褐煤改質處理系統及工藝的製作方法

2023-05-15 21:10:26 2

專利名稱：褐煤改質處理系統及工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及褐煤的處理技術領域，尤其涉及一種對褐煤進行提質脫灰處理的褐煤改質處理系統及工藝。
背景技術：
褐煤又名柴煤，是煤化程度最低的煤種，約佔全球煤炭儲量的40%，佔中國煤炭保有儲量的13%，儲量極為巨大，但由於褐煤水分高(約20%至40%)、熱值低、易風化和自燃，單位能量的運輸成本高，不利於長距離輸送和貯存。褐煤直接燃燒的熱效率較低，且溫室氣體的排放量也很大，難以大規模開發利用。此外，褐煤作為原料轉化利用也受到限制， 褐煤液化、乾餾和氣化都需要把煤中水分降至10%以下。褐煤若不經過提質加工，將難以滿足多種用戶的質量要求。由此可見，褐煤提質加工成為褐煤高效開發利用的關鍵。這裡所說的褐煤提質，是指褐煤在脫水、成型和熱分解等過程中，煤的組成和結構發生變化，轉化成具有近似煙煤性質的提質煤。褐煤脫水提質加工後，水分顯著降低，發熱量大幅度提高， 既可防止煤炭自燃、便於運輸和貯存，又有利於發電、造氣、化工等使用。此外，我國主要褐煤礦區產煤的灰分普遍較高，約15%至30%，這也成為困擾褐煤應用的障礙。一般來說，通過選煤能夠降低煤中灰分，但褐煤屬一種難選煤，特別是年輕土狀褐煤其煤質疏鬆，遇水易泥化，給選煤帶來諸多困難。而幹法選煤受褐煤的外在水分限制，主要適宜分選出密度較大的矸石，只能作為高灰褐煤的降矸手段，對褐煤本體降灰效果並不顯著，所以幹法選煤很難得到灰分低於10%的優質褐煤。從煤化過程來看，褐煤是一種相對年輕的煤種，介於泥炭和煙煤之間的一種物質。 褐煤內部存在許多毛細孔，並含有較多的脂肪烴類物質和含氧官能團，以及少量的芳香烴類物質。含水分高是褐煤的重要特徵之一，其水分主要由3部分組成1、植物經成煤過程和成煤作用後殘留、保存下來的水分，主要存在於褐煤毛細孔中，稱為內在水(結合水)，這部分水分基本反映其煤化程度，煤化程度愈淺，水分含量愈尚ο2、煤在開採、堆放和運輸過程中，由外部環境吸收或向環境釋放部分水分後保留在煤表面的游離狀態的水，通常稱為外在水(非結合水)；3、褐煤中礦物質所含有的結晶水。一般來說，脫除褐煤的外在水分比較容易，但要脫除褐煤內在水分和礦物質結晶水則困難得多。褐煤內在水分的脫除性取決於其孔結構的發育程度和狀態。由於褐煤內部存在許多毛細孔，使褐煤內部的氣孔率和比表面積較高，且褐煤含有原生腐植酸，表面具有親水性，導致褐煤通過表面吸附、毛細管凝聚和界面擴散三種作用吸潮。溼褐煤就像吸足水分的海綿；而乾燥後(僅指脫除表面水的情況)的褐煤就像擰乾後的海綿。當乾燥後的褐煤遇到水或溼空氣時，就會吸潮。對褐煤處理的另一個關鍵點在於對褐煤進行脫灰處理。煤灰幾乎全部源於煤中的礦物質，但煤在燃燒時，礦物質大部分被氧化、分解，並失去結晶水，因此，煤灰的組成和含量與煤中礦物質的組成和含量差別很大。我們一般說的煤的灰分實際上就是煤灰產率，煤中礦物質和灰分來源，可分為外來礦物質(外在灰分)和內在礦物質(內在灰分)。1、外來礦物質這種礦物質原來不含於煤層中，它是由在採煤過程中混入煤中的頂、底板和夾矸層中的矸石所形成的，其數量多少，根據開採條件在很大的範圍裡波動。它的主要成分 Si02、Al2O3，也有一些CaS03、CaSO4 JeS等。