什么是连续型焦工艺

(1)Antaeus工艺

该工艺主要设备包括煤粉预热器(由干燥室和加热室组成)、煤热解器(由双螺旋低温气化反应器和燃烧室组成)(图3-4)。双螺旋低温气化反应器的工作条件为:温度350~760℃,压力常压,反应时间约20min,隔绝空气。双螺旋低温气化反应器在热解低阶煤时的操作温度一般在350℃或略高,产物半焦的挥发含量在10%以下,煤气的热值为18.6MJ/m 。煤料在双螺旋低温气化反应器被加热到350℃,脱除其中的水分和挥发分,生成的半焦被排放到半焦冷却室用氮气冷却到着火点以下的温度,形成了均一易碎的热半焦。

图3-4 螺旋结构的热解反应器示意图

如图3-4所示,干燥器和干馏炉均与冷凝器相连。来自干燥器和干馏炉的水蒸气和碳氢化合物气体在冷凝器冷却,然后进行汽液分离,煤基液体可进一步加工成发动机燃料,轻质气体经脱水送入干燥器和干馏炉的燃烧室。热半焦经粉碎成粉状后与焦粉、煤和沥青(黏结剂)在混合装置中混合,然后压成尺寸和形状不同的型块,并送入回转炉或隧道窑中加热到1090~1200℃成焦,整个过程不到90min。焦炭的各项指标均达到或超过常规焦的指标。

该工艺的主要特点是:建设投资和生产费用低;焦炭质量能满足或超过所要求的指标;整个生产过程在完全密闭的系统中进行,污染环境的逸出物少,也不会产生焦粉和碎焦等废料;生产上具有高度的灵活性。

(2)立式连续层状炼焦工艺

该工艺主要设备炭化室两侧沿其高度排列水平火道,每个火道都可以单独调节温度以控制成焦过程。炭化室底部为排焦装置。熄焦后的焦炭用斗式提升机送入焦仓。

在对宽175mm和350mm的炭化室进行试验研究的基础上选取工业性试验装置的主要工艺参数为:直立炭化室数(包括熄焦段)2个;炭化室宽350~366mm,长度4~4.2m,高度3.9m;推焦行程300mm;推焦周期20~30min;一次装煤量400~420kg;炼焦周期7~8h;生产能力30t/d。1996年5~6月,在该装置上对中国的一批气煤进行了试验,结果表明,单种煤气在连续层状炼焦装置中能炼制出质量符合要求的冶金焦。

该工艺具有以下特点。

① 煤料经压实(堆密度可达1000kg/m )和分阶段控制加热速度可改善煤的结焦性能,所产焦炭的耐磨强度高、密度大、气孔少和结构坚固,有效地拓宽了炼焦用煤的范围,与传统工艺相比,可节约70%肥煤和焦煤。

② 系统密闭连续,环境污染小,自动化程度高。技术经济指标的计算表明,与常规工艺相比,使用连续层状炼焦每生产1t焦炭可降低原料费8%~9%;生产总费用可降低5%~6%;烟尘排放量可降低到原来的1/3~1/4;生产率可提高40%~50%。

从各阶段的试验结果看,该工艺具有良好的应用前景,但要达到大规模工业化生产,在装煤操作、顺利排焦和装置大型化等方面尚有一定的难度,还需进一步研发。

(3)混热式直立连续焦炉

1994年作者与同事开发了一种连续混合加热的直立炉(中国发明专利ZL94106130.2)。该发明的核心是以煤干馏转化机理为基础的炉体分段加热、分段控制。在该焦化工艺中,入炉煤料是捣固成与炭化室入口大小相应的煤饼,在煤饼重力和炉顶压煤机的压力下,随炉体底部刮板出焦机的连续转动出焦而缓慢下降,当煤料缓慢进入炭化室的干燥干馏段时,来自炭化室墙的热量间接加热使煤料膨胀。为抵抗这一段的煤料膨胀,炭化室和燃烧室的隔墙采用实墙结构,在这一阶段煤料完成了脱水干燥、熔融软化和固化。

当干馏物料继续下降时,进入炭化室的高温段和高温废气换热使传热加强,物料脱氢收缩产生裂纹。焦炭成熟后,红焦继续下降进入炭化室气化冷却段后出焦。该工艺的特点:采用捣固煤料入炉,扩大了煤种的使用范围;炭化室顶部设计成低温储料段,消除了炉顶污染;在炭化室高温段,采用混热方法加热,提高了热效率;气化冷却段,充分利用了红焦热能,消除了熄焦过程的粉尘污染;刮板出焦机,设备简单、操作简化。

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