本发明涉及环保型细粒煤化学脱灰设备与方法，尤其适用于一种煤矿企业中针对高灰细粒煤脱灰使用的环保型细粒煤化学脱灰设备及方法。
背景技术：
目前，随着我国煤炭市场的扩大，煤炭，包括肥煤、焦煤、瘦煤和无烟煤等稀缺煤种中灰分含量越来越高，高端精煤资源愈发重要。焦煤、肥煤资源仅占我国煤炭资源约9％，占世界煤炭资源约1％，除焦煤、肥煤外，优质无烟煤由于钢铁行业对喷吹煤的需求呈现增长趋势，同时受到现代煤化工产业发展的强力支撑，未来其稀缺性也将越发显现，已经列为特殊和稀缺煤炭种类。国内炼焦煤资源不能满足钢铁工业的需求，导致炼焦煤进口量逐年增加，2018年全年进口炼焦煤6490万吨，焦煤已成为继铁矿石之后，钢铁企业不得不正视的成本难题。我国通过解离、浮选等传统物理方法已很难将高灰煤中灰分彻底分离，研究开始使用化极难选煤炭脱灰技术，是合理利用有限煤炭资源的最佳选择，对推动我国选煤技术的精细化发展具有重要意义。
煤炭降灰技术主要分为物理分选、化学分选及生物分选，由于相对成本较低、工艺简单，主流选煤均采用物理分选法，但对于可选性极差的煤种或中煤副产品等分选效果很差。化学处理法主要分为酸式、碱式两种方式，无论哪种方式，都需将煤与药剂在一定温度条件下进行反应，使煤中灰分脱出。市面上尚无化学选煤、脱灰的专用设备，很多研究单位及企业均采用常规化工设备进行试验或生产，设备腐蚀较为严重，在使用挥发性酸或碱进行试验时，药剂挥发、泄露等对设备、从业人员都可能造成伤害。
因此，需发明一种即可实验室使用，又可扩大后工业化生产使用的设备。降低反应药剂的消耗及其对操作员工、环境、设备的消耗。
技术实现要素：
针对现有技术的不足之处，提供一种结构简单，脱灰效果好，安全环保的环保型细粒煤化学脱灰设备及方法。
为实现上述技术目的，本发明的环保型细粒煤化学脱灰设备，包括通过管路顺序连接的脱灰系统、加热系统和分离回收系统；
所述脱灰系统包括脱灰反应器，脱灰反应器为底部为半球形结构的柱状容器，脱灰反应器顶部圆心处设有搅拌电机、一侧设有通过开关控制的入料器、另一侧设有伸入内部的温度控制器，温度控制器由外部夹套与电阻测温杆构成，其中搅拌电机的输出轴连接有伸入脱灰反应器内的搅拌棒，搅拌棒端头设有搅拌叶轮，脱灰反应器的外侧设有显示内部液体位置的液位计；
所述加热系统包括设置在脱灰反应器外侧的水浴加热器，水浴加热器内的底部与侧壁设有托举脱灰反应器悬空的支撑架，并在脱灰反应器底部设有温控加热器，水浴加热器顶部一侧设有进水口、底部一侧设有排水口；
所述分离回收系统包括离心机、气体收集器、风机，其中离心机的入口通过管路与脱灰反应器底部连接，气体收集器通过管路与脱灰反应器的一侧上方连接，管路中设有产生吸力的风机。
所述脱灰反应器、温控夹套、连接管路、气体回收器、均由聚四氟乙烯或四氟乙烯内衬制成，离心机叶轮及脱灰反应器为蒙耐尔合金制成。
一种环保型细粒煤化学脱灰方法，其步骤为：
a、使用时，关闭排水口，通过进水口向水浴加热装置注水直至加满，打开入料器开关，将合适粒度的细粒煤由入料器加入脱灰反应器中，再加入脱灰药剂后关闭入料器的开关，启动搅拌电机带动搅拌棒旋转，然后通过温控器设定加热温度，打开水浴加热器开关加热；
b、加热过程中，保持气体回收装置充满水，产生的挥发性气体通过气体回收装置中回收，通过液位计观察脱灰反应器内的液位高度检测脱灰进程及异常现象，若观测到液面过快上升即将超过反应器容量时立即停止加热并排出物料，检查反应液是否错配及反应温度是否过高；
c、反应结束后，打开入料器开关，同时启动风机，防止脱灰反应器内的挥发性气体散逸，打开离心机，通过管路将脱灰后煤与反应药剂抽取分离，得到煤与反应后液体；
d、分离后关闭水浴加热器，停止搅拌电机，通过入料口，向脱灰反应器内喷淋水洗，然后打开管路清洗离心机，清洗完毕后关闭风机，最后打开开水口排水。
