本實用新型屬于化工
技術領域：
，具體而言，本實用新型涉及中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)。
背景技術：
：我國能源結構特點是“富煤貧油少氣”，資源稟賦現狀決定了我國必須要發(fā)展煤化工，以實現通過煤頭獲得化工產品，實現對石油和天然氣的部分替代，以保障我國經濟發(fā)展和能源安全。同時，我國經濟發(fā)展需要大量鋼鐵，我國多采用高爐煉鐵方式生產鋼鐵，而高爐煉鐵不僅需要優(yōu)質昂貴的焦炭，而且高爐污染嚴重、能耗較高。目前，急需一種高效、清潔的利用煤炭和冶煉鋼鐵的新技術，破解以上難題。技術實現要素：本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以實現中低階煤的分質梯級利用。根據本實用新型的一個方面，本實用新型提出了中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，包括：中低階煤破碎裝置，所述中低階煤破碎裝置具有中低階煤入口和中低階煤粉出口；含鐵物料破碎裝置，所述含鐵物料破碎裝置具有含鐵物料入口和含鐵礦粉出口；混合裝置，所述混合裝置具有中低階煤粉入口、含鐵礦粉入口和混合物料出口，所述中低階煤粉入口與所述中低階煤粉出口相連，所述含鐵礦粉入口與所述含鐵礦粉出口相連，熱解冶煉爐，所述熱解冶煉爐具有本體，所述本體內由上至下分為熱解段、冶煉段和熔池段，所述本體中部側壁上設置有烘爐噴槍，所述熱解段頂壁上具有混合物料入口和熱解油氣出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連，所述熱解段適于中低階煤粉發(fā)生熱解產生熱解油氣和熱解碳；所述冶煉段的側壁上具有含氧氣體噴傘，通過所述含氧氣體噴傘向所述冶煉段噴入含氧氣體，發(fā)生不完全燃燒放熱和產生富含一氧化碳的氣體，使所述混合物料發(fā)生還原反應和熔融，所述熔池段的下部具有渣出口和鐵水出口。通過采用本實用新型上述實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，首先將中低階煤粉與含鐵礦粉經混合后在熱解冶煉爐的熱解段內進行熱解，獲得高附加值的油氣資源。進一步地，利用中低階煤粉熱解后得到的熱解炭再次與含鐵物料在熱解冶煉爐的冶煉段發(fā)生還原反應得到還原產物。并且冶煉段內冶煉產生的高溫煙氣向上從熱解段頂壁上的熱解油氣出口排出，進而與熱解段的混合物料逆向接觸，加熱物料，促進熱解的進行。由此，通過采用本實用新型上述實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，可以對中低階煤進行分質梯級利用，進而獲得高附加值的油氣資源，同時實現了含鐵礦粉的有效處理。附圖說明圖1是根據本實用新型一個實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)的結構示意圖。圖2是利用本實用新型一個實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)分質梯級利用中低階煤的方法的流程圖。具體實施方式下面詳細描述本實用新型的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。根據本實用新型的一個方面，本實用新型提出了中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)。下面參考圖1詳細描述本實用新型具體實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：中低階煤破碎裝置100、含鐵物料破碎裝置200、混合裝置300和熱解冶煉爐400。