处理低变质煤和含铁物料的转底炉

1.一种处理低变质煤和含铁物料的转底炉，其特征在于，包括：
可转动炉底；
环形炉膛，在所述环形炉膛中，沿所述可转动炉底的转动方向依次形成热解区、还原区以及出料区；
第一挡墙，所述第一挡墙沿着所述环形炉膛的径向设置在所述热解区与所述还原区之间，并且所述第一挡墙的底端与所述可转动炉底之间具有第一间隙；
第二挡墙，所述第二挡墙沿着所述环形炉膛的径向设置在所述出料区与所述热解区之间，并且所述第二挡墙的底端与所述可转动炉底之间具有第二间隙；
低变质煤入口，所述低变质煤入口设置在所述热解区；
含铁物料入口，所述含铁物料入口设置在所述还原区；
链板装置，所述链板装置设置在所述热解区，并且所述链板装置的出料端靠近所述第一挡墙，所述链板装置与所述低变质煤入口相连；
热解油气出口，所述热解油气出口设置在所述热解区且靠近所述第一挡墙；以及还原产物出口，所述还原产物出口设置在所述出料区。
2.根据权利要求1所述的处理低变质煤和含铁物料的转底炉，其特征在于，所述链板装置平行于所述可转动炉底设置。
3.根据权利要求2所述的处理低变质煤和含铁物料的转底炉，其特征在于，所述链板装置与所述可转动炉底之间的距离为5～15cm。
4.根据权利要求3所述的处理低变质煤和含铁物料的转底炉，其特征在于，所述链板装置与所述可转动炉底之间距离为8～12cm。
5.根据权利要求1或2所述的处理低变质煤和含铁物料的转底炉，其特征在于，所述第一间隙的高度为12～30mm。
6.根据权利要求5所述的处理低变质煤和含铁物料的转底炉，其特征在于，所述第一间隙的高度为15～22mm。
7.根据权利要求1所述的处理低变质煤和含铁物料的转底炉，其特征在于，所述链板装置的出料端与所述挡墙的距离为15～40mm。
8.根据权利要求7所述的处理低变质煤和含铁物料的转底炉，其特征在于，所述链板装置的出料端与所述挡墙的距离为18～32mm。

处理低变质煤和含铁物料的转底炉\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及冶金及化工领域。具体地，本实用新型涉及处理低变质煤和含铁物料的转底炉。\n背景技术\n[0002] 我国富煤、贫油、少气的能源储量条件决定了我国的能源消费结构以煤炭为主。低变质煤，包括褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤等，因水分高、灰分高、挥发分高、热值低等缺点，常被用于低质燃料动力煤。低变质煤容易氧化、自燃，不宜长途运输，也加大了其加工利用的难度。因此，如何实现低变质煤资源的转化及综合利用，是煤化工行业中的重要问题。\n[0003] 然而，目前利用低变质煤的设备仍有待改进。\n实用新型内容\n[0004] 本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：\n[0005] 目前的低变质煤处理装置，多存在生产成本较高、产品经济效益较差、产品无法直接利用，需要复杂的后续处理等问题。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于低变质煤成分复杂，如直接利用低变质煤作为还原原料，则获得的煤气、煤焦油等产物的质量难以保证，因此需要复杂的后续处理以提高低变质煤处理获得的产物质量；而如要获得品质较高、具有较好经济效益的低变质煤处理产物，则需要对低变质煤原料进行提质之后再利用。\n[0006] 本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种处理低变质煤和含铁物料的转底炉。该转底炉将低变质煤处理与含铁物料还原过程结合，可以直接利用低变质煤作为原料，经过转底炉处理后直接获得热解油气以及还原的含铁金属产物。利用该转底炉可以实现低变质煤的综合利用，直接采用低变质煤作为原料，在热解区使低变质煤提质，获得热解油气以及焦炭，其中，焦炭可以作为后续含铁物料的还原剂。由此，可以利用同一套装置实现低变质煤的处理以及含铁物料的还原，同时获得热解油气以及还原金属产物，具有生产成本较低、还原产物及热解油气质量较高、经济效益较好等优点的至少之一。\n[0007] 本实用新型提出了一种处理低变质煤和含铁物料的转底炉。