CN201053005Y - 炉渣及煤粉低温热解联合生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种炉渣及煤粉低温热解联合生产装置，该装置包括：熔渣干式粒化***，煤干燥及制粉***，煤粉热解***，渣焦冷却收集***，以及煤气净化及化产品回收***。本实用新型能够回收冶金炉渣显热，并将显热用于加热煤粉进行煤低温热解，生产半焦粉、煤气和液体煤化工产品。创造更高的价值。同时，解决炉渣的处理问题，改善环境。

Description

炉渣及煤粉低温热解联合生产装置

技术领域

本实用新型涉及冶金综合技术，更具体地说，涉及一种炉渣及煤粉低温热解联合生产装置。

背景技术

炼铁是钢铁生产的一个重要环节，普遍采用高炉进行炼铁生产，在生产过程中，除有大量铁水产生外，还有大量高温熔渣同时产生，高温熔渣用水冷却后被用于生产水泥或作为固体废弃物而抛弃。为了降低高炉焦炭用量，通常向高炉内喷入煤粉。目前的高炉炼铁生产所产生的高温熔渣，其大量显热被浪费掉了，并对环境造成污染；直接向高炉内喷入煤粉将煤粉中高价值的成分作为燃料烧掉了。而高温熔渣的处理和煤粉喷吹是分别进行的。

已知的煤低温热解装置均为独立***，采用热半焦粉返回或半焦粉燃烧后的热灰加热煤粉进行煤的低温热解生产半焦粉、煤气和液态煤化工产品。

现已见到的煤的低温热解装置有两种，分别如图1和图2所示。

图1为第一种方式的煤的低温热解装置，为热半焦粉返回式煤低温热解装置(DG技术工业试验装置)。原煤被破碎成6mm以下煤粉送入原料煤储槽101中，并通过螺旋输送机将其转送至干燥提升管102，然后由过滤器109出来的热烟气将煤粉干燥，进而输送到干煤储槽103中。热半焦贮槽107中的热半焦粉进入混合器104中，与干煤贮槽103排出的粒径≤6mm的煤粉进行混合，然后进入反应器105进行低温快速热解反应，产生热半焦和煤气，其中部分热半焦粉通过加热提升管106返回到热半焦贮槽107中作为再次进行煤粉热解的热源。热半焦粉提升用的热烟气是通过燃煤在流化燃烧炉108中燃烧产生，经过滤器109过滤后进入加热提升管106。产生的煤气中含有焦油和氨等物质，经过洗涤管110、气液分离器111、焦油氨水分离器112进行分离，再经过煤气间冷器113冷却，机除焦油器114除焦油，脱硫箱115脱硫后完成煤气净化和化产品回收。鼓风机116用于鼓风。该装置需要设置流化燃烧炉108对半焦粉进行加热，消耗大量燃料，同时，由于半焦粉的反复循环加热，导致半焦粉灰分相对偏高。

图1中的各附图标记的说明如下：

101原料煤贮槽、102干燥提升管、103干煤贮槽、104混合器、105反应器、106加热提升管、107热半焦贮槽、108流化燃烧炉、109过滤器、110洗气管、111气液分离器、112焦油氨水分离器、113煤气间冷器、114机除焦油器、115脱硫箱、116鼓风机。

由于图1所述的热半焦粉返回式煤低温热解装置是一种已知的装置，因此本领域的技术人员对于其基本工作原理与结构是熟知的。所以，上面的描述中没有涉及的器件，就不再详细描述了。

