一种高温半焦磨制系统和磨制方法与流程

本发明属于焦粉、煤粉燃烧发电
技术领域：
，尤其涉及一种高温半焦磨制的系统和方法。
背景技术：
：我国煤炭资源丰富，原煤除了部分用于炼焦、转化加工外，绝大部分用于直接燃烧。煤直接燃烧，导致煤炭中富含的油气资源还没有得到充分的提炼利用，而且直接燃烧热效率低，对环境破坏严重。煤的热解是将煤在惰性气氛下加热，制取半焦、煤气和焦油等产品，得到的这些产品，又可以梯级利用，对油气资源充分提取的同时，又提高了煤炭尤其是褐煤和长焰煤的综合利用效率。现有技术公开了一种电厂半焦制粉喷吹工艺如图1，其工艺流程为：热解炉1产生的高温半焦进入冷焦机2降温，半焦温度降低到80℃左右，然后通过提升机3进入冷焦仓，煤储存在原煤仓6内，冷焦和原煤分别通过调速给焦机5和调速给煤机7按照一定比例进入磨煤机，在磨煤机8内磨成合格煤粉(焦粉)后通过鼓风机送入粉煤锅炉燃烧，粉煤锅炉生产的蒸汽送到汽轮机发电。现有技术还公开了一种球磨机，该设备主要结构工艺如图2，具体磨制流程如下：物料从进料口1进入球磨机内部，球磨机在两端轴承2支撑的条件下旋转，球磨机筒体5内部安装衬板6，同时装有钢球7，钢球和物料混合，在筒体和衬板的带动下旋转，通过钢球之间的摩擦和钢球与衬板之间的摩擦磨制物料，物料磨制成粉后被风从出口带出进入下一道工序。此外，现有技术也公开了一种中速磨，该设备主要结构如图3，具体磨制流程如下：原煤通过进料口2进入磨机，衬板4在电机减速机系统5的带动下旋转，同时带动磨辊3旋转，原料在磨辊3和衬板4之间磨制，合格后被风机从出口1吹出进入下道工序。上述现有技术有如下缺点：(1)高温半焦需要冷却后再进入磨煤机磨制，原来的表热没有得到利用；(2)高温半焦在冷却过程中需要消耗大量的冷却水，提高了半焦的生产成本；(3)系统需要设置冷焦机，增加了系统的复杂性和投资；(4)磨机结构特点限制了物料温度；(5)由于筒体结构特点，物料温度不能太高，一般限制在400℃以下，如果高出以上范围，会造成球磨机本体和轴承温度升高，会影响筒体的强度和轴承的安全运行；(6)磨机内部钢球和衬板的接触面积据定了磨机的生产效率，接触面积收到了球磨机直径和长度的限制，如果增加产能，就需要增加球磨机的长度和直径，会大幅度增加磨机的生产成本。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明开发一种新的设备和工艺，主要是为了解决高温半焦高温状态下的磨制问题，高温半焦通过高温磨制成高温焦粉，通过气力输送本直接送入锅炉内燃烧，以实现高温半焦的直接制粉输送利用的目的。为实现上述目的，本发明提出了一种高温半焦磨制系统，包括热解炉、高温调速给料机、原煤仓、给煤机和磨粉机；其中，所述高温调速给料机设置在所述磨粉机和所述热解炉之间，用于调节高温物料进入所述磨粉机的速度；所述给煤机设置在所述磨粉机和所述原煤仓之间，用于将原煤送入所述磨粉机；所述磨粉机包括轴承和筒体，其中，所述轴承设置在筒体两侧，用于支撑所述筒体旋转；所述筒体包括进料口、出料口和外壳，所述进料口和所述出料口分别位于所述筒体的两端，所述外壳位于筒体表层；所述外壳内部设置有水冷腔，所述外壳还包括冷却水进口和冷却水出口，所述水冷腔用于使冷却水在其内部循环。进一步地，所述系统还包括：高温收尘器、高压输送泵、煤粉锅炉；其中，所述磨粉机与所述高温收尘器、所述高压输送泵、所述煤粉锅炉顺序相连，所述高温收尘器用于对来自所述磨粉机的煤粉和焦粉进行收尘，所述高压输送泵用于通过氮气将收尘后的煤粉和焦粉送入所述煤粉锅炉进行燃烧。