其中，中低階煤破碎裝置100具有中低階煤入口110和中低階煤粉出口120；含鐵物料破碎裝置200具有含鐵物料入口210和含鐵礦粉出口220；混合裝置300具有中低階煤粉入口310、含鐵礦粉入口320和混合物料出口330，中低階煤粉入口310與中低階煤粉出口120相連，含鐵礦粉入口320與含鐵礦粉出口220相連，熱解冶煉爐400具有本體410，本體內由上至下分為熱解段420、冶煉段430和熔池段440，本體410中部側壁上設置有烘爐噴槍450，熱解段420頂壁上具有混合物料入口421和熱解油氣出口422，混合物料入口421與混合物料出口330相連，熱解段420適于中低階煤粉發(fā)生熱解產生熱解油氣和熱解碳；冶煉段430的側壁上具有含氧氣體噴傘431，通過含氧氣體噴傘431向冶煉段430噴入含氧氣體，發(fā)生不完全燃燒放熱和產生富含一氧化碳的氣體，使混合物料發(fā)生還原反應和熔融，熔池段440的下部具有渣出口441和鐵水出口442。通過采用本實用新型上述實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，首先將中低階煤粉與含鐵礦粉經混合后在熱解冶煉爐的熱解段內進行熱解，獲得高附加值的油氣資源。進一步地，利用中低階煤粉熱解后得到的熱解炭再次與含鐵物料在熱解冶煉爐的冶煉段發(fā)生還原反應得到還原產物。并且冶煉段內冶煉產生的高溫煙氣向上從熱解段頂壁上的熱解油氣出口排出，進而與熱解段的混合物料逆向接觸，加熱物料，促進熱解的進行。由此，通過采用本實用新型上述實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，可以對中低階煤進行分質梯級利用，進而獲得高附加值的油氣資源，同時實現了含鐵礦粉的有效處理。根據本實用新型的具體實施例，下面詳細描述本實用新型具體實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)。中低階煤破碎裝置100根據本實用新型的具體實施例，中低階煤破碎裝置100具有中低階煤入口110和中低階煤粉出口120。由此利用中低階煤破碎裝置100對中低階煤進行破碎處理，以便得到中低階煤粉。由此可以便于后續(xù)與鐵礦粉混合均勻，提高二者的接觸面積，進而提高后續(xù)鐵礦粉的冶煉效果。根據本實用新型的具體實施例，具體地可以將中低階煤破碎至平均粒徑均為0.5-5mm。由此可以進一步提高后續(xù)的熱解和冶煉處理。含鐵物料破碎裝置200根據本實用新型的具體實施例，含鐵物料破碎裝置200具有含鐵物料入口210和含鐵礦粉出口220。由此利用含鐵物料破碎裝置200對含鐵礦粉進行破碎處理，以便得到含鐵礦粉。由此可以便于后續(xù)與中低階煤粉混合均勻，提高二者的接觸面積，進而提高后續(xù)鐵礦粉的冶煉效果。根據本實用新型的具體實施例，具體地可以將含鐵物料破碎至平均粒徑均為0.5-5mm。由此可以進一步提高后續(xù)的熱解和冶煉處理?；旌涎b置300根據本實用新型的具體實施例，混合裝置300具有中低階煤粉入口310、含鐵礦粉入口320和混合物料出口330，中低階煤粉入口310與中低階煤粉出口120相連，含鐵礦粉入口320與含鐵礦粉出口220相連。由此利用混合裝置300對中低階煤粉和鐵礦粉進行混合處理，以便得到混合物料。由此可以便于后續(xù)進行熱解和冶煉處理。根據本實用新型的具體實施例，可以將中低階煤粉和含鐵礦粉按照(1.74-2.45):1的質量比進行混合處理。發(fā)明人發(fā)現，若中低階煤粉添加量過低，則不能提供足夠含碳原料不完全燃燒放熱，無法提供足夠熱量，影響還原產物金屬化率，若中低階煤粉添加量過多，則產生浪費，增加系統(tǒng)能耗。由此通過采用上述配比可以使得后續(xù)中低階煤熱解后得到的熱解炭能夠充分還原含鐵礦粉，進而提高還原產物的金屬化率。熱解冶煉爐400熱解冶煉爐400具有本體410，本體內由上至下分為熱解段420、冶煉段430和熔池段440，本體410中部側壁上設置有烘爐噴槍450，熱解段420頂壁上具有混合物料入口421和熱解油氣出口422，混合物料入口421與混合物料出口330相連。