图2为第二种方式的煤的低温热解装置，为热灰加热的下行循环流化床集成***煤粉低温热解装置。该装置利用循环流化床锅炉产生的热灰加热煤粉进行煤粉的快速热解，生产煤气和液体煤化工产品(煤焦油)，所产生的半焦粉返回到循环流化床锅炉内燃烧。其工艺流程为：焦粉在循环流化床锅炉201中燃烧后形成热灰，随烟气进入旋风分离器202进行气灰分离，热灰被排入贮料仓203中贮存。磨细后的煤粉进入原煤干燥室211中，利用循环流化床锅炉产生的烟气进行干燥。由螺旋加料器210和载气(氮气)将干燥后的煤粉送入固固混合器205中，并与固体料阀204排出的热灰混合。混合后的煤粉和热灰混合物由固固混合器205进入下行床热解炉206中进行快速热解，煤粉生成热半焦和煤气，并进入快速分离器207中进行热半焦和煤气的分离。分离后的热半焦粉通过载气(氮气)输送到循环流化床锅炉201中进行燃烧；煤气则进入急冷器209进行冷却，冷却后的煤气中的焦油等化产品呈液态从煤气中分离出来，在急冷器209下部集中回收，煤气从上部排出。从装置原理看，***较简单，可以用于生产煤气和液体煤化工产品，但是，大量的半焦粉只能自身燃烧，不能用于其他用途，产品应用受到限制。

图2中的各附图标记的说明如下：

201循环流化床锅炉、202旋风分离器、203贮料仓、204固体料阀、205固固混合器、206下行床热解炉、207快速分离器、208U阀、209急冷器、210螺旋加料器、211原煤干燥室。

同样，图2所述的热灰加热的下行循环流化床集成***煤粉低温热解装置也是一种已知的装置，因此本领域的技术人员对于其基本工作原理与结构是熟知的。所以，上面的描述中没有涉及的器件，就不再详细描述了。

总体而言，上述两种煤粉低温热解装置存在以下不足之处：

1)消耗大量燃料，同时，由于半焦粉的反复循环加热，导致半焦粉灰分相对偏高。

2)大量的半焦粉只能自身燃烧，不能用于其他用途，产品应用受到限制。

于是，就需要一种新的炉渣及煤粉低温热解装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是回收冶金炉渣显热，并将显热用于加热煤粉进行煤低温热解。

本实用新型提供一种炉渣及煤粉低温热解联合生产装置，该装置包括：

熔渣干式粒化***，包括：将液态高温炉渣处理成渣粒的熔渣粒化器、连接到该熔渣粒化器并吹入载气的鼓风机、连接到该熔渣粒化器的热粒渣储槽、连接到该热粒渣储槽的粒渣输送机、以及除尘器；

煤干燥及制粉***，包括依次连接的皮带机、原煤干燥器、给煤机、磨煤机、煤粉收集器以及煤粉排料阀；还包括产生蒸汽和收集蒸汽的相连的换热器及汽包，其中该汽包还连接到所述原煤干燥器；还包括提供水循环的凝结水箱和循环水泵，所述凝结水箱和循环水泵与所述原煤干燥器、换热器及汽包相连；该磨煤机和煤粉收集器之间还连接有第一氮气循环风机；该煤干燥及制粉***还包括排风机和排气筒，连接到所述原煤干燥器；

煤粉热解***，包括：混合煤粉与粒渣的混合器，该混合器连接所述煤粉排料阀和粒渣输送机、连接到所述混合器提供热解反应的反应器、以及连接所述反应器的混合排料阀；

渣焦冷却收集***，包括：连接到所述混合排料阀的渣焦分离装置，依次连接的焦粉收集器、焦粉仓和焦粉排料阀，其中所述焦粉收集器通过第二氮气循环风机和渣焦分离装置相连，以及依次相连的冷渣粒排料阀、冷粒渣槽和最终排料阀，其中所述冷渣粒排料阀与渣焦分离装置相连；

煤气净化及化产品回收***，连接到所述煤粉热解***，还连接到送至用户的槽车或管道。

根据本实用新型的一实施例，所述煤粉的粒度≤0.6mm，渣粒的粒度为3～5mm。

本实用新型通过对冶金炉渣进行干式粒化，采用载气(氮气)将1500℃的高温炉渣冷却至850℃，然后粒渣与煤粉直接接触加热煤粉，对煤粉进行低温快速热解。吸收了高温炉渣部分显热的载气温度升高至500-600℃，用于煤粉的干燥和预热。因此，高温炉渣的显热被有效回收利用。煤粉低温快速热解获得的半焦粉可用于发电燃料及高炉喷吹燃料；煤气和液体煤化工产品(煤焦油)可进一步净化和深加工，本实用新型能够回收冶金炉渣显热，并将显热用于加热煤粉进行煤低温热解，生产半焦粉、煤气和液体煤化工产品。利用钢铁联合企业的有利条件，就地对产品进行应用和深加工，创造更高的价值。同时，解决炉渣的处理问题，改善环境。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，

