公开/公告号CN103992807A
专利类型发明专利
公开/公告日2014-08-20
原文格式PDF
申请/专利权人 太原理工大学;
申请/专利号CN201410249506.6
申请日2014-06-07
分类号C10B53/08(20060101);C10B57/06(20060101);C10B57/10(20060101);C10L5/10(20060101);C10L5/04(20060101);
代理机构太原科卫专利事务所(普通合伙);
代理人戎文华
地址 030024 山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号
入库时间 2023-12-17 00:10:58
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2023-06-23
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C10B53/08 专利号:ZL2014102495066 申请日:20140607 授权公告日:20160127
专利权的终止
2022-05-13
专利权的转移 IPC(主分类):C10B53/08 专利号:ZL2014102495066 登记生效日:20220506 变更事项:专利权人 变更前权利人:太原理工大学 变更后权利人:太原四联重工股份有限公司 变更事项:地址 变更前权利人:030024 山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号 变更后权利人:030000 山西省太原市山西综改示范区太原阳曲园区顺业路7号
专利申请权、专利权的转移
2016-01-27
授权
授权
2014-09-17
实质审查的生效 IPC(主分类):C10B53/08 申请日:20140607
实质审查的生效
2014-08-20
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种气化用炭化型煤/焦的生产方法,特别是一种以无粘结性粉煤为主要原料,制成大型捣固煤饼在焦炉上生产气化用炭化型煤/焦的方法。
背景技术
Lurgi和BGL固定床气化技术经过大量工业化应用验证,国产化程度高、投资低且技术可靠,近60%的合成氨及甲醇产能以无烟块煤为原料,年耗无烟块煤近8000万吨。但由于机械化综采技术的推广,块煤产率大幅降低,而煤炭企业煤-化一体化进程更是减少了优质无烟块煤的社会供应量,造成无烟块煤供应紧张局面。将粉煤加工成气化用型煤是解决块煤供不应求的有效途径之一。
早有石灰碳化煤球、纸浆粘土煤球等技术,这些气化型煤多采用无机类粘结剂经冷压成型制成,存在灰分高、热强度和造气效果差等问题。
现有公开号为CN 101440295A公开了“一种煤气化型焦的制造方法”,是以无烟煤为主体原料,加入复合粘结剂陈化堆沤6~20小时后加压成型煤,再经中温和高温炭化制成型焦。公开号为CN 1718691A公开了一种“以焦粉为原料的气化用型焦及其生产方法”,是将混合煤料陈化堆沤后在8~12MPa压力下压制成型,200~240℃下干燥3~3.5小时制成型焦成品。这类气化用型焦一般都采用专用直立炭化炉或隧道窑等生产,存在产能小、热效率低等问题。
现有公开号为CN1560194A公开了“一种用传统焦炉生产型焦的方法”则是将高挥发分非焦煤半焦粉料配入煤沥青粘结剂后,在30MPa压力下制成45~120mm×45~120的小型焦坯,再与高挥发分非焦煤按1:1.2~1.5重量比混合后进入传统焦炉炭化。该方法的出炉产品中含有大量粉料,循环炭化造成能源利用率低,更重要的是粉料过多会造成推焦难等问题。
发明内容
本发明针对上述现有气化用型煤/焦生产存在的不足,提供一种以无粘结性粉煤为主要原料,利用大型捣固焦炉生产气化用炭化型煤/焦的方法。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种大型捣固煤饼在焦炉上生产气化用炭化型煤/焦的方法,其所述方法如下:
将70~85wt%的煤料送入破碎机细碎,使90 wt%以上的煤料粒度≤3mm;
在所述煤料中加入80~150目的、3~20wt%的煤改性粘结剂和2~10wt%球化剂,搅拌混合为捣固煤饼料;
对捣固煤饼料进行调湿,水分控制在捣固煤饼料的8~25wt %;
将调湿的捣固煤饼料置于高密度捣固成型机中,捣固成型为大型捣固煤饼,所述大型捣固煤饼的长×宽×高为12000~18000mm×350~450 mm×3500~5500 mm,密度为1.15~1.30g/cm3;
