利用多層焙燒爐進(jìn)行煤炭提質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用多層焙燒爐進(jìn)行煤炭提質(zhì)的方法，屬于煤焦化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭提質(zhì)是指通過(guò)物理或化學(xué)的方法脫除煤炭中的水分，并伴隨著煤的組成和結(jié) 構(gòu)發(fā)生變化的過(guò)程。目前國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)的煤炭提質(zhì)方法是采用直立方爐進(jìn)行內(nèi)熱式熱解提質(zhì) 方法。內(nèi)熱式是借助熱載體把熱量傳給煤料，氣體熱載體直接進(jìn)入干餾室，穿過(guò)塊狀干餾料 層，把熱量傳給料層。內(nèi)熱式提質(zhì)工藝根據(jù)供熱介質(zhì)的不同分為氣體熱載體提質(zhì)工藝和固 體熱載體提質(zhì)工藝。氣體熱載體一般是燃料煤氣燃燒的產(chǎn)生的煙氣，利用煙氣把煤料加熱 進(jìn)行干餾。熱載體也可以是固體的，例如用熱半焦或燃燒的灰渣或其他物料，與煤料在干餾 系統(tǒng)相混合，熱載體把煤料加熱，進(jìn)行干餾。
[0003] 熱載體內(nèi)熱式熱解過(guò)程由于引入空氣進(jìn)行燃燒，因此熱解所產(chǎn)生的煤氣中含有大 量的惰性氮?dú)猓?8~50% )，造成煤氣有效組份含量低、熱值低（1800~2000Kcal/m3)。傳 統(tǒng)直立方爐及內(nèi)熱式熱解方法由于其加熱需要與空氣充分接觸因此其僅能使用塊煤（粒 徑> 20mm)，這對(duì)煤炭資源是一種極大的浪費(fèi)。同時(shí)傳統(tǒng)的直立方內(nèi)熱式熱解方法工藝時(shí)間 很長(zhǎng)，完成一次干餾需6~7小時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是：提供一種利用多層焙燒爐進(jìn)行煤炭提質(zhì)的方 法，產(chǎn)出的煤氣純凈、熱值高，蘭炭品質(zhì)好，而且生產(chǎn)效率更高。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：利用多層焙燒爐進(jìn)行煤炭提 質(zhì)的方法，采用多層焙燒爐，多層焙燒爐包括具有加熱裝置的外爐體，外爐體內(nèi)設(shè)置有加熱 爐，加熱爐頂部設(shè)有進(jìn)料口、煤氣收集口，加熱爐底部設(shè)有出料口，加熱爐內(nèi)沿高度方向間 隔設(shè)置有至少3層爐盤，第N層爐盤具有中部下料孔，第N+1層爐盤具有端部下料孔，形成 S形的下料通道；對(duì)煤炭提質(zhì)時(shí)，利用加熱裝置先將加熱爐預(yù)熱，然后從加熱爐頂部的進(jìn)料 口加入煤炭原料，煤炭原料經(jīng)S形下料通道逐漸下落，煤炭原料在下落過(guò)程中與被加熱后 的爐盤接觸實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭原料的加熱從而完成煤炭提質(zhì)，最終從加熱爐頂部的煤氣收集口得 到荒煤氣和焦油，從加熱爐底部的出料口得到蘭炭。
[0006] 進(jìn)一步的是：加熱裝置為，在外爐體底部設(shè)有熱風(fēng)進(jìn)口，在外爐體頂部設(shè)有熱風(fēng)出 口，并在外爐體內(nèi)壁與加熱爐外壁之間形成熱風(fēng)通道；對(duì)加熱爐預(yù)熱的方法為，從熱風(fēng)進(jìn)口 通入600°C~1100°C的熱風(fēng)，預(yù)熱時(shí)間為0. 5小時(shí)~3小時(shí)；煤炭提質(zhì)過(guò)程中，持續(xù)從熱風(fēng) 進(jìn)口通入600 °C~1100 °C的熱風(fēng)，對(duì)加熱爐進(jìn)行加熱。
[0007] 進(jìn)一步的是：從加熱爐頂部的進(jìn)料口加入煤炭原料時(shí)，下料速度為0. 5噸/小時(shí)~ 20噸/小時(shí)；從加熱爐底部的出料口得到蘭炭時(shí)，出料速度為0. 3噸/小時(shí)~12噸/小時(shí)。
