中低阶煤与生石灰混合物成型方法和电石制备方法、系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种中低阶煤与生石灰混合物的成型方法和电石的制备方法、系统，其中，所述煤与生石灰混合物的成型方法，包括：将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶煤粉；先将生石灰原料进行破碎筛分后得到粉状生石灰；再向所述粉状生石灰加入水，并进行陈化处理，得到熟石灰；将所述中低阶煤粉与所述熟石灰混合，得到熟石灰与煤粉混合物；向所述熟石灰与煤粉混合物加入离子液体水溶液，并进行混合陈化；将经过混合陈化后的产物送入成型装置压制成型，得到固体成型物料；对固体成型物料进行干燥处理。
【专利说明】
中低阶煤与生石灰混合物成型方法和电石制备方法、系统
技术领域
[0001]本发明涉及化工技术领域，尤其涉及煤与生石灰混合物的成型方法和电石的制备方法、系统。【背景技术】
[0002]目前，电石冶炼的原料以优质块状兰炭和块状生石灰为主。不仅原料成本高，且块状兰炭与生石灰的接触面积小，传热速率慢，导致反应温度高，耗电量高。而且，煤炭中的挥发分大部分以废气、粉尘的形式排放到大气中，带来严重的环境问题。因此，目前的电石生产工艺存在着高温、高耗能、高污染的弊端。
[0003]针对这些问题，国内外研究者们都做了很多有益的探索。最重要的是采用价格较低的中低阶煤粉为原料来替代优质块状兰炭(所谓中低阶煤是指煤化程度较低的煤，其中的挥发份含量在10-40%，可分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤等)，并通过成型技术制得满足电石生产要求的型球。
【发明内容】
[0004]本发明期望提供煤与生石灰混合物的成型方法和电石的制备方法、系统，能降低混合物成型成本，进而节约电石生产成本。
[0005]本发明实施例的技术方案是这样实现的:
[0006]本发明实施例提供了一种中低阶煤与生石灰混合物的成型方法，该方法包括:
[0007]将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶煤粉；
[0008]先将生石灰原料进行破碎筛分后得到粉状生石灰；
[0009]再向所述粉状生石灰加入水，并进行陈化处理，得到熟石灰；
[0010]将所述中低阶煤粉与所述熟石灰混合，得到熟石灰与中低阶煤粉混合物；[〇〇11]向所述熟石灰与中低阶煤粉混合物加入离子液体水溶液，并进行混合陈化;将经过混合陈化后的产物送入成型装置压制成型，得到固体成型物料；
[0012]对固体成型物料进行干燥处理。
[0013]上述方案中，所述中低阶煤粉的粒度小于1毫米，所述粉状生石灰的粒度小于3毫米。
[0014]上述方案中，所述离子液体水溶液的离子液体类型为咪唑类离子液体。
[0015]上述方案中，所述向所述粉状生石灰加入水的加水量为生石灰质量的32%_50% ;
[0016]所述向所述熟石灰与中低阶煤粉混合物加入离子液体水溶液，其中水的加入量为所述熟石灰与中低阶煤粉混合物质量的10 %-25%，离子液体加入量为所述熟石灰与中低阶煤粉混合物质量的1 %-5%。
[0017]本发明实施例还提供一种电石的制备方法，该方法包括:
[0018]采用上述任意一种中低阶煤与生石灰混合物的成型方法制备得到固体成型物料；
[0019]将所述固体成型物料送入预热炉进行热解，得到油气产品及高温固体成型物料；
[0020]将所述高温固体成型物料冶炼制得液体电石及电石炉气。
[0021]上述方案中，所述预热炉的加热装置燃烧所放出的烟气作为制备固体成型物料中将所述固体成型物料进行干燥时的干燥介质，干燥温度为150_200°C。[〇〇22]上述方案中，所述预热炉中的热解温度为550_800°C。
[0023]上述方案中，在输送高温固体成型物料的过程中采取保温措施。
[0024]本发明实施例还提供一种电石的制备系统，该系统包括:原料预处理单元、加水陈化单元、成型单元、干燥单元、热解单元以及电石冶炼单元;其中，[〇〇25]原料预处理单元，包括低阶煤破碎装置、生石灰破碎装置、中低阶煤中间储仓、生石灰中间储仓、中低阶煤螺旋输送装置和生石灰螺旋输送装置;所述中低阶煤破碎装置依次与中低阶煤中间储仓和中低阶煤螺旋输送装置相连;所述生石灰碎装置依次与生石灰中间储仓和生石灰螺旋输送装置相连；
