專利名稱：一種煤炭全硫快速處理生成潔凈煤的裝置與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及原煤物理脫硫技術領域，又涉及中小功率微波源組合技術領域，又涉及真空負壓干燥技術領域，又涉及采用組合式微波裝置結合真空負壓裝置進行低溫烘燥技術領域，特別是ー種原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置與方法。
背景技術：
煤是地球上最豐富的化石燃料之一，在世界能源的總儲量中，煤炭約占三分之ニ。就我國能源結構而言，至今仍以燃煤為主，這就決定了我國的大氣污染為典型的以排放SO2和煙塵為特征的煤煙型污染。煤炭中硫的存在還會影響煤炭加工后的產品質量。因此，隨著人們環(huán)境保護意識的增強，對于加工利用的煤炭中全硫含量要求越來越嚴格，我國已把 煤炭脫硫列為潔凈煤技術(CleanCoalTechnology,簡稱CCT)的研究項目。所以，煤炭脫硫問題是ー個重要的研究課題，解決它具有重大的現(xiàn)實意義。煤炭脫硫與硫在煤炭中的賦存狀態(tài)有著S切的關系。煤炭中硫按照硫的賦存狀態(tài)可分為有機硫和無機硫。有機硫包括硫醇、硫醚、噻酚硫和ニ硫化物，約占全硫含量的60-70% ;無機硫包括黃鐵礦硫、硫酸鹽硫和單質硫，約占全硫含量的30-40 %，無機硫化物燃燒時不分解，多殘存在灰燼中。按照脫硫エ序在煤炭利用過程中所處階段的不同，煤碳脫硫可以分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫。煤炭燃燒前脫硫是在煤炭燃燒前就脫去煤中硫分，避免燃燒中硫的形態(tài)改變，減少煙氣中硫的含量，減輕對尾部煙道的腐蝕，降低運行和維護費用。燃燒前脫硫較之另兩種脫硫エ藝有許多潛在的優(yōu)勢，而且符合“預防為主”的方針，所以，燃燒前脫硫具有重要意義。煤炭的燃燒前脫硫可以分為物理脫硫法、化學脫硫法和生物脫硫法等?；瘜W脫硫法和生物脫硫法的加工エ藝較復雜、處理時間長、設備及操作費用高、處理后的廢棄物會對環(huán)境造成二次污染。物理脫硫法利用煤和黃鐵礦的性質差異(如表面性質、密度、電及磁性等)而使它們分離，包括重選、浮選、磁分離、油團聚等方法。該方法エ藝較簡單，投資少，可以脫除50%左右的黃鐵礦，而對煤中高度分散的黃鐵礦作用不大，且不能脫除煤炭中的有機硫。采用微波輻照加熱煤來分解或改變煤中無機硫的性質或結構，進而在后續(xù)エ序中加以清除的方法也可歸類于物理脫硫法。微波脫硫方法最早被發(fā)現(xiàn)是1979年Zavitsanos和B Ieiler獲得的一項微波脫硫的專利。該專利指出，當原煤在頻率2145GHz，功率500W或更高的微波輻照40s 60s，煤中的無機硫分解，釋放出H2S和SO2氣體，在煤表面生成單質硫，該方法能夠脫除50%的硫。此后，研究人員采用穆斯鮑爾光譜分析了原煤中黃鐵礦硫經微波照射后形態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)在微波照射下煤中的固有FeS2轉換成了順磁性更強的磁黃鐵礦(Fei_xS)和隕硫鐵(FeS)兩種形式，可以在此后的磁選中加以剔除。但是如上所述，僅用微波輻照加熱煤，煤中的無機硫分解后釋放出H2S和SO2氣體，以及在煤表面生成的單質硫，聚集在煤的表面，阻礙了其后分解的含硫成分的逸出，影響了微波輻照處理的效果。并且，僅用微波輻照加熱煤，對煤中有機硫的脫除效果不明顯。因此亟需尋找ー種無二次污染、運行費用低的快速脫除煤中全硫的物理方法與設備。實驗證明，煤中所含的有機硫，包括硫醇、硫醚、噻酚硫等，其沸點都與外界壓カ有關。當外界壓カ降低時，使這些有害物質沸騰所需要的能量也會降低，因此其沸點也會隨之下降。通常，當壓カ降低到2. 67kPa(20mmHg)時，多數(shù)有機化合物的沸點要比其常壓的沸點低100°C左右。也就是說，在適當?shù)呢搲合?，對于沸點高于100°C的上述有機硫，如戊硫醇(127°C )、こニ硫醚(154°C )等，都可在低于100°C的溫度下加以脫除。沸點的變化可通過Clausius-Clapeyron方程積分式進行計算
權利要求
