一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统与方法 |
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| 申请号 | CN201810433946.5 | 申请日 | 2018-05-08 | 公开(公告)号 | CN108359487B | 公开(公告)日 | 2024-03-29 |
| 申请人 | 云南旭光节能有限公司; | 发明人 | 张时能; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统与方法，属于 能源 转换技术领域。该本发明采用间接加热 热解 技术，破坏腐植酸有机高分子键，将高 水 分低热值腐植酸清洁转换为高热值腐植酸基易燃型炭，并将副产的可燃气体科学地用于生产系统的相关用能设备。本发明通过合理开发利用丰富的腐植酸资源，所得产品其热值远高于国家蜂窝 煤 的指标标准，灰份低于远低于国家蜂窝煤的指标标准，该产品主要用于城乡民用清洁 燃料 ，改变了传统以 无 烟煤 为原料加粘土生产民用洁净燃料的方法，为城乡生活提供一种全新的能源产品，具有较强的市场竞争 力 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统，其特征在于，包括破碎机（1）、螺旋挤压脱水机（2）、振动流化床干燥机（3）、热解炭化炉（4）、除焦油器（5）、混料搅拌机（6）、压棒机（7）和烘干设备（8）； |
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| 说明书全文 | 一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统与方法技术领域背景技术[0002] 民用蜂窝煤，长期以高价（900元/吨左右）无烟煤为原料加粘土生产，要生产更好的蜂窝煤，必须加高价的粘结剂、氧化剂、助燃剂、脱硫剂等，生产成本高。型煤价比烟煤价高500元／吨左右，难在市场竞争中立足所以，蜂窝煤生产厂粘士越加越多。云南各县普遍加到煤的30%。用6000千卡/千克、灰份18％的无烟煤生产蜂窝煤，型煤热值变为3200千卡/千克左右，灰份高达48%。因此，以无烟煤为原料搞技术创新，已无潜力可挖。本发明转变思路，把研究方向转移到矿山价只有100元左右一吨的腐植酸资源方面来，这种资源云南储量有几十亿吨，分布广。所以，通过技术创新，研究一种以腐植酸为原料，生产的产品热值高、灰份低、燃火点低、使用方便的民用燃料新品种的装备技术，有重要现实意义。 发明内容[0003] 本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统与方法 [0004] 本发明除非另有说明，否则百分号代表质量百分数。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： [0007] 所述的破碎机的出口与螺旋挤压脱水机的入口相连； [0008] 所述的螺旋挤压脱水机的物料出口与振动流化床干燥机的入口相连； [0009] 所述的振动流化床干燥机的出口与热解炭化炉的入口相连； [0010] 所述的热解炭化炉的物料出口与混料搅拌机的入口相连；热解炭化炉的气体出口与除焦油器的入口相连； [0011] 所述的混料搅拌机的出口与压棒机的入口相连； [0012] 所述的压棒机的出口与烘干设备的入口相连。 [0013] 进一步，优选的是，所述的螺旋挤压脱水机为多孔螺旋挤压脱水机；所述的烘干设备为卧式干燥窑；所述的热解炭化炉为连续式热解炭化炉。 [0014] 进一步，优选的是，所述的破碎机的出口与螺旋挤压脱水机的入口、螺旋挤压脱水机的物料出口与振动流化床干燥机的入口、振动流化床干燥机的出口与热解炭化炉的入口、热解炭化炉的物料出口与混料搅拌机的入口、混料搅拌机的出口与压棒机的入口以及压棒机的出口与烘干设备的入口均是通过输送带连接。 [0015] 进一步，优选的是，热解炭化炉的气体出口与除焦油器的入口通过管道相连。 [0016] 进一步，优选的是，除焦油器的气体出口还分别与振动流化床干燥机的可燃气入口、热解炭化炉的可燃气入口、烘干设备的的可燃气入口相连。 [0017] 一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的方法，采用上述腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统，包括如下步骤： [0018] 步骤（1），将矿物源腐植酸原料经破碎机破碎到5‑30mm后，通过螺旋挤压脱水机挤压进行一次脱水，接着进入振动流化床干燥机于250‑290℃下干燥进行二次脱水至水分含量为10％‑15％，得到腐植酸热解炭化原料； [0019] 所述的矿物源腐植酸原料中腐植酸干基含量为40％‑50％，水分含量为45％‑50％，发热量为2200千卡/公斤‑2500千卡/公斤，硫＜0.48%； [0020] 步骤（2），将步骤（1）得到的腐植酸热解炭化原料置于热解炭化炉中300‑800℃下进行热解反应，反应时间为1‑3h，得到腐植酸基炭； [0021] 步骤（3），将步骤（2）得到的腐植酸基炭、复合工业气化型煤粘结剂和水一起于混料搅拌机中混合，混合均匀后，送入压棒机压棒，所得炭棒送烘干设备中烘干脱水，后冷却至室温，即得腐植酸基易燃型炭产品； [0022] 其中，复合工业气化型煤粘结剂的加入质量为腐植酸基炭的2％‑3％，水的加入质量为腐植酸基炭的10％‑16％。 [0023] 进一步，优选的是，所述的矿物源腐植酸原料的灰分含量为10％‑15％，有机质含量为75％‑85％。 [0024] 进一步，优选的是，热解反应生成的气体通过管道送除焦油器，进行除焦油，得到清洁燃料气。 [0025] 进一步，优选的是，步骤（3）所述的混合时间为8‑10min。 [0026] 进一步，优选的是，所述的烘干温度80℃‑90℃，烘干时间为1.5‑2小时。 [0027] 本发明用于生产腐植酸基易燃型炭的原料，要求水分低，故生产中需要把高矿物源腐植酸原料（水分45％‑50％）快速脱水，以满足进入腐植酸热解炭化工序指标要求。 [0028] 本发明中腐植酸热解炭化是采用间接加热热解技术，破坏腐植酸有机高分子键，可生产腐植酸基易燃炭，并副产多成分可燃气。腐植酸解炭化炉反应温度为300℃‑800℃，时间1‑3h，热解反应生成的腐植酸基炭，从炉下部排出，送压棒机生产民用易燃型炭产品（炭棒），腐植酸炭还可进一步脱灰处理，可加工生产工业硅铁还原剂，活性炭等重要高附加值工业产品。可燃气从炉上部通过管道送除焦油器，进行除焦油生产清洁燃料气。 [0030] 除焦油器主要是脱除可燃气体中的焦油，焦油燃烧会产生对人体有害物质，所以必须从可燃气体中分离脱除。焦油是重要的化工原料，深加工可生产很多化工产品，生产工艺复杂，加之量少，故小企业不必搞深加工，作初级产品销售即可。除焦油后的可燃气体，是一种高热值清洁燃气，在生产中有重要用途，可通过管道送三个重要用能设备：一是向热解炭化炉供热，用作热解炭化腐植酸的热源；二是向振动流化床干燥机供热，用作烘干脱水的热源；三是向烘干设备供热，用作烘干的热源。 [0031] 本发明与现有技术相比，其有益效果为： [0032] 本发明生产工艺技术是一种先进的民用型炭生产工艺技术，清洁生产，节能降耗。通过合理开发利用丰富的腐植酸资源，为民用洁净燃料市场提供一种热值高（≥6000千卡/千克）、灰份低（18%‑20％）的洁净燃料新品种，其热值远高于国家蜂窝煤4780千卡/千克的指标标准，灰份低于远低于国家蜂窝煤的指标标准，作为型煤在市场上有很大的竞争优势。 [0033] 本发明采用间接加热热解技术，破坏腐植酸有机高分子键，将高水分低热值腐植酸清洁转换为高热值腐植酸基易燃型炭，并将副产的可燃气体科学地用于生产系统的相关用能设备。易燃型炭产品主要用于城乡民用清洁燃料，改变了传统以无烟煤为原料加粘土生产民用洁净燃料的方法，为城乡生活提供一种全新的能源产品。 [0034] 按云南加30％粘士的蜂窝煤实际售价折算，一吨纯无烟煤实际售价达2100元/吨，若本发明产品售价按2000元/吨计，企业有较好的经济效益；而且这种易燃型炭产品可作烧烤炭投放市场，云南以木料为原料生产的烧烤炭卖，市场售价高达4000元/吨‑5000元/吨，如果，本发明易燃型炭产品卖3000元/吨的话，不仅企业经济效益更好，和木炭比，具有很强的竞争优势。 [0035] 另外，生产过程中的腐植酸基炭可深加工处理，还可生产附加值更高的硅铁还原剂，活性炭等工业产品。本发明已完成两大生产各工序单机试验，生产的腐植酸基炭和易燃型炭产品经有资质的单位检测，指标达设计要求。附图说明 [0036] 图1是本发明一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统的结构示意图； [0037] 图2是本发明又一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统的结构示意图。 [0038] 其中，1、破碎机；2、螺旋挤压脱水机；3、振动流化床干燥机；4、热解炭化炉；5、除焦油器；6、混料搅拌机；7、压棒机；8、烘干设备；箭头方向为物料走向。 具体实施方式[0039] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。 [0040] 本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。 [0041] 在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0042] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施例1 [0043] 如图1所示，一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统，包括破碎机1、螺旋挤压脱水机2、振动流化床干燥机3、热解炭化炉4、除焦油器5、混料搅拌机6、压棒机7和烘干设备8； [0044] 所述的破碎机1的出口与螺旋挤压脱水机2的入口相连； [0045] 所述的螺旋挤压脱水机2的物料出口与振动流化床干燥机3的入口相连； [0046] 所述的振动流化床干燥机3的出口与热解炭化炉4的入口相连； [0047] 所述的热解炭化炉4的物料出口与混料搅拌机6的入口相连；热解炭化炉4的气体出口与除焦油器5的入口相连； [0048] 所述的混料搅拌机6的出口与压棒机7的入口相连； [0049] 所述的压棒机7的出口与烘干设备8的入口相连。实施例2 [0050] 如图2所示，一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的系统，包括破碎机1、螺旋挤压脱水机2、振动流化床干燥机3、热解炭化炉4、除焦油器5、混料搅拌机6、压棒机7和烘干设备8； [0051] 所述的破碎机1的出口与螺旋挤压脱水机2的入口通过输送带相连； [0052] 所述的螺旋挤压脱水机2的物料出口与振动流化床干燥机3的入口通过输送带相连； [0053] 所述的振动流化床干燥机3的出口与热解炭化炉4的入口通过输送带相连； [0054] 所述的热解炭化炉4的物料出口与混料搅拌机6的入口通过输送带相连；热解炭化炉4的气体出口与除焦油器5的入口通过管道相连； [0055] 所述的混料搅拌机6的出口与压棒机7的入口通过输送带相连； [0056] 所述的压棒机7的出口与烘干设备8的入口通过输送带相连。 [0057] 所述的螺旋挤压脱水机2为多孔螺旋挤压脱水机，即出料口有多个孔组成；所述的烘干设备8为卧式干燥窑；所述的热解炭化炉4为连续式热解炭化炉。 [0058] 除焦油器5的气体出口还分别与振动流化床干燥机3的可燃气入口、热解炭化炉4的可燃气入口、烘干设备8的的可燃气入口相连，分别作为振动流化床干燥机3的热源、热解炭化炉4的热源、烘干设备8的热源。 [0060] 如图2所示，一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的方法，包括如下步骤： [0061] 步骤（1），将矿物源腐植酸原料经破碎机破碎到5‑10mm后，通过螺旋挤压脱水机挤压进行一次脱水，接着进入振动流化床干燥机于260℃下干燥进行二次脱水至水分含量为13％‑14％，得到腐植酸热解炭化原料； [0062] 所述的矿物源腐植酸原料中腐植酸干基含量为40％‑50％，水分含量为45％‑50％，发热量为2200千卡/公斤‑2500千卡/公斤，硫＜0.48%； [0063] 步骤（2），将步骤（1）得到的腐植酸热解炭化原料置于热解炭化炉中600℃下进行热解反应，反应时间为1.5h，得到腐植酸基炭； [0064] 步骤（3），将步骤（2）得到的腐植酸基炭、复合工业气化型煤粘结剂和水一起于混料搅拌机中混合，混合均匀后，送入压棒机压棒，所得炭棒送烘干设备中烘干脱水，后冷却至室温，即得腐植酸基易燃型炭产品； [0065] 其中，复合工业气化型煤粘结剂的加入质量为腐植酸基炭的2.5％，水的加入质量为腐植酸基炭的13％。