一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法，該方法采用微波發(fā)生裝置作為加熱熱源，微波頻率在３００～３０００００ＭＨｚ之間，將煉焦用煤加熱到９００℃－１１００℃進(jìn)行高溫干餾，生成焦炭、煤焦油和煤氣。本方法處理的煤料在微波的作用下，用較短的時(shí)間即可使溫度升高至煉焦所需要的溫度范圍，煤料中的揮發(fā)份可充分熱解，最后生成焦炭、煤焦油和煤氣。該方法可用于煉焦煤的熱解過(guò)程，電廠用煤的預(yù)處理提煤焦油和煤氣，焦煤預(yù)熱或型焦制備等工藝，具有流程短，周期短，效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、資源綜合利用率高的特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于煤炭熱解
，涉及一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法，該方法主要應(yīng)用于原料煤高溫?zé)峤馍a(chǎn)焦炭、煤焦油和煤氣。也可用于 煤干燥、火力發(fā)電廠和鍋爐用煤入爐前預(yù)處理，提取煤中的煤焦油和有價(jià)氣 體成分。
技術(shù)介紹
煉焦也叫高溫?zé)捊埂⒏邷馗绅s，是煤干餾的一種，是指煤在隔絕空氣的條件下加熱到900。C 1100。C，產(chǎn)生熱分解，生成焦炭、煤焦油、粗苯、煤 氣等產(chǎn)物的過(guò)程。當(dāng)煤料的溫度高于10(TC時(shí)，煤中的水分被蒸出；溫度升 高到200。C以上時(shí)，可釋放出煤中結(jié)合水；溫度達(dá)到350'C以上時(shí)，粘結(jié)性 煤開(kāi)始軟化，并進(jìn)一步形成粘稠的膠質(zhì)體；當(dāng)溫度升至400'C 50(TC時(shí)， 大部分煤氣和煤焦油析出，稱一次熱分解產(chǎn)物；在45(TC 55(TC，熱分解 繼續(xù)進(jìn)行，殘留物逐漸變稠并固化形成半焦；高于55(TC，半焦繼續(xù)分解， 析出余下的揮發(fā)物(主要成分是氫氣、甲烷等)，半焦失重同時(shí)進(jìn)行收縮， 形成裂紋；溫度高于80(TC，半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭/半焦等。當(dāng)干 餾在室式干餾爐內(nèi)進(jìn)行時(shí)， 一次熱分解產(chǎn)物與赤熱焦炭及高溫爐壁相接觸， 發(fā)生二次熱分解，形成二次熱分解產(chǎn)物(焦?fàn)t煤氣和其它煉焦化學(xué)產(chǎn)品)。煉焦主要產(chǎn)品焦炭是重要的高爐煉鐵原料，也可用于鑄造、造氣、電石 生產(chǎn)和有色金屬冶煉等生產(chǎn)領(lǐng)域。全世界每年用于高爐生產(chǎn)的焦炭約占焦 炭總產(chǎn)量的85%以上。煤焦油為芳烴、雜環(huán)化合物等的混合物，是工業(yè)上獲 得芳烴的重要來(lái)源。焦?fàn)t煤氣可用于燃料及生產(chǎn)甲醇、代用天然氣等化工原目前，國(guó)內(nèi)外的高溫?zé)峤馍a(chǎn)焦炭的主要爐型有奧托式焦?fàn)t、卡爾.斯 梯爾型焦?fàn)t、克虜伯-考伯斯型焦?fàn)t等，除此之外還有日本新日鐵式焦?fàn)t和我國(guó)的JN型焦?fàn)t。為了適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代焦?fàn)t必須向大型化 發(fā)展，同時(shí)還要注重污染控制，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、低污染的目標(biāo)。以上這些 爐型均采用外熱式，即利用炭化室外側(cè)爐墻對(duì)煤料傳熱，雖然產(chǎn)生的煤氣質(zhì) 量穩(wěn)定，但工藝過(guò)程存在傳熱不均勻、熱解時(shí)間較長(zhǎng)、生產(chǎn)效率相對(duì)較低等 問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有煉焦技術(shù)存在的缺陷或者不足，本專利技術(shù)的目的在于，提供一種 快速高效的煤高溫干餾生產(chǎn)焦炭的方法，該方法具有熱解速度快、生產(chǎn)效率 高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、收率高等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，本專利技術(shù)采取如下的技術(shù)解決方案-，該方法采用微波發(fā)生裝置作為加熱 熱源，微波頻率在300 300000MHz之間，將煉焦用煤加熱到900°C~1100°C進(jìn)行高溫千餾，生成焦炭、煤焦油和煤氣等產(chǎn)品。 本專利技術(shù)的其他一些特點(diǎn)是-所述的微波發(fā)生裝置在煤熱解爐(焦化爐)的外部設(shè)置，或者在內(nèi)部設(shè) 置，微波發(fā)生裝置的形狀結(jié)合微波安全規(guī)范的要求及熱解裝置的形狀進(jìn)行設(shè) 計(jì)。所述的煉焦用煤的粒度為小于3mm的煤料重量占總重量的80%左右， 煉焦用煤使用焦煤、煉焦配型煤、搗固型煤或者冷壓型焦煤，其成分主要是: 揮發(fā)份在25%-32%，膠質(zhì)層厚度在17-22mm之間，粘結(jié)指數(shù)在60-75之間， 水分在7%左右。本方法處理的煤料在微波的作用下，用較短的時(shí)間即可使溫度升高至煉 焦所需要的溫度范圍(90(TC 110(TC)，煤料中的揮發(fā)份可充分熱解，最后生成焦炭、煤焦油和煤氣。該方法可用于煉焦煤的高溫?zé)峤狻㈦姀S用煤的 預(yù)處理、焦煤預(yù)熱或型焦制備等，具有生產(chǎn)周期短、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、 資源綜合利用率高等特點(diǎn)。