一种用于高硫煤脱硫的微波预处理装置

1.一种用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：包括釜体，釜体顶部设置有进料口和排气口；釜体底部设置有排料口和进气口；釜体内设置有搅拌装置；所述的釜体上还设置有向釜体腔室内物料发射微波的微波发生装置。
2.如权利要求1所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：所述的微波发生装置设置在釜体侧壁外侧。
3.如权利要求2所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：所述的微波发生装置设置有多套。
4.如权利要求3所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：所述微波发生装置沿釜体侧壁的外周均匀分布。
5.如权利要求2-4任一项所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：所述的釜体侧壁上设置有用于安装所述微波发生装置的安装窗，通过非极性材料将微波发生装置和釜体内腔室分隔。
6.如权利要求5所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：所述非极性材料为聚合物膜、塑料制品、玻璃或陶瓷。
7.如权利要求1所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：所述的搅拌装置包括搅拌轴、电机和叶轮；搅拌轴沿釜体的垂直中轴线方向设置，搅拌轴延伸出顶部釜体端设置有电机，釜体腔室内的搅拌轴上设置有叶轮。
8.如权利要求7所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：叶轮距离釜体底部内壁的最近距离为釜体高度的0.02-0.04倍；叶轮距离釜体侧内壁的最近距离为釜体内径的0.3-0.5倍。
9.如权利要求1所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：所述进气口与供气装置连接；所述排气口与气体吸收净化系统连接。
10.如权利要求1所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，其特征在于：微波发生装置的微波发射功率为500-1000W。

一种用于高硫煤脱硫的微波预处理装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及高硫煤脱硫技术领域，具体涉及一种微波预处理脱硫装置。\n背景技术\n[0002] 我国煤炭消费量的80％以上直接用于燃烧(发电、工业/民用燃料等)，造成了严重的煤烟型大气污染，导致了酸雨和温室效应、雾霾(PM2.5)等环境问题，产生的SO2、氮氧化物与粉尘排放分别约占全国总量的80％和60％、70％。我国SO2的环境容量为16.20Mt，而近年来SO2年均排放量连续高达21Mt以上，有1/3国土面积检测到酸雨和SO2污染，大气污染造成的经济损失已到占到GDP的3％～7％，严重制约了经济的可持续发展。控制煤炭消费总量、推进煤炭清洁利用已成为应对气候变化和防治大气污染的主要措施。\n[0003] 我国煤炭中硫含量平均为1.72％，其中高硫煤(S含量≥2.0％，包括中高硫煤、高硫煤)探明储量约占煤炭总储量的1/3，占原煤生产的16.67％。毋容置疑，高硫煤是我国重要的煤炭资源且潜在经济价值巨大。\n[0004] 煤中的硫通常以有机硫和无机硫的状态存在。有机硫组成结构非常复杂，主要存在形式有硫醇、硫醚、双硫醚以及呈杂环状态的硫醌和噻吩等；煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物和少量硫酸盐。\n[0005] 煤中的硫对于炼焦、气化、燃烧和贮运都十分有害。研究表明，提高煤炭质量对煤炭利用效率影响很大：焦炭中硫每增加0.1％，则石灰石及焦炭消耗量约增加2％，高炉生产能力降低2.0％～2.5％；作为气化原料及动力燃料时，灰分每降低1％，煤耗减少2.0％～\n2.5％；电煤灰分每增加1％，发热量下降200kJ/kg～360kJ/kg，每度电的标准煤耗增加4g～\n7g。\n[0006] 利用微波脱硫是近年来高硫煤炭脱硫的新方法。微波是频率在0.3-300GHz，波长在1mm-100cm的电磁波，不同物质吸收微波能的频率不同。