專利名稱：煤的微波干燥的制作方法
煤的微波干燥背景技術(shù)本發(fā)明總的來說涉及微波加熱，更具體地，涉及在微波供能的干燥室 中加熱煤，以減少煤的含水量。機(jī)械或熱的干燥系統(tǒng)用來減少制備并用水清洗的煤的含水量。含水量 減少意味著重量減小，處理改善和更高的窯爐效率。通常用于干燥煤的燃 氣或燃煤烤箱具有很大的火災(zāi)危險(xiǎn)。通過加熱大量煤的外表面，這些常規(guī) 烤箱使得煤外表面比相應(yīng)的內(nèi)部的溫度更高。同時(shí)，這些常規(guī)烤箱還在加 熱煤的同時(shí)加熱了存留的水。如果煤溫度升高超過特定的值，就冶金煤來 說，它的煉焦品質(zhì)將由于氧化而開始降低。微波現(xiàn)已用于干燥煤，因?yàn)樵?微波頻率下，微波能量優(yōu)先加熱存留的水而不是煤。但是，如果不適當(dāng)?shù)?控制微波能量，微波會(huì)使煤過熱，影響冶金煤的煉焦品質(zhì)或?qū)е聼崃γ旱?燃燒。因此，需要不會(huì)有害地影響冶金煤的煉焦品質(zhì)或引起熱力煤的燃燒過 程的干燥煤的方法。發(fā)明概述這種及其它需求通過包含了本發(fā)明特征的干燥煤的方法來實(shí)現(xiàn)。根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于干燥煤的方法，該方法在不削弱煤的煉焦品質(zhì)或引起燃燒的情況下達(dá)到控制的粒料含水量(aggregate moisture content)目標(biāo)范圍。該方法包括按尺寸將煤原料分成一級(jí)煤和一個(gè)或多個(gè) 其它等級(jí)的煤，或其它尺寸部分；將一級(jí)煤裝載到傳送器上達(dá)到大體均勻 的料層厚度(bed depth);沿著傳送器連續(xù)地傳送一級(jí)煤層通過用于干燥的微 波供能力卩熱室(microwave-energized heating chamber)(微波力卩熱器 (microwave applicator));將微波加熱室中干燥的一級(jí)煤與一個(gè)或多個(gè)其它等 級(jí)的煤組合，以形成含水量降低的目標(biāo)干燥粒料；并設(shè)置傳送器的速度和 加熱室的微波功率水平，以充分降低一級(jí)煤的含水量，以便含水量降低后的干燥粒料的含水量在粒料含水量目標(biāo)范圍之內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于干燥煤的方法包括將煤裝載到傳送 器上達(dá)到固定的料層厚度；連續(xù)地傳送煤層通過微波供能的加熱室；使煤 層在加熱室中受到均勻熱處理，以除去煤中的水分；并設(shè)置傳送器速度和 微波功率水平以保持加熱室中的煤的溫度低于90°C。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于處理煤的方法。該方法包括 根據(jù)尺寸將濕的煤原料分成一級(jí)煤和一個(gè)或多個(gè)其它等級(jí)的煤；測(cè)定各級(jí) 濕煤的含水量；傳送一級(jí)煤通過微波供能的加熱室，以生產(chǎn)含水量降低的 脫水一級(jí)煤；將脫水一級(jí)煤與一個(gè)或多個(gè)其它等級(jí)煤組合，以形成粒料含 水量降低的粒料脫水煤；并調(diào)整加熱室中一級(jí)煤的熱處理，以充分地降低 一級(jí)煤的含水量，以使降低的粒料含水量符合規(guī)定的粒料含水量目標(biāo)。本發(fā)明還提供了根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的煤。


參照下面的說明、所附的權(quán)利要求和附圖，可以更好地理解本發(fā)明的這些特征和方面及其優(yōu)勢(shì)，在附圖中圖1是包含了本發(fā)明特征的煤制備設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1的結(jié)構(gòu)圖中所示的微波加熱室的等軸視圖(isometric view);圖3是沿著線3-3觀察的圖2的加熱室的局部側(cè)視截面圖；圖4是沿著線4-4朝圖2的加熱室看的局部正視截面圖；圖5是用于圖1的煤制備設(shè)備的控制的電路框圖；以及圖6A和6B是圖2中使用微波加熱室的煤制備設(shè)備的煤脫水單元的側(cè)視和頂視示意圖。發(fā)明詳述圖1的結(jié)構(gòu)圖示出了使用包含本發(fā)明特征的方法的煤制備設(shè)備。煤10 的原料在預(yù)處理和清潔站12中進(jìn)行篩選、分級(jí)和清潔。