專利名稱：一種褐煤按粒度分級后再分別干燥的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低階煤提質(zhì)裝置及方法，特別是涉及一種將高水分褐煤按粒度分級后再分別干燥的褐煤干燥裝置及方法。
背景技術(shù)：
褐煤作為一種典型的低階煤，其水分含量高達15% — 70%不等(我國褐煤含水率一般在30%-40%之間)。過高水分給褐煤利用帶來很多問題，例如(1)高水分導(dǎo)致熱值降低，系統(tǒng)能效下降；(2)高水分使煤的可磨性變差，煤粉質(zhì)量降低，并妨礙分選、輸送、著火、燃盡等過程；(3)高水分導(dǎo)致各種化工應(yīng)用受到不利影響；(4)高水分大幅度增加運輸量和運輸費用，在寒冷冬季或寒冷地區(qū)還會造成煤堆凍結(jié)。
干燥是降低褐煤含水率最有效的一種方法，可解決高水分褐煤直接燃燒所帶來的一系列問題，也是褐煤長距離輸送所必須的核心處理環(huán)節(jié)之一。雖然干燥本身會花費一定的投資和費用，但它往往能顯著提高褐煤利用的總體經(jīng)濟效益，因此在行業(yè)內(nèi)受到高度重視。目前主要的褐煤干燥方式包括直接干燥和間接干燥兩類。典型的直接干燥設(shè)備是滾筒干燥機，干燥介質(zhì)采用蒸汽或煙氣，且以煙氣最為常用。滾筒干燥機干燥介質(zhì)和煤直接接觸換熱，干燥效果好，處理量大，干燥設(shè)備本身投資較低，但滾筒干燥(以及其它直接干燥方式)乏氣量極大，乏氣處理設(shè)備(包括除塵設(shè)備)昂貴，且乏氣中水蒸汽潛熱難以回收，系統(tǒng)能耗高，因此采用直接干燥進行褐煤調(diào)質(zhì)從總的系統(tǒng)投資和運行費用而言并非良選。氣流干燥機是另外一種典型的直接干燥設(shè)備，其基本構(gòu)件是一根豎管，干燥介質(zhì)(熱煙氣或空氣)與濕煤在管內(nèi)相遇并在輸送過程中完成煤粒干燥。氣流干燥機的特點是干燥強度大，干燥時間短，設(shè)備簡單，但與滾筒干燥機類似，其產(chǎn)品回收和乏氣處理難度大、成本昂貴、系統(tǒng)能耗高，同時還存在安全性差等運行可靠性問題。管束干燥機是一種以飽和蒸汽為加熱介質(zhì)的間接干燥設(shè)備，在干燥過程中干燥介質(zhì)和煤通過間壁進行換熱。此種干燥技術(shù)為德國擁有，在德國已有多年的開發(fā)應(yīng)用歷史，是目前工業(yè)應(yīng)用最為成熟的褐煤干燥方法。但該管束干燥機對制造工藝與運行控制的要求高，國內(nèi)在此方面尚有相當(dāng)差距，并且整個干燥系統(tǒng)的投資費用十分昂貴，遠遠超出我國目前的經(jīng)濟承受能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種褐煤按粒度分級后再分別干燥的裝置及方法，其主要功能是將高水分的褐煤通過分級干燥得到低水分的粗顆粒褐煤、細顆粒褐煤和矸石，從而提高褐煤品質(zhì)，更好地應(yīng)用于燃燒等下游過程。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種褐煤按粒度分級后再分別干燥的裝置，包括分級子系統(tǒng)、細顆粒干燥子系統(tǒng)、粗顆粒干燥子系統(tǒng)和乏氣處理子系統(tǒng)，分級子系統(tǒng)既與細顆粒子系統(tǒng)連接，分級子系統(tǒng)又與粗顆粒干燥子系統(tǒng)連接，乏氣處理子系統(tǒng)既與細顆粒干燥子系統(tǒng)相連，乏氣處理子系統(tǒng)又與粗顆粒干燥子系統(tǒng)連接。