一種高水分低階煤制粉與水回收系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高水分低階煤的干燥粉化領域，具體涉及一種高水分低階煤制粉與水回收系統(tǒng)及方法
【背景技術】
[0002]高水分低階煤包括泥煤、褐煤、長焰煤、不粘煤等，其主要特點是高水分(收到基水分含量高達20%?50% )、高揮發(fā)分、高灰分，占我國煤炭儲量50%以上，而且主要分布在新疆省和內蒙古自治區(qū)。發(fā)展低階煤高效清潔利用是我國當前能源政策鼓勵發(fā)展的項目之一Ο
[0003]以煤氣化技術為龍頭的現(xiàn)代煤化工(如煤制烯烴、煤制天然氣等)是目前我國大規(guī)模就地高效清潔轉化煤炭的關鍵產業(yè)。其中，氣化技術可分為固定床、流化床和氣流床，其中氣流床是現(xiàn)代煤化工主流的氣化技術，按進料狀態(tài)，氣流床煤氣化技術又可分為水煤漿氣化技術和干粉煤氣化技術。水煤漿需要原料煤有較好的成漿性能，而高水分低階煤成漿性能較差，不適合水煤漿氣化。干燥制粉對原料煤基本無特殊要求，因此，高水分低階煤更適合干粉氣化。
[0004]我國高水分低階煤的主產區(qū)基本都是水資源匱乏的地方，現(xiàn)代煤化工又是高水耗產業(yè)，因此，合理回收利用高水分低階煤中所含有的水分對于這些產煤地發(fā)展煤化工產業(yè)至關重要。
[0005]高水分低階煤采用氣流床干粉氣化技術首先需要進行預干燥脫水，然后再磨煤干燥制粉，這樣有利于節(jié)約能源和充分回收高水分低階煤中的水分。
[0006]發(fā)明專利CN 103146454沒有回收磨煤干燥單元水分蒸發(fā)潛熱，有放空氣體，造成大氣污染和資源浪費，且空氣和燃料燃燒產生惰性氣體，一般都是采取空氣過量以保證燃料完全燃燒，因此，其干燥系統(tǒng)中惰性氣體中一定含有殘存的氧氣，一般需要安裝在線氧氣監(jiān)測儀并通入純惰性氣體進行氧含量的調節(jié)，以保證系統(tǒng)運行中氧氣含量小于粉塵爆炸下限；但是有氧氣存，操作稍有不慎，該系統(tǒng)仍然是時刻存在粉塵爆炸的可能。又如發(fā)明專利CN 103146454中所涉及的磨煤干燥系統(tǒng)也采用了熱煙氣作為干燥介質，雖然熱煙氣是一種廉價易得的干燥介質，但其溫度高且氧含量高，若系統(tǒng)控制不好，均會發(fā)生爆炸。此外，現(xiàn)存大多技術均通過部分放空部分惰性氣體以控制干燥氣體的濕含量，這會造成大氣污染和資源浪費。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種節(jié)能、節(jié)水、安全可靠的高水分低階煤干燥制粉與水回收系統(tǒng)及方法。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):一種高水分低階煤制粉與水回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括煤粉碎裝置、過濾器(5)、循環(huán)風機(6)、煤粉倉(19)、澄清槽(20)、熱栗循環(huán)裝置和過濾器反沖洗裝置；
[0009]所述的煤粉碎裝置與所述的過濾器(5)相連，所述的過濾器(5)分別與煤粉倉
(19)、熱栗循環(huán)裝置以及過濾器反沖洗裝置連接，并在過濾器(5)與熱栗循環(huán)裝置之間設置循環(huán)風機出)，所述的澄清槽(20)連接所述熱栗循環(huán)裝置，熱栗循環(huán)裝置連接過濾器反沖洗裝置，待處理高水分低階煤通過煤粉碎裝置處理后，所得煤/氣混合物經過濾器(5)過濾，得到的煤粉收集入煤粉倉(19)，過濾后的氣體經循環(huán)風機(6)送入熱栗循環(huán)裝置回收水分，收集于澄清槽(20)中，并通過所述過濾器反沖洗裝置對過濾器(5)進行反沖洗，同時平衡高水分低階煤制粉與水回收系統(tǒng)中的氣體流量。
[0010]所述的煤粉碎裝置包括依次連接的煤儲倉、破碎機、干燥組件和磨煤機，該磨煤機連接所述過濾器；
