一种煤气化渣自干化分质利用系统及方法 |
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| 申请号 | CN202210487727.1 | 申请日 | 2022-05-06 | 公开(公告)号 | CN114849895A | 公开(公告)日 | 2022-08-05 |
| 申请人 | 西安交通大学; | 发明人 | 王学斌; 于伟; 张瀚霖; 史兆臣; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 煤 气化 渣自干化分质利用系统及方法，所述方法将 煤气化 渣原料通过筛分机进行初步分离，高灰分 筛上物 作为 尾矿 产品， 筛下物 继续经过分级旋流器实现 碳 灰分离；分级旋流器溢流给入沉降槽进行处理，分级旋流器底流经过分选机分选后得到重产物与轻产物，重产物经过筛分所得筛上物作为尾矿产品，筛下物给入沉降槽；轻产物经过筛分所得筛上物经脱 水 后作为精煤，筛下物给入沉降槽；沉降槽底流给入脱水机进行脱水后得到中煤；低品质中煤直燃对精煤进行深度脱水，得到最终高品质精煤产品。本发明提供的技术方案可实现煤气化渣的分级分质大规模资源化利用，能够在有效减小对环境污染的同时，实现 能量 的 回收利用 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种煤气化渣自干化分质利用系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种煤气化渣自干化分质利用系统及方法技术领域背景技术[0002] 随着煤化工技术的飞速发展，每年的煤气化渣产生量巨大，煤气化渣是煤气化过程中产生的副产品，主要包括气化粗渣和气化细渣；其中，气化粗渣具有密度大、灰分高的性质特点，但仍含有少量的固定碳，可脱碳后直接用于建筑、道路桥梁等领域；气化细渣则由于其含碳量高、烧失量大等特点，目前尚未形成大规模的工业化应用，亟需合理有效的方式实现其大规模资源化利用。 [0003] 气化灰渣作为一种固体废弃物，目前主要处理办法为填埋和掺烧；其中，填埋处理存在浪费土地与二次污染的问题，无法从根本上解决气化渣给环境造成的危害；燃烧法主要针对气化细渣，虽然能够利用气化细渣的能量，但为了维持燃烧设备稳定运行只能进行低比例掺烧，且由于其高含水特性往往导致燃烧过程不稳定，无法实现气化细渣的大规模消纳利用。另外，现有相关研究证实气化细渣具有明显的粒度特性，利用合理方式进行不同粒度气化细渣的分级提取后，灰分高的产品可用于建材等领域，含碳量高的产品则可用于掺烧、吸附材料制备等。工程实际中为方便运输，气化粗渣和气化细渣往往掺混装车，面对这种实际情况上述单一的处理方式已经无法满足工程需求；同时，气化渣由于孔隙发达，水分含量很高，如何高效深度脱水一直是困扰气化渣综合利用的难题(解释性的，物理脱水方法得到的产品特别是高含碳滤饼水分仍高达60％～70％，烘干脱水是一种有效的深度脱水方法，但常规烘干方法要消耗蒸汽等资源，能耗大，成本高，经济性差)。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种煤气化渣自干化分质利用系统及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案中，高含水低含碳中煤产品给入到燃烧机中直燃，产生的热量用于中煤本身及精煤的烘干深度脱水，在不外加热源的情况下，通过中煤本身的燃烧热量，实现气化渣精煤产品的深度脱水；本发明可实现煤气化渣的分级分质与自干化大规模资源化利用，能够在有效减小对环境污染的同时，实现能量的回收利用。 [0005] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案： [0006] 本发明提供的一种煤气化渣自干化分质利用系统，包括： [0008] 分级旋流器，用于输入所述第一筛分机输出的筛下物进行分级处理，输出溢流产品与底流产品； [0009] 分选机，用于输入所述分级旋流器输出的底流产品并按照密度大小进行分选处理，输出密度大于等于预设密度阈值的重产物与密度小于所述预设密度阈值的轻产物； [0010] 第二筛分机，用于输入所述分选机输出的重产物并进行筛分分离处理，输出筛上物和筛下物； [0011] 第三筛分机，用于输入所述分选机输出的轻产物并进行筛分分离处理，输出筛上物与筛下物； [0012] 沉降槽，用于输入所述第二筛分机输出的筛下物、所述第三筛分机输出的筛下物以及所述分级旋流器输出的溢流产品并进行沉降浓缩处理，输出浓缩底流产品； [0014] 第二脱水机，用于输入所述沉降槽输出的浓缩底流产品并进行脱水处理，输出初步中煤产品； [0015] 第一烘干筒，用于输入所述初步精煤产品并进行脱水，输出最终精煤产品； [0016] 第二烘干筒，用于输入所述初步中煤产品并进行脱水，输出最终中煤产品； [0017] 燃烧机，用于输入所述最终中煤产品并燃烧，输出高温烟气与灰渣； [0018] 其中，所述灰渣、所述第一筛分机输出的筛上物和所述第二筛分机输出的筛上物合并为最终尾矿产品；所述第一烘干筒和所述第二烘干筒进行脱水采用的热源为所述高温烟气。 [0019] 本发明系统的进一步改进在于，还包括： [0020] 第一除尘器，用于对所述第一烘干筒的出口烟气进行除尘处理，使其达到预设排放标准； [0021] 第二除尘器，用于对所述第二烘干筒出口烟气进行除尘处理，使其达到预设排放标准。 [0023] 本发明系统的进一步改进在于，所述第一筛分机和所述第二筛分机分别为高频振动筛分机或弧形筛分机。 [0025] 本发明系统的进一步改进在于，所述分选机为螺旋分选机、干扰床分选机、摇床或卧式离心选矿机。 [0027] 本发明系统的进一步改进在于，所述第一烘干筒和所述第二烘干筒均为间接式预热烘干筒。 [0028] 本发明系统的进一步改进在于， [0029] 所述第一筛分机的筛分粒度取值范围为500μm～3000μm； [0030] 所述分级旋流器的分级阈值的取值范围为45μm～75μm； [0031] 所述第二筛分机的筛分粒度取值范围为100μm～250μm； [0032] 所述第三筛分机的筛分粒度取值范围为75μm～125μm； [0033] 所述预设密度阈值的取值范围为1.4kg/L～1.8kg/L。 [0034] 本发明提供的一种煤气化渣自干化分质利用方法，基于本发明上述的系统，所述方法包括以下步骤： [0035] 第一筛分机输入煤气化渣原样并进行筛分分离处理，输出筛上物和筛下物；分级旋流器输入所述第一筛分机输出的筛下物进行分级处理，输出溢流产品与底流产品；分选机输入所述分级旋流器输出的底流产品并按照密度大小进行分选处理，输出密度大于等于预设密度阈值的重产物与密度小于所述预设密度阈值的轻产物；第二筛分机输入所述分选机输出的重产物并进行筛分分离处理，输出筛上物和筛下物；第三筛分机输入所述分选机输出的轻产物并进行筛分分离处理，输出筛上物与筛下物；沉降槽输入所述第二筛分机输出的筛下物、所述第三筛分机输出的筛下物以及所述分级旋流器输出的溢流产品并进行沉降浓缩处理，输出浓缩底流产品； [0036] 第一脱水机输入所述第三筛分机输出的筛上物并进行脱水处理，输出初步精煤产品；第二脱水机输入所述沉降槽输出的浓缩底流产品并进行脱水处理，输出初步中煤产品；第一烘干筒输入所述初步精煤产品并进行脱水，输出最终精煤产品；第二烘干筒输入所述初步中煤产品并进行脱水，输出最终中煤产品；燃烧机于输入所述最终中煤产品并燃烧，输出高温烟气与灰渣； [0037] 其中，所述灰渣、所述第一筛分机输出的筛上物和所述第二筛分机输出的筛上物合并为最终尾矿产品；所述第一烘干筒和所述第二烘干筒进行脱水采用的热源为所述高温烟气。 [0038] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0039] 本发明提供的系统可直接对煤气化渣原料进行处理，有效实现煤气化渣的分级提取，在有效减小对环境污染的同时，可实现能量的回收利用；系统产品产出率高、应用范围广，极大减少了煤气化渣的填埋、堆积处理量，环境友好程度高。解释性的，本发明中气化渣原料最终可得到多种产品，根据产品性质不同可分别应用于建材制作、混合掺烧、吸附材料制备等领域，故可实现煤气化渣的分级分质大规模资源化利用。进一步具体解释性的，本发明系统可充分实现煤气化渣的粗细分级、碳灰分离，并根据含碳量由低到高分别获得三种产品，包括尾矿、中煤、精煤，可应用于建材制作、直燃供热、吸附材料制备等领域，实现因材致用，提高煤气化渣的资源化利用水平。 [0040] 本发明提供的方法根据煤气化渣中不同粒级物质含碳量随粒度显著区分的普遍规律以及碳灰组分的密度差异，对煤气化渣进行了充分的分级分质提取，同时利用分选得到的中煤产品本身的热量去对精煤产品进行深度烘干脱水，工艺简单，提取效果好，所获得的产品性能更佳，使煤气化渣的利用产生更大收益。具体解释性的，本发明的方法将煤气化渣原料首先通过筛分机进行初步的分离，高灰分的筛上物作为尾矿产品，筛下物继续经过分级旋流器实现粗细分级；分级旋流器溢流给入沉降槽进行处理；分级旋流器底流经过分选机分选后得到重产物与轻产物，重产物经过筛分所得筛上物可作为尾矿产品，筛下物给入沉降槽；轻产物经过筛分所得筛上物经脱水后作为精煤产品，筛下物给入沉降槽；沉降槽底流给入脱水机进行脱水后得到中煤产品；经前端气化渣分选设备与工艺处理后得到精煤、中煤和尾矿共3种气化渣产品。其中，尾矿烧失量低，直接用于建材原料；精煤和中煤经过第二段热工工艺方案进行处理利用。本发明实现了气化渣的分级提取，可同时获得三种不同碳含量的气化渣产品，通过气化渣自身热值的循环利用实现高含水低品质气化渣中煤的直燃供热并处理得到高品质的高含碳精煤产品，实现了气化渣无害化、减量化、高值化的大规模消纳及分级分质利用。附图说明 [0041] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0042] 图1是本发明实施例的一种煤气化渣自干化分质利用系统的示意框图； [0043] 图1中，1、第一筛分机；2、第二筛分机；3、第三筛分机；4、分选机；5、分级旋流器；6、沉降槽；7、第一脱水机；8、第二脱水机；10、第一烘干筒；11、第二烘干筒；12、第一除尘器；13、第二除尘器；14、燃烧机；15、送风机。 具体实施方式[0044] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。 [0045] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。 [0046] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述： [0047] 请参阅图1，本发明实施例提供的一种煤气化渣自干化分质利用系统，包括： [0048] 第一筛分机1，用于输入煤气化渣原样并将煤气化渣原样中的粗渣、细渣初步分离，所得+500μm筛上物主要为气化粗渣，‑500μm筛下物主要为气化细渣； [0049] 分级旋流器5，用于将第一筛分机1的‑500μm筛下物进行分级，得到‑45μm溢流产品与500μm～45μm底流产品； [0050] 分选机4，用于将分级旋流器5的500μm～45μm底流产品按照密度大小进行分选，得到密度大的重产物与密度小的轻产物；示例性优选的，分选时预设密度阈值的取值范围为1.5kg/L～1.8kg/L； [0051] 第二筛分机2，用于将分选机4的重产物进行筛分，输出+125μm筛上物和125μm～45μm筛下物；其中，所得+125μm筛上物与第一筛分机1所得+500μm筛上物合并为分选尾矿产品； [0052] 第三筛分机3，用于将分选机4的轻产物进行筛分，得到+75μm筛上物与75μm～45μm筛下物； [0053] 