一種褐煤按粒度分級后再分別干燥方法，原始褐煤由原煤進口進入分級子系統(tǒng)，被分級成細顆粒褐煤、粗顆粒褐煤和矸石，矸石由矸石出口直接排出，細顆粒褐煤經(jīng)由細顆粒進料管進入細顆粒干燥子系統(tǒng)，在槳葉干燥機中干燥，干燥后的細顆粒褐煤產(chǎn)品細顆粒褐煤出口排出，粗顆粒褐煤經(jīng)由粗顆粒進口管進入粗顆粒干燥子系統(tǒng)，依次通過串聯(lián)的粗顆粒預(yù)干燥器和粗顆粒主干燥器并被干燥，干燥后的粗顆粒由粗顆粒褐煤出口排出，槳葉干燥機和粗顆粒主干燥器產(chǎn)生的干燥乏氣分別經(jīng)由槳葉干燥機乏氣管和主干燥器乏氣支管進入乏氣處理子系統(tǒng)，并分別采用第一乏氣換熱器和第二乏氣換熱器回收余熱，所回收熱量用于加熱空氣獲得熱風(fēng)，所得熱風(fēng)輸入粗顆粒預(yù)干燥器對粗顆粒進行預(yù)干燥，乏氣處理子系統(tǒng)產(chǎn)生的脫水煤泥通過脫水煤泥輸送管回流入槳葉干燥機重新進行干燥。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(I)把原始褐煤按粒度先分級再分別干燥，產(chǎn)品質(zhì)量高，干燥設(shè)備易于優(yōu)化配置，設(shè)備成本低，干燥效率高；(2)槳葉干燥機綜合采用了多種性能強化與運行控制手段；(3)乏氣余熱可在干燥裝置內(nèi)部有效回收利用，裝置能效高，乏氣處理量少，處理成本低；(4)干燥裝置安全性高，安裝運行維護方便、成本低。本 發(fā)明可應(yīng)用于高濕褐煤的干燥提質(zhì)。


圖I是本發(fā)明的褐煤干燥裝置組成示意圖。圖2是槳葉干燥機15接管及支架示意 圖中1-原煤進口 2-振篩機3-超大顆粒輸送管4-選矸機5-矸石出口 6-除矸顆粒輸送管7-破碎機8-碎煤輸送管9-細顆粒管10-粗顆粒管11-粗顆粒支管12-調(diào)節(jié)閥13-細顆粒倉14-細顆粒進料管15-槳葉干燥機16-槳葉干燥機蒸汽管17-槳葉干燥機凝結(jié)水管18-細顆粒褐煤出口 19-槳葉干燥機乏氣管20-第一乏氣換熱器21-第一空氣進口管22-第一熱風(fēng)管23-第一熱風(fēng)風(fēng)機24-粗顆粒倉25-粗顆粒進口管26-粗顆粒預(yù)干燥器27-預(yù)干燥器乏氣管28-粗顆粒移料管29-粗顆粒主干燥器30-粗顆粒褐煤出口 31-主干燥器乏氣總管32-主干燥器乏氣支管33-主干燥器循環(huán)氣管34-循環(huán)風(fēng)機35-循環(huán)風(fēng)換熱器36-循環(huán)風(fēng)換熱器蒸汽管37-循環(huán)風(fēng)換熱器凝結(jié)水管38-第二乏氣換熱器39-第二空氣進口管40-第二熱風(fēng)管41-第二熱風(fēng)風(fēng)機42-第一乏流體管43-水膜除塵器44-第二乏流體管45-除塵器排水管46-不凝結(jié)氣管47-濕煤泥輸送管48-壓濾機49-脫水煤泥輸送管50-壓濾機排水管51-可調(diào)平臺52-細顆粒進口軟管53-蒸汽進口軟管54-凝結(jié)水出口軟管55-細顆粒出口軟管56-乏氣出口軟管57-脫水煤泥進口軟管。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。結(jié)合圖I和圖2，本裝置由分級子系統(tǒng)、細顆粒干燥子系統(tǒng)、粗顆粒干燥子系統(tǒng)和乏氣處理子系統(tǒng)組成，分級子系統(tǒng)的細顆粒倉13通過細顆粒進料管14與細顆粒子系統(tǒng)的槳葉干燥機15連接，粗顆粒支管11 一端由粗顆粒管10分出，中間通過調(diào)節(jié)閥12后，另一端并入細顆粒進料管14，分級子系統(tǒng)的粗顆粒倉24通過粗顆粒干燥子系統(tǒng)的粗顆粒進口管25與粗顆粒預(yù)干燥器26連接，細顆粒干燥子系統(tǒng)的槳葉干燥機乏氣管19與乏氣處理子系統(tǒng)的第一乏氣換熱器20連接，粗顆粒干燥子系統(tǒng)的粗顆粒預(yù)干燥器26通過預(yù)干燥器乏氣管27與乏氣處理子系統(tǒng)的水膜除塵器43連接，主干燥器乏氣總管31通過主干燥器乏氣支管32與乏氣處理子系統(tǒng)的第二乏氣換熱器38連接，乏氣處理子系統(tǒng)的第一熱風(fēng)管22 —端與第一乏氣換熱器20連接，中間通過第一熱風(fēng)風(fēng)機23后，另一端與粗顆粒干燥子系統(tǒng)的粗顆粒預(yù)干燥器26連接，粗顆粒干燥子系統(tǒng)的第二熱風(fēng)管40 —端與乏氣處理子系統(tǒng)的第二乏氣換熱器38連接，中間通過第二熱風(fēng)風(fēng)機41后，另一端與粗顆粒干燥子系統(tǒng)的粗顆粒預(yù)干燥器26連接，乏氣處理子系統(tǒng)的脫水煤泥輸送管49兩端分別與壓濾機48和細顆粒干燥子系統(tǒng)的槳葉干燥機15連接。分級子系統(tǒng)包括原煤進口 I、振篩機2、超大顆粒輸送管3、選矸機4、矸石出口 5、除矸顆粒輸送管6、破碎機7、碎煤輸送管8、細顆粒管9、粗顆粒管10、粗顆粒支管11、調(diào)節(jié)閥
12、細顆粒倉13、細顆粒進料管14、粗顆粒倉24，原煤進口 I與振篩機2連接，振篩機2與超大顆粒輸送管3、選矸機4、除矸顆粒輸送管6、破碎機7和碎煤輸送管8依次連接，矸石出口5與選矸機4連接，細顆粒管9兩端分別與振篩機2和細顆粒倉13連接，粗顆粒支管11 一端從粗顆粒管10中間引出，連接調(diào)節(jié)閥12后另一端并入細顆粒進料管14，粗顆粒管10兩·端分別與振篩機2和粗顆粒倉24連接，從粗顆粒管10引出粗顆粒支管11經(jīng)調(diào)節(jié)閥12與細顆粒進料管14合并后接入細顆粒子系統(tǒng)的槳葉干燥機15，粗顆粒進口管25兩端分部與粗顆粒倉24和粗顆粒干燥子系統(tǒng)的粗顆粒預(yù)干燥器26連接。細顆粒干燥子系統(tǒng)包括槳葉干燥機15、槳葉干燥機蒸汽管16、槳葉干燥機凝結(jié)水管17、細顆粒褐煤出口 18、槳葉干燥機乏氣管19、可調(diào)平臺51、細顆粒進口軟管52、蒸汽進口軟管53、凝結(jié)水出口軟管54、細顆粒出口軟管55、乏氣出口軟管56、脫水煤泥進口軟管57，細顆粒進料管14兩端分別與細顆粒倉13和槳葉干燥機15連接，槳葉干燥機蒸汽管16、槳葉干燥機凝結(jié)水管17和細顆粒褐煤出口 18分別與槳葉干燥機15連接，槳葉干燥機乏氣管19兩端分別與槳葉干燥機15和第一乏氣換熱器20連接，脫水煤泥輸送管49兩端分別與槳葉干燥機15和壓濾機48連接，槳葉干燥機15固定在可調(diào)平臺51上；其中細顆粒進料管14通過細顆粒進口軟管52與槳葉干燥機15連接，槳葉干燥機蒸汽管16通過蒸汽進口軟管53與槳葉干燥機15連接，槳葉干燥機凝結(jié)水管17通過凝結(jié)水出口軟管54與槳葉干燥機15連接，細顆粒褐煤出口 18通過細顆粒出口軟管55與槳葉干燥機15連接，槳葉干燥機乏氣管19通過乏氣出口軟管56與槳葉干燥機15連接，脫水煤泥輸送管49通過脫水煤泥進口軟管57與槳葉干燥機15連接。粗顆粒干燥子系統(tǒng)包括粗顆粒進料管25、粗顆粒預(yù)干燥器26、預(yù)干燥器乏氣管27、粗顆粒移料管28、粗顆粒主干燥器29、粗顆粒褐煤出口 30、主干燥器乏氣總管31、主干燥器乏氣支管32、主干燥器循環(huán)氣管33、循環(huán)風(fēng)機34、循環(huán)風(fēng)換熱器35、循環(huán)風(fēng)換熱器蒸汽管36、循環(huán)風(fēng)換熱器凝結(jié)水管37、第二熱風(fēng)管40、第二熱風(fēng)風(fēng)機41，粗顆粒進口管25兩端分別與粗顆粒倉24和粗顆粒預(yù)干燥器26連接，預(yù)干燥器乏氣管27兩端分別與粗顆粒預(yù)干燥器26和水膜除塵器43連接，粗顆粒移料管28兩端分別與粗顆粒預(yù)干燥器26和粗顆粒主干燥器29連接，粗顆粒褐煤出口 30與粗顆粒主干燥器29連接，主干燥器乏氣總管31 —端與粗顆粒主干燥器29連接，另一端分成兩路并分別與主干燥器循環(huán)氣管33的一端和主干燥器乏氣支管32的一端連接，主干燥器乏氣支管32兩端分別與主干燥器乏氣總管31和第二乏氣換熱器38連接，主干燥器循環(huán)氣管33兩端分別與主干燥器乏氣總管31和粗顆粒主干燥器29連接，且其管路中依次接有循環(huán)風(fēng)機34和循環(huán)風(fēng)換熱器35，循環(huán)風(fēng)換熱器蒸汽管36和循環(huán)風(fēng)換熱器凝結(jié)水管37與分別循環(huán)風(fēng)換熱器35連接，第二熱風(fēng)管40兩端分別與粗顆粒預(yù)干燥器26和第二乏氣換熱器38連接，且其管路中間接有第二熱風(fēng)風(fēng)機41。