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)的方法是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合 產(chǎn)生熱量進(jìn)行加熱，煤料的升溫不是通過(guò)熱傳輸而是通過(guò)外場(chǎng)與物體相互作 用完成，它具有選擇性、非接觸性、整體性、均勻性好，加熱時(shí)間短，可以 快速啟動(dòng)與停止，操作方便，能源利用率和加熱效率高，安全衛(wèi)生無(wú)污染。本專利技術(shù)的實(shí)施方案可以選擇以下幾種方案一將微波發(fā)生器置于煤熱解爐外進(jìn)行外加熱，煤熱解爐體采用可 以透過(guò)微波的硅磚，鎂磚或高鋁磚等微波爐適用的耐火材料作為爐墻，在爐腔內(nèi)加入煤，煤在爐腔內(nèi)可以由微波發(fā)生器進(jìn)行加熱至90(rC 110(TC之間，對(duì)煤料進(jìn)行快速選擇性加熱，依靠煤料自身的介電性質(zhì)轉(zhuǎn)換微波能量， 產(chǎn)生熱量，利用微波活化分子的作用，達(dá)到煤快速熱解的目的，并且在熱解 過(guò)程中，煤氣的余熱可以使后加進(jìn)的物料脫除一部分物理水和分子水，充分 的利用熱能，從而得到焦炭、煤焦油和煤氣。方案二將微波發(fā)生裝置置于煤熱解爐內(nèi)加熱，微波發(fā)生裝置可以根據(jù)爐體結(jié)構(gòu)需要做成一定的形狀，也可以將微波發(fā)生器做成多個(gè)，分布于煤熱 解爐內(nèi)，爐體除了用保溫磚砌筑外，在爐體外側(cè)需再加設(shè)一層微波隔離材料， 防止微波泄漏出爐外，煤可以靜態(tài)的形式通過(guò)微波加熱，從而得到焦炭、煤 焦油和煤氣。方案三微波發(fā)生裝置置于煤熱解爐內(nèi)和爐外，同時(shí)加熱，用于生產(chǎn)焦 炭、煤焦油和煤氣。微波發(fā)生裝置形狀結(jié)合微波安全規(guī)范的要求及熱解裝置 的形狀進(jìn)行設(shè)置。以下是專利技術(shù)人給出的實(shí)施例，需要說(shuō)明的是本專利技術(shù)不局限于以下實(shí)施例，凡是按照本專利技術(shù)給出的技術(shù)方案，均應(yīng)視為本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。 實(shí)施例1:取一定量的煉焦配合煤，配合煤中氣煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤等按一 定的比例配合后，粉碎至一定的粒度。放入微波加熱的反應(yīng)器中，微波頻率 為2450MHz，加熱到900°C-1200°C，熱解60-90min，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出焦炭、煤焦 油和煤氣三種產(chǎn)品。焦炭強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果為焦炭強(qiáng)度M4。為86. 3呢，Mw為7. 3%。 焦炭成分分析結(jié)果如表1所示，煤氣成分分析如表2所示。表l:焦炭成分(％)<table>table see original document page 6</column></row><table>實(shí)施例2:取一定量的焦煤破碎到粒度小于3mm的占80%以上，將其放置于煤熱 解反應(yīng)容器中，將微波發(fā)生器置于煤熱解裝置外進(jìn)行外加熱，微波頻率為 2450MHz，加熱到1000°C-1100°C，熱解60-90min，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出的焦炭、煤焦 油和煤氣。焦炭強(qiáng)度M4o為87.P/。， Mu)為7.5。/。。煤氣成分如表3所示。表3:煤氣成分(％)<table>table see original document page 6</column></row><table>本專利技術(shù)的方法所適用的煤種主要是一些煉焦所用煤種，如焦煤、煉焦配 和煤、搗固型煤、冷壓型焦煤等，本方法處理的煤料在微波的作用下，用較 短的時(shí)間即可使溫度升高至煉焦所需要的溫度范圍，煤料中的揮發(fā)份可充分熱解，最后生成焦炭、煤焦油和煤氣。該方法可用于煉焦煤的熱解過(guò)程、電 廠用煤的預(yù)處理提煤焦油和煤氣、焦煤預(yù)熱或型焦制備等，具有流程短、周 期短、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、資源綜合利用率高的特點(diǎn)。權(quán)利要求1、，其特征在于，該方法采用微波發(fā)生裝置作為加熱熱源，微波頻率在300～300000MHz之間，將煉焦用煤加熱到900℃-1100℃進(jìn)行高溫干餾，生成焦炭、煤焦油和煤氣。2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的微波發(fā)生裝置在煤 熱解爐的外部設(shè)置，或者在煤熱解爐內(nèi)部設(shè)置，微波發(fā)生裝置的形狀結(jié)合微 波安全規(guī)范的要求及熱解爐的形狀進(jìn)行設(shè)置。3、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的煉焦用煤采用選擇 性破碎工藝，粒度為直徑小于3mm的部分控本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種微波加熱快速生產(chǎn)焦炭的方法，其特征在于，該方法采用微波發(fā)生裝置作為加熱熱源，微波頻率在３００～３０００００ＭＨｚ之間，將煉焦用煤加熱到９００℃－１１００℃進(jìn)行高溫干餾，生成焦炭、煤焦油和煤氣。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘭新哲，馬紅周，宋永輝，趙西成，周軍，張秋利，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安建筑科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：87[中國(guó)|西安]