微波技術(shù)在煤化工行業(yè)的應(yīng)用教材

1、不顛覆，無突破---微波技術(shù)在煤化工行業(yè)的應(yīng)用,西安龍華微波冶金有限責(zé)任公司西安龍華微波化工有限責(zé)任公司2017年6月,目 錄,一、西安龍華公司及其三大原創(chuàng)性微波冶金創(chuàng)新技術(shù)簡介二、微波冶金技術(shù)介紹：原理、突出特點(diǎn)和能效三、組合創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)工業(yè)微波的大型化和工程化四、微波技術(shù)在煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上的應(yīng)用 ---微波中溫干餾技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤炭分質(zhì)分級梯級綜合利用 ---微波高溫干餾技術(shù)實(shí)現(xiàn)微波型焦生產(chǎn) --

2、-微波催化加熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)應(yīng)用在化學(xué)合成 ---微波技術(shù)應(yīng)用于固廢危廢廢處置工程中的應(yīng)用五、微波冶金化工爐窯的部分設(shè)計(jì)六、微波冶金技術(shù)開發(fā)規(guī)劃與合作七、微波爐窯設(shè)備照片,一、公司簡介---公司價(jià)值定位,公司名稱：西安龍華微波化工有限責(zé)任公司 西安龍華微波冶金有限責(zé)任公司 成立時(shí)間：2015年6月注冊地點(diǎn)：西安市高新區(qū)錦業(yè)路69號創(chuàng)業(yè)研發(fā)

3、園企業(yè)價(jià)值定位： 微波全面替代常規(guī)工業(yè)加熱的工程服務(wù)商和裝備提供商企業(yè)戰(zhàn)略： 通過不斷組合創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)性技術(shù)創(chuàng)造,一、公司簡介---三大微波應(yīng)用原創(chuàng)性技術(shù)創(chuàng)新,微波技術(shù)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)冶金化工全產(chǎn)業(yè)鏈上微波全面替代常規(guī)加熱模式實(shí)現(xiàn)節(jié)能50%以上，在爐冶煉時(shí)間縮短至60分鐘以內(nèi),一、公司簡介---技術(shù)應(yīng)用研發(fā)團(tuán)隊(duì),總設(shè)計(jì)：由西安龍華公司主持和組織設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)研究院、 高校專業(yè)研究機(jī)構(gòu)共同參與的總體設(shè)計(jì)。并由西安龍華公司獨(dú)

4、享知識產(chǎn)權(quán)總圖設(shè)計(jì)：西安船舶工程研究院，或其他設(shè)計(jì)院合作冶金工藝及熱工設(shè)計(jì)：西安建筑科技大學(xué)、西安交通大學(xué)核心裝備主體設(shè)計(jì)：西安瑞馳公司，西安龍華公司設(shè)計(jì)人員： 工藝設(shè)計(jì)人員：白玉龍（高級能源師）、王昀睿（教授）、 楊 楚（工程師）、周小兵（工程師）、孫德勝（高工） 熱工設(shè)計(jì)人員：蘇曉輝 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員：陶立平（工程師）、尚曉輝（工程師） 電氣設(shè)計(jì)人員：葛勇、劉凱,頻率：300MHz～30

5、00MHz波長：1000mm～100mm,民用頻率（MHz）： 340 915 2450 對應(yīng)波長（mm）： 909 327 122 可穿透物料厚度（mm）：909 327 122,二、微波技術(shù)介紹---微波加熱技術(shù)是開啟傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新未來的鑰匙,透熱式整體加熱—熱心效應(yīng),急速加熱,選擇性加熱,催化效益,二、微波技術(shù)介紹---微波能加熱的特點(diǎn),1選擇性加熱物料，升溫速率快，加熱效率高

6、。內(nèi)部加熱,2對氧化還原反應(yīng)具有催化作用，能降低反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時(shí)間。催化作用,3其本身不產(chǎn)生任何氣體，沒有氧氣氮?dú)馐菍?shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的有效途徑之一。 清潔生產(chǎn),4使物料在瞬間得到或失去熱量來源，易于自動(dòng)控制。 自動(dòng)控制,二、微波技術(shù)介紹---突出特點(diǎn)和能效,微波作為一種新型綠

7、色加熱方法，可用于改進(jìn)部分高能耗、高污染冶金工藝，開發(fā)冶金新技術(shù)。,微波輻射會(huì)具有加快冶金化學(xué)反應(yīng)等效應(yīng)。在微波加熱中，微波不僅僅只是作為一種加熱能源，微波加熱本身也是一種活化過程。美國的M.A.Janny教授首先對微波促進(jìn)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，測定了高純Al2O3燒結(jié)過程中的表觀活化能Ea，發(fā)現(xiàn)微波燒結(jié)中Ea僅為170KJ/mol，而在常規(guī)電阻加熱燒結(jié)中Ea=575KJ/mol，由此可推測微波促進(jìn)了原子的擴(kuò)散。M.A.Jann