乏氣處理子系統(tǒng)包括第一乏氣換熱器20、第一空氣進口管21、第一熱風(fēng)管22、第一熱風(fēng)風(fēng)機23、第二乏氣換熱器38、第二空氣進口管39、第一乏流體管42、水膜除塵器43、第二乏流體管44、除塵器排水管45、不凝結(jié)氣管46、濕煤泥輸送管47、壓濾機48、脫水煤泥輸送管49、壓濾機排水管50，第一空氣進口管21與第一乏氣換熱器20連接，第一熱風(fēng)管22兩端分別與第一乏氣換熱器20和粗顆粒預(yù)干燥器26連接，第一熱風(fēng)管22中間接有第一熱風(fēng)風(fēng)機23，第二空氣進口管39與第二乏氣換熱器38連接，第一乏流體管42兩端分別與第二乏氣換熱器38和水膜除塵器43連接，第二乏流體管44兩端分別與第一乏氣換熱器20和水膜除塵器43連接，除塵器排水管45和不凝結(jié)氣管46分別與水膜除塵器43連接，濕煤泥輸送管47兩端分別與水膜除塵器43和壓濾機48連接，脫水煤泥輸送管49兩端分別與槳葉干燥機15和壓濾機48連接,壓濾機排水管50與壓濾機48連接。 原始褐煤由原煤進口 I進入分級子系統(tǒng)，被分級成細顆粒褐煤、粗顆粒褐煤和矸石，矸石由矸石出口 5直接排出，細顆粒褐煤經(jīng)由細顆粒進料管14進入細顆粒干燥子系統(tǒng)，在槳葉干燥機15中干燥，干燥后的細顆粒褐煤產(chǎn)品由細顆粒褐煤出口 18排出，粗顆粒褐煤經(jīng)由粗顆粒進口管25進入粗顆粒干燥子系統(tǒng)，依次通過串聯(lián)的粗顆粒預(yù)干燥器26和粗顆粒主干燥器29并被干燥,干燥后的粗顆粒由粗顆粒褐煤出口 30排出，槳葉干燥機15和粗顆粒主干燥器29產(chǎn)生的干燥乏氣分別經(jīng)由槳葉干燥機乏氣管19和主干燥器乏氣支管32進入乏氣處理子系統(tǒng)，并分別采用第一乏氣換熱器20和第二乏氣換熱器38回收余熱，所回收熱量用于加熱空氣獲得熱風(fēng)，所得熱風(fēng)輸入粗顆粒預(yù)干燥器26對粗顆粒進行預(yù)干燥，乏氣處理子系統(tǒng)產(chǎn)生的脫水煤泥通過脫水煤泥輸送管49回流入槳葉干燥機15重新進行干燥。本發(fā)明提出的褐煤干燥裝置，其主要數(shù)據(jù)包括細顆粒褐煤尺寸〈5_，粗顆粒褐煤尺寸為5mm-15mm ;干燥后的細顆粒褐煤和粗顆粒褐煤水率在5%_20%之間可調(diào)；輸入槳葉干燥機15的蒸汽為150°C _200°C的飽和蒸汽，輸入粗顆粒主干燥器29的循環(huán)氣溫度為150°C _200°C的常壓過熱蒸汽(混有少量粗褐煤攜帶或滲漏的空氣)；經(jīng)粗顆粒支管11進入槳葉干燥機15的粗顆粒與細顆粒的質(zhì)量比在0-10%之間調(diào)節(jié)；槳葉干燥機15的可調(diào)傾角在O 30°之間；空氣經(jīng)第一乏氣換熱器20和第二乏氣換熱器38被加熱到45°C -75°C之間。