一種型焦生產方法
2023-11-29 23:33:36 2
專利名稱：一種型焦生產方法
技術領域：
本發明涉及一種型焦的生產方法。
背景技術：
目前，焦炭在鋼鐵冶煉、電石和黃磷等生產中應用廣泛。傳統焦炭主要由優質主焦 煤作為原料生產而成，然而現在主焦煤資源逐漸緊張和短缺，所以提出了生產焦炭替代品 的課題。其中，通過研究和使用新型生產工藝和設備，大量使用非主焦煤生產型焦，替代傳 統焦炭用於電石、黃磷、鐵合金、冶煉和鑄造生產，成為研究的熱門課題。焦炭在鋼鐵冶煉、電石和黃磷等生產中一般起著三個作用第一是為各類產品生 產(如電石)提供碳元素；第二是作為導電體和發熱體，提供和調節比電阻或燃燒提供熱 量；第三是作為爐內高溫反應時料層骨架以維持料層穩定，並提供一個爐內的透氣層，保持 良好透氣性。上述三個作用與焦炭的固定碳、灰分、揮發分、水分、孔隙率、比電阻、粒徑和 冷、熱強度等質量指標密切相關。型焦要替代傳統焦炭，必須達到甚至超過焦炭的質量指標。在上述參數中最難以 實現的是水分和熱強度，熱強度也稱高溫強度，它表徵焦炭在高溫環境下，同時經受熱應力 和機械力時的抗碎破損和耐磨能力。目前的型焦生產方法，基於上述理論，存在以下一些問題一是型焦生產的原料單一或者對複合原料的配比沒有提出合適可行的方案，對原 料沒有進行合適的處理，從而導致型焦的質量不穩定，不可控，難以大規模生產。型焦生產 的原料，如申請號為200810146883. 1的名稱為《一種型焦的生產方法》的中國專利，採用的 原料為煤粉或焦粉，原料單一，不能很好利用不同原料的性能，得到高質量的型焦；對原料 的水分和粒徑沒有進行合理的控制處理，從而導致型煤成型困難，型煤輸送過程中冷強度 和型煤炭化過程中形成型焦的冷、熱強度不能得到保證，影響型焦產品的質量；二是現有生產方法得到的中間產品型煤的強度低，型煤運輸過程中破損率高，且 型煤在炭化過程中易軟化變形，使得最後得到的型焦產品合格率低，浪費了能源和產能；三是在炭化過程中，由於現有炭化設備和工藝的限制，導致型焦的產能低，熱能不 能得到充分利用。目前的炭化爐中燃燒室為一般為豎直直通形式，未設置水平火道，使得燃 燒煙氣在燃燒室中停留時間短，熱能利用低(如專利公開號為C擬680669的中國專利，外熱 立式型焦碳化爐)從而導致產能低，型焦產品的質量不能得到保證；四是現有生產方法的熄焦方式不合理。目前的熄焦方式一般為兩種，一種是水熄 焦，如申請號為200420015788. 5的中國專利，其熄焦方式為紅焦先進入鏈板輸送機，同時 灑水熄焦，熄焦後的溼焦由刮板機刮入皮帶機運出。這種熄焦方式存在多個問題第一，造 成嚴重的大氣和粉塵汙染；第二，造成嚴重的廢水汙染；第三，由於澆水的驟冷過程，會造 成型焦強度急劇降低，影響型焦的熱強度；第四，大幅度增加的型焦的水分，使型焦在使用 過程中還需要進行烘乾預處理，增加使用成本。另外一種是隔氧幹熄焦，即惰性氣體幹熄 焦，是利用冷的惰性氣體(燃燒後的廢氣)，在幹熄爐中與赤熱紅焦換熱從而冷卻紅焦。吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給幹熄焦鍋爐產生蒸汽，被冷卻的惰性氣體再由循環風 機鼓入幹熄爐冷卻紅焦。幹熄焦鍋爐產生的蒸汽或併入廠內蒸汽管網或送去發電。如申請 號為01232390. X的專利名稱為《一種幹熄焦爐爐體》的中國專利所提及的，這種方式雖能 緩解環保問題、提高熱能利用率，但是其投資太大，運行費用太高。
發明內容