进一步地，所述系统还包括：废气鼓风机、助燃风机；其中，所述高温收尘器还包括锅炉废气出口；所述废气鼓风机位于所述锅炉废气出口和所述筒体的所述进料口之间，利用来自所述高温收尘器的锅炉废气，所述废气鼓风机把所述磨粉机的合格粉料吹入所述高温收尘器；所述煤粉锅炉包括助燃风入口；所述助燃风机包括助燃风出口，所述助燃风出口和所述助燃风入口相连；所述助燃风机产生助燃风，进入所述粉煤锅炉后和所述煤粉和焦粉一起燃烧。进一步地，所述磨粉机还包括旋转接头，所述旋转接头位于所述冷却水进口处，所述水冷腔通过所述旋转接头和外部冷却水管连接。具体地，所述轴承内部为空心轴，所述水冷腔通至所述空心轴。进一步地，所述筒体还包括衬板，所述衬板设置在所述外壳内侧，所述衬板为耐高温不锈钢。进一步地，所述筒体还包括保温层，所述保温层设在所述外壳和所述衬板之间，所述保温层的材质为石棉保温板。进一步地，所述筒体还包括螺旋板，所述螺旋板通过螺旋板支撑和紧固件固定在所述衬板上。所述螺旋板弧度半径为0.1～0.2D。弧度为120°。本发明还提供一种用利用上述系统进行半焦磨制的方法，其特征在于，将所述热解炉生产的高温半焦和所述原煤仓内的所述原煤，分别通过所述高温调速给料机和所述给煤机给入所述磨粉机，所述磨粉机在两端轴承支撑的条件下旋转磨制，磨制结束后，将产生的所述煤粉和焦粉从所述出料口排出；加料前将冷却水从所述冷却水进口输至所述水冷腔，在所述水冷腔内循环，从所述冷却水出口排出。进一步地，所述方法还包括：利用来自所述高温收尘器的锅炉废气，将所述磨粉机磨制后得到的合格粉料吹入所述高温收尘器；所述合格粉料经过所述高温收尘器收尘后，再利用氮气将所述高压输送泵内的所述煤粉和焦粉送入所述粉煤锅炉；将所述助燃风机产生的助燃风输至所述粉煤锅炉和所述煤粉和焦粉一起燃烧，然后将产生的蒸汽输至汽轮机发电。具体地，将给入所述磨粉机的所述热解炉生产的高温半焦和所述原煤仓内的原煤的比例控制为1:0.5-2。作为优选的实施方案，通过所述高温调速给料机和所述给煤机，调节所述热解炉生产的高温半焦和所述原煤仓内的原煤进入所述磨粉机的速度，将所述热解炉生产的高温半焦和所述原煤仓内的原煤混合后的温度控制在450-750℃。具体地，通过调节所述水冷腔的所述冷却水流量，将所述外壳温度控制在200℃以下。采用本发明的系统和方法，取得了以下效果：(1)解决里高温半焦和高温物料的磨制问题；可以对1000℃以下的高温物料直接磨制并进入下一道工序，简化了高温物料的生产流程；(2)高温半焦直接磨制使用，减少了中间环节；(3)充分利用了高温半焦的表热，减少了能源浪费；(4)工艺更加简化，取消了冷焦机；(5)本发明大幅提高了磨机的磨制效率，可以在同等磨制体积和同样能耗的前提下大幅度提高产量。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明图1是本发明的电厂半焦制粉喷吹工艺工艺流程图；图1中，1-热解炉；2-冷焦机；3-提升机；4-冷焦仓；5-调速给焦机；6-原煤仓；7-调速给煤机；8-磨粉机；9-鼓风机；10-粉煤锅炉；图2是本发明的球磨机结构原理图；图2中，1-进料口；2-轴承；3-筒体；4-出料口；5-外壳；6-衬板；7-钢球；图3是本发明的中速磨结构原理图；图3中，1-出料口；2-进料口；3-磨辊；4-衬板；5-电机减速机；图4是本发明的高温半焦直接磨制工艺流程；图4中，1-热解炉；2-高温调速给料机；3-废气鼓风机