一种微波加热制备煤基活性焦的系统及方法技术方案

本申请公开了一种微波加热制备煤基活性焦的系统及方法，其中微波加热制备煤基活性焦的系统包括：预氧化装置、微波炭化装置、微波活化装置、活性焦冷却装置、尾气燃烧装置、蒸汽发生装置，所述微波炭化装置的进料口连通所述预氧化装置的出料口；所述微波活化装置的进料口连通所述微波炭化装置的出料口；所述活性焦冷却装置的进料口连通所述微波活化装置的出料口；所述尾气燃烧装置的入口连通所述微波炭化装置的炭化气出口以及所述微波活化装置的活化气出口。本申请所述微波加热制备煤基活性焦的系统，可以实现高效制备煤基活性焦、尾气中高温余热和可燃物回收利用等功能，有利于促进煤焦活性焦工业化大规模生产和节能减排。煤焦活性焦工业化大规模生产和节能减排。煤焦活性焦工业化大规模生产和节能减排。

【技术实现步骤摘要】
一种微波加热制备煤基活性焦的系统及方法


[0001]本申请属于活性焦制备
，尤其涉及一种微波加热制备煤基活性焦的系统及方法。

技术介绍

[0002]活性焦是一种具有高度发达的孔隙结构和高比表面积的人工炭材料制品，其最显著的特征是吸附作用，可以从气相或液相中吸附各种物质。采用煤作为原料来制造活性焦的技术被逐渐推广。活性焦生产过程中的炭化工序实际上就是物料在低温条件下的干馏，在该过程中，物料在一定的低温范围内和隔绝空气的条件下逐步升温加热，物料中的低分子物质首先挥发，然后煤及煤焦油沥青分解，从而产生炭化料和炭化尾气。活性焦的活化过程主要在高温下通过活化剂改造炭化料的表面形态以及内部结构从而改善活性焦的性能。
[0003]活性焦传统的炭化活化过程主要依靠斯列普炉、移动床等设备，加热方式一般为热传导、热对流或热辐射。这些热解方法存在如下问题：物料内外层升温存在温度梯度，反应不均匀；炉膛加热和冷却时间往往长达数小时，启停过程耗时且浪费大量热能，能量利用率低；不能实现快速响应，具有热惯性；产品附加值低等。常规热解的加热方式在一定程度上制约着煤热解技术的进一步发展和应用。
[0004]微波热解技术是近年来新兴的一种热加工技术，因其独特的加热方式和便于控制、加热迅速以及加热均匀等优点被研究者关注。煤微波热解(炭化)是煤在电磁场中由介电损耗而引起的整体加热，生成焦炭或兰炭、煤焦油和煤气的煤热分解过程。与传统热解相比，煤微波热解具有热解时间短、煤焦油品质高、煤气中有价组分含量高等优点，是煤清洁分级利用的一个重要发展方向。同时可利用微波加热对炭化料进行活化，同样具有缩短活化时间，高效节能的优点。
[0005]目前微波加热也被提出应用于活性焦(炭)制备工艺中，但主要仅对煤或生物质进行炭化处理，所得焦炭性能难以达到工业要求。同时，炭化气体中的焦油容易在管道内及微波加热装置内造成堵塞和污染，不便于清洗，且未对尾气中污染物进行处理，不利于环境保护。
[0006]此外，目前针对于活性焦的制备主要集中于粉末状和柱状成型活性焦，而对于原煤大粒径活性焦的系统制备研究较少。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提出一种微波加热制备煤基活性焦的系统，利用微波加热对原煤颗粒进行炭化和活化，并且利用尾气燃烧装置对炭化和活化尾气进行燃烧加热给水制备高温蒸汽，所得蒸汽一部分作为活化剂参与活性焦活化过程，另一部分可供给发电装置。通过本系统，可以实现高效制备煤基活性焦、尾气中高温余热和可燃物回收利用等功能，有利于促进煤焦活性焦工业化大规模生产和节能减排。
[0008]本专利技术的第二个目的在于提出一种微波加热制备煤基活性焦的方法。
[0009]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种微波加热制备煤基活性焦的系统，包括：
[0010]预氧化装置；
[0011]微波炭化装置，所述微波炭化装置的进料口连通所述预氧化装置的出料口；
[0012]微波活化装置，所述微波活化装置的进料口连通所述微波炭化装置的出料口；
[0013]活性焦冷却装置，所述活性焦冷却装置的进料口连通所述微波活化装置的出料口；
[0014]尾气燃烧装置，所述尾气燃烧装置的入口连通所述微波炭化装置的炭化气出口以及所述微波活化装置的活化气出口；
[0015]蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置的热媒质入口连通所述尾气燃烧装置的出口，所述蒸汽发生装置的冷媒质入口连通所述活性焦冷却装置的换热介质出口；所述蒸汽发生装置的蒸汽出口分两路，一路连通所述微波活化装置的活化气入口，另一路连通发电装置。
[0016]另外，根据本专利技术上述实施例提出的微波加热制备煤基活性焦的系统，还可以具有如下附加的技术特征：
[0017]在一些实施例中，所述预氧化装置为干燥箱或马弗炉。
[0018]在一些实施例中，所述微波炭化装置和微波活化装置均为微波热解炉。
[0019]在一些实施例中，所述尾气燃烧装置为绝热燃烧炉。
[0020]在一些实施例中，所述活性焦冷却装置为管壳式换热器。