图1是现有技术中的热半焦粉返回式煤低温热解装置的结构及工作原理示意图；

图2是现有技术中热灰加热的下行循环流化床集成***煤粉低温热解装置的结构及工作原理示意图；

图3是根据本实用新型的炉渣及煤粉低温热解联合生产装置的结构及工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本实用新型的技术方案。

本实用新型提供一种炉渣及煤粉低温热解联合生产装置，该装置包括：

熔渣干式粒化***，包括熔渣粒化器、热粒渣储槽、粒渣输送机、鼓风机和除尘器；液态高温炉渣按一定的流量从进入熔渣粒化器，由熔渣粒化器中高速旋转的粒化轮/盘或压缩空气处理成渣粒，通过鼓风机将一部分载气吹入熔渣粒化器，高温渣粒被载气冷却，获得降温后的固态颗粒状渣粒存储在热粒渣储槽中并由粒渣输送机输送；除尘器排出细渣粉；同时获得加温后的载气；

煤干燥及制粉***，包括皮带机、原煤干燥器、给煤机、磨煤机、第一氮气循环风机、煤粉收集器、煤粉排料阀、换热器、凝结水箱、循环水泵、汽包、排风机、排气筒；加温后的载气进入换热器与水进行热交换产生蒸汽，蒸汽汇集于汽包，并被输送至原煤干燥器用来加热原煤进行原煤干燥；干燥原煤所产生的水蒸汽与换热器出来的换热后的低温载气汇合，由排风机经排气筒排至大气，而凝结的水通过凝结水箱和循环水泵回换热器实现水的循环利用；原煤由皮带机送入原煤干燥器进行干燥，干燥后的原煤通过给煤机输送到磨煤机中磨成煤粉，由第一氮气循环风机送出的循环氮气将煤粉带入到煤粉收集器进行收集；煤粉经煤粉排料阀排放；

煤粉热解***，包括混合器、反应器和混合排料阀；煤粉排料阀排放的煤粉至混合器与粒渣输送机排出的渣粒相混合，混合后的渣、煤混合物进入反应器，温度较高的渣粒的热量直接传递给温度较低的煤粉，煤粉受热后开始发生快速热解反应，煤粉热解生成半焦粉和荒煤气，由混合排料阀排出；

渣焦冷却收集***，包括渣焦分离装置、冷渣粒排料阀、焦粉收集器、焦粉仓、焦粉排料阀、第二氮气循环风机、冷粒渣槽和最终排料阀；混合排料阀排出呈混合状的半焦粉和渣粒进入渣焦分离装置进行渣焦分离并冷却，半焦粉由第二氮气循环风机输出的氮气带入焦粉收集器进行收集，存储在焦粉仓中并通过焦粉排料阀排出；冷粒渣通过冷渣粒排料阀排至冷粒渣槽，并由最终排料阀定期排出；

煤气净化及化产品回收***，煤粉热解生成的荒煤气进入煤气净化及化产品回收***进行除尘净化、冷却、气液分离、脱除焦油、脱硫后，通过槽车或管道直接送至用户。

根据一实施例，所述载气为冷空气。循环氮气吸收了半焦粉和热渣粒的热量后，热氮气由第二氮气循环风机将其抽吸到换热器中与水进行换热，回收循环氮气热量，然后，再次返回到渣焦分离装置进行渣焦分离和冷却。

高温炉渣的温度为1500℃，降温后的固体颗粒状渣粒的温度为850℃，加温后的载气温度为500℃-600℃。煤粉的粒度≤0.6mm，渣粒的粒度为3～5mm。

参考图3，图3是根据本实用新型的炉渣及煤粉低温热解联合生产装置的结构及工作原理示意图。该装置由冶金熔渣干式粒化***、煤干燥及制粉***、煤热解***、渣焦冷却收集***以及煤气净化及化产品回收***组成。其中，

