不顛覆無(wú)突破微波在煤化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

不顛覆，無(wú)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(jiǎn)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(jí)梯級(jí)綜合利用---微波高溫干餾技術(shù)實(shí)現(xiàn)微波型焦生產(chǎn)---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(kāi)發(fā)規(guī)劃與合作七、微波爐窯設(shè)備照片一、公司簡(jiǎn)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(cè)地點(diǎn)：西安市高新區(qū)錦業(yè)路69號(hào)創(chuàng)業(yè)研發(fā)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(guò)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(jiǎn)介---三大微波應(yīng)用原創(chuàng)性技術(shù)創(chuàng)新密閉微波干餾技術(shù)煤炭熱解提質(zhì)微波蘭炭型焦生產(chǎn)低沸點(diǎn)金屬單質(zhì)升華真空微波冶煉技術(shù)密閉微波冶煉技術(shù)加熱、燒結(jié)、還原氣相沉積、蒸餾、分溫冷凝密閉微波分解技術(shù)碘化物氯化物分解電解渣分解燒結(jié)處理脫硫石膏低溫分解微波技術(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(jiǎn)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)享知識(shí)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(jí)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～3000MHz波長(zhǎng)：1000mm～100mm民用頻率（MHz）：3409152450對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)（mm）：909327122

可穿透物料厚度（mm）：909327122二、微波技術(shù)介紹

---微波加熱技術(shù)是開(kāi)啟傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新未來(lái)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。內(nèi)部加熱

2對(duì)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(méi)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(lái)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色加熱方法，可用于改進(jìn)部分高能耗、高污染冶金工藝，開(kāi)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(guò)程。美國(guó)的M.A.Janny教授首先對(duì)微波促進(jìn)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，測(cè)定了高純Al2O3燒結(jié)過(guò)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(cè)微波促進(jìn)了原子的擴(kuò)散。M.A.Janny等進(jìn)一步用18O示蹤法測(cè)量了Al2O3單晶的擴(kuò)散過(guò)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(chǎng)具有增強(qiáng)離子電導(dǎo)的效應(yīng)。