实施例4 [0066] 如图2所示，一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的方法，包括如下步骤： [0067] 步骤（1），将矿物源腐植酸原料经破碎机破碎到20‑30mm后，通过螺旋挤压脱水机挤压进行一次脱水，接着进入振动流化床干燥机于250℃下干燥进行二次脱水至水分含量为10％‑12％，得到腐植酸热解炭化原料； [0068] 所述的矿物源腐植酸原料中腐植酸干基含量为40％‑50％，水分含量为45％‑50％，发热量为2200千卡/公斤‑2500千卡/公斤，硫＜0.48%；所述的矿物源腐植酸原料的灰分含量为10％‑15％，有机质含量为75％‑85％； [0069] 步骤（2），将步骤（1）得到的腐植酸热解炭化原料置于热解炭化炉中300℃下进行热解反应，反应时间为3h，得到腐植酸基炭；热解反应生成的气体通过管道送除焦油器，进行除焦油，得到清洁燃料气； [0070] 步骤（3），将步骤（2）得到的腐植酸基炭、复合工业气化型煤粘结剂和水一起于混料搅拌机中混合，混合8min后，送入压棒机压棒，所得炭棒送烘干设备中烘干脱水，烘干温度90℃，烘干时间为2小时，后冷却至室温，即得腐植酸基易燃型炭产品； [0071] 其中，复合工业气化型煤粘结剂的加入质量为腐植酸基炭的2％，水的加入质量为腐植酸基炭的10％。实施例5 [0072] 如图2所示，一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的方法，包括如下步骤： [0073] 步骤（1），将矿物源腐植酸原料经破碎机破碎到5‑30mm后，通过螺旋挤压脱水机挤压进行一次脱水，接着进入振动流化床干燥机于290℃下干燥进行二次脱水至水分含量为14％‑15％，得到腐植酸热解炭化原料； [0074] 所述的矿物源腐植酸原料中腐植酸干基含量为40％‑50％，水分含量为45％‑50％，发热量为2200千卡/公斤‑2500千卡/公斤，硫＜0.48%；所述的矿物源腐植酸原料的灰分含量为10％‑15％，有机质含量为75％‑85％； [0075] 步骤（2），将步骤（1）得到的腐植酸热解炭化原料置于热解炭化炉中800℃下进行热解反应，反应时间为1h，得到腐植酸基炭；热解反应生成的气体通过管道送除焦油器，进行除焦油，得到清洁燃料气； [0076] 步骤（3），将步骤（2）得到的腐植酸基炭、复合工业气化型煤粘结剂和水一起于混料搅拌机中混合，混合0min后，送入压棒机压棒，所得炭棒送烘干设备中烘干脱水，烘干温度85℃，烘干时间为1.8小时，后冷却至室温，即得腐植酸基易燃型炭产品； [0077] 其中，复合工业气化型煤粘结剂的加入质量为腐植酸基炭的3％，水的加入质量为腐植酸基炭的16％。实施例6 [0078] 如图2所示，一种腐植酸清洁转化生产易燃型炭的方法，包括如下步骤： [0079] 步骤（1），将矿物源腐植酸原料经破碎机破碎到15‑25mm后，通过螺旋挤压脱水机挤压进行一次脱水，接着进入振动流化床干燥机于280℃下干燥进行二次脱水至水分含量为12％‑14％，得到腐植酸热解炭化原料； [0080] 所述的矿物源腐植酸原料中腐植酸干基含量为40％‑50％，水分含量为45％‑50％，发热量为2200千卡/公斤‑2500千卡/公斤，硫＜0.48%；所述的矿物源腐植酸原料的灰分含量为10％‑15％，有机质含量为75％‑85％； [0081] 步骤（2），将步骤（1）得到的腐植酸热解炭化原料置于热解炭化炉中700℃下进行热解反应，反应时间为2h，得到腐植酸基炭；热解反应生成的气体通过管道送除焦油器，进行除焦油，得到清洁燃料气； [0082] 步骤（3），将步骤（2）得到的腐植酸基炭、复合工业气化型煤粘结剂和水一起于混料搅拌机中混合，混合9min后，送入压棒机压棒，所得炭棒送烘干设备中烘干脱水，烘干温度80℃，烘干时间为1.5小时，后冷却至室温，即得腐植酸基易燃型炭产品； [0083] 其中，复合工业气化型煤粘结剂的加入质量为腐植酸基炭的2.7％，水的加入质量为腐植酸基炭的15％。 [0084] 对本发明实施例产品及普通市售蜂窝煤进行比较，结果如表1所示。 [0085] 表1 [0086]热值，千卡/千克 灰分，% 水分，% 燃点，℃ 实施例3 6050 19 1.3 348 实施例4 6080 20 1.5 352 实施例5 6078 19.5 1.2 340 实施例6 6090 18 1 344 市售蜂窝无烟煤 4800 48 8 500 [0087] 另外，对于本发明实施例产品的冷态抗压强度进行检测，结果为20‑25Kg∕㎝2，产品稳定性好，便于运输保存。 [0088] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 |
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