煤中FeS2和灰分的吸热速率比煤质高，当硫化物被迅速加热到反应温度时，煤质并未明显发热，煤质温度的提高有待预热传导过程的进行。当原煤在2.45GHz频率、功率在500W或更高时，经微波照射一段时间后，煤中的黄铁矿等无机硫分解，释放出H2S和SO2气体，在煤表面生成单质硫，黄铁矿等无机硫在微波的照射下可转化为可溶于酸的磁黄铁矿和陨硫铁，这为无机硫在后续脱除创造了条件。\n[0007] 根据赵景联等人的研究[赵景联，张银元，陈庆云，傅清水.微波辐射氧化法联合脱除煤中有机硫的研究[J].微波学报，2002，18(2)：79～84]，采用微波辐射冰醋酸和过氧化氢氧化法联合，可脱除原煤中有机硫。当微波功率为850W，照射时间为20min，煤与氧化剂的配比为3g∶50mL，煤的粒度≤0123mm，冰醋酸与过氧化氢的体积比为1∶1时，脱硫率可达到\n60.2％。其机理是：在酸性溶液中，过氧化氢发生质子化产生质子化的过氧醋酸，后者分解产生氢氧正离子(OH+)，OH+具有极强的亲电子性，可有选择地与煤中负电中心硫原子反应，使煤中的硫醇硫、硫化物硫及噻吩硫部分地被氧化为可溶形态，煤中黄铁矿硫也能被OH+氧+\n化为硫酸盐和甲基磺酸，从而达到脱除有机硫和无机硫的目的。在微波的照射下，促使OH的生成速度加快，同时又可促使煤中有机硫的硫键断裂，使其更易于与OH+反应，由此而加快了氧化剂的脱硫速度，提高了煤中有机硫的脱除率。\n[0008] 因此，采用微波预处理可为煤中无机硫的脱除创造良好条件，微波与药剂协同强化有机硫的氧化与改性，使高硫煤中有机硫氧化分解成硫酸根进入水溶液，或者轻度氧化转变成强亲水性，可为有机硫的脱除创造条件。微波辐射脱硫技术的优势是脱硫过程对煤质的主体结构影响较小，脱硫反应速度快、条件温和、能耗低、易于控制，该技术在煤炭脱硫方面的应用潜力巨大、前景广阔。但是，微波脱硫技术目前大多停留在实验室阶段，尚无可实施该技术的大型设备可应用于工业化生产。\n实用新型内容\n[0009] 本实用新型的目的旨在提供一种制造简单、造价较低的工业化微波预处理脱硫装置，用于高硫煤微波脱硫技术的广泛实施。\n[0010] 为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：\n[0011] 一种用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，包括釜体，釜体顶部设置有进料口和排气口；釜体底部设置有排料口和进气口；釜体内设置有搅拌装置；所述的釜体上还设置有向釜体腔室内物料发射微波的微波发生装置。\n[0012] 本实用新型提供的所述的装置，在所述微波发生装置发射的微波的辐照下，并配合搅拌装置的作用可使釜体腔室内物料(例如高硫煤)和微波的充分、高效接触；此外，配合所述的物料及气流的反向运转方式，可进一步提高高硫煤的脱除效果。\n[0013] 作为优选，所述的微波发生装置设置在釜体侧壁外侧，不影响搅拌，不接触物料易于安装固定，可使微波辐照更均匀和无死角。\n[0014] 作为优选，所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，所述的微波发生装置设置有多套。\n[0015] 设置多套微波发生设备可提高所述的设备(装置)使用效率；有助于实现高硫煤的连续化、高效处理；且有助于进一步改善高硫煤的脱硫效果。\n[0016] 所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，所述微波发生装置沿釜体侧壁的外周均匀分布。\n[0017] 进一步优选，所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，所述的微波发生装置设置有2-4套。\n[0018] 更进一步优选，所述微波发生装置设置有2套。所述2套的微波发生装置设置在釜体外侧壁的相对侧。\n[0019] 作为优选，所述微波发生装置安装处开窗并采用非极性材料密封。\n[0020] 也即是，所述的釜体侧壁上设置有用于安装所述微波发生装置的安装窗，通过非极性材料将微波发生装置和釜体内腔室分隔。\n[0021] 所述的安装窗为均匀设置在釜体侧壁外周的通孔，通过非极性材料将微波发生装置与釜体腔室空间密封、分隔。所安装的微波发生装置发射的微波通过安装窗并穿透所述的非极性材料对釜体腔室内的物料进行辐照处理。\n[0022] 作为优选，所述非极性材料为聚合物膜、塑料制品、玻璃或陶瓷。