[0026]加水陈化单元，包括喷水装置、搅拌装置和陈化池，并设有中低阶煤粉入口、生石灰粉入口以及混合物料出口；其中所述中低阶煤粉入口与中低阶煤螺旋输送装置的出口相连;所述生石灰粉入口与生石灰螺旋输送装置的出口相连;搅拌装置置于陈化池的内部；用于对原料进行两次加水陈化处理，得到熟石灰与煤粉混合物；
[0027]成型单元，与所述陈化池的混合物料出口相连，用于将熟石灰与中低阶煤粉混合物压制成型；
[0028]干燥单元，为密闭输送装置，其入口与所述成型单元的出口相连，其出口与所述热解单元的入口相连，所用干燥介质为所述热解单元产生的烟气；
[0029]热解单元，为预热炉，包括型煤入口、烟气出口、油气出口以及高温固体成型物料出口，用于对进入的固体成型物料进行热解，得到油气产品及高温固体成型物料；
[0030]电石冶炼单元，为电石炉，包括高温固体成型物料入口、电石炉气出口和电石出口，用于将所述高温固体成型物料，冶炼制得液体电石及电石炉气。
[0031]上述方案中，所述系统还包括:
[0032]高温输送单元，该高温输送单元的入口与所述热解单元的高温型球半焦出口相连;该高温输送单元的出口与电石炉的高温型球半焦入口连通。
[0033]本发明技术方案的有益效果在于:本发明中将生石灰粉加入陈化池后边加水边搅拌，使生石灰吸水产生的消化热充分释放后按电石生产所需的C/Ca比加入中低阶煤粉，并充分搅拌;之后，向混合物中加入离子液体的水溶液，充分搅拌后压制成型；型球经干燥后直接送入预热炉中热解，获取高质量的油气产品以及电石生产所需的高温固体成型物料， 并通过高温输送技术送入电石炉;从而可大大降低电石生产成本。【附图说明】[〇〇34]图1为现有技术方案一的工艺路线图；[〇〇35]图2为现有技术方案二的工艺路线图；
[0036]图3为本发明实施例提供的电石的制备方法的工艺流程示意图；
[0037]图4为本发明实施例提供的电石的制备系统的组成结构示意图。【具体实施方式】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例和技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]本发明中将生石灰粉加入陈化池后边加水边搅拌，使生石灰吸水产生的消化热充分释放后按电石生产所需的C/Ca比加入中低阶煤粉，并充分搅拌;之后，向混合物中加入离子液体的水溶液，充分搅拌后压制成型。型球经干燥后直接送入预热炉中热解，获取高质量的油气产品以及电石生产所需的高温固体成型物料，并通过高温输送技术送入电石炉。
[0040]图3为本发明实施例提供的电石的制备方法的工艺流程示意图，如图3所示，该方法包括:[0041 ]第一步:原料预处理，即分别通过破碎装置将中低阶煤破碎至〈1mm的中低阶煤粉， 生石灰破碎至〈3_的粉状生石灰；
[0042]第二步:加水陈化，其中包括两次加水过程;第一次是向生石灰中加水，加水量为生石灰的32%_50%，目的是使生石灰充分吸水消化，避免生石灰与煤粉混合过程中吸水升温，导致煤粉自燃;第二次是向熟石灰与中低阶煤粉混合物中加入离子液体水溶液，加水量为混合原料的10%-25%，离子液体加入量为混合原料的1 %-5%，目的是润滑物料，提高粘结剂在物料中的分散性能，提高型球的强度;离子液体是指由有机阳离子和无机阴离子构成的在较低温度下(低于l〇〇°C)呈液体的盐。在本发明中主要指对生物质具有较强相容性的咪唑类离子液体。即:阳离子为N-甲基咪唑阳离子，阴离子为醋酸根离子、磷酸三甲酯阴离子等酸根离子；[〇〇43]第三步:成型，本实施例所用的成型装置为普通的压球装置，压力为lOMPa;但本发明并不限制成型装置的压力和压型形状，可根据生产需要选择合适的成型装置；
[0044]第四步:干燥，本实施例中型球的干燥温度为150-200°C，主要去除固体成型物料中游离的水，但该温度未达到原煤挥发分提出的温度;干燥用的介质可以采用后续预热炉加热装置所放出的烟气；
[0045]第五步:热解，将干燥后的固体成型物料通过密封输送装置送入预热炉进行热解， 得到高附加值的油气产品及高温固体成型物料，避免了固体成型物料的再次吸水粉化。其中，热解温度为550-800 °C;