[0008] 進(jìn)一步的是：加熱爐內(nèi)的中部設(shè)置有耙動(dòng)裝置，耙動(dòng)裝置具有與每一層爐盤相配 合的耙臂；在煤炭提質(zhì)過(guò)程中，利用耙動(dòng)裝置帶動(dòng)煤炭原料在加熱爐內(nèi)行走，耙動(dòng)裝置的中 心軸轉(zhuǎn)速為CL3轉(zhuǎn)/min~3轉(zhuǎn)/min。
[0009] 進(jìn)一步的是：位于最低處的層爐盤與出料口之間還設(shè)有冷卻段，蘭炭從出料口出 料之前，先對(duì)蘭炭進(jìn)行冷卻。
[0010] 進(jìn)一步的是：爐盤數(shù)量為3層~30層。
[0011] 進(jìn)一步的是：爐盤數(shù)量為12層~24層。
[0012] 進(jìn)一步的是：爐盤采用的材料為合金鋼，按照重量百分比，合金鋼的組分和含 量為：C含量為0 %~0. 6 %，Si含量為0. 5 %~2. 0 %，Mn含量為3 %~10 %，P含量為 彡0. 035%，S含量為彡0. 035% ,Cr含量為16%~25%，Ni含量為1%~5%，Mo含量為 0.5%~3%，W含量為0.3%~1%，V含量為0.3%~1%，稀土含量為0.03%~0.06%， 余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：實(shí)施時(shí)，從加熱爐頂部的煤氣收集口得到荒煤氣和焦油，后 續(xù)可采用煤氣凈化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)凈化和分離。
[0014] 本發(fā)明對(duì)煤炭采取外熱式加熱的熱解方式，外熱式提質(zhì)工藝的加熱介質(zhì)與原料煤 不直接接觸，經(jīng)多層焙燒爐的外壁及爐盤來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。由于采用外熱式熱載體提質(zhì) 工藝，得到的副產(chǎn)品煤氣沒有經(jīng)過(guò)燃燒，其中的CH4、H2、CO有效成分達(dá)到80%以上。
[0015] 本發(fā)明采用折返式的S形下料通道，可保證熱載體與煤炭的充分接觸，使得煤炭 干餾不同階段加熱均勻，消除了部分煤料過(guò)熱的現(xiàn)象，保證了干餾后的煤炭在一定時(shí)間內(nèi) 揮發(fā)充分，達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)而形成蘭炭。采用本發(fā)明產(chǎn)出的蘭炭品質(zhì)好，而且生產(chǎn)效率更 尚。
[0016] 對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，設(shè)置耙動(dòng)裝置，采用多層中心軸串聯(lián)技術(shù)，中心軸由傳動(dòng)裝 置帶動(dòng)，用于帶動(dòng)耙臂旋轉(zhuǎn)，使連接在耙臂上的耙齒帶動(dòng)煤炭在多層焙燒爐內(nèi)行走，使得煤 炭不易在爐內(nèi)堵塞。因此在傳統(tǒng)直立方爐及其內(nèi)熱式熱解方法不能應(yīng)用的原料煤（粒徑 Omm~20_的煤炭）也可在本發(fā)明中使用，對(duì)原料煤的工藝要求更低，實(shí)現(xiàn)了資源利用的最 大化。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明中多層焙燒爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖中零部件、部位及編號(hào)：1-外爐體、11-熱風(fēng)進(jìn)口、12-熱風(fēng)出口、13-保溫隔熱 層、2-加熱爐、21-進(jìn)料口、22-煤氣收集口、23-出料口、24-爐盤、241-中部下料孔、242-端 部下料孔、3-耙動(dòng)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明采用多層焙燒爐，多層焙燒爐包括具有加熱裝置的外爐體1， 外爐體1內(nèi)設(shè)置有加熱爐2,加熱爐2頂部設(shè)有進(jìn)料口 21、煤氣收集口 22,加熱爐2底部設(shè) 有出料口 23,加熱爐2內(nèi)沿高度方向間隔設(shè)置有至少3層爐盤24,第N層爐盤24具有中部 下料孔241，第N+1層爐盤24具有端部下料孔242,形成S形的下料通道。為方便裝配成型， 爐盤24與加熱爐2的側(cè)壁通常鑄造為一體結(jié)構(gòu)，S卩加熱爐2由多個(gè)爐盤24組裝而成。