將清潔的煤分成三 個(gè)等級(jí)，按照尺寸增大的順序?yàn)榧?xì)煤14、中粗煤15和粗煤16。在典型 的濕清潔過程中，由于它們不同的平均顆粒表面積與體積的比例(average particle surface-area-to-volume ratios),各等級(jí)具有與其它等級(jí)不同的含水量。例如，較大尺寸的粗煤的含水量可能為8%;中粗煤可能為14%;細(xì)等 級(jí)煤為25%。如果不進(jìn)行微波干燥或脫水，這三個(gè)等級(jí)重新組合的粒料的 粒料含水量可能是例如11-15%。但是煤的最終用戶要求的規(guī)定含水量目標(biāo) 可能是10.5%。此外，為了使灰塵及其它環(huán)境危險(xiǎn)降到最低，可能優(yōu)選在 粒料中保持至少10%的含水量。因此，在該實(shí)例中，粒料含水量的目標(biāo)范 圍是存留水量為10%到10.5%。因?yàn)榧?xì)等級(jí)煤的含水量最高，所以將其干燥可以使粒料含水量降低最 多。在圖1所示的過程中，細(xì)等級(jí)煤14在微波供能加熱室18中千燥。如 果例如細(xì)煤的含水量在微波干燥器中從25%減少到14.5%，則可以達(dá)到12% 的粒料含水量目標(biāo)。如果細(xì)煤干燥器不能充分地減少水分，則中粗煤15可 以相似地在另一個(gè)干燥器中干燥，例如微波干燥室19。同樣如有必要，可 使用另一個(gè)干燥器20干燥粗煤16。盡管可以將微波干燥器制造成容納高吞 吐量，但有必要沿著輸送帶平行地為各個(gè)等級(jí)設(shè)置多個(gè)干燥器，以實(shí)現(xiàn)更 高的吞吐量。如果細(xì)煤干燥器18不能充分干燥煤，則可與第一干燥器18 串聯(lián)使用第二個(gè)這種干燥器18'。干燥的煤14'、 15'、 16'重新組合成具有目 標(biāo)含水量的粒料22。在有些情況下，也可以通過微波干燥中粗煤或粗煤或 不同部分的一些組合來達(dá)到目標(biāo)粒料含水量。圖2-4顯示了可用在圖1的設(shè)備中的示例微波加熱室24。所示加熱室 是由矩形波導(dǎo)管的水平段26形成的微波加熱器。該室由高功率的微波源 28(例如磁控管)所產(chǎn)生的微波能量供能。來自微波源的微波能量由微波加熱 器30發(fā)射通過過渡波導(dǎo)管段32進(jìn)入室中。波導(dǎo)管的彎曲段34可使微波源 位于煤36的路徑之外，煤36在傳送器38上經(jīng)過加熱室運(yùn)輸，所述傳送器 38例如是在輸送方向44上由電動(dòng)機(jī)39驅(qū)動(dòng)的傳送帶。傳送器運(yùn)輸煤通過 進(jìn)口 40進(jìn)入用于干燥的加熱室，并通過出口 41離開該加熱室。傳送帶由 附著于水平波導(dǎo)管的底壁的支撐件42支撐在加熱室中。發(fā)射到加熱室中的電磁能量在輸送方向44上通過該加熱室傳播。波導(dǎo) 管的出口彎曲46優(yōu)選地在負(fù)載(load)48終止，以防止可能會(huì)沿著加熱室長 度方向形成駐波(standing wave)和熱點(diǎn)(hot spot)的反射。如果駐波是可接受 的，則可以可選地使用終止在短路板(shortingplate)，而不是終止于阻抗匹 配負(fù)載(matched-impedance load)的較短的加熱室。加熱室設(shè)計(jì)成能對(duì)煤提供均勻的熱處理。均勻的熱處理意味著在其在干燥室中的停留時(shí)間(dwdl time)中，給定量的煤基本上與任何其它給定量 的煤的平均受熱相同。波導(dǎo)管或微波源包括用于通過消除熱點(diǎn)或沿著煤運(yùn) 輸通過的加熱室的長度方向?qū)狳c(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償來確保均勻加熱的設(shè)置。例如， 這類設(shè)置可以包括可變頻率微波源、沿著波導(dǎo)管結(jié)構(gòu)設(shè)置導(dǎo)電或介電的塊 或片、或模式攪拌器(mode stirrer)。為了便于均勻加熱，首先以固定料層厚 度D將煤稱量到輸送器上。煤輸送通過加熱室時(shí)，其溫度可以通過一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器50監(jiān)測(cè)。 如圖5的電路框圖所示，溫度傳感器傳送溫度信號(hào)51到控制器52(例如可 編程序邏輯控制器或計(jì)算機(jī))。當(dāng)溫度高于或低于目標(biāo)值時(shí)，控制器傳送功 率水平控制信號(hào)54到微波源28，以降低或升高微波功率。