将所述大型捣固煤饼置于焦炉炭化室中,于850~1100℃的温度下进行炭化,炭化时间为15~30h,炭化后进行推焦,推焦电流<300A,推出炉后的产品经水熄焦或干熄焦后,获得气化用炭化型煤/焦;
所述煤改性粘结剂是200~300目的褐煤30~50wt%、水25~45wt%、甲酸23~40wt%和碱金属化合物催化剂1~5wt%混合均匀,在高压反应釜中升温至340~400℃,反应20~40min获得;
所述球化剂是将40~50wt%腐殖酸钠和50~60wt%风化煤混合后在400~500℃下低温炭化3~5h获得。
基于上述技术方案,其改进的技术方案如下。
所述煤改性粘结剂和球化剂的用量进一步为5~8wt%和4~6wt%。
所述捣固煤饼料的湿度进一步调湿为混合煤料的12~14wt %。
所述原料煤是无粘结性的无烟煤、贫煤、长焰煤或褐煤中的一种或几种混合。
所述高密度捣固成型机的捣固功为650~920J/kg,捣固时间为8~12min。
所述碱金属化合物催化剂为碳酸钠、碳酸钾或氧化钠中的一种或几种。
本方法在现有技术的基础上,针对现有气化用型煤/焦生产存在的不足,提供了一种以无粘结性粉煤为原料,利用大型捣固焦炉生产气化用炭化型煤/焦的方法。
无粘结性的粉煤是非炼焦煤的混合物,在大型焦炉炭化室难以形成焦饼,可能会引起推焦难,甚至在推焦过程中损坏炭化室炉墙。采用本发明方法,在基础原料煤胶质层厚度=0的情况下,通过添加一定量的煤改性粘结剂和球化剂,使得型煤在炭化热过程中仍能形成结构稳定的焦饼,没有塌焦现象,最终形成了高冷强度(落下强度SI425≥90)、高热稳定性(热稳定性TS+6≥90)、较高反应活性(CRI≥40)和良好造气性能的气化用炭化型煤/焦。
采用本方法生产的气化用炭化型煤/焦是由人工配煤技术制成的,因此可对产品的固定碳含量、粒度、灰熔融特性、机械强度、热稳定性和反应性等气化特性进行调整,以满足不同固定床气化炉对原料的要求。
采用本方法生产的气化用炭化型煤/焦是一种清洁的固定床气化原料。原煤中易于在气化中生成的酚、氨类在炭化过程中大量脱出,因而气化冷凝水中污染物含量大幅降低,尤其是具有高度毒性危害的氰化物、硫化物等,环境危害大幅降低,可直接进行生化处理,降低了固定床气化冷凝水处理成本。
采用本方法,大型捣固煤饼在焦炉上生产气化用炭化型煤/焦,极大地提高了气化用炭化型煤/焦的生产规模,产能可达百万吨级。
附图说明
图1是本发明准备入炉的大型捣固煤饼。
图2是本发明即将出炉的气化用炭化型煤/焦。
图3是本发明气化用炭化型煤/焦产品。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
实施一种大型捣固煤饼在焦炉上生产气化用炭化型煤/焦的方法是按下列步骤进行的。
(1)首先选取无粘结性的无烟煤、贫煤、长焰煤或褐煤中的一种,或者是上述煤种中的几种按一定比例混合在一起,然后将煤料在粉碎机上破碎,破碎后粒度≤3mm的煤料质量占总煤料质量的90 wt%以上。
(2)将70~85wt%的上述煤料,80~150目的、3~20wt%的煤改性粘结剂和2~10wt%球化剂搅拌混合,获得捣固煤饼料。
在实际选取试验中,原料煤选取长焰煤时,所述煤改性粘结剂和球化剂的用量进一步选取5~8wt%和4~6wt%之间,其效果更为突出。
(3)对捣固煤饼料进行调湿,水分控制在捣固煤饼料的8~25wt %,进一步调湿为捣固煤饼料的12~14wt %较好。
(4)将调湿的捣固煤饼料置于捣固功为650~920J/kg的高密度捣固成型机中,捣固成型为大型捣固煤饼,捣固时间为8~12min,其大型捣固煤饼的长×宽×高为12000~18000mm×350~450 mm×3500~5500 mm;捣固密度为1.15~1.30g/cm3。
(5)将大型捣固煤饼送入焦炉炭化室,在850~1100℃的温度下进行炭化,炭化时间为15~30h,炭化后进行推焦,推焦电流<300A,推出炉后的产品经水熄焦或干熄焦后,获得气化用炭化型煤/焦。
在上述方法中,所采用的煤改性粘结剂是由200~300目的褐煤30~50wt%、水25~45wt%、甲酸23~45wt%和碱金属化合物催化剂1~5wt%混合均匀,在高压反应釜中升温至340~400℃,反应20~40min制得。其中的碱金属化合物催化剂为碳酸钠、碳酸钾或氧化钠中的一种或几种混合均可。
所述球化剂是将40~50wt%腐殖酸钠和50~60wt%风化煤混合后在400~500℃下低温炭化3~5h制得。
实施例1
A、煤改性粘结剂的制备