1.一種連續(xù)處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，包括，進料裝置，處理裝置，出料裝置；原煤在進料裝置中被抽真空至設定的處理氣壓P土 ΛΡ，然后被送至處理裝置，在處理氣壓P土 ΛΡ和處理溫度K土 Λ K的條件下，接受微波輻照，處理時間長度為T，然后被送至出料裝置，當經過處理的煤恢復到大氣壓后被傳送到后續(xù)エ序。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種連續(xù)處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，其特征在于所述的進料裝置包括進料傳送機構，進料分裝器，若干個進料室，與進料室數(shù)量相當?shù)娜舾蓚€進料室密封門、若干個進料室抽氣閥、若干個進料室真空傳感器、若干個進料室放氣閥，以及進料室抽氣管道，進料室儲氣罐，進料室真空泵，進料室真空泵電機；進料傳送機構將待處理的原煤送入進料分裝器，再由進料分裝器通過進料室密封門依次分裝到各個進料室；進料室通過進料室放氣閥連通到大氣；進料室真空泵通過進料室抽氣閥、進料室抽氣管道、進料室儲氣罐將進料室內的氣體抽出；進料室真空泵電機帶動進料室真空泵運轉；進料室真空傳感器用來監(jiān)測進料室內的氣壓；進料裝置將監(jiān)測到的信息發(fā)送到控制器并按控制器的指令運行。
3.根據(jù)權利要求I或權利要求2所述的ー種連續(xù)處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，其特征在于所述的進料分裝方式既是直線往復式的或者是旋轉循環(huán)式的；在直線往復式中，進料室的進料室密封門排列成一直線，從ー端的第一個進料室開始，進料分裝器對其進行灌裝，灌裝到規(guī)定量的原煤后，進料分裝器移動到下一個進料室的位置進行灌裝，直至灌裝完另一端的最后ー個進料室后，進料分裝器回復到第一個進料室開始新ー輪的灌裝；在旋轉循環(huán)式中，進料室的進料室密封門被分布在一個圓周上，進料分裝器從某ー個進料室開始灌裝，灌裝到規(guī)定量的原煤后，進料分裝器轉動ー個角度，對下ー個進料室進行灌裝，如此循環(huán)下去。
4.根據(jù)權利要求I所述的ー種連續(xù)處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，其特征在于所述的處理裝置包括若干個溫度傳感器，若干個微波源，處理室，處理室放氣閥，處理室真空傳感器，處理室抽氣閥，處理室抽氣管道，處理室儲氣罐，處理室真空泵，處理室真空泵電機，廢氣處理裝置，與進料室數(shù)量相當?shù)娜舾蓚€處理室進料密封門，處理室進料通道，處理室傳送機構，處理室出料通道，出料分裝器，與出料室數(shù)量相當?shù)娜舾蓚€處理室出料密封門，控制器，微波抑制裝置；若干個由中小功率磁控管、激勵腔、波導、微波饋ロ或天線、以及電源組成的微波源分布在處理室的壁上，與處理室共同構成溫度場均勻的微波加熱裝置，并在控制器的控制下，使得處理室內的溫度均勻地保持在設定的處理溫度K土 Λ K的范圍之內；若干個溫度傳感器分布在處理室的壁上，形成溫度監(jiān)測網點；處理室通過處理室放氣閥與大氣連通；處理室真空泵通過處理室抽氣閥、處理室抽氣管道、處理室儲氣罐抽出處理室內的氣體，送入廢氣處理裝置進行后續(xù)處理；處理室真空泵電機帶動處理室真空泵運轉；處理室真空傳感器用來監(jiān)測處理室內的氣壓，控制器通過控制處理室真空泵電機的轉速，或通過開啟、停止處理室真空泵電機運轉的方式使得處理室內的氣壓保持在設定的處理氣壓P土 ΛΡ的范圍之內；處理室內安裝有用來傳送待處理的原煤的處理室傳送機構；處理室通過處理室進料密封門與前端的進料室相貫通，待處理的原煤通過處理室進料密封門和處理室進料通道從進料室放到處理室傳送機構上；待處理的原煤在處理氣壓P土 Λ P和處理溫度K土 Λ K的條件下接受處理時間長度T的微波輻照；處理室通過處理室出料密封門與后端的出料室相貫通，經過處理的原煤從處理室傳送機構通過處理室出料通道、出料分裝器、處理室出料密封門，裝入已清空的出料室；控制器用來操控本發(fā)明裝置的運行，并通過網絡接ロ與上位機聯(lián)網進行集中控制；微波抑制裝置用來抑制微波外泄。