[0046]第六步:高温输送，即热解后所得的高温固体成型物料直接经密封保温罐或密封保温链板输送到电石冶炼单元，充分利用了煤热解剩余固体产物的显热，降低了电石生产的电耗；[〇〇47]第七步:电石冶炼，高温固体成型物料在电石炉内加热到1750-2000°C，冶炼制得液体电石及电石炉气。
[0048]由上述过程可知，在执行完第四步之后，便可以获得预设形状的煤与生石灰混合物的，即本发明实施例实质还提供了一种煤与生石灰混合物的成型方法，即:
[0049]将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶煤粉；
[0050]先将生石灰原料进行破碎筛分后得到粉状生石灰；[〇〇51]再向所述粉状生石灰加入水，并进行陈化处理，得到熟石灰；
[0052]将所述中低阶煤粉与所述熟石灰混合，得到熟石灰与中低阶煤粉混合物；
[0053]向所述熟石灰与中低阶煤粉混合物加入离子液体水溶液，并进行混合陈化;将经过混合陈化后的产物送入成型装置压制成型，得到固体成型物料；[〇〇54]对固体成型物料进行干燥处理。
[0055]上述成型方法中，所述中低阶煤粉的粒度小于1毫米，所述粉状生石灰的粒度小于 3毫米。
[0056]上述成型方法中，所述离子液体水溶液的离子液体类型为咪唑类离子液体。
[0057]上述成型方法中，所述向所述粉状生石灰加入水的加水量为生石灰质量的32%-50% ；
[0058]所述向所述熟石灰与中低阶煤粉混合物加入离子液体水溶液，其中水的加入量为所述熟石灰与中低阶煤粉混合物质量的1〇%_25%，离子液体加入量为所述熟石灰与煤粉混合物质量的1 %-5 %。
[0059]在上述方案中，向中低阶煤粉与石灰粉中加入离子液体废水溶液，实质是加入水和离子液体，而水和离子液体的作用主要包括:
[0060]①水分对煤粉与石灰粉的成型过程起到较好的润滑作用，提高粘结剂在物料中的分散性能；[0061 ]②离子液体的热稳定性高，在脱水的过程中，能与原煤中的-OH，-C00H等形成氢键，起很好的交联作用；[〇〇62]③离子液体是很好的润滑剂，有利于煤粉与石灰粉的充分接触，增强粘结作用；
[0063]④离子液体的粘度较大，可将煤粉与石灰粉粘结在一起，增强型球的抗摔、抗压等机械强度。
[0064]除此以外，本方案采用离子液体废水溶液作为型煤的粘合剂是对工业废水的再利用，既可节约煤与生石灰混合物的成型成本以及电石的生产成本，还可以减少对环境的污染。再者，上述电石的制备方法中，先将煤与生石灰混合物的成型送入预热炉进行热解，还可以得到高附加值的油气产品，并且预热炉加热产生的烟气还可用来作为干燥成型煤团的干燥剂，不但提供了整个工艺的产品产值，也进一步节约了能源和成本。
[0065]图2是本发明实施例提供的电石的制备系统的组成结构示意图，如图2所示，该系统包括:原料预处理单元1、加水陈化单元2、成型单元3、干燥单元4、热解单元5、高温输送单元6以及电石冶炼单元7;其中，[〇〇66]原料预处理单元1包括中低阶煤破碎装置11、生石灰破碎装置12、中低阶煤中间储仓13、生石灰中间储仓14、中低阶煤螺旋输送装置15和生石灰螺旋输送装置16;所述中低阶煤破碎装置11依次与中低阶煤中间储仓13和中低阶煤螺旋输送装置15相连;所述生石灰破碎装置12依次与生石灰中间储仓14和生石灰螺旋输送装置16相连；
[0067]加水陈化单元2包括喷水装置21、搅拌装置22和陈化池23,并设有中低阶煤粉入口 24、生石灰粉入口 25以及混合物料出口 26;其中所述中低阶煤粉入口 24与中低阶煤螺旋输送装置15的出口相连;所述生石灰粉入口 25与生石灰螺旋输送装置16的出口相连;喷水装置21置入陈化池23的顶端，搅拌装置22置于陈化池23的内部；用于对原料进行两次加水陈化处理，得到熟石灰与煤粉混合物；[〇〇68]成型单元3,与所述陈化池的混合物料出口 26相连，用于将熟石灰与煤粉混合物压制成型；具体包括储仓31和对挤双辊32;其中，所述储仓31的入口与陈化池的混合物料出口26相连；
[0069]干燥单元4为型球输送链板，是密闭输送装置，干燥单元4中所用干燥介质为热解单元5产生的烟气;型球输送链板的入口与对挤双辊32的出口相连；