[0011]所述的熱栗循環(huán)裝置包括依次循環(huán)連接的蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、散熱器和節(jié)流閥，該節(jié)流閥循環(huán)連接至蒸發(fā)器；所述的蒸發(fā)器分別連接循環(huán)風機和澄清槽，所述冷凝器經過一加熱器與所述的磨煤機相連。
[0012]所述的破碎機將高水分低階煤破碎至粒徑大小為0.1?10_的顆粒；
[0013]所述的干燥組件為現(xiàn)有多級低階煤干燥系統(tǒng)，例如可采用專利CN102519224B中所公開的多級低階煤干燥系統(tǒng)，其產生的低壓飽和蒸汽作為所述加熱器的熱源。
[0014]所述的磨煤機為內部設有旋風分離器，經破碎干燥后的煤顆粒在磨煤機中進行研磨，得到合格粉煤，符合氣化進料要求，其中粒徑〈90 μπι的粉煤占總量的90%以上，而粒徑<5 μπι的粉煤含量不大于總量的10%。
[0015]所述的過濾器為防靜電、防結露和防自燃的袋式收集過濾器。
[0016]所述的蒸發(fā)器管程的入口與所述的循環(huán)風機的出口相連，蒸發(fā)器管程的第一出口與所述的冷凝器管程的入口相連，蒸發(fā)器管程的第二出口與澄清槽的入口連接，蒸發(fā)器的殼程入口與所述的節(jié)流閥的出口相連，蒸發(fā)器的殼程出口與所述的壓縮機入口相連，所述的壓縮機的出口與所述冷凝器殼程入口相連，所述的冷凝器殼程的出口連接散熱器的入口，散熱器的出口連接節(jié)流閥的入口，節(jié)流閥的入口連接蒸發(fā)器殼程的入口。
[0017]所述的蒸發(fā)器和冷凝器均為熱管換熱器；所述的熱栗循環(huán)裝置采用的制冷介質包括 R124、R142b、R22、R134a、R123 或 R717。
[0018]所述的過濾器反沖洗裝置包括依次連接的惰性氣體儲罐、加壓風機、閥b、惰性氣體洗罐和閥c，所述的惰性氣體儲罐連接所述熱栗循環(huán)裝置，并在其連接管路上設有閥a，所述的閥c連接所述過濾器，該過濾器反沖洗裝置通過壓差控制系統(tǒng)自動完成，操作方式為間歇操作方式。
[0019]所述的惰性氣體儲罐中充有惰性氣體，該惰性氣體包括N2、C02、Ar，其純度^ 95%，惰性氣體中的02濃度< 6%，整個制粉干燥系統(tǒng)無廢氣排出，所述的惰性氣體在開車時一次注入。干燥過程產生的水分可通過熱栗系統(tǒng)冷凝分離后回收，且可同時回收部分水的氣化潛熱。
[0020]—種上述的高水分低階煤制粉與水回收系統(tǒng)的方法，包括以下幾個步驟:
[0021](1)儲存于煤儲倉中的高水分低階煤經破碎機破碎，然后送至干燥組件中進行預干燥，干燥組件出口的低階煤水分降至10%?15% ;
[0022](2)將步驟(1)干燥后的煤顆粒送至磨煤機，被從加熱器送來的溫度為90?150°C的熱惰性干燥氣體干燥，并碾磨成煤粉，煤粉和惰性干燥氣體混合物一起被送到磨煤機上部，經旋風分離器分離，其中合格的煤粉隨干燥氣體一起進入過濾器進行煤/氣分離，過濾下來的大顆粒煤粉重新返回到磨煤機中繼續(xù)碾磨；在磨煤機下部，未被碾磨的石塊、木塊等從磨煤機的排矸孔排出；
[0023](3)進入過濾器的煤粉和惰性干燥氣體混合物，經過濾后，煤粉被收集入煤粉倉備用，干燥氣體中固體含量低于10mg/Nm3，溫度為85?125°C，被循環(huán)風機抽出送至所述的蒸發(fā)器的管程中；
[0024](4)步驟(3)所得的干燥氣體在所述的蒸發(fā)器的管程中間接冷卻至40?60°C，冷凝下來的凝結水被送至澄清槽備用，未被冷凝的干燥氣體進入所述的冷凝器；同時，制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)并吸收了凝結水的潛熱，得到的制冷劑氣體經過壓縮機壓縮后被送至冷凝器加熱干燥氣體，同時，制冷劑被冷凝為液體，再進一步經過散熱器進行冷卻，然后經節(jié)流閥送至蒸發(fā)器進行下一次循環(huán)；