外來礦物質的塊度、比重越大時，越易分離，可用一般選煤方式將它除掉。外來礦物質在煤燃燒時形成的灰分稱為外在灰分。2、內在礦物質煤中的原生礦物質和次生礦物質合稱為內在礦物質，來自於內在礦物質的灰分， 稱為內在灰分，可分為原生礦物質、次生礦物質。其中，外來礦物質可通過選煤去除，內在礦物質除非顆粒較大，與煤比重差別大且分布不均方可通過洗選除去，否則很難去除。褐煤由於是年輕煤種，形成時間短，煤化作用淺，其中的次生礦物質一般是均勻分布在煤中，且顆粒極細，這也是為什麼褐煤屬難選煤種的原因。具有高熱值、高揮發分、憎水特點的褐煤，如能進一步降低灰分，則可以被製成優質的煤產品，極大拓展褐煤應用範圍和本身價值。現有褐煤改質處理系統及工藝，一般是採用熱空氣在不封閉的環境下對褐煤進行改質處理，不能隔絕氧氣，褐煤乾燥過程中會受到外界影響，僅能脫除褐煤非結合水，得到的褐煤仍然水分較高、灰分較高、熱值較低。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種褐煤改質處理系統，能夠在提高褐煤熱值、 降低褐煤水分的同時，提高褐煤揮發分、降低褐煤灰分。基於此，本發明還提供一種褐煤處
理工藝。本發明提供的一種褐煤改質處理系統，包括原料輸送裝置、乾燥裝置、導熱油爐， 所述乾燥裝置分別與原料輸送裝置及導熱油爐連接，所述原料輸送裝置將褐煤原料輸送至乾燥裝置，所述導熱油爐向乾燥裝置輸送導熱油，所述乾燥裝置在隔絕外界物質的環境下通過導熱油的熱傳導對褐煤進行改質處理。優選地，所述乾燥裝置為空心漿葉乾燥機，所述空心槳葉乾燥機包括至少一個空心轉軸，所述空心轉軸上分布有多個空心槳葉，所述導熱油爐的導熱油進入空心轉軸及空心槳葉的空腔中。優選地，所述原料輸送裝置包括皮帶輸送機、卸料器、料鬥、送料螺旋器，所述皮帶輸送機將褐煤原料輸送至料鬥處，所述卸料器將褐煤原料卸下至料鬥中，所述送料螺旋器將褐煤原料從料鬥的出料口處送至乾燥裝置。優選地，所述卸料器為犁式卸料器。優選地，還包括產品卸料裝置、產品輸送裝置，所述產品卸料裝置與乾燥裝置的出料口之間設置一鎖風卸料閥。優選地，還包括收塵裝置，與乾燥裝置連接，收集褐煤乾燥過程中逸出的廢棄物質。優選地，所述收塵裝置與導熱油爐連接，將收集到的廢棄物質傳送至導熱油爐，作為加熱導熱油的燃料。本發明提供的一種褐煤改質處理工藝，在隔絕外界物質的環境下，以導熱油作為乾燥介質向熱傳導介質傳遞熱量，輸送來的褐煤原料通過接觸熱傳導介質而進行改質處理。優選地，將褐煤原料送入空心槳葉乾燥機中進行改質處理，所述空心槳葉乾燥機包括至少一個空心軸，所述空心軸上分布有多個空心槳葉，導熱油進入空心軸及空心槳葉的空腔中，所述空心槳葉的壁面作為熱傳導介質對褐煤原料進行改質處理。優選地，所述改質處理為將褐煤原料在100°C 600°C的溫度下進行攪拌或破碎或粉碎。優選地，所述改質處理為將褐煤在IOKpa 6Mpa的壓力下處理0. 5小時 60小時。優選地，在改質處理前，先將褐煤處理成平均粒徑為15mm以下的顆粒。由於礦物質最後與褐煤的分離發生在褐煤顆粒表面，因此在同等條件下，越大的褐煤表面積帶來越大的脫灰可能性和脫灰速度、程度，因此，將褐煤顆粒處理至足夠的細度對脫除灰分具有好處，本技術方案中，將褐煤處理至平均粒徑為15mm以下，脫除灰分的效果較好。優選地，所述改質處理為將褐煤在300°C 400°C的溫度下進行攪拌或破碎或粉碎。