5.根據(jù)權利要求I或權利要求4所述的ー種連續(xù)處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，其特征在干所述的處理室進料通道和處理室出料通道是傳送帶、或管道、或機械手，為了防止原煤在通道內滯留，在通道上安裝有振動裝置。
6.根據(jù)權利要求I所述的ー種連續(xù)處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，其特征在于所述的出料裝置包括出料傳送機構，若干個出料室，與出料室數(shù)量相當?shù)娜舾蓚€出料室密封門、若干個出料室抽氣閥、若干個出料室真空傳感器、若干個出料室放氣閥，以及出料室抽氣管道，出料室儲氣罐，出料室真空泵，出料室真空泵電機；經過處理的原煤經由處理室出料密封門裝入已清空的出料室；當出料室內的氣壓恢復到大氣壓后，經過處理的原煤經由出料室密封門放入出料傳送機構運至后續(xù)エ序；出料室通過出料室放氣閥與大氣連通；出料室真空泵通過出料室抽氣閥、出料室抽氣管道、出料室儲氣罐抽出出料室內的氣體；出料室真空泵電機帶動出料室真空泵運轉；出料室真空傳感器用來監(jiān)測出料室內的氣壓；出料裝置將監(jiān)測到的信息發(fā)送到控制器并按控制器的指令運行。
7.根據(jù)權利要求I或權利要求6所述的ー種連續(xù)處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，其特征在于所述的出料分裝方式是直線往復式的或者是旋轉循環(huán)式的；在直線往復式中，與各個出料室對應的處理室出料密封門排列成一直線，從ー端的第一個出料室開始，出料分裝器對出料室進行灌裝，灌裝到規(guī)定量的經過處理的原煤后，出料分裝器移動到下一個出料室位置進行灌裝，直至灌裝完另一端的最后ー個出料室后，出料分裝器回復到第一個出料室開始新一輪的灌裝；在旋轉循環(huán)式中，與各個出料室對應的處理室出料密封門被分布在一個圓周上，出料分裝器從某ー個出料室開始灌裝，灌裝到規(guī)定量的原煤后，出料分裝器轉動ー個角度，對下ー個出料室進行灌裝，如此循環(huán)下去。
8.ー種利用權利要求I或權利要求2或權利要求4或權利要求6所述ー種連續(xù)處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置的煤炭全硫快速處理生成潔凈煤的方法，其特征在干用真空負壓和微波加熱相結合的方法對煤進行處理，快速脫除待處理的煤中的可蒸發(fā)的有害物質，同時將煤中的黃鐵礦迅速轉化為磁黃鐵礦和隕硫鐵，再在以后的磁選中將其剔除，包括如下步驟 ①處理溫度K、處理氣壓P、處理時間T的設置根據(jù)待處理的煤的加工エ藝要求決定處理溫度K;再根據(jù)需要脫除的有害物質的沸點和蒸發(fā)焓、以及處理溫度K，由Clausius-Clapeyron方程積分式計算或由氣壓-沸點經驗曲線得到處理氣壓P ;然后,在對待處理的煤的試樣進行試驗的基礎上，根據(jù)在不同的處理溫度和處理氣壓下，待處理的煤所含有的各種可蒸發(fā)的有害物質的脫除率隨處理時間的變化、黃鐵礦轉化為順磁性更強的磁黃鐵礦和隕硫鐵的轉化率隨處理時間的變化、能耗、經濟效益，綜合評估后選定處理時間T ； ②處理室內的溫度和氣壓的控制在運行過程中，通過調節(jié)各個微波源的輸出功率使得處理室的溫度場分布均勻，始終保持在設定的處理溫度K土 ΛΚ范圍之內；通過控制處理室真空泵電機的轉速，或通過開啟、停止處理室真空泵電機運轉的方式使得處理室內的氣壓保持在設定的處理氣壓P土 ΛΡ的范圍之內； ③進料在將待處理的原煤送入處理室之前，經歷ー個從連續(xù)化一離散化一連續(xù)化的過程，即將原煤分裝到各個進料室一進料室抽真空至處理氣壓P土 ΛΡ —將進料室里的原煤卸裝到處理室傳送機構； ④處理待處理的原煤在處理氣壓P土λ P和處理溫度K土 Λ K的條件下接受處理時間長度T的微波輻照； ⑤出料在將經過處理的原煤送往下道エ序之前，經歷ー個從連續(xù)化一離散化一連續(xù)化的過程，即將經過處理的原煤分裝到各個出料室一出料室放氣至大氣壓一將出料室里的原煤卸裝到出料傳送機構。