根据本实用新型的实施例，该转底炉包括：可转动炉底；环形炉膛，在所述环形炉膛中，沿所述可转动炉底的转动方向依次形成热解区、还原区以及出料区；第一挡墙，所述第一挡墙沿着所述环形炉膛的径向设置在所述热解区与所述还原区之间，并且所述第一挡墙的底端与所述可转动炉底之间具有第一间隙；第二挡墙，所述第二挡墙沿着所述环形炉膛的径向设置在所述出料区与所述热解区之间，并且所述第二挡墙的底端与所述可转动炉底之间具有第二间隙；低变质煤入口，所述低变质煤入口设置在所述热解区；含铁物料入口，所述含铁物料入口设置在所述还原区；链板装置，所述链板装置设置在所述热解区，并且所述链板装置的出料端靠近所述第一挡墙，所述链板装置与所述低变质煤入口相连；热解油气出口，所述热解油气出口设置在所述热解区且靠近所述第一挡墙；以及还原产物出口，所述还原产物出口设置在所述出料区。由此，该转底炉可以实现低变质煤的综合利用，将低变质煤处理过程与含铁物料还原过程结合，热解油气不受处理过程中产生的还原性气体或挥发性成分污染，具有生产成本较低、还原产物及热解油气质量较高、经济效益较好等优点的至少之一。\n[0008] 根据本实用新型的实施例，所述链板装置平行于所述可转动炉底设置。由此，可以进一步提高处理低变质煤的效率以及效果。\n[0009] 根据本实用新型的实施例，所述链板装置与所述可转动炉底之间的距离为5～\n15cm。由此，可以进一步提高处理低变质煤的效率以及效果。\n[0010] 根据本实用新型的实施例，所述链板装置与所述可转动炉底之间距离为8～12cm。\n由此，可以进一步提高处理低变质煤的效率以及效果。\n[0011] 根据本实用新型的实施例，所述第一间隙的高度为12～30mm。由此，可以使热解产物顺利通过第一间隙供给至还原区，并有效地将热解区以及还原区间隔开，以防止还原区生成的气体污染热解油气。\n[0012] 根据本实用新型的实施例，所述第一间隙的高度为15～22mm。由此，可以进一步提高处理低变质煤的效率以及效果。\n[0013] 根据本实用新型的实施例，所述链板装置的出料端与所述第一挡墙的距离为15～\n40mm。由此，可以尽量延长链板装置的长度，延长低变质煤在热解区停留的时间。\n[0014] 根据本实用新型的实施例，所述链板装置的出料端与所述第一挡墙的距离为18～\n32mm。由此，可以进一步提高热解区处理低变质煤的效果。\n附图说明\n[0015] 图1显示了根据本实用新型一个实施例的转底炉俯视结构示意图；\n[0016] 图2显示了根据本实用新型一个实施例的转底炉部分结构示意图；\n[0017] 图3显示了根据本实用新型另一个实施例的转底炉部分结构示意图；以及\n[0018] 图4显示了利用本实用新型一个实施例的转底炉处理低变质煤和含铁物料的方法的流程示意图。\n[0019] 附图标记说明：\n[0020] 可转动炉底100；环形炉膛200；热解区300；还原区400；出料区500；第一挡墙600；\n第二挡墙700；链板装置800\n[0021] 第一间隙610；低变质煤入口10；低变质煤1；含铁物料入口20；含铁物料2；热解油气出口30；还原产物出口40。\n具体实施方式\n[0022] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。\n[0023] 本实用新型提出了一种处理低变质煤和含铁物料的转底炉。根据本实用新型的实施例，参考图1，该转底炉包括：可转动炉底100、环形炉膛200、热解区300、还原区400、出料区500、第一挡墙600、第二挡墙700以及链板装置800。\n[0024] 具体地，参考图1～图3，可转动炉底100设置在环形炉膛200的底部，沿着可转动炉底100的转动方向，在环形炉膛200中依次形成有热解区300、还原区400以及出料区500。其中，低变质煤入口10以及链板装置800设置在热解区300中。链板装置800与低变质煤入口10相连，出料端靠近第一挡墙600设置。由此，低变质煤1由低变质煤入口10供给链板装置800上，并随链板装置在热解区300中移动，发生热解反应，生成的热解油气由热解油气出口30排出转底炉，半焦以由链板装置800的出料端掉落至可转动炉底100上。第一挡墙600沿着环形炉膛200的径向设置在热解区300与还原区400之间，并且第一挡墙600的底端与可转动炉底100之间具有第一间隙610。需要说明的是，在本实用新型中，“沿着环形炉膛200的径向设置”表示，第一挡墙600垂直地设置在环形炉膛中，且沿着环形炉膛200直径的方向，横越环形炉膛200的内环以及外环，将环形炉膛100中的热解区300以及还原区400间隔开。根据本实用新型的实施例，随着可转动炉底800的转动，半焦由第一间隙610处供给至还原区400。