沉降槽6，用于将第三筛分机3的75μm～45μm筛下物与分级旋流器5的‑45μm溢流产品进行沉降浓缩，得到浓缩底流产品； [0054] 第一脱水机7，用于将第三筛分机3的+75μm筛上物进行初步脱水，得到初步精煤产品； [0055] 第二脱水机8，用于将沉降槽6的浓缩底流产品进行初步脱水，得到初步中煤产品； [0056] 第一烘干筒10，用于将初步精煤产品进行深度脱水，得到可供利用的最终精煤产品； [0057] 第二烘干筒11，用于将初步中煤产品进行深度脱水，得到可供利用的最终中煤产品； [0058] 除尘器，用于对烘干筒出口烟气进行除尘处理，使其达到排放标准；具体的，第一除尘器12，用于对所述第一烘干筒10的出口烟气进行除尘处理，使其达到预设排放标准；第二除尘器13，用于对所述第二烘干筒11出口烟气进行除尘处理，使其达到预设排放标准； [0059] 燃烧机14，用于燃烧最终中煤产品，得到高温烟气与灰渣。灰渣与分选尾矿产品合并为最终尾矿产品； [0060] 送风机15，用于为燃烧机14提供燃烧所需空气。 [0061] 本发明实实施例优选的，所述第一筛分机1、第二筛分机2可为高频振动筛分机或弧形筛分机；所述分选机4为螺旋分选机、干扰床分选机、摇床或卧式离心选矿机；所述第三筛分机3为高频叠层振动细筛；所述第一脱水机7、第二脱水机8为离心机、真空带式过滤机或板框压滤机；所述第一烘干筒10、第二烘干筒11为间接式预热烘干筒。示例性优选的，滚筒干燥机所用热源为燃烧机14出口高温烟气，根据待干燥产品量的大小，可灵活调整燃烧的中煤产品量，所需热量不足时，可燃烧部分精煤产品作为补充。 [0062] 本发明实施例的一种煤气化渣自干化分质利用的方法，具体包括以下步骤： [0063] 步骤1：将煤气化渣原样给入到高频振动筛分机中进行粗、细渣分离，得到+500μm筛上物与‑500μm筛下物。 [0064] 步骤2：将步骤1得到的‑500μm筛下物给入到分级旋流器中进行粗细分级，得到500μm～45μm底流产品与‑45μm溢流产品。 [0065] 步骤3：将步骤2得到的500μm～45μm底流产品给入到螺旋分选机中按密度进行分选，得到高灰分重产物与高含碳轻产物。 [0066] 步骤4：将步骤3得到的高灰分重产物给入到高频振动筛分机中进行再次筛分，得到+125μm筛上物与125μm～45μm筛下物。所得筛上物与步骤1得到的筛上物合并为尾矿产品，筛下物可给入沉降槽内进行处理。 [0067] 步骤5：将步骤3得到的高含碳轻产物给入到高频叠层振动细筛中进行筛分，得到+75μm筛上物与75μm～45μm筛下物。所得+75μm筛上物经过第一脱水机初步脱水后即为初步精煤产品，再给入到第一烘干筒内进行深度脱水，即得到可供利用的最终精煤产品。 [0068] 步骤6：将步骤2得到的‑45μm溢流产品、步骤4得到的125μm～45μm筛下物与步骤5得到的75μm～45μm筛下物给入到沉降槽中进行浓缩，所得底流产品经过第二脱水机初步脱水后即为中煤产品。 [0069] 步骤7：将步骤6得到的中煤产品给入到第二烘干筒内进行烘干后，给入到燃烧机中进行燃烧，产生高温烟气与灰渣，燃烧机所需空气由给风机送入。所得灰渣与尾矿产品具有相似性质，可归入尾矿产品范围中。 [0070] 本发明实施例方法的工作原理为，首先基于煤气化渣粒径与密度的差异将碳灰组分充分分离开来，得到精煤、中煤、尾矿三个产品，进行了分级分质的提取与综合利用，工艺简单、提取效果好，可有效提高气化细渣的资源化利用水平，并减小气化细渣对环境的污染。本发明实施例中所得精煤产品具有密度小、含碳量高的特点，具有良好的掺烧特性，可作为混烧材料给入到锅炉中进行掺烧；也可应用于吸附材料制作等领域，应用范围广，资源化利用价值高。 [0071] 本发明实施例进一步优选的，还包括：步骤8：将步骤7得到的高温烟气供给到步骤5、步骤7的烘干筒设备内作为热源，烟气经过换热后通入除尘器内，保证其达到排放指标后经由烟囱排放。 [0072] 本发明实施例方法分选后的中煤经过烘干筒脱水后进入燃烧设备直燃利用，产生的烟气返回中煤烘干筒和精煤烘干筒顺流烘干中煤和精煤原料，系统整体思路即：利用含碳量相对较低的中煤给入燃烧机直燃为系统换热设备产生循环热源，提供热源以烘干中煤自身并烘干含碳量相对较高的精煤原料得到符合要求的精煤产品，精煤产品经烘干后可得到高品质的高含碳低水分产品。本发明实现了气化渣的分级分质提取，可同时获得三种不同碳含量的气化渣产品，通过气化渣自身热值的循环利用实现高含水气化渣的直燃供热并处理得到高品质的高含碳产品，实现了气化渣无害化、减量化、高值化的大规模消纳及分级分质利用。 [0073] 本发明实施例提供的一种煤气化渣自干化分质利用系统，在上述实施例公开的基础上，所述第一筛分机为高频振动筛分机、所述第二筛分机为弧形筛分机；所述第三筛分机为高频叠层振动细筛；所述分选机为螺旋分选机；所述第一脱水机为真空带式过滤机，所述第二脱水机为离心机；所述第一烘干筒和所述第二烘干筒均为间接式预热烘干筒； [0074] 其中，所述第一筛分机的筛分粒度取值范围为500μm；所述分级旋流器的分级阈值的取值范围为45μm；所述第二筛分机的筛分粒度取值范围为100μm；所述第三筛分机的筛分粒度取值范围为75μm；所述预设密度阈值的取值范围为1.4kg/L。 [0075] 本发明实施例提供的一种煤气化渣自干化分质利用系统，包括：所述第一筛分机和所述第二筛分机均为弧形筛分机；所述第三筛分机为高频叠层振动细筛；所述分选机为卧式离心选矿机；所述第一脱水机和所述第二脱水机均为真空带式过滤机。所述第一烘干筒和所述第二烘干筒均为间接式预热烘干筒； [0076] 其中，所述第一筛分机的筛分粒度取值范围为1500μm；所述分级旋流器的分级阈值的取值范围为60μm；所述第二筛分机的筛分粒度取值范围为180μm；所述第三筛分机的筛分粒度取值范围为100μm；所述预设密度阈值的取值范围为1.6kg/L。 [0077] 本发明实施例提供的一种煤气化渣自干化分质利用系统，包括：所述第一筛分机和所述第二筛分机均为高频振动筛分机；所述第三筛分机为高频叠层振动细筛；所述分选机为摇床；所述第一脱水机为离心机，所述第二脱水机为真空带式过滤机；所述第一烘干筒和所述第二烘干筒均为间接式预热烘干筒； [0078] 其中，所述第一筛分机的筛分粒度取值范围为3000μm；所述分级旋流器的分级阈值的取值范围为75μm；所述第二筛分机的筛分粒度取值范围为250μm；所述第三筛分机的筛分粒度取值范围为125μm；所述预设密度阈值的取值范围为1.8kg/L。 [0079] 综上所述，本发明公开了一种煤气化渣自干化分质利用系统及方法，方法包括将煤气化渣给入到高频振动筛分机或弧形筛分机中，实现初步的粗、细渣分离，高灰分的筛上物作为尾矿产品，可应用于建筑材料、道路材料制作等领域；筛下物继续经过分级旋流器实现碳灰分离。分级旋流器出口溢流为细粒的高灰分物质，给入沉降槽内进行沉降浓缩处理，所得沉降物经过真空皮带脱水机或压滤机脱水后作为中煤产品；出口底流为粗粒的高含碳物质，给入到螺旋分选机进行深度分选，将其中少部分高灰分重产物与高含碳轻产物分离，前者给入高频振动筛分机/弧形筛分机，所得筛上物可作为尾矿产品的补充，后者给入高频叠层振动细筛，所得筛上物经过真空皮带脱水机或压滤机脱水后作为精煤产品。中煤产品经过滚筒干燥机深度脱水后可给入燃烧机内进行燃烧，产生的高温烟气可作为系统内部换热设备的循环热源，所得灰渣与尾矿产品具有相似性质，可作为尾矿产品的补充；精煤产品经过滚筒干燥机深度脱水后可得到高品质的高含碳产品，可用于掺烧、吸附材料制作等资源化利用。本发明实现了煤气化渣的分级分质提取与综合利用，工艺简单、提取效果好，可有效提高煤气化渣的资源化利用水平，并减小其对环境的污染，可行性高。 [0080] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。 |
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