4.根据权利要求3所述的脱灰方法，其特征在于：所述使用的细粒煤为高灰分细粒煤，灰分约40％，破碎至3mm以下。
脱灰药剂为按照固液比1:3～5加入的20％氢氟酸，
温度控制器设定温度40～60℃，温控加热器设定温度为50～70℃，加热时间为加热30～90min。
有益效果：
本申请适合工业化生产使用，对于可选性极差的煤种或中煤副产品等分选效果好，设备不容易被腐蚀，结构简单，脱灰效率高，使用效果好，节省反应药剂的消耗，反应时间、速率可控，通过控制反应时间可调节脱灰程度，完成了反应后固液分离，反应过程中及反应后挥发性酸或碱能够及时回收，有效减少对操作员工以及环境的污染。
附图说明：
图1为本发明的环保型细粒煤化学脱灰设备的结构示意图。
图中：1-入料器，2-搅拌电机，3-搅拌棒，4-温度控制器，5-液位计，6-温控加热器，7-进水口，8-排水口，9-离心机，10-气体收集器，11-风机，12-管路。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：
如图1所示，本发明的环保型细粒煤化学脱灰设备，包括通过管路顺序连接的脱灰系统、加热系统和分离回收系统；
所述脱灰系统包括脱灰反应器，脱灰反应器为底部为半球形结构的柱状容器，脱灰反应器顶部圆心处设有搅拌电机2、一侧设有通过开关控制的入料器1、另一侧设有伸入内部的温度控制器4，温度控制器4由外部夹套与电阻测温杆构成，其中搅拌电机2的输出轴连接有伸入脱灰反应器内的搅拌棒3，搅拌棒3端头设有搅拌叶轮，脱灰反应器的外侧设有显示内部液体位置的液位计5，通过液位计5观察脱灰反应器内的液位高度检测脱灰进程及异常现象，当观测到页面过快上升即将超过反应器容量时立即停止加热并排出液体(按照步骤c)，检查反应液否错配及反应温度是否过高；
所述加热系统包括设置在脱灰反应器外侧的水浴加热器，水浴加热器内的底部与侧壁设有托举脱灰反应器悬空的支撑架，并在脱灰反应器底部设有温控加热器7，水浴加热器顶部一侧设有进水口7、底部一侧设有排水口8；
所述分离回收系统包括离心机9、气体收集器10、风机11，其中离心机9的入口通过管路12与脱灰反应器底部连接，气体收集器10通过管路与脱灰反应器的一侧上方连接，管路中设有产生吸力的风机11。
所述脱灰反应器、温控夹套、连接管路、气体回收器、均由聚四氟乙烯或四氟乙烯内衬制成，离心机叶轮及脱灰反应器为蒙耐尔合金制成。
一种环保型细粒煤化学脱灰方法，其步骤为：
a、使用时，关闭排水口8，通过进水口7向水浴加热装置注水直至加满，打开入料器1开关，将灰分约40％，破碎至3mm以下的高灰分细粒煤，由入料器1加入脱灰反应器中，再加入脱灰药剂后关闭入料器1的开关，脱灰药剂为按照固液比1:3～5加入的20％氢氟酸，启动搅拌电机2带动搅拌棒旋转，然后通过温控器4设定加热温度，打开水浴加热器6开关加热，温度控制器4设定温度40～60℃，温控加热器6设定温度为50～70℃，加热时间为加热30～90min；
b、加热过程中，保持气体回收装置10充满水，产生的挥发性气体通过气体回收装置中回收，通过液位计5观察脱灰反应器内的液位高度检测脱灰进程及异常现象，若观测到液位过快上升即将超过反应器容量时立即停止加热并排出物料，检查反应液是否错配及反应温度是否过高；
c、反应结束后，打开入料器1开关，同时启动风机11，防止脱灰反应器内的挥发性气体散逸，打开离心机9，通过管路12将脱灰后煤与反应药剂抽取分离，得到煤与反应后液体；
d、分离后关闭水浴加热器，停止搅拌电机12，通过入料口1，向脱灰反应器内喷淋水洗，然后打开管路12清洗离心机，清洗完毕后关闭风机11，最后打开开水口8排水。
实施例1：