冶金熔渣干式粒化***301包括熔渣粒化器1、热粒渣储槽2、粒渣输送机14、鼓风机24、除尘器25；

煤干燥及制粉***302包括皮带机21、原煤干燥器3、给煤机4、磨煤机5、氮气循环风机17、煤粉收集器6、煤粉排料阀7、换热器23、凝结水箱15、循环水泵29、换热器30、汽包31、排风机20、排气筒22；

煤热解***303包括混合器8、反应器9、混合排料阀10；

渣焦冷却收集***304：渣焦分离装置11、冷渣粒排料阀12、焦粉收集器16、焦粉仓18、焦粉排料阀19、第二氮气循环风机13、冷粒渣槽27、最终排料阀28；

煤气净化及化产品回收***305，包括煤气净化及化产品回收***26。

整个装置从高温冶金熔渣的粒化开始，由高炉、转炉或电炉排出的约1500℃的液态高温炉渣按一定的流量从上部进入熔渣粒化器1，被装置中高速旋转的粒化轮/盘或压缩空气处理成粒径为3～5mm的渣粒，通过鼓风机24将一部分载气(冷空气)由下部吹入熔渣粒化器1，高温渣粒被载气冷却，高温渣粒被冷却至850℃左右，呈固态颗粒状；除尘器25排出的细渣粉排入到冷粒渣槽27；吸收了高温渣粒热量的载气(冷空气)温度升高至500-600℃，被送入换热器23与水进行热交换产生蒸汽，蒸汽汇集于汽包31，并被输送至原煤干燥器3用来加热原煤进行原煤干燥。干燥原煤所产生的水蒸气与换热器23出来的换热后的低温空气汇合，由排风机20经排气筒22排至大气。而凝结的水通过凝结水箱15和循环水泵29回换热器实现水的循环利用。

原煤由皮带机21送入原煤干燥器3进行干燥，干燥后的原煤通过给煤机4输送到磨煤机5中磨成煤粉，由氮气循环风机17出来的循环氮气将煤粉带入到煤粉收集器6进行收集。煤粉经煤粉排料阀7排放至混合器8与粒渣输送机14排出的850℃渣粒相混合。混合后的渣、煤混合物进入反应器9，高温渣粒的热量直接传递给温度较低的煤粉，煤粉受热后开始发生快速热解反应，煤粉热解生成半焦粉和荒煤气，然后呈混合状的半焦粉和渣粒由混合排料阀10排入渣、焦分离装置11进行渣焦分离并冷却。半焦粉由第二氮气循环风机13出来的氮气带入焦粉收集器16进行收集；冷粒渣通过冷渣粒排料阀12排至冷粒渣槽27，并由最终排料阀28定期排出。

循环氮气吸收了半焦粉和热渣粒的热量后，热氮气由第二氮气循环风机13将其抽吸到换热器30中与水进行换热，回收循环氮气热量，然后，再次返回到渣焦分离装置11进行渣焦分离和冷却。

煤粉热解生成的荒煤气进入煤气净化及化产品回收***26进行除尘净化、冷却、气液分离、脱除焦油、脱硫后，通过槽车或管道直接送至用户。荒煤气中的气态化学物质转变成液态产品集中收集。

图3中的各附图标记的说明如下：

1熔渣粒化器；2热粒渣储槽；3原煤干燥器；4给煤机；5磨煤机；6煤粉收集器；7排料阀；8混合器；9反应器；10排料阀；11渣焦分离装置；12排料阀；13氮气循环风机；14高温粒渣输送机；15凝结水箱；16焦粉收集器；17氮气循环风机；18焦粉仓；19排料阀；20排风机；21皮带机；22排气筒；23换热器；24鼓风机；25除尘器；26煤气净化及化产品回收***；27冷粒渣槽；28排料阀；29循环水泵；30换热器；31汽包。

本实用新型具有如下的技术特点：利用冶金炉渣显热作为煤粉干馏用热源，通过冶金炉渣干式粒化回收显热，并以热态粒渣为加热载体，进行煤快速热解制气和生产半焦粉。整个装置***为单元制独立***，采用下行循环流化床作为煤粉干馏主体装置，煤粉与热态粒渣直接混合接触换热进行干馏，同时，增设粒渣与半焦粉分离设备、煤气净化、载气除尘、原煤干燥等设备。***采用常压操作，安全可靠，具有紧密结合冶金生产装置以及节能环保特点。该装置具有快速加热、快速分离、快速冷却、换热效率高、煤粉烧损率低等优点。