；4-原煤仓；5-给煤机；6-磨粉机；图5是本发明的磨粉机结构原理图；图5中，6-磨粉机；61-进料口；62-冷却水进口；63-旋转接头；64-冷却水出口；65-轴承；66-筒体；67-水冷腔；68-保温层；69-螺旋板；610-钢球；图6是本发明的螺旋板安装定位图；图6中，68-保温层；69-螺旋板；611-外壳；612-衬板；613-螺旋板支撑；614-紧固件；图7是本发明的高温焦粉进入锅炉流程图；图7中，3-废气鼓风机；6-磨粉机；7-助燃风机；8-高温收尘器；9-高压输送泵；10-氮气；11-煤粉锅炉。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。本发明提出了一种高温半焦磨制系统，如图4，包括热解炉1、高温调速给料机2、原煤仓4、给煤机5和磨粉机6；其中，所述高温调速给料机2设置在所述磨粉机6和所述热解炉1之间，用于调节高温物料进入所述磨粉机6的速度；所述给煤机5设置在所述磨粉机6和所述原煤仓4之间，用于将原煤送入所述磨粉机6。所述磨粉机6结构原理如图5，包括轴承65和筒体66，其中，所述轴承65设置在筒体66两侧，用于支撑所述筒体66旋转；所述筒体66包括进料口61、出料口和外壳611，所述进料口61和所述出料口分别位于所述筒体66的两端，所述外壳611位于筒体66表层。所述外壳611内部设置有水冷腔67，所述外壳611还包括冷却水进口62和冷却水出口64，所述水冷腔67用于使冷却水在其内部循环。原来的钢外壳改成了带水冷腔的外壳611，水冷腔67分为8个部分，冷却水在水冷腔内循环，防止高温物料造成外壳611温度大幅度升高，一般把外壳611温度控制在200℃以下。进一步地，如图7，所述系统还包括：高温收尘器8、高压输送泵9、煤粉锅炉11；其中，所述磨粉机6与所述高温收尘器8、所述高压输送泵9、所述煤粉锅炉11顺序相连，所述高温收尘器8用于对来自所述磨粉机6的煤粉和焦粉进行收尘，所述高压输送泵9用于通过氮气10将收尘后的煤粉和焦粉送入所述煤粉锅炉11进行燃烧。进一步地，所述系统还包括：废气鼓风机3、助燃风机7；其中，所述高温收尘器8还包括锅炉废气出口；所述废气鼓风机3位于所述锅炉废气出口和所述筒体66的所述进料口61之间，利用来自所述高温收尘器8的锅炉废气，所述废气鼓风机3把所述磨粉机6的合格粉料吹入所述高温收尘器8；所述煤粉锅炉11包括助燃风入口；所述助燃风机7包括助燃风出口，所述助燃风出口和所述助燃风入口相连；所述助燃风机7产生助燃风，进入所述煤粉锅炉11后和所述煤粉和焦粉一起燃烧。进一步地，如图5及图6，所述磨粉机6还包括旋转接头63，所述旋转接头63位于所述冷却水进口62处，旋转的筒体66所述水冷腔67通过所述旋转接头63和外部冷却水管连接，保证在设备旋转过程中正常的冷却效果。具体地，所述轴承65内部为空心轴，所述水冷腔67通至所述空心轴。这样磨机轴承内部的空心轴的温度也得到了保证，防止高温物料影响磨机空心轴外部轴承温度。进一步地，所述筒体66还包括衬板612，所述衬板612设置在所述外壳611内侧，所述衬板612为耐高温不锈钢。进一步地，所述筒体66还包括保温层68，所述保温层68设在所述外壳611和所述衬板612之间，所述保温层68的材质为石棉保温板，一方面减少高温物料的热量流失，另一方面，减少高温物料和外壳之间的热量传导。