認(rèn)為高頻電場(chǎng)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(jí)測(cè)定和節(jié)能原理較常規(guī)加熱方法節(jié)能40%～70%以上40～70%環(huán)保節(jié)能高效產(chǎn)品質(zhì)量提高材料加熱/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(méi)有NOx排放二、微波技術(shù)介紹---微波加熱的節(jié)能減排二、微波波技術(shù)術(shù)介紹紹---微波能能加熱熱的升升溫曲曲線二、微微波技技術(shù)介介紹---2450MHz微波源源及其其組成成最大2KW--2450MHz微波源源二、微微波技技術(shù)介介紹---915MHz微波源源及其其組成成南京三樂(lè)大型微波源數(shù)十年昆工非常規(guī)冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，二十年西安龍華大型冶金爐窯和冶金節(jié)能工程十五年<4MW＞10MW三、微微波的的發(fā)展展、微微波的的團(tuán)隊(duì)隊(duì)三、組組合創(chuàng)創(chuàng)新技技術(shù)創(chuàng)創(chuàng)建大大型微微波反反應(yīng)器器微波化化工技技術(shù)、、大型型冶金金爐窯窯，已已經(jīng)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化化應(yīng)用用的技技術(shù)，，組合合實(shí)現(xiàn)現(xiàn)創(chuàng)新新，開(kāi)開(kāi)發(fā)適適合微微波加加熱特特性的的大型型化微微波爐爐窯，，還需需要有有想象象力、、創(chuàng)造造力。。密閉環(huán)環(huán)形微微波干干餾窯窯：微微波煤煤炭熱熱解提提質(zhì)、、蘭炭炭生產(chǎn)產(chǎn)、油油泥油油頁(yè)巖巖油砂砂處理理密閉微微波冶冶煉爐爐：多多種金金屬氧氧化物物加熱熱完成成氧化化還原原燒結(jié)結(jié)冶煉煉等冶冶金過(guò)過(guò)程真空微微波冶冶煉爐爐：多多種金金屬及及氧化化物加加熱，，完成成蒸餾餾、還還原等等冶金金化工工過(guò)程程密閉微微波分分解爐爐：適適用于于碳酸酸鹽、、硫酸酸鹽、、碘化化物、、氯化化物、、硝酸酸鹽、、硫化化物等等冶金金化工工過(guò)程程微波加熱真空冶煉爐密閉加熱爐密閉環(huán)形窯三、微微波工工業(yè)爐爐窯工工程介介紹---微波燒燒結(jié)爐爐和烘烘干爐爐裝機(jī)容容量達(dá)達(dá)到300KW的915MHz干燥裝裝置三、微微波技技術(shù)介介紹---1000KW915MHz微波烘烘干裝裝置三、微微波技技術(shù)介介紹---450KW微波中中溫干干餾中中試生生產(chǎn)線線三、75KW微波實(shí)實(shí)驗(yàn)爐爐簡(jiǎn)介介--技術(shù)參參數(shù)和和圖紙紙?jiān)O(shè)備型型號(hào)：：VMSK-75KW微波裝裝機(jī)容容量：：75KW生產(chǎn)能力：：鎂5Kg/h；物料100Kg/h。物料處處理能能力：：70Kg在爐時(shí)時(shí)間：：60分鐘冶煉溫溫度：：1200℃真空度度：10Pa還原爐爐直徑徑：1950mm工況屬屬性：：間歇歇式、、人工工進(jìn)出出料三、75KW實(shí)驗(yàn)爐爐簡(jiǎn)介---功能介介紹在真空空狀態(tài)態(tài)下是是一套以以還原原金屬屬鎂、、金屬屬鈣還還原為為主的的真空微微波冶冶煉爐爐，具有有使用用微波波加熱熱、爐爐內(nèi)坩坩堝旋旋轉(zhuǎn)、、真空空冶煉煉、在在線冷冷卻收收集金金屬蒸蒸汽、、在線線監(jiān)測(cè)測(cè)重量量、在在線測(cè)測(cè)量溫溫度、、提供供爐內(nèi)內(nèi)實(shí)時(shí)時(shí)影像像、在線線計(jì)量量能耗耗等功能能，復(fù)復(fù)制、、模擬擬和優(yōu)優(yōu)化了了現(xiàn)有有的““皮江江法””冶煉煉金屬屬鎂鈣的工藝藝和設(shè)設(shè)備。。在非真真空狀狀態(tài)時(shí)時(shí)又是是一套套密閉微波冶煉爐爐，可可以完完成密密閉熱熱解、、分解解、氧氧化還還原、、燒結(jié)結(jié)、爐爐內(nèi)氣氣體置置換等等功能能，可可以加加熱煤煤炭、、合金金、金金屬非非金屬屬氧化化物、、以及及各種種混合合物。。實(shí)驗(yàn)爐爐的設(shè)備和和生產(chǎn)產(chǎn)工藝藝在性性能與與技術(shù)術(shù)上處處于國(guó)國(guó)際首創(chuàng)的的水平平，可可以給給出定定性和和量化化的實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)，，特別別是能能在線線給出出能耗耗、反反應(yīng)起起始終終結(jié)溫溫度、、失重重率、、反應(yīng)應(yīng)時(shí)間間、吸吸波特特性等等數(shù)據(jù)據(jù)，可可以協(xié)協(xié)助實(shí)實(shí)驗(yàn)人人員作作出實(shí)實(shí)驗(yàn)的的各種種曲線線。在有導(dǎo)導(dǎo)師參參與的的情況況下作作出微微波應(yīng)應(yīng)用的的數(shù)學(xué)學(xué)物理理化學(xué)學(xué)模型型。