8、y等進(jìn)一步用18O示蹤法測量了Al2O3單晶的擴(kuò)散過程，也證明微波加熱條件下擴(kuò)散系數(shù)高于常規(guī)加熱時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)。S.A.Freeman等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波場具有增強(qiáng)離子電導(dǎo)的效應(yīng)。認(rèn)為高頻電場能促進(jìn)晶粒表層帶電空位的遷移，從而使晶粒產(chǎn)生類似于擴(kuò)散蠕動(dòng)的塑性變形，從而促進(jìn)了燒結(jié)的進(jìn)行,二、微波技術(shù)介紹---能級測定和節(jié)能原理,較常規(guī)加熱方法節(jié)能40%～70%以上,40～70%,提高材料加熱/加工效率數(shù)倍至數(shù)百倍,XX倍,優(yōu),大幅提高加工

9、材料品質(zhì)（整體均勻加熱）,70～90%,微波加熱可大幅度減少煙氣處理量至10%、沒有NOx排放,二、微波技術(shù)介紹---微波加熱的節(jié)能減排,二、微波技術(shù)介紹 ---微波能加熱的升溫曲線,二、微波技術(shù)介紹 ---2450MHz微波源及其組成,最大2KW--2450MHz微波源,二、微波技術(shù)介紹 ---915MHz微波源及其組成,,,<4MW,＞10MW,,,,,三、微波的發(fā)展、微波的團(tuán)隊(duì),三、組合

10、創(chuàng)新技術(shù)創(chuàng)建大型微波反應(yīng)器,微波化工技術(shù)、大型冶金爐窯，已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)，組合實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，開發(fā)適合微波加熱特性的大型化微波爐窯，還需要有想象力、創(chuàng)造力。密閉環(huán)形微波干餾窯：微波煤炭熱解提質(zhì)、蘭炭生產(chǎn)、油泥油頁巖油砂處理密閉微波冶煉爐：多種金屬氧化物加熱完成氧化還原燒結(jié)冶煉等冶金過程真空微波冶煉爐：多種金屬及氧化物加熱，完成蒸餾、還原等冶金化工過程密閉微波分解爐：適用于碳酸鹽、硫酸鹽、碘化物、氯化物、硝酸鹽、硫化物等冶金化工過程

11、,三、微波工業(yè)爐窯工程介紹 ---微波燒結(jié)爐和烘干爐,裝機(jī)容量達(dá)到300KW的915MHz干燥裝置,三、微波技術(shù)介紹 ---1000KW 915MHz微波烘干裝置,三、微波技術(shù)介紹 ---450KW 微波中溫干餾中試生產(chǎn)線,三、75KW微波實(shí)驗(yàn)爐簡介--技術(shù)參數(shù)和圖紙,設(shè)備型號：VMSK-75KW微波裝機(jī)容量：75KW生產(chǎn)能力：鎂5Kg/h； 物料100Kg/h

12、。物料處理能力：70Kg在爐時(shí)間：60分鐘冶煉溫度：1200℃真空度：10Pa還原爐直徑：1950mm工況屬性：間歇式、人工進(jìn)出料,三、75KW實(shí)驗(yàn)爐簡介---功能介紹,在真空狀態(tài)下是一套以還原金屬鎂、金屬鈣還原為主的真空微波冶煉爐，具有使用微波加熱、爐內(nèi)坩堝旋轉(zhuǎn)、真空冶煉、在線冷卻收集金屬蒸汽、在線監(jiān)測重量、在線測量溫度、提供爐內(nèi)實(shí)時(shí)影像、在線計(jì)量能耗等功能，復(fù)制、模擬和優(yōu)化了現(xiàn)有的“皮江法”冶煉金屬鎂鈣的工藝和設(shè)備。在

13、非真空狀態(tài)時(shí)又是一套密閉微波冶煉爐，可以完成密閉熱解、分解、氧化還原、燒結(jié)、爐內(nèi)氣體置換等功能，可以加熱煤炭、合金、金屬非金屬氧化物、以及各種混合物。實(shí)驗(yàn)爐的設(shè)備和生產(chǎn)工藝在性能與技術(shù)上處于國際首創(chuàng)的水平，可以給出定性和量化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，特別是能在線給出能耗、反應(yīng)起始終結(jié)溫度、失重率、反應(yīng)時(shí)間、吸波特性等數(shù)據(jù)，可以協(xié)助實(shí)驗(yàn)人員作出實(shí)驗(yàn)的各種曲線。在有導(dǎo)師參與的情況下作出微波應(yīng)用的數(shù)學(xué)物理化學(xué)模型。,三、75KW微波實(shí)驗(yàn)爐簡介—自動(dòng)控制