熱解段420適于中低階煤粉發(fā)生熱解產生熱解油氣和熱解碳。其中主要是對中低階煤進行熱解，從而獲得高附加值的油氣資源，并且使得混合物料中僅剩余熱解炭和含鐵礦粉。進而可以便于后續(xù)進一步利用熱解炭還原含鐵礦粉。從而實現中低階煤的分質梯級利用。根據本實用新型的具體實施例，鐵礦粉導熱性能強于煤炭。因此，預先將中低階煤與其進行混合后進行熱解，可以利用鐵礦粉導熱性提高中低階煤熱解中的傳熱效率，進而促進和提高熱解效率。根據本實用新型的具體實施例，熱解段內的溫度可以為550-900攝氏度；并且混合物料在熱解段內進行熱解的時間為30-60分鐘。由此可以進一步提高中低階煤的熱解效率，同時提高高附加值的油氣資源的產率。冶煉段430的側壁上具有含氧氣體噴傘431，通過含氧氣體噴傘431向冶煉段430噴入含氧氣體，發(fā)生不完全燃燒放熱和產生富含一氧化碳的氣體，使混合物料發(fā)生還原反應和熔融。根據本實用新型的具體示例，首先，通過含氧氣體噴傘431向冶煉段430噴入含氧氣體，混合物料中的碳發(fā)生不完全燃燒放熱并產生富含一氧化碳的氣體，放熱將物料溫度升高至1200-1300攝氏度，混合物料中的碳和氣體中CO與鐵的氧化物發(fā)生還原反應，得到還原產物。其次，繼續(xù)加熱物料升溫至1500℃左右，還原產物熔融，液體滴落至底部熔池，進行渣鐵分離，獲得鐵水。由此混合物料在冶煉段內完成了還原冶煉，得到鐵水和渣的混合物，并進一步地在熔池段進行渣鐵分離，獲得鐵水和。根據本實用新型的具體實施例，混合物料在冶煉段內進行還原反應和熔融的時間為25-50分鐘。根據本實用新型的具體示例，混合物料中的碳不完全燃燒產出的大量富含CO的高溫煙氣逆流與物料接觸，由裝置頂部的熱解油氣出口排出爐外，高溫煙氣逐漸將原料升溫至550～900℃，物料被高溫煙氣加熱至500℃以上時，發(fā)生熱解反應，產出熱解油氣，經裝置頂部油氣出口排出爐外，熱解油氣經凈化分離后，獲得氣體送入氣柜儲存，熱解油直接售賣或者作為下游加工原料。由此高溫煙氣在排出爐外的過程中，持續(xù)與物料逆流接觸，加熱物料，利用高溫煙氣顯熱，提升熱解冶煉爐的熱效率。根據本實用新型的具體實施例，熱解冶煉爐內的壓力為0.1-0.5KPa。發(fā)明人發(fā)現，熱解反應是氣體增加的反應，同時裝置內溫度較高，并存在大量可燃物，因此通過保持微正壓，一方面有利于保證裝置內不進入空氣，引發(fā)安全事故；另一方面，有利于熱解反應的進行。由此，發(fā)明人巧妙地將鐵礦粉的還原工藝與氧熱法相結合，通過向冶煉段內噴入含氧氣體(如空氣或氧氣等)，使得混合物料中熱解產生的碳與氧氣接觸發(fā)生不完全燃燒放熱，加熱物料至還原溫度，發(fā)生還原反應，產出還原產物；并繼續(xù)加熱混合物料升溫至1500～1600℃，使得還原產物熔化，滴落至底部熔池中，進行渣鐵分離，鐵水由下部的鐵水出口排出爐外，獲得鐵水，進而省去了配備熔分爐。因此，通過采用上述熱解冶煉爐不僅利用了中低階煤熱解產生的碳發(fā)生不完全燃燒加熱物料，同時利用炭發(fā)生不完全燃燒產生CO提高還原氣氛，進而顯著提高鐵礦粉的還原效果，提高還原產物的金屬化率。為了方便理解本實用新型上述實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，下面對利用該系統(tǒng)分質梯級利用中低階煤的方法進行描述。下面參考圖2詳細描述本實用新型具體實施例的中低階煤分質梯級利用的方法。利用中低階煤破碎裝置對中低階煤進行破碎處理，以便得到中低階煤粉；利用含鐵物料破碎裝置對含鐵物料進行破碎處理，以便得到含鐵礦粉；將中低階煤粉和含鐵礦粉在混合裝置內進行混合處理，以便得到混合物料；將混合物料送至熱解冶煉爐內，使混合物料中的在中低階煤在熱解段內發(fā)生熱解，產生熱解油氣和熱解碳；使熱解后混合物料進入冶煉段，向冶煉段內通入含氧氣體，發(fā)生不完全燃燒放熱和產生富含一氧化碳的氣體，使混合物料發(fā)生還原反應和熔融，以便得到鐵水和渣的混合物，使鐵水和渣的混合物進行渣鐵分離，以便得到鐵水和尾渣。