[0025](5)將步驟(4)中未冷凝的干燥氣體在冷凝器中加熱至70?90°C，進入所述的加熱器中進行進一步加熱，以滿足磨煤機入口干燥氣體溫度要求；
[0026](6)當過濾器壓差過大時，通過一壓差控制系統(tǒng)控制過濾器反沖洗裝置對過濾器
(5)進行反吹洗，并平衡高水分低階煤制粉與水回收系統(tǒng)中的氣體的流量。
[0027]所述的高水分低階煤包括泥煤、褐煤、長焰煤或不粘煤，其中的水分含量為20%?50%。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面:
[0029](1)本發(fā)明采用的惰性干燥氣體閉式循環(huán)利用，無放空，環(huán)境友好；
[0030](2)本發(fā)明采用的干燥溫度低(惰性氣體溫度不大于150°C )，含氧量低，干燥過程安全；
[0031](3)本發(fā)明增加熱栗循環(huán)裝置，可回收干燥過程中水分的蒸發(fā)潛熱，節(jié)能；
[0032](4)本發(fā)明在得到可進行煤氣化反應的煤粉的同時，可回收高水分煤中大部分水分，節(jié)水。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的連接示意圖。
[0034]其中，1為煤儲倉，2為破碎機，3為干燥組件，4為磨煤機，5為過濾器，6為循環(huán)風機，7為蒸發(fā)器，8為冷凝器，9為加熱器，10為壓縮機，11為散熱器，12為節(jié)流閥，13為閥a，14為惰性氣體儲罐，15為加壓風機，16為閥b，17為惰性氣體洗罐，18為閥c，19為粉煤倉，20為澄清槽，21為粉煤，22為凝結水。
【具體實施方式】
[0035]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0036]實施例1
[0037]如圖1所示的一種高水分低階煤制粉與水回收系統(tǒng)，包括煤粉碎裝置、過濾器5、循環(huán)風機6、煤粉倉19、澄清槽20、熱栗循環(huán)裝置、過濾器反沖洗裝置；其中煤粉碎裝置包括煤儲倉1、破碎機2、干燥組件3和磨煤機4，熱栗循環(huán)裝置包括蒸發(fā)器7、冷凝器8、壓縮機10、散熱器11和節(jié)流閥12，過濾器反沖洗裝置包括惰性氣體儲罐14、加壓風機15、閥b 16、惰性氣體洗罐17和閥c 18。
[0038]煤儲倉1出口連接破碎機2的入口，破碎機2的出口連接干燥組件3的入口，干燥組件3的出口連接磨煤機4的第一入口，磨煤機4的出口連接過濾器5的第一入口，惰性氣體洗罐17的出口通過閥c 18連接過濾器5的第二入口，過濾器5的第一出口連接循環(huán)風機6的入口，過濾器5的第二出口連接粉煤倉19的入口，循環(huán)風機6的出口連接蒸發(fā)器7管程的入口，蒸發(fā)器7管程的第一出口連接冷凝器8管程的入口，蒸發(fā)器7管程的第二出口連接澄清槽20的入口，冷凝器8管程的出口分別通過三通連接加熱器9的入口和惰性氣體儲罐14的入口，并在和惰性氣體儲罐14的連接管道上設置閥a 13，加熱器9的出口連接磨煤機4的第二入口，蒸發(fā)器7殼程的出口連接壓縮機10的入口，壓縮機10的出口連接冷凝器8殼程的入口，冷凝器8殼程的出口連接散熱器11的入口，散熱器11的出口連接節(jié)流閥12的入口，節(jié)流閥12的入口連接蒸發(fā)器7殼程的入口。惰性氣體儲罐14的出口連接加壓風機15的入口，加壓風機15的出口通過閥b 16連接惰性氣體洗罐17的入口。
[0039]上述高水分低階煤干燥制粉與水回收系統(tǒng)的應用方法，包括以下步驟:
[0040](1)儲存于煤儲倉1中的水分含量約為20 %的低階煤經破碎機2破碎得到粒徑為
0.1?10_的低階煤顆粒，然后送至干燥組件3中進行預干燥，干燥組件3為一種多級干燥設備(采用專利CN102519224 B中所公開的多級低階煤干燥系統(tǒng))，干燥組件3出口的低階煤水分降至10% ;
[0041 ] (2)預干燥后的低階煤顆粒送至磨煤機4，被