14、界面,二、微波技術(shù)介紹 ---915MHz微波實(shí)驗(yàn)裝置,,,,,產(chǎn)品高附加值，可再開發(fā)短流程清潔生產(chǎn)新工藝，體現(xiàn)微波冶金化工爐窯價(jià)值,產(chǎn)量小、微波工業(yè)爐窯設(shè)計(jì)制造難度小,在爐時(shí)間極大幅度縮短，幾十小時(shí) 45分鐘,煤炭及其中間生成物很吸波，升溫100℃/分鐘,覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈，體現(xiàn)環(huán)保節(jié)能和資源化,四、微波技術(shù)在煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上的應(yīng)用 ---具有六大獨(dú)特的優(yōu)勢,,微波工業(yè)爐窯容易實(shí)現(xiàn)密閉、真空和高壓，產(chǎn)品

15、無泄漏、無氧氣氮?dú)膺M(jìn)入，產(chǎn)品純度高,四、三大創(chuàng)造性的組合創(chuàng)新技術(shù) ---應(yīng)用于煤+電+冶金化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園,四、微波干餾煤炭理論和實(shí)驗(yàn)簡介 ---傳統(tǒng)煤炭熱解提質(zhì)行業(yè)遭遇的困境,產(chǎn)能?。簢鴥?nèi)外煤炭熱解提質(zhì)技術(shù)已達(dá)數(shù)十種。依據(jù)不同加熱方式、載體形式、床型結(jié)構(gòu)，不同程度地存在安全、環(huán)保、節(jié)能、穩(wěn)定、投資高、運(yùn)行成本高等問題，不斷進(jìn)行幾十萬噸級甚至百萬噸級的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)。“三八塊”煤作為原料，煤種指標(biāo)變化更難

16、適合；焦油收得率低，最高10%左右且油品中帶灰，后處理困難；產(chǎn)品質(zhì)量差異大，提質(zhì)煤產(chǎn)品存在易氧化、易碎等問題環(huán)保不過關(guān)，廢氣排放強(qiáng)度高，污染物超標(biāo)；受困于各種因素影響，安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行困難，經(jīng)濟(jì)性較差。蘭炭、褐煤提質(zhì)等行業(yè)處于全面虧損狀態(tài)，僅僅依靠煤焦油的部分利潤勉強(qiáng)維持。,四、微波干餾煤炭理論和實(shí)驗(yàn)簡介 ---微波能加熱煤炭的優(yōu)勢,升溫速率高：室溫～650℃用時(shí)25分鐘，其中室溫～180℃用時(shí)17，升溫速

17、率達(dá)到11℃/分鐘；180℃～650℃用時(shí)8分鐘，升溫速率達(dá)到58℃/分鐘。一般熱解在30分鐘內(nèi)完成?？梢允褂妹耗唷⒎勖?、“三八塊”煤作為原料，根據(jù)熱解提質(zhì)的需要選擇原料和煤種；焦油收得率高達(dá)18%以上（哈密的45%揮發(fā)份的煤炭實(shí)驗(yàn)室加催化劑后焦油收得率達(dá)到22%），且油品中帶灰塵含量降低到原有的10%左右，后加工簡單；大料、中料、粉末產(chǎn)品質(zhì)量相同并穩(wěn)定，強(qiáng)度提高、不易燃，在空氣中自然堆放不復(fù)吸水環(huán)保好處理過關(guān)，能安全、穩(wěn)定、長

18、周期運(yùn)行。使蘭炭、褐煤提質(zhì)等行業(yè)扭虧為盈，甚至是很好的盈利項(xiàng)目。,四、微波干餾煤炭理論和實(shí)驗(yàn)簡介 ---幾種新工藝比較,四、微波干餾煤炭理論和實(shí)驗(yàn)簡介 ---焦油收得率的理論計(jì)算,煤炭的揮發(fā)份的定義：把煤在隔絕空氣條件下，于一定的溫度下加熱一定時(shí)間，煤中分解出來的液體（蒸氣狀態(tài)）和氣體產(chǎn)物減去煤中所含的水分，即為揮發(fā)份密閉干餾蘭炭尾氣的加權(quán)分子量不超過12，(CH4 55%、H230%、CO10%)，