通過采用本實用新型上述實施例的中低階煤分質梯級利用的方法，首先將中低階煤粉與含鐵礦粉經混合后在熱解冶煉爐的熱解段內進行熱解，獲得高附加值的油氣資源。進一步地，利用中低階煤粉熱解后得到的熱解炭再次與含鐵物料在熱解冶煉爐的冶煉段發(fā)生還原反應得到還原產物。并且冶煉段內冶煉產生的高溫煙氣向上從熱解段頂壁上的熱解油氣出口排出，進而與熱解段的混合物料逆向接觸，加熱物料，促進熱解的進行。由此，通過采用本實用新型上述實施例的中低階煤分質梯級利用的系統(tǒng)，可以對中低階煤進行分質梯級利用，進而獲得高附加值的油氣資源，同時實現了含鐵礦粉的有效處理。根據本實用新型的具體實施例，下面詳細描述本實用新型具體實施例的中低階煤分質梯級利用的方法。S100：中低階煤破碎處理根據本實用新型的具體實施例，利用中低階煤破碎裝置100對中低階煤進行破碎處理，以便得到中低階煤粉。由此利用中低階煤破碎裝置100對中低階煤進行破碎處理，以便得到中低階煤粉。由此可以便于后續(xù)與鐵礦粉混合均勻，提高二者的接觸面積，進而提高后續(xù)鐵礦粉的冶煉效果。根據本實用新型的具體實施例，具體地可以將中低階煤破碎至平均粒徑均為0.5-5mm。由此可以進一步提高后續(xù)的熱解和冶煉處理。S200：含鐵物料破碎處理根據本實用新型的具體實施例，利用含鐵物料破碎裝置200對含鐵物料進行破碎處理，以便得到含鐵礦粉。由此利用含鐵物料破碎裝置200對含鐵礦粉進行破碎處理，以便得到含鐵礦粉。由此可以便于后續(xù)與中低階煤粉混合均勻，提高二者的接觸面積，進而提高后續(xù)鐵礦粉的冶煉效果。根據本實用新型的具體實施例，具體地可以將含鐵物料破碎至平均粒徑均為0.5-5mm。由此可以進一步提高后續(xù)的熱解和冶煉處理。S300：混合處理根據本實用新型的具體實施例，將中低階煤粉和含鐵礦粉在混合裝置300內進行混合處理，以便得到混合物料。由此利用混合裝置300對中低階煤粉和鐵礦粉進行混合處理，以便得到混合物料，可以便于后續(xù)進行熱解和冶煉處理。根據本實用新型的具體實施例，可以將中低階煤粉和含鐵礦粉按照(1.74-2.45):1的質量比進行混合處理。發(fā)明人發(fā)現，若中低階煤粉添加量過低，則不能提供足夠含碳原料不完全燃燒放熱，無法提供足夠熱量，影響還原產物的金屬化率，若中低階煤粉添加量過多，則產生浪費，增加系統(tǒng)能耗。由此通過采用上述配比可以使得后續(xù)中低階煤熱解后得到的熱解炭能夠充分還原含鐵礦粉，進而提高還原產物的金屬化率。S400：熱解冶煉爐內熱解和冶煉處理根據本實用新型的具體實施例，將混合物料送至熱解冶煉爐內，使混合物料中的在中低階煤在熱解段內發(fā)生熱解，產生熱解油氣和熱解碳；使熱解后混合物料進入冶煉段，向冶煉段內通入含氧氣體，發(fā)生不完全燃燒放熱和產生富含一氧化碳的氣體，使混合物料發(fā)生還原反應和熔融，以便得到鐵水和渣的混合物，使鐵水和渣的混合物進行渣鐵分離，以便得到鐵水和尾渣。根據本實用新型的具體實施例，熱解段適于中低階煤粉發(fā)生熱解產生熱解油氣和熱解碳。其中主要是對中低階煤進行熱解，從而獲得高附加值的油氣資源，并且使得混合物料中僅剩余熱解炭和含鐵礦粉。進而可以便于后續(xù)進一步利用熱解炭還原含鐵礦粉。從而實現中低階煤的分質梯級利用。根據本實用新型的具體實施例，鐵礦粉導熱性能強于煤炭。因此，預先將中低階煤與其進行混合后進行熱解，可以利用鐵礦粉導熱性提高中低階煤熱解中的傳熱效率，進而促進和提高熱解效率。根據本實用新型的具體實施例，熱解段內的溫度可以為550-900攝氏度；并且混合物料在熱解段內進行熱解的時間為30-60分鐘。由此可以進一步提高中低階煤的熱解效率，同時提高高附加值的油氣資源的產率。