優選地，對經過改質處理的褐煤進行後處理將褐煤進行改性、表面處理、研磨、擠出、成型、製漿、燃燒、溶解、熱解中的任一種或多種處理。與現有技術相比，本發明的褐煤改質系統及改質處理工藝，具有如下優點1)能夠使褐煤中的原生礦物及次生礦物的脫除大大提高，這是因為利用導熱油作為乾燥裝置的乾燥介質，在隔絕外界物質的環境下對褐煤進行改質處理，導熱油的油溫高，最高可達400°C，因而在改質處理的乾燥升溫過程中，褐煤中的水分開始脫除，同時褐煤也在經歷類似煤化的物理化學變化過程，其中包括殘留植物纖維組織的瓦解、官能團的脫落等，此時伴隨著這些變化過程，成煤植物中的原生礦物質與有機質的結構出現瓦解而使礦物質脫離有機質，並隨著水分的遷移而遷移，最後以一定的蒸氣壓脫離褐煤表面而脫除； 次生礦物質也由於毛細孔的坍縮，褐煤體積的變小而得以從褐煤中釋放，最後亦伴隨升騰的水蒸氣而揮發；2)能夠使褐煤中的揮發分提升，這是因為由於本發明的褐煤改質處理系統在改質處理時，在隔絕外界物質的環境下進行，處理過程中並無外界氣體、液體與固體進入，使得揮發分與現有技術中的乾燥工藝相比得到最大程度的保留，僅有褐煤本身蒸發、揮發、脫除的物質離開乾燥裝置，而不會有外界的如空氣、水蒸氣之類的載體和氧氣之類的氧化氣體來帶走、耗散這些揮發分，使得褐煤中的揮發分在產品中得以最大限度的保留。總體來說，本發明具有成本低、工況友好、節約能源、產品熱值高、揮發分高、灰分低、水分低、表面疏水的優點，同時便於運輸、使用範圍廣，能極大程度地提升褐煤價值。


圖1為本發明褐煤改質處理系統一優選實施例的結構示意圖；圖2為圖1中的雙槳葉乾燥機的結構示意圖3是圖2的內部結構示意圖< 圖中，有關附圖標記如下
1——皮帶輸送機； 3——料鬥； 5——雙漿葉乾燥機；
52——空心槳葉； 61——鎖風卸料閥； 8——收塵裝置； 10——導熱油爐。
2——犁式卸料器； 4——原料輸送螺旋器 51——空心軸；
6——產品卸料裝置；
7——產品輸送裝置； 9——冷凝裝置；
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案、效果更加清楚，以下通過具體的實施方式進行進一步說明。褐煤改質處理系統優選實施例參見圖1，本實施例中的褐煤改質處理系統，包括皮帶輸送機1、犁式卸料器2、料鬥3、原料輸送螺旋器4、雙槳葉乾燥機5、產品卸料裝置6、產品輸送裝置7、收塵裝置8、冷凝裝置9、導熱油爐10。其中，雙槳葉乾燥機5與導熱油爐10連接，由導熱油爐10為其提供乾燥介質-導熱油；收塵裝置8與雙槳葉乾燥機5的排塵口連接，收集褐煤乾燥過程中產生的廢棄物質——廢氣、廢塵、水蒸氣等，收塵裝置8的排氣口通過冷凝裝置9與導熱油爐10的燃燒室連接，將廢棄物質中的煤氣作為燃料，從而既回收了廢氣、廢塵，又能夠使能源充分利用，環保、節能。廢棄物質中的水蒸氣經過冷凝裝置9冷凝後得到水，將此水回收再利用。其中，在雙槳葉乾燥機5與產品卸料裝置6之間還設有鎖風卸料閥61，能夠使外界物質不進入雙槳葉乾燥機5中，使褐煤乾燥時不受外界影響。其中，產品卸料裝置6為帶冷卻功能的U型卸料螺旋器。其中，產品輸送裝置7為帶噴霧冷卻機構的U型螺旋器。參見圖2、圖3，本實施例中的雙槳葉乾燥機5設有兩個空心軸51，每個空心軸51 的外側壁上都分布有多個空心槳葉52，空心槳葉52與空心軸51的空腔導通，空心軸51的空腔中的導熱油進入空心槳葉52的空腔中，空心軸51在其驅動裝置的帶動下不停地轉動， 帶動空心槳葉52轉動，空心槳葉52的壁面作為熱傳導介質與褐煤接觸，對褐煤進行攪拌、乾燥。