[0021]在一些实施例中，所述蒸汽发生装置为锅炉。
[0022]在一些实施例中，所述发电装置为汽轮机。
[0023]在一些实施例中，所述的微波加热制备煤基活性焦的系统还包括预处理装置，所述预处理装置包括依次连通的筛分装置和干燥装置，所述干燥装置的出料口连通所述预氧化装置的进料口。
[0024]在一些实施例中，所述筛分装置为振动筛，筛分粒径为8
‑
15mm。
[0025]在一些实施例中，所述干燥装置为干燥机或真空干燥箱。
[0026]在一些实施例中，所述发电装置电连接所述微波炭化装置、所述微波活化装置、所述预氧化装置、所述预处理装置中的一个或多个。
[0027]在一些实施例中，所述的微波加热制备煤基活性焦的系统还包括尾气净化装置，所述尾气净化装置包括依次连通的除尘器和脱硫脱硝塔，所述除尘器的入口连通所述蒸汽发生装置的热媒质入口。
[0028]在一些实施例中，所述的微波加热制备煤基活性焦的系统还包括收集装置，所述收集装置为储存罐。
[0029]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种应用本申请实施例的微波加热制备煤基活性焦的系统制备活性焦的方法，包括：
[0030]将煤粒暴露于空气中预氧化，获得预氧化后的煤粒；
[0031]将所述预氧化后的煤粒微波加热炭化，获得炭化料；
[0032]将所述炭化料于活化剂作用下微波加热活化，获得活化后的活性焦；
[0033]将所述活化后的活性焦冷却后排出。
[0034]在一些实施例中，所述预氧化的温度为180
‑
220℃，预氧化时间为5
‑
15h。
[0035]在一些实施例中，所述炭化温度为500
‑
650℃，炭化时间为1
‑
2h。
[0036]在一些实施例中，所述活化温度为700
‑
850℃，活化时间为2
‑
3h。
[0037]在一些实施例中，所述炭化和活化过程中微波功率为2.5
‑
3.5KW，微波频率为2
‑
3Ghz。
[0038]在一些实施例中，所述活化剂为水蒸气。
[0039]在一些实施例中，所述微波加热制备煤基活性焦的方法还包括在进行所述预氧化之前，对原煤进行预处理获得所述煤粒的步骤；所述原煤为低阶煤；所述预处理的方法为：选用电厂原煤筛分粒径8
‑
15mm的煤粒，将其于105
‑
110℃干燥10
‑
14h。
[0040]在一些实施例中，所述微波加热制备煤基活性焦的方法还包括：将所述炭化尾气和所述活化尾气燃烧后送入蒸汽发生装置加热活性焦冷却后的水，产生的蒸汽部分作为活化过程的活化剂，另一部分用于汽轮机发电，为所述微波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波加热制备煤基活性焦的系统，其特征在于，包括：预氧化装置；微波炭化装置，所述微波炭化装置的进料口连通所述预氧化装置的出料口；微波活化装置，所述微波活化装置的进料口连通所述微波炭化装置的出料口；活性焦冷却装置，所述活性焦冷却装置的进料口连通所述微波活化装置的出料口；尾气燃烧装置，所述尾气燃烧装置的入口连通所述微波炭化装置的炭化气出口以及所述微波活化装置的活化气出口；蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置的热媒质入口连通所述尾气燃烧装置的出口，所述蒸汽发生装置的冷媒质入口连通所述活性焦冷却装置的换热介质出口；所述蒸汽发生装置的蒸汽出口分两路，一路连通所述微波活化装置的活化气入口，另一路连通发电装置。2.根据权利要求1所述的微波加热制备煤基活性焦的系统，其特征在于，所述预氧化装置为干燥箱或马弗炉。3.根据权利要求1所述的微波加热制备煤基活性焦的系统，其特征在于，所述微波炭化装置和微波活化装置均为微波热解炉。4.根据权利要求1所述的微波加热制备煤基活性焦的系统，其特征在于，所述尾气燃烧装置为绝热燃烧炉。5.根据权利要求1所述的微波加热制备煤基活性焦的系统，其特征在于，所述活性焦冷却装置为管壳式换热器；和/或，所述蒸汽发生装置为锅炉；和/或，所述发电装置为汽轮机。6.根据权利要求1所述的微波加热制备煤基活性焦的系统，其特征在于，还包括预处理装置，所述预处理装置包括依次连通的筛分装置和干燥装置，所述干燥装置的出料口连通所述预氧化装置的进料口。7.根据权利要求6所述的微波加热制备煤基活性焦的系统，其特征在于，所述筛分装置为振动筛，筛分粒径为8
‑
15mm；和/或，所述干燥装置为干燥机或真空干燥箱；和/或，所述发电装置电连接所述微波炭化装置、所述微波活化装置、所述预氧化装置、所述预处理装置中的一个或多个。8.根据权利要求1或6所述的微波加热制备煤基活性焦的系统，其特征在于，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，靳晓灵，杨成龙，赵瀚辰，邓磊，车得福，蔡铭，姚明宇，贾晨光，井庆贺，张洪清，孙元帅，
申请(专利权)人：西安交通大学扎赉诺尔煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：