本發明的發明目的在於針對上述存在的問題，提供一種產能高、質量好、易於環 保的尤其適用於電石和黃磷生產的型焦的生產方法。本發明採用的技術方案是這樣的一種型焦生產方法，包括以下步驟A、原料及其處理所述原料包括a和b兩部分，其中a為煙煤，b為無煙煤或焦粉中的至少一種，按 質量比計，a部分佔10 % -45 %，b部分佔55 % -90 %，將上述原料進行破碎，使按質量計85%以上的原料的粒度小於3mm ；B、加入粘結劑並攪拌均勻，然後成型；C、採用烘乾設備烘乾型煤；D、在炭化爐內炭化；E、熄焦，得到型焦產品。作為優選B步驟中，當原料水分質量百分含量< 9%時使用液體粘結劑，液體粘 結劑的用量為原料質量的4-5% ；當原料水分質量百分含量為9% -14%時，使用乾粉粘結 劑，乾粉粘結劑用量為原料質量的2-5%。作為優選C步驟中，烘乾後型煤的水分質量百分含量< 5%。作為優選C步驟中，烘乾設備為隧道式或立式烘乾設備。作為優選C步驟中，烘乾的熱量由D步驟中產生的餘熱提供。作為優選D步驟中，炭化爐為外燃式炭化爐。作為優選D步驟中，炭化爐為8-10層火道。作為進一步優選D步驟中，8-10層炭化爐的第一層火道溫度為1250-1350°C，第 二層到第五層火道溫度為1100-1250°C，第六層及以上火道溫度為1100-800°C。作為進一步優選在2、4、6層火道設置燃氣燒嘴。作為進一步優選D步驟中，在30min內將型煤溫度從300°C升至600°C，在900°C 的高溫區保持30min以上。作為優選，其特徵在於D步驟中，炭化能量由自身揮發分提供。作為進一步優選同時增加外供熱量，外供熱量來自於煤造氣或天然氣。作為優選E步驟中，採用水夾套進行幹熄焦；水夾套是鋼結構的雙層筒體，筒體 內是被冷卻的物料，筒體夾層通水冷卻，冷卻水經涼水塔冷卻後循環使用。作為進一步優選高溫型焦在水夾套中冷卻時間不少於4小時。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是增加型煤烘乾工序， 從而縮短了炭化時間，增加乾餾氣熱值，保證型焦的規模生產。炭化時採用外燃式炭化爐，爐內分為燃燒室和炭化室，型煤放在炭化室內，從燃燒 室耐火磚火牆傳出的熱量以輻射方式來間接加熱型煤。型煤是在隔絕氧氣的條件下進行炭化，滿足型煤炭化的工藝要求；型煤炭化時產生的乾餾氣直接進入燃燒室內作為燃料燃 燒，燃燒後的廢氣用來烘乾型煤，熱量利用合理且充分；該炭化爐是一個封密體系，沒有洩 漏點，不會讓燃燒廢氣和乾餾氣排入大氣造成汙染；這種窯型生產的型焦符合質量要求、運 行成本低、佔地少、投資省。技術和設備成熟，可實現工業化和規模化，本炭化設備煙道行程 長，煙氣停留時間長，熱效率高；底部垂直出料，不會出現堵料和出爐困難的問題；熱量可 調，確保型焦炭化質量；實現炭化和幹熄焦一體化。對炭化過程的能量需求和供給進行了節能分析並提出了具體節能方案；尤其針對 用於電石生產的型焦的炭化，對於炭化過程的溫度控制提出了具體方案。採用了新型的水夾套進行幹熄焦，降低了型焦產品水分，同時防止水汙染，節約能 源，增加型焦強度。
圖1是本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。實施例1 如圖1所示，大顆粒煙煤、無煙煤和焦炭粉原料，原料水分百分含量為8. 5%，經汽 車卸至地坑，由鬥式提升機送入原料破碎機，破碎至85%的原料粒徑均小於3mm後，用皮帶 送至原料庫房堆放。原料質量煙煤為100kg、無煙煤550kg、焦炭粉350kg經稱重皮帶配料 後，由鬥提機送至四級雙螺旋攪拌器，按原料質量的4%加入型煤液體粘結劑腐植酸鈉，進 行攪拌混勻，再經過均化機打散後送入成型機進行煤球成型；成型過程中產生的粉末返回 攪拌機中循環利用。成型後的煤球經皮帶機送入隧道式烘乾窯進行乾燥，烘乾的熱源採用炭化爐燃燒 室出來的高溫煙氣，其好處在於產能大，熱能利用率高、型煤破損率低；烘乾後型煤的水分 百分含量為為4%。乾燥中產生的粉煤經輸送設備送出窯外回收利用，乾燥後的煤球提升送 入外燃式炭化爐進行炭化。炭化時，採用的設備為外燃式炭化爐，炭化爐為10層火道，所述10層炭化爐的第 一層火道溫度為1250-1350°C，第二層到第五層火道溫度為1100-1250°C，第六層到第十層 火道溫度為1100-900°C，同時，在第2、4、6層火道設置燃氣燒嘴。將炭化爐最後一層火道產生的高溫煙氣引入配風室，進行配風處理達到烘乾所需 溫度後，通入型煤乾燥器即隧道式烘乾窯進行乾燥。由於型焦炭化所產生的煙氣廢熱能夠 滿足型煤烘乾所需熱量，因此是一種較為適應的餘熱利用方式。乾燥尾氣經除塵和脫硫後排入大氣。經罐裝煅燒爐炭化合格後的型焦進入水夾 套進行幹熄焦，水夾套長度為3m，在水夾套中冷卻時間為6小時，水夾套是鋼結構的雙層筒 體，筒體內是被冷卻的高溫型焦，筒體夾層通水冷卻，冷卻水經涼水塔冷卻後循環使用。