按质量份取300目的内蒙褐煤粉煤35wt%、水32wt%、甲酸31wt%和碳酸钾、氧化钠或氧化钾2wt%混合均匀,在高压反应釜中升温至350℃反应30min制得。待反应结束后,将反应釜冷却至室温,过滤出的固体产物即为煤改性粘结剂。
利用粘结指数测定仪按照GB/T 5447—1997对型煤粘结剂进行测定,产品的粘结指数为92。
B、球化剂的制备
将45wt%腐殖酸钠和55wt%风化煤混合均匀后在500℃下低温炭化3.5h制得。
C、大型捣固焦炉生产气化用炭化型煤/焦
(1)将37wt%的无烟煤和45wt%的长焰煤混合后送入破碎机细碎,粒度≤3mm的煤料质量达到占总煤料质量的90wt%以上;
(2)在破碎后的煤料中加入100目的13wt%的煤改性粘结剂和5wt%的球化剂,并充分搅拌混合,获得捣固煤饼料;
(3)对捣固煤饼料进行调湿,水分控制在捣固煤饼料的13wt %;
(4)调湿后的捣固煤饼料在高密度捣固成型机中压成大型捣固煤饼,高密度捣固成型机的捣固功达750J/kg,捣固时间为10min,煤饼密度达1.23g/cm3,大型捣固煤饼尺寸长×宽×高为15000×400 mm×4000 mm。
(5)将大型捣固煤饼送至焦炉炭化室,于950℃炭化20h后,观察捣固煤饼收缩良好,煤饼边线距炉墙约14mm缝隙,具备推焦条件,炭化型煤/焦经推焦车推出,此时推焦电流最大值为220A,出炉后产品经水熄焦或干熄焦后得到气化用炭化型煤/焦。
采用该方法,焦炉单孔装填量达29.52吨,生产炭化型煤/焦20.10吨。所得气化用炭化型煤/焦质量指标检测结果见表1。
表1 气化用炭化型煤/焦质量指标分析
气化用炭化型煤/焦在进行了3.0Mpa加压固定床气化评价试验,试验结果分别见表2。煤气产率和粗煤气中有效成分(CO+H2)略高于优质无烟煤;气化强度较典型无烟煤气化强度高出7.3%;CH4含量明显低于无烟煤气化产物。
表2 气化用炭化型煤/焦气化特性分析
气化冷凝废水由谱尼国际测试中心测试,检测结果见表3,具有高度毒性危害的氰化物、吡啶和硫化物等未检出,其他指标亦达到生化处理要求。
表3 气化用炭化型煤/焦气化废水检测结果
以上结果表明生产的气化用炭化型煤/焦具有产气率高、气化强度大、反应活性好、污染物排放少等特点,是优质的固定床气化原料。
实施例2
A、煤改性粘结剂制备
按质量份取250目的新疆褐煤粉煤38wt%、水28wt%、甲酸32wt%、碳酸钠1wt%和碳酸钾1wt%混合均匀,在高压反应釜中升温至370℃反应25min制得。反应结束后,将反应釜冷却至室温,过滤出的固体产物即为煤改性粘结剂。
利用粘结指数测定仪按照GB/T 5447—1997对型煤粘结剂进行测定,产品的粘结指数为90。
B、球化剂制备
将50wt%腐殖酸钠和50wt%风化煤混合均匀后在450℃下低温炭化4h制得。
C、大型捣固焦炉生产气化用炭化型煤/焦
(1)将55wt%的贫煤和25wt%的褐煤混合后送入破碎机细碎,粒度≤3mm的煤料质量达到占总煤料质量的90wt%以上;
(2)在破碎后的煤料中加入120目的14wt%的煤改性粘结剂和6wt%的球化剂,并充分搅拌混合,获得捣固煤饼料;
(3)对捣固煤饼料进行调湿,水分控制在捣固煤饼料的12wt %;
(4)调湿后的捣固煤饼料在高密度捣固成型机中压成大型捣固煤饼,高密度捣固成型机的捣固功达800J/kg,捣固时间为10min,煤饼密度达1.21g/cm3,大型捣固煤饼尺寸长×宽×高为14000mm×400 mm×3600 mm。
(5)将大型捣固煤饼送至焦炉炭化室,于950℃炭化18h后,观察捣固煤饼收缩良好,煤饼边线距炉墙约16mm缝隙,具备推焦条件,炭化型煤/焦经推焦车推出,此时推焦电流最大值为210A,出炉后产品经水熄焦或干熄焦后得到气化用炭化型煤/焦。
采用该方法,焦炉单孔装填量达20.16吨,生产炭化型煤/焦13.56吨。所得气化用炭化型煤/焦质量指标检测结果见表4,机械强度和热稳定性等指标达到了《GB/T 9143-2008 常压固定床气化用煤技术条件》要求。
表4 气化用炭化型煤/焦质量指标分析
气化用炭化型煤/焦在常压Φ2.6m气化炉上进行了工业化制气,制气结果分别见表5。煤气产率略高于优质无烟煤;粗煤气中有效成分(CO+H2)与优质无烟煤相当。
表5 气化用炭化型煤/焦气化特性分析
气化冷凝废水检测结果见表6,具有高度毒性危害的氰化物、吡啶和硫化物等未检出,其他指标亦达到生化处理要求。
表6 气化用炭化型煤/焦气化废水检测结果
以上结果表明生产的气化用炭化型煤/焦具有产气率高、有效成分高、热稳定性高和污染物排放少等特点,是优质的固定床气化原料。
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