可選地或另外地， 控制器可以傳送速度信號(hào)56到傳送器驅(qū)動(dòng)器(例如電動(dòng)機(jī)39)，以使傳送器 加速或減速。因?yàn)椴粚⒚杭訜岬奖日舭l(fā)存留水分所需的更高的溫度，而引起燃燒過 程或降低煤的煉焦品質(zhì)是重要的，所以與其它加熱系統(tǒng)相比，微波干燥室 具有許多優(yōu)點(diǎn)。通過立體(volumetrically)加熱而不是傳導(dǎo)加熱，微波干燥器 均勻加熱全部量的煤。煤層的外表面不會(huì)被加熱到比內(nèi)部更高的溫度。此 外，在微波頻率下(例如915MHz或2450MHz)，能量優(yōu)先被水分子吸收， 而不是被干燥的煤吸收。因此，微波在沒有顯著地加熱煤的情況下將水蒸 發(fā)。除了增大加熱效率外，微波干燥還保持煤自身的溫度足夠低，以避免 熱力煤的燃燒或氧化，以及在冶金煤中伴隨的煉焦品質(zhì)的降低。優(yōu)選地， 煤的溫度保持低于約90。C的優(yōu)選水平，以保持煤的煉焦品質(zhì)。使用溫度傳 感器來保持溫度低于優(yōu)選水平。這樣，可以保持煉焦品質(zhì)的量度CSR(與 C02反應(yīng)后的焦炭強(qiáng)度(coke strength))。此外，因?yàn)槊褐械哪承╇s質(zhì)(例如硫、 磷及其它堿金屬)，與煤的加熱速率不同，所以微波處理可以用來減少這些 雜質(zhì)而不氧化煤。例如，煤中的黃鐵礦硫的加熱速率比碳組分更快，并且 可以在碳燃燒或煤的煉焦品質(zhì)被影響之前燃盡。關(guān)于示例微波脫水系統(tǒng)的更多細(xì)節(jié)在圖6A和6B中示出。將分級(jí)的煤 部分運(yùn)輸進(jìn)入產(chǎn)品給料傳送器60上的微波脫水單元58。煤從給料傳送器落 到傾卸傳送帶62上，傳送帶62在一個(gè)或多個(gè)微波加熱室18的一個(gè)或多個(gè)組64的排列長度上行進(jìn)。沿著傾卸傳送器來回行進(jìn)的傾卸車66從傾卸傳 送器接收煤，并將煤沉積到具有多個(gè)卸料斜道70的螺旋進(jìn)料斗68中。該 料斗將煤平均地分配到加熱室。通過斜道裝載煤，以在每個(gè)行進(jìn)穿過加熱 室的傳送器38的上面形成厚度大體均勻的煤層。料層厚度的均勻性足以實(shí) 現(xiàn)平均的溫度分布，以及大體均勻的煤的加熱和脫水。每個(gè)微波加熱器18 由微波源供能，該微波源隨同傳送器一起由控制器52和例如封裝在電子設(shè) 備架(electronics rack)或室72中的相關(guān)電子設(shè)備和電源71控制。加熱室傳 送器38將脫水煤輸送到出料傳送器74上，該出料傳送器74將脫水煤輸送 出脫水單元以出貨或使用。如圖所示，微波加熱器18終止于由冷凝器76 和水池78冷卻的負(fù)載48中。
盡管已經(jīng)參照優(yōu)選形式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但其它形式也是可能的。 例如，煤可以通過與微波能量的傳播相反的方向通過干燥室來運(yùn)輸。如另 一個(gè)實(shí)例，閉環(huán)控制可以開環(huán)運(yùn)行，特別是如果煤的特性已知在某些范圍 之內(nèi)，對(duì)于這些特性，已經(jīng)收集了關(guān)于最優(yōu)功率水平和運(yùn)輸速度的經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)。因此，如這些少數(shù)實(shí)例所建議的，本發(fā)明的范圍不局限于詳細(xì)描寫的 示例形式。
權(quán)利要求
1、用于干燥煤的方法，以在不引起燃燒或降低煤的煉焦品質(zhì)的情況下達(dá)到控制的粒料含水量目標(biāo)范圍，該方法包括按尺寸將煤的原料分成為一級(jí)煤和一個(gè)或多個(gè)其它等級(jí)的煤；將一級(jí)煤裝載到傳送器上形成大體均勻的料層厚度；沿著傳送器連續(xù)地傳送一級(jí)煤層通過用于干燥的微波供能加熱室；將微波加熱室中干燥的一級(jí)煤與一個(gè)或多個(gè)其它等級(jí)煤組合，以形成含水量降低的干燥粒料；設(shè)置傳送器的速度和加熱室的微波功率水平，以充分減少一級(jí)煤的含水量，以使含水量降低后的干燥粒料的含水量在粒料含水量目標(biāo)范圍之內(nèi)。
2、 權(quán)利要求1的方法，其中設(shè)置所述微波功率水平，以將傳送通過加 熱室的一級(jí)煤層加熱到不超過約9(TC的溫度。
3.
