的进气口进入外筒，进而外筒内的无烟煤与内筒高温物料或高温烟气的热量通过内筒体壁传递至外筒，使得外筒内的物料加热脱水，此过程中换热器仅为物料之间热传递，在热传递过程中会产生惰性气体，而惰性气体则被载气带走，从出口密封箱的出气口出去，而后经换热器配置冷凝器冷凝成液体水，在换热器加热脱水后的无烟煤通过螺旋叶片输送至第一出料口；此外，内筒高温物料为焙烧工艺焙烧后的高温物料通过密封输送机输送至内筒内与外筒内的物料进行换热；烘干工艺包括采用烘干机，所述烘干机包括滚筒、输送装置、多个贯穿滚筒的加热管和驱动装置，滚筒上设有烘干装置进料口和烘干装置出料口，烘干过程中产生的废气从出料口排出，预烘干工艺后的无烟煤由密闭输送机输送至烘干装置的进料口处进入滚筒，从烘干装置进料口进入滚筒，驱动机构用以驱动滚筒转动，加热介质通过加热管与滚筒中的低阶煤间接传热，滚筒内壁设有扬料板，扬料板沿滚筒内壁环绕分布以实现带动物料翻动，加热管纵横交替地分布在滚筒内部，以达到间接烘干，滚筒水平布置或倾斜布置，滚筒倾斜布置时，滚筒与水平面设置成一定的斜度，滚筒设有烘干装置出料口的一端处于低位，保证滚筒前端的高度高于滚筒后端的高度，烘干后的无烟煤可在自身重力的作用下自动传输从烘干装置出料口排出，烘干后的无烟煤经输送装置进入后续的焙烧工艺，输送装置为密封的输送装置，以防止外界空气在输送过程中混入烘干后的低阶煤，消耗煤资源；在烘干过程中会产生水蒸气(G1-2)、粉尘(G1-3)以及烟气混合物，其中，水蒸气(G1-2)冷凝后作为原煤预处理用水，粉尘(G1-3)与烟气混合后经布袋除尘后由排气筒排放；无烟煤进入烘干机的进料温度为60～90℃，出料温度110～130℃，烘干机的温度为110～130℃，烘干持续时间为20～50min；烘干装置至少为一级或多级，以保证低阶煤的含水率符合生产的要求；当采用多级烘干时，滚筒为多个，多个滚筒安装高度相同，多个滚筒串联或者并联；滚筒的内外径尺寸和长度均可根据低阶煤处理装置的实际处理能力确定；烟气烘干倾斜设置；水蒸汽间接烘干水平设置，减小承重结构的摩擦力，延长限制水平位移的限位槽的使用寿命；烘干机的温度为110～130℃，烘干持续时间为20～50min；烘干机的热源来源于供热系统；烘干过后的无烟煤含水率为6％以下，然后通过密闭输送机输送到密闭筛分机筛选，其中，无烟煤粒度≥0.8mm的无烟煤通过密闭筛分机输送至上料中间仓，无烟煤粒度＜0.8mm的无烟煤为增碳粉增碳材料；此外，在筛选过程中会产生筛分粉尘(G1-4)和原煤产品破碎，其中，粉尘(G1-4)与原煤产品破碎合并后经布袋除尘器处置后由1根20m高排气筒排放；

所述焙烧工艺包括一级焙烧炉和二级焙烧炉，其中，一级焙烧炉进料温度为90～120℃，出料温度320～420℃，焙烧时间为20～50min，二级焙烧炉进料温度为320～420℃，出料温度为800～850℃，时间为20～40min；上料中间仓的无烟煤通过输送机输送至一级焙烧炉进行焙烧，进料温度为90～120℃，出料温度320～420℃，焙烧时间为20～50min，上料中间仓的无烟煤进入一级焙烧炉后，控制在不高于400℃的温度区间内进行深度脱水及降低挥发分；一级焙烧炉主要对煤进行深度脱水，以及降低物料的挥发分后进入二级焙烧炉；热源来源于供热系统，经过一级焙烧炉焙烧后的物料通过输送机输送至二级焙烧炉继续进行焙烧，进料温度为320～420℃，出料温度为800～850℃，时间为20～40min，热源来源于供热系统；物料进入二级焙烧炉后，在800℃—850°C温度区间内进一步碳化；再经过筛选把粒度不符合要求的一部分筛除，得到符合要求的增碳材料；供热系统包括除灰喷淋净化系统、燃烧器、加热炉，在二级焙烧炉焙烧过程中会产生焙烧煤气，焙烧煤气经除灰喷淋净化系统处置后得到可燃组分、喷淋废水，其中，可燃组分输送至50m3缓冲罐后经二级焙烧炉配置燃烧器燃烧使用；借助换热器产生的水蒸气经冷凝器冷凝后剩余蒸汽将喷淋废水通过蒸发器蒸发，蒸发后的浓液进入燃烧器内进行燃烧处置；其中，二级焙烧炉配置燃烧器以焙烧过程产生的焙烧煤气为一级焙烧炉和二级焙烧炉以及烘干机进行热量供给，燃烧过后产生的高温烟气首先作为二级焙烧炉的热源供体；并借助高温引风机将二级焙烧炉高温烟气引至一级焙烧炉作为一级焙烧炉部分热源供体，一级焙烧炉另一部分热源供体借助天然气加热炉产生的高温烟气；二级焙烧炉和一级焙烧炉利用后的高温烟气通过SCR脱硝系统进行氮氧化物的去除，此时烟气中水分百分比小于0.3％，进入布袋除尘器进行烟尘颗粒物的去除，后通过达标排放；此外，二级焙烧炉为环式焙烧炉，由燃烧室、焙烧室、烟气烟道以及煤气管道组成，焙烧室四周均为粘土耐火砖砌成；净化后的煤气经燃烧器于燃烧室内燃烧，火焰经过焙烧室底部的火道流向下一个串联生产的焙烧室，依次对串联在一起的焙烧室进行加热，煤气由煤气管道经煤气净化装置净化后循环输送至燃烧器内进行燃烧；充分利用其热量后的烟气经烟气联通器引入烟气集合道，再经过排烟机通过排气筒排入大气中；其中，无烟煤属于高变质程度煤种，在焙烧工艺中热解温度为550℃时仅发生微弱的分解和裂解反应，因此，一级焙烧过程主要是去除煤中未损失的自由水和化合水；且二级焙烧过程损失的气态物质主要为煤气，进而自由水和化合水以及煤气通过煤气净化系统处置后可燃气体经焙烧炉配置燃烧器燃烧产生高温烟气经尾气净化处置后由一根20m高排气筒排出；

所述冷却工艺包括冷渣机和筛选机；经二级焙烧炉焙烧后的无烟煤，通过自动输送机输送至换热器内筒后，其中内筒进料温度800～850℃，出料温度700～800℃；从而进行内筒与外筒间接热量交换，使得高温的物料与换热器外筒内的物料进行间接换热，然后经缓冲仓后进入冷渣机进行间接冷却，降温速率为25℃/min，冷却后的温度为55～60℃；冷却后的物料通过输送机运至成品仓或预留仓，后通过密闭筛分机将成品仓中物料根据粒级大小分为＞3mm、0.6＜粒级＜3mm、0＜粒级≤0.6mm三种等级增碳剂；此过程会产生筛分粉尘(G1-7)，粉尘(G1-7)经布袋除尘器处置后由1根20m高排气筒排放(H3)。