本發(fā)明提出的褐煤干燥裝置，其工作過程是原煤首先進入振篩機2分級(即篩分)，5_以下的細顆粒輸入細顆粒倉13后進入槳葉干燥機15在蒸汽加熱下進行間接干燥，干燥后的細顆粒褐煤(含水率在5%-20%之間可調(diào))為第一種產(chǎn)品；篩分產(chǎn)生的5_-15_的粗褐煤經(jīng)粗顆粒倉24后先送入粗顆粒預(yù)干燥器26進行預(yù)干燥，再送入粗顆粒主干燥器29進行深度干燥，干燥后的粗顆粒褐(含水率在5%-20%之間可調(diào))為第二種產(chǎn)品，粗顆粒預(yù)干燥器26的熱源為回收槳葉干燥機15和粗顆粒主干燥器29干燥乏氣余熱所得的熱風(fēng)，粗顆粒主干燥器29的熱源由外部蒸汽通過循環(huán)風(fēng)換熱器35換熱提供；篩分產(chǎn)生的15mm以上的超大顆粒褐煤先送入選矸機4獲得第三種產(chǎn)品-矸石，除矸后的褐煤再經(jīng)破碎機7破碎后重新送回振篩機2進行篩分；槳葉干燥機15和粗顆粒主干燥器29產(chǎn)生的乏氣主要成分為水蒸汽，通過第一乏氣換熱器20和第二乏氣換熱器38回收其凝結(jié)潛熱，凝結(jié)后的水及少量雜質(zhì)和不凝結(jié)氣一并輸入水膜除塵器43進行集中處理，水膜除塵器43產(chǎn)生的極少量濕煤泥經(jīng)壓濾機48脫水后回流入槳葉干燥機15與細顆粒褐煤混合并重新干燥；系統(tǒng)產(chǎn)生的排水輸入外部水處理系統(tǒng)，產(chǎn)生的少量不凝結(jié)氣輸入外部氣體處理系統(tǒng)；整個裝置工作時所用外部熱源為飽和蒸汽，均通過間接加熱方式提供。本發(fā)明所提出的褐煤干燥裝置，其工作機理是
原始褐煤(簡稱原煤)存在很寬的粒度分布(幾毫米 幾十毫米)且可能存在矸石，每一種干燥方法或設(shè)備都有其適用范圍和最優(yōu)工作條件，采用同一種干燥方法或設(shè)備顯然無法保證褐煤干燥質(zhì)量，且干燥效率低，運行操作困難，因此本發(fā)明提出褐煤分級干燥思想首先原煤進入振篩機I進行篩分，獲得三種粒級的物料，即5mm以下，5mm-15mm，和15mm以上三種，其中15mm以上的褐煤先通過選矸機4將矸石選出作為一種產(chǎn)品，除矸后褐煤由破碎機7破碎后重新回流入振篩機進行篩分。本發(fā)明所提出的褐煤分級數(shù)量可超過3種，也可采用其它合適的分級設(shè)備代替振篩機2。 針對細顆粒褐煤，采用間接干燥方式，具體選用槳葉干燥機15進行干燥，干燥熱源為150°C _200°C的飽和蒸汽，由于褐煤在150°C開始出現(xiàn)輕微熱解，因此應(yīng)保證槳葉干燥機15內(nèi)細顆粒褐煤溫度不超過150°C，即所用蒸汽溫度不宜過高。槳葉干燥機15可采用單軸式或雙軸式或多軸式，可以采用單臺設(shè)備滿足干燥負荷要求，也可以采用多臺設(shè)備組合在一起(串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián))滿足干燥負荷要求。槳葉干燥機15的核心性能參數(shù)是處理量m和出口細顆粒褐煤含水率Φ，通過調(diào)節(jié)該設(shè)備的轉(zhuǎn)速η可以調(diào)節(jié)m和Φ，一般而言，η越高，m越大，Φ越高；本發(fā)明提出了另外的調(diào)節(jié)手段，即粗顆粒驅(qū)動調(diào)節(jié)和設(shè)備傾角調(diào)節(jié)。粗顆粒驅(qū)動調(diào)節(jié)是指從粗顆粒支管引出少量(一般不超過m的5%)粗顆粒輸入槳葉干燥機15作為驅(qū)動顆粒，可以提高細顆粒的處理量，也有利于強化干燥過程中的混合和傳質(zhì)，對提高m和降低Φ均有益。設(shè)備傾角調(diào)節(jié)是指將槳葉干燥機15固定在可調(diào)平臺51上，該平臺在細顆粒進料管14 一側(cè)的高度可調(diào)，保證槳葉干燥機15的傾角在0° 30°之間可調(diào)，當(dāng)存在傾角時，重力作用會加速細顆粒褐煤的流動，有助于提高處理量m，可調(diào)平臺51可根據(jù)設(shè)備的大小重量選擇合適結(jié)構(gòu)及動力。針對粗顆粒褐煤，可選用目前任何合適的顆粒干燥設(shè)備，如水平帶式干燥機、立式干燥塔等。