三、75KW微波實(shí)實(shí)驗(yàn)爐爐簡(jiǎn)介介—自動(dòng)控控制界界面二、微微波技技術(shù)介介紹---915MHz微波實(shí)實(shí)驗(yàn)裝裝置產(chǎn)品高高附加加值，，可再再開(kāi)發(fā)發(fā)短流流程清清潔生生產(chǎn)新新工藝藝，體現(xiàn)微微波冶冶金化化工爐爐窯價(jià)價(jià)值產(chǎn)量小小、微微波工工業(yè)爐爐窯設(shè)設(shè)計(jì)制制造難難度小小在爐時(shí)間間極大幅幅度縮短短，幾十十小時(shí)45分鐘煤炭及其其中間生生成物很很吸波，，升溫100℃/分鐘覆蓋全產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈，，體現(xiàn)環(huán)環(huán)保節(jié)能能和資源源化四、微波波技術(shù)在在煤化工工產(chǎn)業(yè)鏈鏈上的應(yīng)應(yīng)用---具有六大大獨(dú)特的的優(yōu)勢(shì)微波工業(yè)業(yè)爐窯容容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)密閉、、真空和和高壓，，產(chǎn)品無(wú)泄泄漏、無(wú)無(wú)氧氣氮氮?dú)膺M(jìn)入入，產(chǎn)品品純度高高煤化工固廢危廢處置：催化劑的再生和回收冶煉渣處置微波煤炭熱解提質(zhì)：微波極速催化裂解靜態(tài)的分段分溫分組分熱解工藝，氣固油分離簡(jiǎn)單蘭炭生產(chǎn)；褐煤、煤泥等低階煤的分級(jí)分質(zhì)利用；微波冶金化工：微波催化加熱還原合成轉(zhuǎn)化降低反應(yīng)溫度300℃，電耗降低50%，成本節(jié)約40%微波冶煉、微波真空還原、微波催化合成轉(zhuǎn)化四、三大大創(chuàng)造性性的組合合創(chuàng)新技技術(shù)---應(yīng)用于煤煤+電+冶金化工工循環(huán)經(jīng)經(jīng)濟(jì)工業(yè)業(yè)園四、微波干餾餾煤炭理理論和實(shí)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介介---傳統(tǒng)煤炭炭熱解提提質(zhì)行業(yè)業(yè)遭遇的的困境產(chǎn)能?。海簢?guó)內(nèi)外外煤炭熱熱解提質(zhì)質(zhì)技術(shù)已已達(dá)數(shù)十十種。依依據(jù)不同同加熱方方式、載載體形式式、床型型結(jié)構(gòu)，，不同程程度地存存在安全全、環(huán)保保、節(jié)能能、穩(wěn)定定、投資資高、運(yùn)運(yùn)行成本本高等問(wèn)問(wèn)題，不不斷進(jìn)行行幾十萬(wàn)萬(wàn)噸級(jí)甚甚至百萬(wàn)萬(wàn)噸級(jí)的的工業(yè)化化實(shí)驗(yàn)。?！叭藟K塊”煤作作為原料料，煤種種指標(biāo)變變化更難難適合；；焦油收得得率低，，最高10%左右且油油品中帶帶灰，后后處理困困難；產(chǎn)品質(zhì)量量差異大大，提質(zhì)質(zhì)煤產(chǎn)品品存在易易氧化、、易碎等等問(wèn)題環(huán)保不過(guò)過(guò)關(guān)，廢廢氣排放放強(qiáng)度高高，污染染物超標(biāo)標(biāo)；受困于各各種因素素影響，，安全、、穩(wěn)定、、長(zhǎng)周期期運(yùn)行困困難，經(jīng)經(jīng)濟(jì)性較較差。蘭炭、褐褐煤提質(zhì)質(zhì)等行業(yè)業(yè)處于全全面虧損損狀態(tài)，，僅僅依依靠煤焦焦油的部部分利潤(rùn)潤(rùn)勉強(qiáng)維維持。四、微波干餾餾煤炭理理論和實(shí)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介介---微波能加加熱煤炭炭的優(yōu)勢(shì)勢(shì)升溫速率率高：室室溫～650℃用時(shí)25分鐘，其其中室溫溫～180℃用時(shí)17，升溫速速率達(dá)到到11℃/分鐘；180℃～650℃用時(shí)8分鐘，升升溫速率率達(dá)到58℃/分鐘。一一般熱解解在30分鐘內(nèi)完完成?？梢允褂糜妹耗?、、粉煤、、“三八八塊”煤煤作為原原料，根根據(jù)熱解解提質(zhì)的的需要選選擇原料料和煤種種；焦油收得得率高達(dá)達(dá)18%以上（哈哈密的45%揮發(fā)份的的煤炭實(shí)實(shí)驗(yàn)室加加催化劑劑后焦油油收得率率達(dá)到22%），且油油品中帶帶灰塵含含量降低低到原有有的10%左右，后后加工簡(jiǎn)簡(jiǎn)單；大料、中中料、粉粉末產(chǎn)品品質(zhì)量相相同并穩(wěn)穩(wěn)定，強(qiáng)強(qiáng)度提高高、不易易燃，在在空氣中中自然堆堆放不復(fù)復(fù)吸水環(huán)保好處處理過(guò)關(guān)關(guān)，能安安全、穩(wěn)穩(wěn)定、長(zhǎng)長(zhǎng)周期運(yùn)運(yùn)行。