幹熄焦合格後的產品送入產品庫房堆放。通過此方法生產的型焦質量參數如下表1，從表1中可以看出，使用本工藝生產的 型焦水分低，固定碳高，熱強度性能都優於普通型焦生產方法。表1傳統焦炭和不同方法生產的型焦質量狀況
權利要求
1 一種型焦生產方法，其特徵在於，包括以下步驟A、原料及其處理所述原料包括a和b兩部分，其中a為煙煤，b為無煙煤或焦粉中的至少一種，按質量 比計，a部分佔10 % -45 %，b部分佔55 % -90 %，將上述原料進行破碎，使按質量計85%以上的原料的粒度小於3mm ；B、加入粘結劑並攪拌均勻，然後成型；C、採用烘乾設備烘乾型煤；D、在炭化爐內炭化；E、熄焦，得到型焦產品。
2.根據權利要求1所述一種型焦生產方法，其特徵在於B步驟中，當原料水分質量百 分含量< 9%時使用液體粘結劑，液體粘結劑的用量為原料質量的4-5% ；當原料水分質量 百分含量為9% -14%時，使用乾粉粘結劑，乾粉粘結劑用量為原料質量的2-5%。
3.根據權利要求1所述一種型焦生產方法，其特徵在於C步驟中，烘乾後型煤的水分 質量百分含量< 5%。
4.根據權利要求1所述一種型焦生產方法，其特徵在於C步驟中，烘乾設備為隧道式 或立式烘乾設備。
5.根據權利要求1所述一種型焦生產方法，其特徵在於C步驟中，烘乾的熱量由D步 驟中產生的餘熱提供。
6.根據權利要求1所述一種型焦生產方法，其特徵在於D步驟中，炭化爐為外燃式炭 化爐。
7.根據權利要求6所述一種型焦生產方法，其特徵在於D步驟中，炭化爐燃燒室中設 置為8-10層水平火道。
8.根據權利要求7所述一種型焦生產方法，其特徵在於D步驟中，8-10層炭化爐的第 一層火道溫度為1250-1350°C，第二層到第五層火道溫度為1100-1250°C，第六層及以上火 道溫度為1150-800°C。
9.根據權利要求7所述一種型焦生產方法，其特徵在於在2、4、6層火道設置燃氣燒嘴。
10.根據權利要求1所述一種型焦生產方法，其特徵在於D步驟中，炭化能量由自身揮 發分提供。
11.根據權利要求10所述一種型焦生產方法，其特徵在於在能量不足的情況下增加 外供熱量，外供熱量來自於煤造氣或天然氣。
12.根據權利要求1所述一種型焦生產方法，其特徵在於E步驟中，採用水夾套進行幹媳焦ο
13.根據權利要求12所述一種型焦生產方法，其特徵在於高溫型焦在水夾套中冷卻 時間不少於4小時。
全文摘要
本發明公開了一種型焦生產方法，本發明增加型煤烘乾工序，從而縮短了炭化時間，增加乾餾氣熱值，保證型焦的規模生產，炭化時採用外燃式炭化爐，本炭化設備煙道行程長，煙氣停留時間長，熱效率高；熱量可調，確保型焦炭化質量；實現炭化和幹熄焦一體化，對炭化過程的能量需求和供給進行了節能分析並提出了具體節能方案；尤其針對用於電石生產的型焦的炭化，對於炭化過程的溫度控制提出了具體方案，採用了新型的水夾套進行幹熄焦，降低了型焦產品水分，同時防止水汙染，節約能源，增加型焦強度，本發明生產的型焦符合質量要求、運行成本低、佔地少、投資省，技術和設備成熟，可實現工業化和規模化。
文檔編號C10B57/04GK102079982SQ20101057295
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者彭文燈, 蔣偉, 謝斌 申請人:宜賓天原集團股份有限公司