本發(fā)明把粗顆粒褐煤干燥分為預(yù)干燥和深度干燥兩級，即粗顆粒褐煤先進入粗顆粒預(yù)干燥器26，去除一定的水分，其熱源采用從槳葉干燥機15和粗顆粒主干燥器29干燥乏氣回收的熱量，不消耗任何外部熱源(實際應(yīng)用時也可采用幾十度的外部低品位余熱)；深度干燥在粗顆粒主干燥器29中完成，其干燥介質(zhì)(即循環(huán)氣)主要為過熱蒸氣，在粗顆粒主干燥器29、主干燥器乏氣總管31、主干燥器循環(huán)氣管33、循環(huán)風(fēng)機34、循環(huán)風(fēng)換熱器35中循環(huán)流動，循環(huán)風(fēng)換熱器35將循環(huán)氣從110°C (可在105°C_130°C之間調(diào)節(jié))加熱到150°C(可在130°C _150°C之間調(diào)節(jié))后送入粗顆粒主干燥器29，由于褐煤在150°C開始出現(xiàn)輕微熱解，因此應(yīng)保證粗顆粒主干燥器29內(nèi)粗顆粒褐煤溫度不超過150°C。粗顆粒主干燥器29干燥過程蒸發(fā)的凈的水分經(jīng)主干燥器乏氣總管31后最終由主干燥器乏氣支管32排入第二乏氣換熱器38進行余熱回收；由于褐煤攜帶及漏氣，乏氣或循環(huán)氣中含有少量空氣，此外顆粒掉粉會導(dǎo)致乏氣或循環(huán)氣中含有少量粉塵。粗顆粒褐煤出口 30處的粗顆粒褐煤含水率可根據(jù)所選設(shè)備的具體特點選擇合適的方法進行調(diào)節(jié)(如轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié))。乏氣處理是褐煤干燥的關(guān)鍵問題之一，槳葉干燥機15和粗顆粒主干燥器29產(chǎn)生的乏氣主要是常壓過熱蒸氣，其溫度一般在100°C以上，凝結(jié)潛熱大，分別通過第一乏氣換熱器20和第二乏氣換熱器38回收該部分潛熱值，可顯著提高裝置能效，其中熱風(fēng)流量可通過第一熱風(fēng)風(fēng)機23和第二熱風(fēng)風(fēng)機41采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄕ{(diào)節(jié)(如變頻調(diào)節(jié))；熱風(fēng)經(jīng)粗顆粒預(yù)干燥器26后的乏氣溫度較低，只有幾十度，直接排入水膜除塵器43處理；槳葉干燥機15和粗顆粒主干燥器29乏氣凝結(jié)后產(chǎn)生的乏流體大部分為水，少部分為氣體和固體顆粒(來自粉塵)，與乏氣量相比，氣體量大幅減少(意味著處理難度和成本大幅下降)，乏流體送入水膜除塵器43處理，其中固體顆粒部分轉(zhuǎn)化為濕煤泥，濕煤泥再經(jīng)壓濾機48脫水回流入槳葉干燥機15，由于干燥產(chǎn)生的粉塵量很低，最終產(chǎn)生的脫水煤泥量也很少，不影響槳葉干燥機15的工作過程，在實際應(yīng)用時此部分濕煤泥也可以根據(jù)實際情況另行單獨處理；水膜除塵器排出的少量不凝結(jié)氣可送入外部氣體處理系統(tǒng)。整個乏氣處理過程不會產(chǎn)生二次污染。細顆粒在槳葉干燥機15中干燥，干燥乏氣主要為水蒸汽，氧含量極低，且溫度有 限(100°C左右)，因此無粉體直接干燥易產(chǎn)生的干燥性安全問題；粗顆粒預(yù)干燥雖然采用熱風(fēng)干燥，但溫度只有幾十度，粗顆粒深度干燥的干燥介質(zhì)主要是過熱蒸氣，屬于惰性介質(zhì)，因此粗顆粒干燥也沒有安全性問題。本發(fā)明在應(yīng)用時所涉及的測量控制裝置，如未特別說明，可選擇目前任何技術(shù)成熟的合適裝置。