[0021] 對(duì)煤炭提質(zhì)時(shí)，利用加熱裝置先將加熱爐2預(yù)熱，然后從加熱爐2頂部的進(jìn)料口 21 加入煤炭原料，煤炭原料經(jīng)S形下料通道逐漸下落，煤炭原料在下落過(guò)程中與被加熱后的 爐盤24接觸實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭原料的加熱從而完成煤炭提質(zhì)，最終從加熱爐2頂部的煤氣收集口 22得到荒煤氣和焦油，從加熱爐2底部的出料口 23得到蘭炭。
[0022] 荒煤氣和焦油后續(xù)可采用煤氣凈化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)凈化和分離。
[0023] 本發(fā)明對(duì)煤炭采取外熱式加熱的熱解方式，外熱式提質(zhì)工藝的加熱介質(zhì)與原料煤 不直接接觸，經(jīng)多層焙燒爐的外壁及爐盤來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。由于采用外熱式熱載體提質(zhì) 工藝，得到的副產(chǎn)品煤氣沒有經(jīng)過(guò)燃燒，其中的CH4、H2、CO有效成分達(dá)到80%以上。
[0024] 本發(fā)明采用折返式的S形下料通道，可保證熱載體與煤炭的充分接觸，使得煤炭 干餾不同階段加熱均勻，消除了部分煤料過(guò)熱的現(xiàn)象，保證了干餾后的煤炭在一定時(shí)間內(nèi) 揮發(fā)充分，達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)而形成蘭炭。采用本發(fā)明產(chǎn)出的蘭炭品質(zhì)好，而且生產(chǎn)效率更 尚。
[0025] 具體地，加熱裝置可采用電熱管、電爐絲、電阻帶等方式加熱，本發(fā)明優(yōu)選采用熱 風(fēng)源加熱，【具體實(shí)施方式】為在外爐體1底部設(shè)有熱風(fēng)進(jìn)口 11，在外爐體1頂部設(shè)有熱風(fēng)出口 12,并在外爐體1內(nèi)壁與加熱爐2外壁之間形成熱風(fēng)通道。實(shí)施時(shí)，對(duì)加熱爐2預(yù)熱的方法 為，從熱風(fēng)進(jìn)口 11通入600°C~1100°C的熱風(fēng)，預(yù)熱時(shí)間為0. 5小時(shí)~3小時(shí)；煤炭提質(zhì)過(guò) 程中，持續(xù)從熱風(fēng)進(jìn)口 11通入600°C~IlOOcC的熱風(fēng)，對(duì)加熱爐2進(jìn)行加熱。
[0026] 本發(fā)明優(yōu)選采用熱風(fēng)源的方式，利用熱風(fēng)通道對(duì)加熱爐2外壁加熱，進(jìn)而加熱爐 盤24,而熱風(fēng)出口 12出去的熱風(fēng)可循環(huán)利用，采用熱風(fēng)源的加熱方式更經(jīng)濟(jì)合理。熱風(fēng)源 一般為熱風(fēng)爐。
[0027] 具體地，為保證煤炭提質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)料速度與出料速度需相匹配，根據(jù)多層焙 燒爐的規(guī)格不同而設(shè)置，從加熱爐2頂部的進(jìn)料口 21加入煤炭原料時(shí)，下料速度為0. 5噸/ 小時(shí)~20噸/小時(shí)；從加熱爐2底部的出料口 23得到蘭炭時(shí)，出料速度為0. 3噸/小時(shí)~ 12噸/小時(shí)。