冶煉段430的側壁上具有含氧氣體噴傘431，通過含氧氣體噴傘431向冶煉段430噴入含氧氣體，發(fā)生不完全燃燒放熱和產生富含一氧化碳的氣體，使混合物料發(fā)生還原反應和熔融。根據本實用新型的具體示例，首先，通過含氧氣體噴傘431向冶煉段430噴入含氧氣體，混合物料中的碳發(fā)生不完全燃燒放熱并產生富含一氧化碳的氣體，放熱將物料溫度升高至1200-1300攝氏度，混合物料中的碳和氣體中CO與鐵的氧化物發(fā)生還原反應，得到還原產物。其次，繼續(xù)加熱物料升溫至1500℃左右，還原產物熔融，液體滴落至底部熔池，進行渣鐵分離，獲得鐵水。最后鐵水和由此混合物料在冶煉段內完成了混合物料的還原冶煉，得到鐵水和渣的混合物，并進一步地在熔池段進行渣鐵分離，獲得鐵水和。根據本實用新型的具體實施例，混合物料在冶煉段內進行還原反應和熔融的時間為25-50分鐘。根據本實用新型的具體示例，混合物料中的碳不完全燃燒產出的大量富含CO的高溫煙氣逆流與物料接觸，由裝置頂部的熱解油氣出口排出爐外，高溫煙氣逐漸將原料升溫至550～900℃，物料被高溫煙氣加熱至500℃以上時，發(fā)生熱解反應，產出熱解油氣，經裝置頂部油氣出口排出爐外，熱解油氣經凈化分離后，獲得氣體送入氣柜儲存，熱解油直接售賣或者作為下游加工原料。由此高溫煙氣在排出爐外的過程中，持續(xù)與物料逆流接觸，加熱物料，利用高溫煙氣顯熱，提升熱解冶煉爐的熱效率。根據本實用新型的具體實施例，熱解冶煉爐內的壓力為0.1-0.5KPa。發(fā)明人發(fā)現，熱解反應是氣體增加的反應，同時裝置內溫度較高，并存在大量可燃物，因此通過保持微正壓，一方面有利于保證裝置內不進入空氣，引發(fā)安全事故；另一方面，有利于熱解反應的進行。由此，發(fā)明人巧妙地將鐵礦粉的還原工藝與氧熱法相結合，通過向冶煉段內噴入含氧氣體(如空氣或氧氣等)，使得混合物料中熱解產生的碳與氧氣接觸發(fā)生不完全燃燒放熱，加熱球團至還原溫度，發(fā)生還原反應，產出還原產物；并繼續(xù)加熱混合物料升溫至1500～1600℃，使得還原產物熔化，滴落至底部熔池中，進行渣鐵分離，鐵水由下部的鐵水出口排出爐外，獲得鐵水，進而省去了配備熔分爐。因此，通過采用上述熱解冶煉爐不僅利用了中低階煤熱解產生的碳發(fā)生不完全燃燒加熱物料，同時利用炭發(fā)生不完全燃燒產生CO提高還原氣氛，進而顯著提高鐵礦粉的還原效果，提高還原產物的金屬化率。實施例中低階煤炭：以某地煤炭為例，其主要性質見表1。表1原煤成分分析項目單位數值備注全水wt％12.9收到基固定碳wt％57.2干基揮發(fā)分wt％36.1干基灰分wt％6.7干基鐵礦使用某地鐵礦。表2鐵礦成分分析將中低階煤炭和鐵礦分別使用破碎機破碎，原料粒度1～3mm。將破碎后的中低階煤粉和鐵礦粉混合在一起，中低階煤粉適當過量，中低階煤：含鐵物料＝2.17:1?；旌衔锪辖涊斔脱b置送入熱解冶煉爐中，裝置從上至下分為熱解段、冶煉段和熔池段，在裝置中下部爐內設有烘爐噴槍，將爐溫升溫至650℃，同時在裝置下部設有含氧氣體(空氣或氧氣)噴口，向裝置中噴射氧氣，氧氣噴量為881m3/t原料，物料中碳與氧氣接觸，物料與氧氣發(fā)生不完全燃燒反應，放出熱量，加熱物料，物料中的碳不完全燃燒產出的大量富含CO的高溫煙氣逆流與物料接觸，由裝置頂部的油氣出口排出爐外，高溫煙氣逐漸將原料升溫至850℃左右，物料被高溫煙氣加熱至500℃以上時，發(fā)生熱解反應，產出熱解油氣，經裝置頂部熱解油氣出口排出爐外，熱解油氣經凈化分離后，獲得氣體送入氣柜儲存，熱解油直接售賣或者作為下游加工原料。碳不完全燃燒放熱將物料加熱至1300℃左右，物料中的碳與鐵的氧化物發(fā)生還原反應，生成還原產物。繼續(xù)加熱，將物料升溫至1500℃，氧化性球團熔融，液體滴落至底部熔池，進行渣鐵分離，鐵水由略靠下的鐵水出口排出爐外，鐵水中Fe含量達到94.1％。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。當前第1頁1 2 3