實施例本裝置的原煤進口 I與振篩機2連接，振篩機2與超大顆粒輸送管3、選矸機4、除矸顆粒輸送管6、破碎機7和碎煤輸送管8依次連接，矸石出口 5與選矸機4連接；細顆粒管9兩端分別與振篩機2和細顆粒倉13連接，從粗顆粒管10引出粗顆粒支管11經(jīng)調(diào)節(jié)閥12與細顆粒進料管14合并后接入槳葉干燥機15，粗顆粒管10接入粗顆粒倉24 ;細顆粒進料管14兩端分別與細顆粒倉13和槳葉干燥機15連接，槳葉干燥機蒸汽管16、槳葉干燥機凝結(jié)水管17和細顆粒褐煤出口 18分別與槳葉干燥機15連接，槳葉干燥機乏氣管19兩端分別與槳葉干燥機15和第一乏氣換熱器20連接，脫水煤泥輸送管49兩端分別與槳葉干燥機15和壓濾機48連接，槳葉干燥機15固定在可調(diào)平臺51上且與周圍部件分別采用細顆粒進口軟管52、蒸汽進口軟管53、凝結(jié)水出口軟管54、細顆粒出口軟管55、乏氣出口軟管56、脫水煤泥進口軟管57連接；第一空氣進口管21、第一熱風(fēng)管22兩端分別與第一乏氣換熱器20和粗顆粒預(yù)干燥器26連接，且第一熱風(fēng)管22中間接有第一熱風(fēng)風(fēng)機23 ;粗顆粒進口管25兩端分別與粗顆粒倉24和粗顆粒預(yù)干燥器26連接，預(yù)干燥器乏氣管27兩端分別與粗顆粒預(yù)干燥器26和水膜除塵器43連接，粗顆粒移料管28兩端分別與粗顆粒預(yù)干燥器26和粗顆粒主干燥器29連接；粗顆粒褐煤出口 30與粗顆粒主干燥器29連接，主干燥器乏氣總管31分成兩路，即主干燥器乏氣支管32和主干燥器循環(huán)氣管33，主干燥器乏氣支管32兩端分別與主干燥器乏氣總管31和第二乏氣換熱器38連接，主干燥器循環(huán)氣管33兩端分別與主干燥器乏氣總管31和粗顆粒主干燥器29連接，且其管路中依次接有循環(huán)風(fēng)機34和循環(huán)風(fēng)換熱器35，循環(huán)風(fēng)換熱器蒸汽管36和循環(huán)風(fēng)換熱器凝結(jié)水管37與循環(huán)風(fēng)換熱器35連接；第二乏流體管44兩端分別與水膜除塵器43和第一乏氣換熱器20連接，濕煤泥輸送管47兩端分別與水膜除塵器43和壓濾機48連接，除塵器排水管45和不凝結(jié)氣管46分別與水膜除塵器43連接，壓濾機排水管50與壓濾機48連接。以褐煤干燥裝置處理量30t/h為例，褐煤原始水分33%。忽略矸石質(zhì)量，假設(shè)其中5mm以下細顆粒量為10t/h, 5mm-15mm粗顆粒量為20t/h,不考慮粗顆粒支管流量。以6000h/a工作時間計，相當(dāng)于年處理原煤180000t。槳葉干燥機15換熱面積為100m2，由4臺25m2的單軸槳葉干燥機并聯(lián)組成，工作蒸汽為150°C飽和蒸汽。顆粒干燥采用成熟的立式干燥塔，粗顆粒預(yù)干燥器26和粗顆粒主干燥器29有效容積均為50m3，粗顆粒預(yù)干燥器26入口熱風(fēng)溫度設(shè)計為60°C，粗顆粒主干燥器29入口循環(huán)氣溫度為150°C，出口循環(huán)氣溫度為110°C，空氣(或熱風(fēng))和循環(huán)氣流量采用變頻調(diào)節(jié)。
考慮熱損失，假設(shè)干燥過程每蒸發(fā)It水消耗蒸汽I. 3t,第一乏氣換熱器21和第二乏氣換熱器38乏氣余熱回收率均為50%，則干燥裝置熱耗約為5t/h蒸汽。采用上述干燥裝置 后，褐煤水分可降至10%左右，其中干燥產(chǎn)品包括細顆粒褐煤7. 44t/h (或44640t/a)，粗顆粒褐煤 14. 88t/h (或 89280t/a)。上述實施例的運行過程簡述如下因為忽略矸石含量，所以矸石出口 5無矸石產(chǎn)生，選矸機不工作(僅作為通道)；由于不考慮粗顆粒支管流量，調(diào)節(jié)閥12關(guān)閉；外部原煤經(jīng)原煤進口 I送入振篩機2進行篩分，超過15_的超大顆粒褐煤送入破碎機7破碎后再重新篩分，直到設(shè)計分級完成；細顆粒褐煤和粗顆粒褐煤先進行冷態(tài)流動運行，待冷態(tài)流動穩(wěn)定后再輸入外部加熱蒸汽，開始熱態(tài)運行，熱態(tài)運行中要實時監(jiān)測并調(diào)節(jié)裝置的主要運行參數(shù)以保證裝置的性能指標(褐煤處理量和干燥后含水率)和安全性指標(如蒸汽壓力、溫度和乏氣壓力、溫度、含氧量等)。
權(quán)利要求