[0070]热解单元5所用装置为无热载体蓄热式旋转床预热炉，包括型球入口 51、烟气出口 52、油气出口 53以及高温型固体成型物料出口 54;所述型球入口 51与型球输送链板干燥单元4的出口相连;所述烟气出口 52与上述型球输送链板干燥单元4的出口相连;其中所述预热炉的无热载体蓄热式旋转床内部设置有上下两层加热的蓄热式辐射管，其中每层所述蓄热式辐射管包括多个平行且均匀分布的蓄热式辐射管，所述上下两层蓄热式辐射管中的每一个蓄热式辐射管平行并且沿所述煤热解反应器的本体高度方向上错开分布；[0071 ] 高温输送单元6的入口与热解单元5的高温固体成型物料出口54相连;高温输送单元6的出口与电石炉的高温固体成型物料入口71联通;所述高温输送装置可以是保温桶或保温链板中的一种；[〇〇72]电石炉7设有高温固体成型物料入口 71、电石炉气出口 72和电石出口 73。熔融的电石由电石液出口 73导出后经冷却形成电石产品；反应过程中产生的电石炉气由电石炉气出口 72导出后，经净化装置净化后用于SNG的制备。
[0073]本发明提供的电石制备系统，用于实现上述型煤和电石制备方法，因此具有与上述型煤和电石制备方法相同的有益效果。
[0074]实施例1
[0075]以长焰煤和石灰为原料，首先通过破碎装置将原煤和生石灰的粒度破碎到〈1_和 〈3_，并根据电石冶炼工艺要求的固定碳含量和钙含量来计算煤粉和石灰粉的用量;然后， 将石灰粉置入陈化池中，喷入生石灰质量35%的水，并不断搅拌，待生石灰充分消化放热后，加入煤粉并继续搅拌，之后继续边搅拌边喷入熟石灰与煤粉总质量10%的离子液体水溶液，离子液体水溶液的浓度为15 %，离子液体的加入量为生石灰与煤粉总质量的1.5% ; 混合均匀后采用螺旋进料机输送到压球机进行成型。得到的型球在180°C的密闭保温输送装置中进行边输送边干燥，其中干燥介质来自于后续蓄热式旋转床的烟气，并与型球逆向输送，干燥后的型球携带热量直接进入预热炉进行热解，预热炉的温度为650°C，获得高品质的油气产品以及高温活性球团。高温活性球团经密封保温输送设备输送进电石炉，生产电石。
[0076]实施例2
[0077]本实施例中的原煤为气煤。首先通过破碎装置将原煤和生石灰的粒度破碎到〈1_ 和<3mm，并根据电石冶炼工艺要求的固定碳含量和钙含量来计算煤粉和石灰粉的用量;然后，将石灰粉置入陈化池中，喷入生石灰质量50 %的水，并不断搅拌，待生石灰充分消化放热后，加入煤粉并继续搅拌，之后继续边搅拌边喷入熟石灰与煤粉总质量10%的离子液体水溶液，离子液体水溶液的浓度为5 0 %，离子液体的加入量为生石灰与煤粉总质量的 5.0%;混合均匀后采用螺旋进料机输送到压球机进行成型。得到的型球在180°C的密闭保温输送装置中进行边输送边干燥，其中干燥介质来自于后续蓄热式旋转床的烟气，并与型球逆向输送，干燥后的型球携带热量直接进入预热炉进行热解，预热炉的温度为780°C，获得高品质的油气产品以及高温活性球团。高温活性球团经密封保温输送设备输送进电石炉，生产电石。
[0078]本发明是针对电石生产“高投入、高能耗、高污染”的问题，旨在以低品质的中低阶煤粉和生石灰粉为原料，通过向原料中加水以及离子液体水溶液后压制成型，型球经初步干燥后携带热量进入预热炉进行热解，得到高质量的油气产品和高温固体原料。本方案具有如下优点:
[0079]①成型前，将生石灰加水陈化，使生石灰吸水产生的消化热充分释放，避免干粉在成型过程或成型后因吸水导致温度升高，粉化，从而引发煤粉自燃或型球质量变差的问题；
[0080]②湿浆压球比较简单，避免了干粉压球对原料粒度，压球压力以及压球温度的要求；
[0081]③陈化过程中加入离子液体水溶液可以润滑物料，有利于煤粉和石灰粉的充分接触，尤其在干燥过程中，离子液体的粘度逐渐增大，将煤粉和石灰粉粘结在一起，起到很好的交联作用，提高型球热解前的强度，更加满足电石生产原料的要求；[〇〇82]④采用挥发份含量较高的长焰煤和气煤等中低阶煤为原料，不仅降低了原料成本，提高热解产品的附加值，而且可显著提高热解后型球的强度；[〇〇83]⑤干燥后的型球可以采用密封保温输送设备输入到预热炉进行热解，避免型球的再次吸水，且可充分的利用干燥后物料的显热降低热解所需的能量；
[0084]⑥热解后所得的高温固体成型物料同样采用密封保温输送设备输入到电石炉中， 充分利用热解后高温固体的显热，进一步降低电石生产的耗电量，达到降低电石的生产成本和节能的目的。