其中，本實施例中所用的雙槳葉乾燥機5具有如下的優點1、乾燥過程中內部壓力一般大於外部壓力，因而隔絕了外界物質的進入，隔絕了外界對褐煤的影響，能夠更好地降低褐煤中的水分及脫除灰分，提高熱值；2、結構緊湊，佔地面積小，乾燥所需熱量主要是由排列於空心軸上的空心槳葉壁面提供，導熱油從導熱油爐進入雙槳葉乾燥機的空心軸中，然後進入空心軸上的空心漿葉中，由空心槳葉不停地與褐煤進行攪拌、接觸，使褐煤得到乾燥，而夾套壁面的傳熱量只佔少部分，所以單位體積裝置的傳熱面大，可節省裝置的佔地面積，減少基建投資；3、雙槳葉乾燥機的安全性好，由於在隔絕外界氧氣的氛圍乾燥，對易燃物料-褐煤的乾燥不會起火或引起粉塵爆炸；4、熱量利用率高、運行成本低。由於乾燥所需熱量由導熱油提供，而不是靠熱氣體提供，減少了熱氣體帶走的熱損失。由於雙槳葉乾燥機結構緊湊，且輔助裝置少，散熱損失也減少，熱量利用率可達80% -90% ；5、氣體流動量少，同時降低了揮發分的流失，可相應地減少或省去部分輔助設備。 由於不需用氣體來加熱，因此極大地減少了乾燥過程中氣體用量。乾燥機內氣體流速低，被氣體挾帶出的粉塵少；6、物料適應性廣，產品乾燥均勻。由於雙軸的旋轉速度可控，因而物料停留的時間可控，所以在實際使用中，可以根據物料的性質和乾燥條件，調節乾燥機內物料的停留時間，以適應難乾燥物料和高水分物料的乾燥要求；7、調整範圍大、條件寬鬆，操控方便、快捷。加料速度、軸的轉速和導熱油的溫度等均可單獨調節、控制，因而在物料乾燥時間、乾燥溫度、幹化形態等方面，建立適合物料特性的乾燥條件，滿足乾燥標準，比流化床乾燥、氣流乾燥的操作容易控制，能適用於多種操作；8、尾氣排量小，易於處理。本實施例中的褐煤改質處理系統，其工作過程如下皮帶輸送機1將褐煤原料輸送至料鬥3處，犁式卸料器2將褐煤原料從皮帶輸送機1上卸下，褐煤原料落入料鬥3中，褐煤原料從料鬥3的出料口中落下，然後通過原料輸送螺旋器4輸送到各個雙槳葉乾燥機5中，由雙槳葉乾燥機5對其進行乾燥，而後得到含水率低、高熱值、高揮發分的褐煤產品。收塵裝置8收集褐煤乾燥過程中產生的廢氣、廢塵、水蒸氣，經過冷凝裝置9冷凝後，水蒸氣成為水，回收利用，廢氣、廢塵回收到導熱油爐中的燃燒室，作為燃料。作為其他的實施方式，雙槳葉乾燥機也可用單槳葉乾燥機或多漿葉乾燥機代替。以下通過對照例及具體的實施例對本發明的褐煤改質處理工藝進行詳細說明。以下，將未經處理的褐煤原煤作為對照例進行檢測，將經過本發明褐煤改質處理工藝實施例一 實施例五處理得到的褐煤產品進行同樣的檢測，以說明本發明褐煤改質處理工藝的有益效果。對照例將未經任何處理的褐煤原煤送至廣東省質量監督煤炭檢驗站(廣州)進行檢驗， 檢驗結果如下褐煤粒度50mm以下；檢驗依據GB474-2008, GB/T 211—2007、GB/T 212—2008GB/T 213-2008、GB/T 214-2007、GB/T 476-2008檢驗結果如表1 表 權利要求
1.一種褐煤改質處理系統，其特徵在於，包括原料輸送裝置、乾燥裝置、導熱油爐，所述乾燥裝置分別與原料輸送裝置及導熱油爐連接，所述原料輸送裝置將褐煤原料輸送至乾燥裝置，所述導熱油爐向乾燥裝置輸送導熱油，所述乾燥裝置在隔絕外界物質的環境下通過導熱油的熱傳導對褐煤進行改質處理。