其特点如下：条件温和，装置简单合理；单元制独立***，生产能力高；加热、分离、冷却速度快；煤中有效组分转化率高；煤粉烧损率低，自用能耗低；设备简单，安全可靠；以粉煤为原料，原料煤适应性广，褐煤、长烟煤、弱粘煤或不粘煤都可以加工。以热态粒渣为加热载体与煤粉直接混合接触换热，换热效率高；常压生产，不需纯氧。冷态粒渣利用价值高；煤气净化，可直接使用；焦油产率高；煤气热值高；多种产品同时生产。

本实用新型的效果如下：应用本实用新型的装置，可以解决高温冶金熔渣处理，显热回收，提高钢铁厂高炉喷吹煤及火力发电厂燃料煤的附加值，并为钢厂提供紧缺的煤气和煤化工产品。本装置主要效果包括：(1)采用高温冶金熔渣作为热源，既可以实现煤粉低温快速热解生产半焦粉、煤气和液体煤化工产品，同时，将高温冶金熔渣的显热回收利用。(2)具有高温冶金熔渣的粒化、煤粉低温快速热解生产半焦粉、生产煤气和液体煤化工产品等多项功能。(3)采用干式高速粒化轮/盘装置处理液态高温冶金熔渣，处理后的渣粒粒度均匀，应用价值高。(4)作为其产品的粒渣、半焦粉、煤气和液体煤化工产品容易利用和进一步深加工。(5)采用高温粒渣与煤粉直接接触换热方式，热效率高，不易黏结，具有半焦粉、煤气和液体煤化工产品质量好，产率高等特点。(6)粒渣与半焦粉的冷却和分离采用氮气循环流化方式，冷却和分离效果好，安全性高。(7)利用高温冶金熔渣的显热进行煤粉低温快速热解，并设置气-气换热器对热粒渣与半焦粉显热回收用于原煤干燥，因此，***综合能耗低。(8)设置除尘和脱硫设备，环保性好。

Claims (2)

1.一种炉渣及煤粉低温热解联合生产装置，其特征在于，该装置包括：

熔渣干式粒化***，包括：将液态高温炉渣处理成渣粒的熔渣粒化器、连接到该熔渣粒化器并吹入载气的鼓风机、连接到该熔渣粒化器的热粒渣储槽、连接到该热粒渣储槽的粒渣输送机、以及除尘器；

煤干燥及制粉***，包括依次连接的皮带机、原煤干燥器、给煤机、磨煤机、煤粉收集器以及煤粉排料阀；还包括产生蒸汽和收集蒸汽的相连的换热器及汽包，其中该汽包还连接到所述原煤干燥器；还包括提供水循环的凝结水箱和循环水泵，所述凝结水箱和循环水泵与所述原煤干燥器、换热器及汽包相连；该磨煤机和煤粉收集器之间还连接有第一氮气循环风机；该煤干燥及制粉***还包括排风机和排气筒，连接到所述原煤干燥器；

煤粉热解***，包括：混合煤粉与粒渣的混合器，该混合器连接所述煤粉排料阀和粒渣输送机、连接到所述混合器提供热解反应的反应器、以及连接所述反应器的混合排料阀；

渣焦冷却收集***，包括：连接到所述混合排料阀的渣焦分离装置，依次连接的焦粉收集器、焦粉仓和焦粉排料阀，其中所述焦粉收集器通过第二氮气循环风机和渣焦分离装置相连，以及依次相连的冷渣粒排料阀、冷粒渣槽和最终排料阀，其中所述冷渣粒排料阀与渣焦分离装置相连；

煤气净化及化产品回收***，连接到所述煤粉热解***，还连接到送至用户的槽车或管道。

2.如权利要求1所述的炉渣及煤粉低温热解联合生产装置，其特征在于，所述煤粉的粒度≤0.6mm，渣粒的粒度为3～5mm。

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