9.一種分批次處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，包括若干個溫度傳感器，若干個微波源，處理室，處理室放氣閥，處理室真空傳感器，處理室抽氣閥，處理室抽氣管道，處理室儲氣罐，處理室真空泵，處理室真空泵電機，廢氣處理裝置，處理室密封屏蔽門，處理室傳送機構，控制器；若干個由中小功率磁控管、激勵腔、波導、微波饋ロ或天線、以及 電源組成的微波源分布在處理室的壁上，與處理室共同構成溫度場均勻的微波加熱裝置，并在控制器的控制下，使得處理室內的溫度均勻地保持在設定的處理溫度K土 ΛΚ的范圍之內；若干個溫度傳感器分布在處理室的壁上，形成溫度監(jiān)測網點；處理室通過處理室抽氣閥、抽氣管道、處理室儲氣罐連接到處理室真空泵上；處理室真空泵在處理室真空泵電機帶動下運轉；由處理室真空泵排出的廢氣由廢氣處理裝置進行后續(xù)處理；處理室通過理室放氣閥與大氣連通；處理室真空傳感器用來監(jiān)測處理室內的氣壓；控制器通過控制真空泵電機的轉速，或通過開啟、停止真空泵電機運轉的方式使得處理室內的氣壓保持在設定的處理氣壓P土 ΛΡ的范圍之內；處理室傳送機構用來將料斗運入或運出處理室；控制器用來操控本發(fā)明裝置的運行，并通過網絡接ロ與上位機聯(lián)網進行集中控制；處理室密封屏蔽門既用來進、出料，又在處理室運行時防止漏氣和防止微波外泄。
10.根據(jù)權利要求9所述的ー種分批次處理型煤原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，其特征在干所述的分批次處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置中不包括處理室傳送機構，而由運輸裝置或由人力將料斗運入或運出處理室。
11.根據(jù)權利要求9所述的ー種分批次處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置，其特征在于所述的料斗由低介質損耗的材料制成，按照待處理的物品的不同性狀，料斗的壁面是光滑的、或網格狀的、或布滿孔的、或框架狀的，料斗是無蓋的，或是有蓋的。
12.ー種利用權利要求9所述的ー種分批次處理型原煤全硫快速處理生成潔凈煤的裝置的煤炭全硫快速處理生成潔凈煤的方法，其特征在于用真空負壓和微波加熱相結合的方法對煤進行處理，快速脫除待處理的煤中的可蒸發(fā)的有害物質，同時將煤中的黃鐵礦迅速轉化為磁黃鐵礦和隕硫鐵，再在以后的磁選中將其剔除，包括如下步驟 ①處理溫度K、處理氣壓P、處理時間T的設置根據(jù)待處理的煤的加工エ藝要求決定處理溫度K;再根據(jù)需要脫除的有害物質的沸點和蒸發(fā)焓、以及處理溫度K，由Clausius-Clapeyron方程積分式計算或由氣壓-沸點經驗曲線得到處理氣壓P ;然后,在對待處理的煤的試樣進行試驗的基礎上，根據(jù)在不同的處理溫度和處理氣壓下，待處理的煤所含有的各種可蒸發(fā)的有害物質的脫除率隨處理時間的變化、黃鐵礦轉化為順磁性更強的磁黃鐵礦和隕硫鐵的轉化率隨處理時間的變化、能耗、經濟效益，綜合評估后選定處理時間T ； ②處理室內的溫度和氣壓的控制在進行處理時，保持處理室內的溫度和氣壓位于設定的處理溫度K土 ΛΚ和處理氣壓P土 ΛΡ的范圍之內；平時，處理室內的溫度和氣壓分別為大氣溫度和大氣壓； ③進料將原煤裝入料斗，用處理室傳送機構或用運輸裝置或人力將料斗運入處理室，將處理室抽真空至處理氣壓P土 ΛΡ ; ④處理待處理的原煤在處理氣壓P土Λ P和處理溫度K土 Λ K的條件下接受處理時間長度T的微波輻照； ⑤出料處理室放氣至大氣壓，用處理室傳送機構或用運輸裝置或人力將料斗運出處理室。
全文摘要
一種煤炭全硫快速處理生成潔凈煤的裝置與方法，采用真空負壓結合微波加熱的方法對原煤中的全硫進行低溫負壓處理，快速脫除其中的可蒸發(fā)的有害物質，同時通過微波輻照將煤中的黃鐵礦迅速轉化為順磁性更強的磁黃鐵礦和隕硫鐵，以利于在以后的磁選中更有效地將其剔除。本發(fā)明還可應用于紡織、印染、印刷、食品、醫(yī)藥、化工、礦采、造紙等行業(yè)的加熱烘干和可蒸發(fā)的有害物質的脫除。如用來快速脫除紡織品和服裝所含的甲醛、人造板所含的二甲苯等有害物質。
文檔編號C10L9/00GK102690699SQ20121016644
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權日2012年5月25日
發(fā)明者孔繁金, 裘誠 申請人:上海中方寶達紡織智能儀器有限公司