2.根據權利要求1所述的褐煤改質處理系統，其特徵在於，所述乾燥裝置為空心漿葉乾燥機，所述空心槳葉乾燥機包括至少一個空心轉軸，所述空心轉軸上分布有多個空心槳葉，所述導熱油爐的導熱油進入空心轉軸及空心槳葉的空腔中。
3.根據權利要求1所述的褐煤改質處理系統，其特徵在於，所述原料輸送裝置包括皮帶輸送機、卸料器、料鬥、送料螺旋器，所述皮帶輸送機將褐煤原料輸送至料鬥處，所述卸料器將褐煤原料卸下至料鬥中，所述送料螺旋器將褐煤原料從料鬥的出料口處送至乾燥裝置。
4.根據權利要求3所述的褐煤改質處理系統，其特徵在於，所述卸料器為犁式卸料器。
5.根據權利要求1所述的褐煤改質處理系統，其特徵在於，還包括產品卸料裝置、產品輸送裝置，所述產品卸料裝置與乾燥裝置的出料口之間設置一鎖風卸料閥。
6.根據權利要求1所述的褐煤改質處理系統，其特徵在於，還包括收塵裝置，與乾燥裝置連接，收集褐煤乾燥過程中逸出的廢棄物質。
7.根據權利要求6所述的褐煤改質處理系統，其特徵在於，所述收塵裝置與導熱油爐連接，將收集到的廢棄物質傳送至導熱油爐，作為加熱導熱油的燃料。
8.一種褐煤改質處理工藝，其特徵在於，在隔絕外界物質的環境下，以導熱油作為乾燥介質向熱傳導介質傳遞熱量，輸送來的褐煤原料通過接觸熱傳導介質而進行改質處理。
9.根據權利要求8所述的褐煤改質處理工藝，其特徵在於，將褐煤原料送入空心槳葉乾燥機中進行改質處理，所述空心槳葉乾燥機包括至少一個空心軸，所述空心軸上分布有多個空心槳葉，導熱油進入空心軸及空心槳葉的空腔中，所述空心槳葉的壁面作為熱傳導介質對褐煤原料進行改質處理。
10.根據權利要求8所述的褐煤改質處理工藝，其特徵在於，所述改質處理為將褐煤原料在100°C 600°C的溫度下進行攪拌或破碎或粉碎。
11.根據權利要求8所述的褐煤改質處理工藝，其特徵在於，所述改質處理為將褐煤在IOKpa 6Mpa的壓力下處理0. 5小時 60小時。
12.根據權利要求8所述的褐煤改質處理工藝，其特徵在於，在改質處理前，先將褐煤處理成平均粒徑為15mm以下的顆粒。
13.根據權利要求8所述的褐煤改質處理工藝，其特徵在於，所述改質處理為將褐煤在300°C 400°C的溫度下進行攪拌或破碎或粉碎。
14.根據權利要求8所述的褐煤改質處理工藝，其特徵在於，對經過改質處理的褐煤進行後處理將褐煤進行改性、表面處理、研磨、擠出、成型、製漿、燃燒、溶解、熱解中的任一種或多種處理。
全文摘要
本發明公開一種褐煤改質處理系統，包括原料輸送裝置、乾燥裝置、導熱油爐，所述乾燥裝置分別與原料輸送裝置及導熱油爐連接，所述原料輸送裝置將褐煤原料輸送至乾燥裝置，所述導熱油爐向乾燥裝置輸送導熱油，所述乾燥裝置在隔絕外界物質的環境下通過導熱油的熱傳導對褐煤進行改質處理。本發明的褐煤改質處理系統，由於利用高溫的導熱油對褐煤進行熱傳導，同時隔絕外界物質的影響而對褐煤進行乾燥，既能夠提高褐煤的熱值，又能夠提高揮發分、降低褐煤的水分，使褐煤得到充分乾燥，得到的褐煤產品，水分顯著降低，發熱量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便於運輸和貯存，又有利於發電、造氣、化工等使用。
文檔編號F26B25/00GK102175074SQ20101057161
公開日2011年9月7日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者李柏榮 申請人:李柏榮