\n此时，将含铁物料2由含铁物料入口20供给至还原区400，分布在半焦上部，利用半焦还原含铁物料，还原产物由设置在出料区500的还原产物出口40排出转底炉。由此，可以实现低变质煤的综合利用，将低变质煤处理过程与含铁物料还原过程结合，并且由于第一挡墙600以及第二挡墙700将热解区300以及还原区400在环形炉膛200中分隔成了相对独立的两个区域，因此热解油气不受处理过程中产生的还原性气体或挥发性成分污染。利用该转底炉处理低变质煤以及含铁物料具有生产成本较低、还原产物及热解油气质量较高、经济效益较好等优点的至少之一。\n[0025] 下面根据本实用新型的实施例对上述转底炉的各个部分进行详细描述。\n[0026] 根据本实用新型的实施例，热解区300的温度可以为400～600摄氏度，低变质煤在热解区300的停留时间可以为15～30分钟，以便低变质煤在热解区300发生热解反应。供给至热解区300的低变质煤可以为褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤等，低变质煤的粒度可以为8～14mm，由此，可以提高低变质煤热解的效率以及效果。为本领域技术人员能够理解的是，由于热解区300以及还原区400需要较高的温度以发生热解或是还原反应，因此可转动炉底\n100以及设置在热解区300、还原区400的相应装置或部件需要能够耐高温。例如，可转动炉底100可以由耐火材料制成。\n[0027] 链板装置800平行于可转动炉底100设置。发明人经过深入研究以及大量实验发现，如不设置链板装置800，直接将低变质煤1布料在可转动炉底100上，由于可转动炉底100在环形炉膛200的下部循环转动，则未在出料区500排出转底炉的少量残余物料会留在炉内，随可转动炉底100的转动再次回到热解区300，则残留的含铁物料会和刚进入热解区300的低变质煤发生反应，产生气体或其他物质，从而影响收集的热解油气的纯度。而在热解区\n300设置链板装置800后，则可以将低变质煤与可转动炉底100隔离开，以保证热解产物的纯度不受影响。具体地，链板装置800与可转动炉底100之间的距离可以为5～15cm，优选链板装置800与可转动炉底100之间距离为8～12cm。链板装置800过于靠近可转动炉底100，将妨碍可转动炉底100的转动，而距离可转动炉底100的距离过远，则低变质煤1热解生成的半焦由链板装置800的出料端掉落至可转动炉底100时的掉落距离过长。链板装置800的运动方向与可转动炉底100的转动方向相同，参考图3，链板装置800与可转动炉底100均沿着图3中箭头所示的方向转动。当低变质煤1被供给至链板装置800之上时，可以通过控制链板装置\n800的传动速度，控制低变质煤1在热解区300的停留时间。由此，可以使低变质煤1充分发生热解反应。根据本实用新型的实施例，为了进一步提高低变质煤1的热解效率，链板装置800的长度可以设置的尽可能长。例如，可以将链板装置800的入料端以及低变质煤入口10设置在热解区300的初始段，将链板装置800的出料端设置在靠近第一挡墙600处。具体地，链板装置800的出料端与第一挡墙600的距离可以为15～40mm，优选地，链板装置800的出料端与第一挡墙600的距离可以为18～32mm。上述距离过窄，则会阻碍热解产物顺利掉落到可转动炉底100进入还原区400；若距离过宽，则会导致链板装置800的长度减小。由此，可以尽量延长链板装置800的长度，从而延长低变质煤在热解区300停留的时间，从而可以进一步提高热解区300处理低变质煤的效果。\n[0028] 根据本实用新型的实施例，第一间隙610的高度可以为12～30mm，优选地，第一间隙610的高度为15～22mm。由此，可以使热解产物，即半焦顺利通过第一间隙610供给至还原区400，并有效地将热解区300以及还原区400间隔开，阻碍两区之间的烟气流动，以防止还原区400生成的气体污染热解油气。\n[0029] 根据本实用新型的实施例，为了进一步提高该转底炉处理低变质煤的效果，提高热解产物的质量，可以在热解区300的末段设置油气收集装置，以便将收集到的热解油气通过热解油气出口30排出转底炉。此外，为了防止空气进入转底炉，对低变质煤处理造成不利影响，可以使转底炉的环形炉膛200内处于微正压。\n[0030] 根据本实用新型的实施例，低变质煤1在热解区300内热解生产半焦后，半焦掉落在可转动炉底100之上，由第一间隙610供给至还原区400。此时，可以将含铁物料由含铁物料入口20供给至还原区400并布料在半焦之上。