采用某炼焦中煤，灰分约40％，破碎至3mm以下，关闭出口8，通过进水口7向水浴加热装置加满水，打开入料器1，将炼焦中煤由入料器1加入脱灰反应器，按照固液比1:(3～5)加入20％氢氟酸，关闭入料器1，打开搅拌器2，然后通过温控器4设定温度40～60℃，打开水浴加热器6开关加热。
b、加热过程中，保持气体回收装置10充满水，产生的酸性/碱性的挥发性气体通过气体回收装置中回收，通过液位计5观察液位，加热30～90min。
c、反应结束后，打开入料器1，同时打开风机11抽风，防止挥发性气体散逸，打开离心机9，并打开底部的管路12，离心机将脱灰后煤与反应药剂分离，得到处理后炼焦煤与反应后液体，气体收集器收集得到液体可回收氢氟酸，反应后液体通过其他方式回收各类药剂及盐；搭配质量分数20％的脱灰药剂，经反应后可将高灰煤中约40％的灰分降至10％左右；
d、分离后关闭水浴加热器，关闭管路12，关闭搅拌器，通过入料器1，向脱灰反应器内喷淋水洗，打开管路12排水，清洗完毕后关闭风机11，打开出水口8排出水。
1.一种环保型细粒煤化学脱灰设备，其特征在于：它包括通过管路顺序连接的脱灰系统、加热系统和分离回收系统；
所述脱灰系统包括脱灰反应器，脱灰反应器为底部为半球形结构的柱状容器，脱灰反应器顶部圆心处设有搅拌电机（2）、一侧设有通过开关控制的入料器（1）、另一侧设有伸入内部的温度控制器（4），温度控制器（4）由外部夹套与电阻测温杆构成，其中搅拌电机（2）的输出轴连接有伸入脱灰反应器内的搅拌棒（3），搅拌棒（3）端头设有搅拌叶轮，脱灰反应器的外侧设有显示内部液体位置的液位计（5）；
所述加热系统包括设置在脱灰反应器外侧的水浴加热器，水浴加热器内的底部与侧壁设有托举脱灰反应器悬空的支撑架，并在脱灰反应器底部设有温控加热器（7），水浴加热器顶部一侧设有进水口（7）、底部一侧设有排水口（8）；
所述分离回收系统包括离心机（9）、气体收集器（10）、风机（11），其中离心机（9）的入口通过管路（12）与脱灰反应器底部连接，气体收集器（10）通过管路与脱灰反应器的一侧上方连接，管路中设有产生吸力的风机（11）。
2.根据权利要求1所述的环保型细粒煤化学脱灰设备，其特征在于：所述脱灰反应器、温控夹套、连接管路、气体回收器、均由聚四氟乙烯或四氟乙烯内衬制成，离心机叶轮及脱灰反应器为蒙耐尔合金制成。
3.一种使用权利要求1所述环保型细粒煤化学脱灰设备的脱灰方法，其特征在于步骤为：
a、使用时，关闭排水口（8），通过进水口（7）向水浴加热装置注水直至加满，打开入料器（1）开关，将合适粒度的细粒煤由入料器（1）加入脱灰反应器中，再加入脱灰药剂后关闭入料器（1）的开关，启动搅拌电机（2）带动搅拌棒旋转，然后通过温控器（4）设定加热温度，打开水浴加热器（6）开关加热；
b、加热过程中，保持气体回收装置（10）充满水，产生的挥发性气体通过气体回收装置中回收，通过液位计（5）观察脱灰反应器内的液位高度检测脱灰进程及异常现象，若观测到液面过快上升即将超过反应器容量时立即停止加热并排出物料，检查反应液是否错配及反应温度是否过高；
c、反应结束后，打开入料器（1）开关，同时启动风机（11），防止脱灰反应器内的挥发性气体散逸，打开离心机（9），通过管路（12）将脱灰后煤与反应药剂抽取分离，得到煤与反应后液体；
d、分离后关闭水浴加热器，停止搅拌电机（12），通过入料口（1），向脱灰反应器内喷淋水洗，然后打开管路（12）清洗离心机，清洗完毕后关闭风机（11），最后打开开水口（8）排水。
4.根据权利要求3所述的脱灰方法，其特征在于：所述使用的细粒煤为高灰分细粒煤，灰分约40%，破碎至3mm以下。
5.根据权利要求3所述的脱灰方法，其特征在于：脱灰药剂为按照固液比1:3~5加入的20%氢氟酸。
6.根据权利要求3所述的脱灰方法，其特征在于：温度控制器（4）设定温度40~60℃，温控加热器（6）设定温度为50~70℃，加热时间为加热30~90min。
技术总结