[0028] 進(jìn)料速度與出料速度的控制可通過(guò)在進(jìn)料口 21、出料口 23設(shè)置星形下料器，控制 星形下料器的下料閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0029] 優(yōu)選地，端部下料孔242為沿爐盤24外圓周方向設(shè)置的環(huán)形孔，更方便下料。而 中部下料孔241通常設(shè)于爐盤24正中心位置。
[0030] 作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，加熱爐2內(nèi)的中部設(shè)置有耙動(dòng)裝置3,耙動(dòng)裝置3具 有與每一層爐盤24相配合的耙臂。在煤炭提質(zhì)過(guò)程中，利用耙動(dòng)裝置3帶動(dòng)煤炭原料在加 熱爐2內(nèi)行走，耙動(dòng)裝置3的中心軸轉(zhuǎn)速為0. 3轉(zhuǎn)/min~3轉(zhuǎn)/min。耙動(dòng)裝置3的中心 軸由傳動(dòng)裝置帶動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)耙臂旋轉(zhuǎn)，使連接在耙臂上的耙齒帶動(dòng)煤炭在多層焙燒爐內(nèi) 行走，使得煤炭不易在爐內(nèi)堵塞。因此在傳統(tǒng)直立方爐及其內(nèi)熱式熱解方法不能應(yīng)用的原 料煤（粒徑〇_~20mm的煤炭）也可在本發(fā)明中使用，對(duì)原料煤的工藝要求更低，實(shí)現(xiàn)了 資源利用的最大化。設(shè)置耙動(dòng)裝置3后，多層爐盤24均平行于水平面設(shè)置，方便耙動(dòng)裝置 3的工作。
[0031] 優(yōu)選地，位于最低處的1層爐盤24與出料口23之間還設(shè)有冷卻段25,蘭炭從出料 口23出料之前，先對(duì)蘭炭進(jìn)行冷卻，使得出料口23得到的蘭炭溫度較低，方便下一工序。
[0032] 優(yōu)選地，外爐體1的內(nèi)壁設(shè)有保溫隔熱層13,可提高熱效率。
[0033] 優(yōu)選地，爐盤24數(shù)量為3層~30層，爐盤24數(shù)量進(jìn)一步優(yōu)選為12層~24層。本 發(fā)明中，多層焙燒爐的爐盤24達(dá)到3層時(shí)具備了爐子的基本功能，能對(duì)加入爐內(nèi)的煤炭起 到干燥、提質(zhì)和冷卻的基本作用；30層是該爐子應(yīng)用的較高爐子，超過(guò)該層數(shù)后爐子對(duì)煤 炭的干燥、提質(zhì)及冷卻的作用已沒有較大變化，且增加了煤炭的運(yùn)輸時(shí)間和爐子的制作成 本，同時(shí)由于煤炭長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行產(chǎn)生的灰分也會(huì)相應(yīng)增加。經(jīng)多次試驗(yàn)表明，本發(fā)明的最佳方 案為12層~24層，采用本發(fā)明進(jìn)行煤炭提質(zhì)時(shí)，爐盤24為12層~24層，煤炭在多層焙燒 爐運(yùn)行產(chǎn)生的提質(zhì)效果較好，也較經(jīng)濟(jì)合理。
[0034] 優(yōu)選地，爐盤24采用的材料為合金鋼，按照重量百分比，合金鋼的組分和含量 為：C含量為0%~0.6%，Si含量為0.5%~2.0%，Mn含量為3%~10%，P含量為 彡0. 035%，S含量為彡0. 035% ,Cr含量為16%~25%，Ni含量為1%~5%，Mo含量為 0.5%~3%，W含量為0.3%~1%，V含量為0.3%~1%，稀土含量為0.03%~0.06%， 余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。爐盤24是對(duì)煤炭加熱并與煤炭接觸的主要部件，需具備較好 的耐熱、耐磨、耐蝕性能，采用該合金鋼材料能很好的滿足利用本發(fā)明進(jìn)行煤炭提質(zhì)的工況 要求，本發(fā)明的其它主要部件，例如外爐體1、耙動(dòng)裝置3也可采用該合金鋼材料。采用該合 金材料的部件為鑄造成型，然后