\n[0023] 所述的聚合物膜优选为聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯或聚砜。\n[0024] 作为优选，所述的釜体采用不锈钢材质。\n[0025] 所述的搅拌装置包括搅拌轴、电机和叶轮；搅拌轴沿釜体的垂直中轴线方向设置，搅拌轴延伸出顶部釜体端设置有电机，釜体腔室内的搅拌轴上设置有叶轮。\n[0026] 作为优选，所述的叶轮设置在搅拌轴靠近底部釜体端。\n[0027] 作为优选，叶轮距离釜体底部内壁的最近距离为釜体高度的0.02-0.04倍。\n[0028] 作为优选，叶轮距离釜体侧内壁的最近距离为釜体内径的0.3-0.5倍。\n[0029] 作为优选，所述的进料口和排气口位于顶部釜体的相对侧，所述的排料口位于底部釜体的中部；所述的进气口靠近排料口设置，且所述的进气口位于底部釜体的排气口的同侧。\n[0030] 所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，所述进气口与供气装置连接；所述排气口与气体吸收净化系统连接。\n[0031] 所述进气口与供气装置连接，所述供气装置包括空压机、储气瓶等。\n[0032] 所述排气口与气体吸收净化系统连接，所述气体吸收净化系统包括空碱液、气体吸附装置等。\n[0033] 例如，将排气口排出的气体进入气体吸收净化系统，与气体吸收净化系统的碱液接触吸附。\n[0034] 所述的用于高硫煤脱硫的微波预处理装置，微波发生装置的微波发射功率：500-\n1000w。\n[0035] 由于采用上述方案，本实用新型可直接对高硫煤进行微波辐照脱硫预处理，或与化学药剂、惰性气体、氢气等协同强化无机硫、有机硫的脱除。本装置可间歇处理，也通过改变排料口的阀门大小进行连续处理并可调节微波辐照时间和处理量。气体吸收净化系统可回收处理产生的H2S和SO2等气体，并防止其污染环境。通过本装置预处理后的高硫煤，可由下一酸洗、磁选或浮选等工序轻易将煤中硫脱除到合格水平。\n附图说明\n[0036] 图1是本实用新型的结构示意图。\n具体实施方式\n[0037] 下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。\n[0038] 如图1所示，一种高硫煤脱硫微波预处理装置，包括釜体1，釜体1顶部设置有进料口2和排气口5；釜体1的底部设置有排料口3和进气口4；釜体1内设置有搅拌装置；所述的釜体上还设置有向釜体1的腔室内物料发射微波的微波发生装置7。\n[0039] 所述的微波发生装置7设置在釜体侧壁外侧；所述微波发生装置7安装处的釜体1的侧壁开窗并采用聚四氟乙烯密封。也即是，所述的釜体1侧壁上设置有用于安装微波发生装置7的安装窗(图1未示出)，所述的安装窗为均匀设置在釜体1侧壁外周的通孔，采用聚四氟乙烯将微波发生装置7和釜体1内腔室分隔。所安装的微波发生装置7发射的微波通过安装窗并穿透所述的聚四氟乙烯，对釜体1腔室内的物料进行辐照处理。\n[0040] 所述的微波发生装置7沿釜体1的侧壁的外周均匀分布有2套。\n[0041] 所述的搅拌装置包括搅拌轴62、电机61和叶轮63；搅拌轴62沿釜体1的垂直中轴线方向设置，电机61设置在搅拌轴延伸出顶部釜体端，釜体1的腔室内的搅拌轴62上设置有叶轮63。\n[0042] 叶轮63距离釜体1的底部内壁的最近距离为釜体1的高度的0.02-0.04倍；叶轮63距离釜体1的侧内壁的最近距离为釜体1的内径的0.3-0.5倍。\n[0043] 所述进气口4与供气装置41连接(图1省略)。\n[0044] 所述排气口5与气体吸收净化系统51连接(图1省略)。\n[0045] 经细磨到一定粒度的合适高硫煤原矿(或细磨后与化学药剂配置成一定浓度的合适高硫煤矿浆)由进料口2进入釜体1，由电机61带动搅拌装置对物料进行搅拌，并在微波发生装置7的作用下(或微波发生装置7与化学药剂协同作用下)，使得煤中的硫充分反应，反应生成的H2S和SO2等气体由供气装置41经进气口4给入的气体经排气口5带走，导入到气体吸收净化系统51进行回收。预处理完毕后的合格的原煤(或煤浆)由排料口3流出，进入下一道酸洗、磁选或浮选等工序进行进一步脱硫处理。\n[0046] 应用例1：\n[0047] 贵州某高硫煤原煤中，总硫含量为3.2％，其中无机硫占2.9％。采用上述装置直接对高硫煤进行微波辐照脱硫预处理，功率840W、处理时间20min，再将得到的中间产物经球磨至-200目占90％以上，再高梯度磁选(磁感应强度为0.8T)以及浮选处理后，产品中总硫含量降低至0.87％。