进一步地，所述筒体66还包括螺旋板69，一方面增加了钢球610和衬板612的接触面积，提高了磨制效率，另一方面，在磨机的旋转过程中，螺旋板69有利于把钢球610提高到更高的高度，增加了钢球610下落的冲击力，也有利于提高磨制效率。另一方面，也有利于推进物料的有序前进。螺旋板69结构和安装见图6，其结构特点如下：(1)设定磨粉机6公称直径为D，螺旋板69弧度半径为0.1～0.2D，螺旋板69弧度为120°；(2)螺旋板69通过螺旋板支撑613和固定螺栓、固定螺母或其他紧固件614固定在筒体上，优选地，内部设置8条螺旋板均匀布置，每个螺旋板利用两排螺栓固定；(3)衬板612采用耐高温不锈钢，优选地，规格为310S不锈钢，根据目前的内高温不锈钢的耐温条件，耐温按照1200℃设计；(4)由于衬板612的改进，可以增加磨制面积1倍以上，同时保证了钢球610的提升高度，通过以上手段使单位体积的磨机在不增加能耗的前提下产能大幅度提高。本发明还提供一种半焦磨制的方法，其特征在于，将所述热解炉1生产的高温半焦和所述原煤仓4内的所述原煤，分别通过所述高温调速给料机2和所述给煤机5给入所述磨粉机6，所述磨粉机6在两端轴承5支撑的条件下旋转磨制，磨制结束后，将产生的所述煤粉和焦粉从所述出料口排出；加料前将冷却水从所述冷却水进口62输至所述水冷腔67，在所述水冷腔67内循环，从所述冷却水出口64排出。进一步地，所述方法还包括：利用来自所述高温收尘器8的锅炉废气，将所述磨粉机6磨制后得到的合格粉料吹入所述高温收尘器8；所述合格粉料经过所述高温收尘器8收尘后，再利用氮气10将所述高压输送泵9内的所述煤粉和焦粉送入所述煤粉锅炉11；将所述助燃风机7产生的助燃风输至所述煤粉锅炉11和所述煤粉和焦粉一起燃烧，然后将产生的蒸汽输至汽轮机发电。具体地，将给入所述磨粉机6的所述热解炉1生产的高温半焦和所述原煤仓4内的原煤的比例控制为1:0.5-2。作为优选的实施方案，通过所述高温调速给料机2和所述给煤机5，调节所述热解炉1生产的高温半焦和所述原煤仓4内的原煤进入所述磨粉机6的速度，将所述热解炉1生产的高温半焦和所述原煤仓4内的原煤混合后的温度控制在450-750℃。具体地，通过调节所述水冷腔67的所述冷却水流量，将所述外壳611温度控制在200℃以下。根据图6，本发明的高温半焦直接磨制的具体工艺流程如下：热解炉1生产的高温半焦(700-900℃)通过高温调速给料机2按照一定速度进入高温高效磨粉机6，原煤仓4内部的原煤通过调速给煤机按照一定的速度进入磨粉机6，半焦和原煤按照一定的比例混合。原煤和半焦在高温高效磨粉机内部混合磨制，同时原煤利用高温半焦的热量升温烘干。原煤半焦磨制成合格的煤粉(焦粉)后通过废气鼓风机3吹出的锅炉废气，送到煤粉锅炉11燃烧发电。根据图7，磨制完的混合粉在废气鼓风机3的带动下进入煤粉锅炉11燃烧的具体工艺流程如下：废气鼓风机3利用锅炉废气把磨粉机6内的合格粉料吹入高温收尘器，焦粉(煤粉)通过收尘后进入高压输送泵9，废气通过收尘器后排出，80％回到废气鼓风机3继续使用，高压输送泵9内的煤粉通过少量氮气10送入煤粉锅炉11，助燃风机7产生的助燃风和煤粉一起进入煤粉锅炉11燃烧，产生的蒸汽进入汽轮机发电。废气鼓风量10万Nm3/h。其中8万Nm3/h为循环使用，剩余排放。煤粉按照100t/h左右进入锅炉，其中输送氮气量为3000Nm3/h，助燃风量为80万Nm3/h，由于氮气和助燃风相比非常微小，对煤粉(焦粉)燃烧基本没有影响。下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。