使蘭炭、、褐煤提提質(zhì)等行行業(yè)扭虧虧為盈，，甚至是是很好的的盈利項(xiàng)項(xiàng)目。比較項(xiàng)目筒式窯外熱滾筒流化床鏈板窯微波熱解能源消耗110110110120150KWH+50成品率55%60%60%60%65%焦油收得率6%10%10%10%18%尾氣綜合利用N250%CO25%CH410%H210%CH435%H225%CO12%CH435%H225%CO12%CH435%H225%CO12%CH455%H230%CO10%尾氣數(shù)量1000400400400250原料粒度三八塊粉料粉料三八塊均可產(chǎn)品蘭炭提質(zhì)煤粉提質(zhì)煤粉提質(zhì)煤粉蘭炭提質(zhì)煤粉綜合差一般一般一般優(yōu)四、微波干餾餾煤炭理理論和實(shí)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介介---幾種新工工藝比較較四、微波干餾餾煤炭理理論和實(shí)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介介---焦油收得得率的理理論計(jì)算算煤炭的揮揮發(fā)份的的定義：：把煤在在隔絕空空氣條件件下，于于一定的的溫度下下加熱一一定時(shí)間間，煤中中分解出出來(lái)的液液體（蒸蒸氣狀態(tài)態(tài)）和氣氣體產(chǎn)物物減去煤煤中所含含的水分分，即為為揮發(fā)份份密閉干餾餾蘭炭尾尾氣的加加權(quán)分子子量不超超過(guò)12，(CH455%、H230%、CO10%)，蘭炭尾尾氣的質(zhì)質(zhì)量約為為134Kg，陜北的的煤炭平平均揮發(fā)發(fā)份為35%，焦油質(zhì)質(zhì)量約為為216Kg，即可以以回收21.6%其他加熱熱模式對(duì)對(duì)焦油收收得率是是減法：：焦油分分解，氣氣體產(chǎn)量量高微波加熱熱模式對(duì)對(duì)焦油收收得率是是加法，，有催化化作用，，增加收收得率。。（可以以發(fā)生費(fèi)費(fèi)·托合成FT反應(yīng)，它它以合成成氣(CO和H2)為原料在在催化劑劑(主要是鐵鐵系)和適當(dāng)反反應(yīng)條件件下合成成以石蠟蠟烴為主主的液體體燃料的的工藝過(guò)過(guò)程）。。還可以增增加催化化劑，再再發(fā)生費(fèi)費(fèi)·托合成，，增加收收得率五、微波冶金金化工爐爐窯的部部分設(shè)計(jì)計(jì)---環(huán)形真空空微波干干餾窯原原理介紹紹環(huán)形窯是是窯體呈呈環(huán)形結(jié)結(jié)構(gòu)的爐爐窯，外外墻、內(nèi)內(nèi)墻、窯窯頂及安安裝在內(nèi)內(nèi)外墻上上的微波波裝置固固定不動(dòng)動(dòng)，呈正正圓的環(huán)環(huán)形窯底底轉(zhuǎn)動(dòng)。。窯底盤盤裝載需需要干餾餾的物料料，微波波能通過(guò)過(guò)電磁波波穿透物物料。需要干餾餾的原煤煤，由密密閉裝料料裝置裝裝入勻速速旋轉(zhuǎn)的的底盤上上，均勻勻地鋪放放在底盤盤上。爐爐底連續(xù)續(xù)旋轉(zhuǎn)，，由真空空進(jìn)料裝裝置將預(yù)預(yù)熱至200℃℃的煤炭依依次運(yùn)送送經(jīng)過(guò)環(huán)環(huán)形窯的的焦油段段、甲烷烷段、氫氫氣段真真空冷卻卻出爐裝裝置，在在真空冷冷卻出爐爐裝置內(nèi)內(nèi)使用蒸蒸汽冷卻卻后到120℃℃以下并完完成出料料。由于于有預(yù)熱熱和冷卻卻，并可可將其他他工序的的低溫余余熱作為為烘干能能源使用用，能耗耗大幅度度降低。。在整個(gè)加加熱、保保溫、冷冷卻的干干餾過(guò)程程中，可可準(zhǔn)確控控制干餾餾過(guò)程的的溫度、、時(shí)間和和干餾氣氣流量。。使用雙級(jí)級(jí)水環(huán)真真空泵串串聯(lián)使用用，運(yùn)行行在4000Pa。五、微波冶金金化工爐爐窯的部部分設(shè)計(jì)計(jì)---窯體結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖圖五、微波冶金金化工爐爐窯的部部分設(shè)計(jì)計(jì)---微波窯體體結(jié)構(gòu)示示意圖六、微波波在煤化化工行業(yè)業(yè)的其他他應(yīng)用微波低溫溫煤炭熱熱解提質(zhì)質(zhì)（微波波蘭炭、、微波處處理褐煤煤、微波波處理鍋鍋爐燃燒燒前煤粉粉）微波高溫溫煤炭熱熱解提質(zhì)質(zhì)（微波波焦炭））微波固堿堿生產(chǎn)、