19、蘭炭尾氣的質(zhì)量約為134Kg，陜北的煤炭平均揮發(fā)份為35%，焦油質(zhì)量約為216Kg，即可以回收21.6%其他加熱模式對焦油收得率是減法：焦油分解，氣體產(chǎn)量高微波加熱模式對焦油收得率是加法，有催化作用，增加收得率。（可以發(fā)生費(fèi)·托合成FT反應(yīng)，它以合成氣(CO和H2)為原料在催化劑(主要是鐵系) 和適當(dāng)反應(yīng)條件下合成以石蠟烴為主的液體燃料的工藝過程）。還可以增加催化劑，再發(fā)生費(fèi)·托合成，增加收得率,五、微波冶金化

20、工爐窯的部分設(shè)計(jì) ---環(huán)形真空微波干餾窯原理介紹,環(huán)形窯是窯體呈環(huán)形結(jié)構(gòu)的爐窯，外墻、內(nèi)墻、窯頂及安裝在內(nèi)外墻上的微波裝置固定不動(dòng)，呈正圓的環(huán)形窯底轉(zhuǎn)動(dòng)。窯底盤裝載需要干餾的物料，微波能通過電磁波穿透物料。需要干餾的原煤，由密閉裝料裝置裝入勻速旋轉(zhuǎn)的底盤上，均勻地鋪放在底盤上。爐底連續(xù)旋轉(zhuǎn)，由真空進(jìn)料裝置將預(yù)熱至200 ℃的煤炭依次運(yùn)送經(jīng)過環(huán)形窯的焦油段、甲烷段、氫氣段真空冷卻出爐裝置，在真空冷卻出爐裝置內(nèi)使用蒸汽冷卻

21、后到120℃ 以下并完成出料。由于有預(yù)熱和冷卻，并可將其他工序的低溫余熱作為烘干能源使用，能耗大幅度降低。在整個(gè)加熱、保溫、冷卻的干餾過程中，可準(zhǔn)確控制干餾過程的溫度、時(shí)間和干餾氣流量。使用雙級水環(huán)真空泵串聯(lián)使用，運(yùn)行在4000Pa。,五、微波冶金化工爐窯的部分設(shè)計(jì) ---窯體結(jié)構(gòu)示意圖,五、微波冶金化工爐窯的部分設(shè)計(jì) ---微波窯體結(jié)構(gòu)示意圖,六、微波在煤化工行業(yè)的其他應(yīng)用,微波低溫

22、煤炭熱解提質(zhì)（微波蘭炭、微波處理褐煤、微波處理鍋爐燃燒前煤粉）微波高溫煤炭熱解提質(zhì)（微波焦炭）微波固堿生產(chǎn)、濃硫酸生產(chǎn)及其復(fù)濃、鹽酸脫水及其復(fù)濃微波活性炭碳化、再生微波煤炭催化液化（微波煤制油）微波煤炭催化氣化（微波煤制天然氣）微波煤制水煤氣（微波煤制CO、H2）微波煤炭地下氣化微波催化合成、微波催化劑再生生物質(zhì)微波處理生產(chǎn)木炭、木醋液、木煤氣,六、微波應(yīng)用,褐煤堆積溫升試驗(yàn)(1),褐煤堆積試驗(yàn)(2),六、微波應(yīng)用--

23、-相關(guān)試驗(yàn),褐煤原樣孔隙結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖,干燥后褐煤孔隙結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖,六、微波應(yīng)用---相關(guān)照片,六、微波應(yīng)用--- 設(shè)備圖片：9KW微波燒結(jié)爐,設(shè)備型號：MSK-10微波裝機(jī)容量：9KW生產(chǎn)能力：24只坩堝物料處理能力：15Kg在爐時(shí)間：50分鐘 原在爐時(shí)間：200分鐘燒結(jié)溫度：950℃ 原燒結(jié)溫度：1250 ℃ 最高溫度：1350 ℃工況屬性：間歇式、 人工進(jìn)出料

24、,六、微波應(yīng)用--- 設(shè)備圖片：200KW真空微波鋼帶蒸餾窯,六、微波應(yīng)用--- 設(shè)備圖片：200KW真空微波鋼帶蒸餾窯,七、微波應(yīng)用--- 設(shè)備照片：2250KW微波褐煤熱解提質(zhì)生產(chǎn)線,,聯(lián)系方式：郵 編：710077地 址：西安市高新區(qū)錦業(yè)路69號創(chuàng)業(yè)研發(fā)園A區(qū)9號 現(xiàn)代企業(yè)中心一層電 話：029—88589160 、88583387 傳