实施例1本实施例提出了一种高温半焦磨制系统和磨制方法，褐煤通过干燥后进入热解炉，生成半焦，半焦和动力煤按照一定比例进入磨煤机磨制干燥，磨成煤粉后进入煤粉锅炉燃烧产生蒸汽去汽轮机发电。褐煤的技术数据如表1：表1：褐煤的技术数据：褐煤的下煤量设计为120t/h，通过给料机进入干燥机，通过干燥后褐煤的水分Mt≤10％，然后进入热解炉热解。褐煤热解后产生半焦，产量为65t/h，半焦出口温度700℃，半焦参数如下：表2：高温半焦参数高温半焦和原煤仓内的原煤按照2：1的比例进入磨煤机，原煤仓内的原煤参数如下：表3原煤仓原煤煤基础数据进入磨煤机后，两种物料再和助燃风混合，混合后温度为550℃左右，磨制完的混合粉在鼓风机的带动下进入煤粉锅炉燃烧，混合粉产量为95t/h。表4磨机出口混合粉参数温度粒度(-200目)挥发分Vad产量(t/h)烟气量量(Nm3/h)550℃≥75％10.595100000实施例2本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。褐煤的技术数据如表1：表1：褐煤的技术数据：褐煤的下煤量设计为110t/h，通过给料机进入干燥机，通过干燥后褐煤的水分Mt≤10％，然后进入热解炉热解。褐煤热解后产生半焦，产量为60t/h，半焦出口温度900℃，半焦参数如下：表2：高温半焦参数高温半焦和原煤仓内的原煤按照1：1的比例进入磨煤机，原煤仓内的原煤参数如下：表3原煤仓原煤煤基础数据进入磨煤机后，两种物料再和助燃风混合，混合后温度为750℃左右，磨制完的混合粉在鼓风机的带动下进入煤粉锅炉燃烧，混合粉产量为120t/h。表4磨机出口混合粉参数温度粒度(-200目)挥发分Vad产量(t/h)烟气量量(Nm3/h)750℃≥75％10.5120100000实施例3本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。褐煤的技术数据如表1：表1：褐煤的技术数据：褐煤的下煤量设计为100t/h，通过给料机进入干燥机，通过干燥后褐煤的水分Mt≤10％，然后进入热解炉热解。褐煤热解后产生半焦，产量为60t/h，半焦出口温度700℃，半焦参数如下：表2：高温半焦参数高温半焦和原煤仓内的原煤按照1：2的比例进入磨煤机，原煤仓内的原煤参数如下：表3原煤仓原煤煤基础数据进入磨煤机后，两种物料再和助燃风混合，混合后温度为450℃左右，磨制完的混合粉在鼓风机的带动下进入煤粉锅炉燃烧，混合粉产量为180t/h。表4磨机出口混合粉参数温度粒度(-200目)挥发分Vad产量(t/h)烟气量量(Nm3/h)450℃≥75％10.7180100000实施例4本实施例与上述实施例1所用系统一样，但工艺条件不同，如下所述。褐煤的技术数据如表1：表1：褐煤的技术数据：褐煤的下煤量设计为110t/h，通过给料机进入干燥机，通过干燥后褐煤的水分Mt≤10％，然后进入热解炉热解。褐煤热解后产生半焦，产量为65t/h，半焦出口温度800℃，半焦参数如下：表2：高温半焦参数高温半焦和原煤仓内的原煤按照1：1.2的比例进入磨煤机，原煤仓内的原煤参数如下：表3原煤仓原煤煤基础数据进入磨煤机后，两种物料再和助燃风混合，混合后温度为650℃左右，磨制完的混合粉在鼓风机的带动下进入煤粉锅炉燃烧，混合粉产量为140t/h。表4磨机出口混合粉参数温度粒度(-200目)挥发分Vad产量(t/h)烟气量量(Nm3/h)650℃≥75％10.3140100000当前第1页1 2 3