由此，可以利用半焦与含铁物料反应，获得还原产物。具体地，可以将含铁物料入口20设置在还原区的初始段，以便含铁物料在还原区\n400之内停留的时间尽可能长，使其与半焦充分反应。含铁物料可以制成粒径为6～10mm的球团，还原区400的温度可以为1000～1400摄氏度，通过控制可转动炉底100的转动速度，使含铁物料以及半焦在还原区停留的时间为30～60分钟，由此，可以进一步提高含铁物料发生还原反应的效率以及效果。生成的还原产物随可转动炉底100进入出料区300，由还原产物出口40排出转底炉。\n[0031] 根据本实用新型的实施例，第二挡墙700沿着环形炉膛200的径向设置在出料区\n500与热解区300之间，第二挡墙700的底端与可转动炉底100之间具有第二间隙(图中未示出)。“沿着环形炉膛200的径向”设置的第二挡墙700具有与第一挡墙600相似的设置方式，在此不再赘述。由此，可以将还原区400、出料区500与热解区300分隔开，进一步防止还原区\n400的烟气进入热解区300，从而可以保证热解区300的热解烟气的纯度以及质量。需要说明的是，在本实用新型中，第二挡墙700应做广义理解，其既可以为狭义的挡墙，也可以为能够充当挡墙、阻挡烟气流动的结构或设备。例如，第二挡墙700可以为螺旋出料器等装置或部件。由此，可以利用第二挡墙700实现出料以及阻挡烟气流通的功能。需要说明的是，在本实用新型中，第二间隙的高度不受特别限制，只要使第二挡墙700不与可转动炉底100直接接触，不妨碍可转动炉底100的正常转动工作即可。\n[0032] 根据本实用新型的实施例，为了进一步提高利用该转底炉处理低变质煤以及含铁物料的效率以及效果，可以将还原产物供给至干磁选装置中，分离还原产物，以便获得还原含铁球团以及未反应完全的半焦。未反应完全的半焦可以继续供给至还原区参与还原反应。根据本实用新型的实施例，经该转底炉处理后获得的还原含铁产物的金属化率可达到\n80％以上。\n[0033] 综上所述，利用本实用新型提出的转底炉处理低变质煤以及含铁物料可以具有下列优点的至少之一：\n[0034] 1、可以综合处理低变质煤和含铁物料，可利用一套设备同时获得低变质煤热解产物(煤气、煤焦油)、优质半焦(可作为后续流程的还原剂)以及含铁物料经还原获得的金属化率高于80％的球团，原料利用率高，产品经济效益好。\n[0035] 2、转底炉分为热解区、还原区和出料区，低变质煤和含铁物料分别通过热解区和还原区的进料口投入炉内，避免了低变质煤和含铁物料混合，影响热解产物的产品品质。\n[0036] 3、热解区和还原区相邻处设置挡墙，实现两个区的有效隔断，阻碍烟气流动，防止还原区的烟气达到热解区，影响收集的热解油气的纯度。\n[0037] 4、在热解区设置链板装置，将低变质煤布在链板上而不是直接放在可转动炉底，可以有效避免未完全出料的含铁物料回到热解区时与新加入的低变质煤发生反应，影响收集的热解油气的纯度。\n[0038] 为了方便理解，下面对利用前面描述的转底炉处理低变质煤和含铁物料的方法进行简单描述。参考图4，该方法包括：\n[0039] S100：热解反应\n[0040] 根据本实用新型的实施例，在该步骤中，将低变质煤通过低变质煤入口供给至链板装置上，以便低变质煤在热解区中发生热解反应，获得半焦以及热解油气。具体地，低变质煤随链板装置在热解区中移动，生成的热解油气由热解油气出口排出转底炉，半焦在热解区的末段、靠近第一挡墙处，由链板装置的出料端掉落至可转动炉底，经第一间隙供给至还原区继续发生反应。根据本实用新型的实施例，热解区的温度可以为400～600摄氏度，低变质煤在热解区的停留时间可以为15～30分钟，以便低变质煤在热解区发生热解反应。供给至热解区的低变质煤可以褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤等，低变质煤的粒度可以为8～\n14mm，低变质煤中固定碳含量不低于37wt％。由此，可以提高低变质煤热解的效率以及效果。关于链板装置、可转动炉底、第一挡墙的相关结构以及工作流程，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。\n[0041] S200：还原反应\n[0042] 根据本实用新型的实施例，在该步骤中，将低变质煤热解生成的半焦供给至还原区，并将含铁物料由含铁物料入口供给至半焦之上，以便含铁物料与半焦发生反应，获得还原产物。由此，可以将低变质煤处理与含铁物料还原过程结合，利用低变质煤生成的半焦作为还原剂，获得的还原含铁产物的金属化率可达到80％以上。