[0085]再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种中低阶煤与生石灰混合物的成型方法，其特征在于，所述方法包括:将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶煤粉；先将生石灰原料进行破碎筛分后得到粉状生石灰；再向所述粉状生石灰加入水，并进行陈化处理，得到熟石灰；将所述中低阶煤粉与所述熟石灰混合，得到熟石灰与煤粉混合物；向所述熟石灰与煤粉混合物加入离子液体水溶液，并进行混合陈化；将经过混合陈化后的产物送入成型装置压制成型，得到固体成型物料；对固体成型物料进行干燥处理。2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述中低阶煤粉的粒径小于1毫米，所 述粉状生石灰的粒度小于3毫米。3.根据权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于，所述离子液体水溶液的离子液体 类型为咪唑类离子液体。4.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，向所述粉状生石灰中加入水的加水量 为生石灰质量的32%-50%;所述向所述熟石灰与中低阶煤粉混合物加入离子液体水溶液，其中水的加入量为所述 熟石灰与中低阶煤粉混合物质量的1〇%_25%，离子液体加入量为所述熟石灰与中低阶煤 粉混合物质量的1 %-5 %。5.—种电石的制备方法，其特征在于，所述方法包括:根据权利要求1至4任一项所述的中低阶煤与生石灰混合物的成型方法制备得到固体 成型物料；将所述固体成型物料送入预热炉进行热解，得到油气产品及高温固体成型物料；将所述高温固体成型物料冶炼制得液体电石及电石炉气。6.根据权利要求5所述电石的制备方法，其特征在于，所述预热炉的加热装置燃烧所放 出的烟气作为制备固体成型物料中将所述固体成型物料进行干燥时的干燥介质，干燥温度 为 150-200 °C。7.根据权利要求5或6所述电石的制备方法，其特征在于，所述预热炉中的热解温度为 550-800。。。8.根据权利要求7所述电石的制备方法，其特征在于，在输送高温固体成型物料的过程 中采取保温措施。9.一种电石的制备系统，其特征在于，所述系统包括:原料预处理单元、加水陈化单元、 成型单元、干燥单元、热解单元以及电石冶炼单元;其中，原料预处理单元，包括中低阶煤破碎装置、生石灰破碎装置、中低阶煤中间储仓、生石 灰中间储仓、中低阶煤螺旋输送装置和生石灰螺旋输送装置;所述中低阶煤破碎装置依次 与中低阶煤中间储仓和中低阶煤螺旋输送装置相连;所述生石灰碎装置依次与生石灰中间 储仓和生石灰螺旋输送装置相连；加水陈化单元，用于对原料进行两次加水陈化处理，得到熟石灰与中低阶煤粉混合物； 包括喷水装置、搅拌装置和陈化池，并设有中低阶煤粉入口、生石灰粉入口以及混合物料出 口；其中所述中低阶煤粉入口与中低阶煤螺旋输送装置的出口相连;所述生石灰粉入口与 生石灰螺旋输送装置的出口相连;搅拌装置置于陈化池的内部；成型单元，与所述陈化池的混合物料出口相连，用于将熟石灰与中低阶煤粉混合物压 制成型；干燥单元，为密闭输送装置，其入口与所述成型单元的出口相连，其出口与所述热解单 元的入口相连，所用干燥介质为所述热解单元产生的烟气；热解单元，为预热炉，包括型煤入口、烟气出口、油气出口以及高温固体成型物料出口， 用于对进入的固体成型物料进行热解，得到油气产品及高温固体成型物料；电石冶炼单元，为电石炉，包括高温固体成型物料入口、电石炉气出口和电石出口，用 于将所述高温固体成型物料，冶炼制得液体电石及电石炉气。10.根据权利要求9所述电石的制备系统，其特征在于，所述系统还包括:高温输送单元，该高温输送单元的入口与所述热解单元的高温型球半焦出口相连;该 高温输送单元的出口与电石炉的高温型球半焦入口连通。
【文档编号】C01B31/32GK105967185SQ201610283921
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】刘维娜, 赵小楠, 路丙川, 董宾, 郭启海, 张顺利, 丁力, 吴道洪
【申请人】神雾环保技术股份有限公司