4、 權(quán)利要求1的方法，其還包括將在所述微波加熱室中干燥的一級(jí)煤 傳送通過第二微波加熱室，以進(jìn)一步干燥一級(jí)煤。
5、 權(quán)利要求1的方法，其還包括將一個(gè)其它等級(jí)的煤裝載到第二傳送 器上形成大體均勻的料層厚度，并沿著第二傳送器連續(xù)地傳送該煤層通過 用于干燥的第二微波供能加熱室。
6、 權(quán)利要求1的方法，其中所述一級(jí)煤是細(xì)等級(jí)煤，且其它等級(jí)煤是 較粗等級(jí)的煤。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的煤。
8、 用于干燥煤的方法，其包括將煤裝載到傳送器上形成大體均勻的料層厚度； 連續(xù)地傳送煤層通過微波供能加熱室； 使煤層在加熱室中受到均勻的熱處理，以除去煤中的水分； 設(shè)置傳送器速度和微波功率水平，以保持煤在加熱室中的溫度低于約 90°C。
9、 權(quán)利要求8的方法，其還包括傳送煤層通過第二微波供能加熱室， 以進(jìn)一步降低煤的含水量。
10、 權(quán)利要求8的方法，其中控制所述加熱室中的熱處理，以保持煤 在與二氧化碳反應(yīng)之后的焦炭強(qiáng)度(CSR)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法生產(chǎn)的煤。
12、 用于處理煤粒料的方法，其包括按尺寸將濕的煤原料分成為一級(jí)煤和一個(gè)或多個(gè)其它等級(jí)的煤； 測(cè)定各個(gè)等級(jí)濕煤的含水量；傳送一級(jí)煤通過微波供能加熱室，以生產(chǎn)含水量降低的脫水一級(jí)煤； 將脫水一級(jí)煤與一個(gè)或多個(gè)其它等級(jí)煤組合，以形成粒料含水量降低 的脫水煤粒料；調(diào)整加熱室中一級(jí)煤的熱處理，以充分降低一級(jí)煤的含水量，以使降 低的粒料含水量滿足規(guī)定的粒料含水量目標(biāo)。
13、 權(quán)利要求12的方法，其中調(diào)整所述加熱室中一級(jí)煤的熱處理，以 將一級(jí)煤加熱到不超過約9(TC的溫度。
14、 權(quán)利要求12的方法，其中控制所述加熱室中的熱處理，以保持一 級(jí)煤在與二氧化碳反應(yīng)之后的焦炭強(qiáng)度(CSR)。
15、 權(quán)利要求12的方法，其還包括在所述微波室中均勻地加熱一級(jí)煤。
16、 權(quán)利要求12的方法，其還包括傳送在微波加熱室中脫水的一級(jí)煤 通過第二微波加熱室，以進(jìn)一步使一級(jí)煤脫水。
17、 權(quán)利要求12的方法，其還包括將一個(gè)其它等級(jí)的煤裝載到第二傳 送器上形成大體均勻的料層厚度，并沿著第二傳送器連續(xù)地傳送該層其它 等級(jí)的煤通過用于脫水的第二微波供能加熱室。
18、 權(quán)利要求12的方法，其中所述一級(jí)煤是細(xì)等級(jí)煤，其它等級(jí)煤是 較粗等級(jí)的煤。
19、 根據(jù)權(quán)利要求12的方法生產(chǎn)的煤。
全文摘要
本發(fā)明公開了使用微波能量干燥煤的方法，以在不引起燃燒或降低煤的煉焦品質(zhì)的情況下達(dá)到控制的粒料含水量目標(biāo)范圍。首先將煤原料分成細(xì)等級(jí)煤和一個(gè)或多個(gè)較粗等級(jí)煤。將細(xì)等級(jí)煤以固定料層厚度裝載到傳送器上。將細(xì)等級(jí)煤連續(xù)地傳送通過用于干燥的微波供能加熱室。將細(xì)等級(jí)煤充分地干燥，從而當(dāng)它與較粗等級(jí)的煤組合時(shí)，粒料的含水量在目標(biāo)含水量范圍之內(nèi)。通過立體加熱并均勻加熱煤，微波加熱室在不將煤自身加熱到高于約90℃的情況下汽化水。這樣，煤不燃燒或氧化，并且保持其煉焦品質(zhì)。
文檔編號(hào)C10B57/10GK101326265SQ200680044893
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者M·J·德羅茲德, T·R·萊瑞 申請(qǐng)人:工業(yè)微波系統(tǒng)有限公司;T·R·萊瑞