具体地，在该步骤中，当半焦随可转动炉底供给至还原区之后，可以将含铁物料由还原区初始段处的含铁物料入口供给至可转动炉底上，使含铁物料均匀地分布在半焦的上部。在该步骤中，含铁物料的粒径可以为6-10mm。由此，可以进一步提高低变质煤发生热解反应以及含铁物料还原的效率以及效果。例如，可以将含铁物料制备成粒径为上述范围之内的含铁球团，含铁物料的品位不低于\n35wt％。在该步骤中，可以控制供给至还原区的含铁物料的量，使供给至该转底炉中的低变质煤中固定碳与含铁物料中铁元素的摩尔比为1:(2～6)。由此，可以进一步提高低变质煤发生热解反应以及含铁物料还原的效率以及效果，防止低变质煤或含铁物料过量而导致的低变质煤热解不充分或是含铁物料还原不充分。还原区的温度可以为1000～1400摄氏度，通过控制可转动炉底的转动速度，使含铁物料以及半焦在还原区停留的时间为30～60分钟，由此，可以进一步提高含铁物料发生还原反应的效率以及效果。生成的还原产物随可转动炉底进入出料区，由还原产物出口排出转底炉。还原产物还可以进一步经过干磁选装置，将含铁还原产物与未完全反应的半焦分离开，含铁还原产物可以直接作为化工产品出售，未完全反应的半焦可以继续供给至还原区作为还原剂使用。\n[0043] 由于该方法利用了前面描述的转底炉进行低变质煤以及含铁物料的处理，因此该方法具有前面描述的转底炉处理低变质煤以及含铁物料时所具备的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该方法具有处理步骤简单、生产成本较低、还原产物及热解油气质量较高、经济效益较好、易于大规模推广应用等优点的至少之一。\n[0044] 下面将结合实施例对本实用新型的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，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。\n所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。\n[0045] 实施例1：\n[0046] 以褐煤和铁精矿为原料，褐煤成分如下(质量百分比)：水分10.19％、灰分1.94％、挥发分46.53％、固定碳含量41.34％。铁精矿的TFe品位为72wt％。将褐煤烘干制备至8～\n12mm粒度，铁精矿制成球团，其粒径为6～8mm。首先将褐煤块通过低变质煤入口布在热解区的链板，链板装置距离底部耐火材料10cm。热解区温度500℃，时间20min。热解产生的油和气通过收集分离装置进行回收，焦油产率6.51％，煤气产率20.49％，煤气热值可达\n5476.53Kcal/Nm3。热解后的半焦在第一挡墙处(距离底部18mm)从链板掉落在炉底进入还原区，链板装置距离第一挡墙18mm。将铁精矿球团通过加料口布入，使之与半焦接触，还原温度1200℃，时间50min，最终可以得到金属化率85％的还原产品。\n[0047] 实施例2：\n[0048] 以长焰煤和铁矿为原料，煤成分如下(质量百分比)：水分12.03％、灰分2.21％、挥发分46.31％、固定碳含量39.45％，铁矿的TFe品位为48wt％。将长焰煤烘干制备至10～\n14mm粒度，铁矿制成球团，其粒径为8～10mm。首先将长焰煤布入通过低变质煤入口热解区的链板，链板装置距离底部耐火材料15cm。热解区温度700℃，时间16min。热解产生的油和气通过收集分离装置进行回收，焦油产率5.69％，煤气产率31.28％，煤气热值可达\n5697.82Kcal/Nm3。热解后的半焦在第一挡墙处(距离底部26mm)从链板掉落在炉底进入还原区，链板装置距离第一挡墙35mm。将铁精矿球团通过加料口布入，使之与半焦接触，还原温度1300℃，时间40min，最终可以得到金属化率87％的还原产品。\n[0049] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。\n[0050] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。\n[0051] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。\n[0052] 尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。