1.一種褐煤按粒度分級后再分別干燥的裝置，包括分級子系統(tǒng)、細顆粒干燥子系統(tǒng)、粗顆粒干燥子系統(tǒng)和乏氣處理子系統(tǒng)，其特征在于分級子系統(tǒng)分別與細顆粒子系統(tǒng)和粗顆粒干燥子系統(tǒng)連接，乏氣處理子系統(tǒng)分別于細顆粒干燥子系統(tǒng)與粗顆粒干燥子系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種褐煤按粒度分級后再分別干燥的裝置，其特征在于分級子系統(tǒng)包括原煤進口 [I]、振篩機[2]、超大顆粒輸送管[3]、選矸機[4]、矸石出口 [5]、除矸顆粒輸送管[6]、破碎機[7]、碎煤輸送管[8]、細顆粒管[9]、粗顆粒管[10]、粗顆粒支管[11]、調(diào)節(jié)閥[12]、細顆粒倉[13]、細顆粒進料管[14]、粗顆粒倉[24]，原煤進口 [I]與振篩機[2]連接，振篩機[2]與超大顆粒輸送管[3]、選矸機[4]、除矸顆粒輸送管[6]、破碎機[7]和碎煤輸送管[8]依次首尾相連，矸石出口 [5]與選矸機[4]連接，細顆粒管[9]兩端分別與振篩機[2]和細顆粒倉[13]連接，粗顆粒支管[11] 一端從粗顆粒管[10]中間引出，連接調(diào)節(jié)閥[12]后另一端并入細顆粒進料管[14]，粗顆粒管[10]兩端分別與振篩機[2]和粗顆粒倉[24]連接，從粗顆粒管[10]引出粗顆粒支管[11]經(jīng)調(diào)節(jié)閥[12]與細顆粒進料管[14]合并后接入細顆粒子系統(tǒng)的槳葉干燥機[15]，粗顆粒進口管[25]兩端分部與粗顆粒倉[24]和粗顆粒干燥子系統(tǒng)的粗顆粒預(yù)干燥器[26]連接； 細顆粒干燥子系統(tǒng)包括槳葉干燥機[15]、槳葉干燥機蒸汽管[16]、槳葉干燥機凝結(jié)水管[17]、細顆粒褐煤出口 [18]、槳葉干燥機乏氣管[19]、可調(diào)平臺[51]、細顆粒進口軟管[52]、蒸汽進口軟管[53]、凝結(jié)水出口軟管[54]、細顆粒出口軟管[55]、乏氣出口軟管[56]、脫水煤泥進口軟管[57]，細顆粒進料管[14]兩端分別與細顆粒倉[13]和槳葉干燥機[15]連接，槳葉干燥機蒸汽管[16]、槳葉干燥機凝結(jié)水管[17]和細顆粒褐煤出口 [18]分別與槳葉干燥機[15]連接，槳葉干燥機乏氣管[19]兩端分別與槳葉干燥機[15]和第一乏氣換熱器[20]連接，脫水煤泥輸送管[49]兩端分別與槳葉干燥機[15]和壓濾機[48]連接，槳葉干燥機[15]固定在可調(diào)平臺[51]上； 粗顆粒干燥子系統(tǒng)包括粗顆粒進料管[25]、粗顆粒預(yù)干燥器[26]、預(yù)干燥器乏氣管[27]、粗顆粒移料管[28]、粗顆粒主干燥器[29]、粗顆粒褐煤出口 [30]、主干燥器乏氣總管[31]、主干燥器乏氣支管[32]、主干燥器循環(huán)氣管[33]、循環(huán)風(fēng)機[34]、循環(huán)風(fēng)換熱器[35]、循環(huán)風(fēng)換熱器蒸汽管[36]、循環(huán)風(fēng)換熱器凝結(jié)水管[37]、第二熱風(fēng)管[40]、第二熱風(fēng)風(fēng)機[41]，粗顆粒進口管[25]兩端分別與粗顆粒倉[24]和粗顆粒預(yù)干燥器[26]連接，預(yù)干燥器乏氣管[27]兩端分別與粗顆粒預(yù)干燥器[26]和水膜除塵器[43]連接，粗顆粒移料管[28]兩端分別與粗顆粒預(yù)干燥器[26]和粗顆粒主干燥器[29]連接，粗顆粒褐煤出口[30]與粗顆粒主干燥器[29]連接，主干燥器乏氣總管[31] —端與粗顆粒主干燥器[29]連接，另一端分成兩路并分別與主干燥器循環(huán)氣管[33]的一端和主干燥器乏氣支管[32]的一端連接，主干燥器乏氣支管[32]兩端分別與主干燥器乏氣總管[31]和第二乏氣換熱器[38]連接，主干燥器循環(huán)氣管[33]兩端分別與主干燥器乏氣總管[31]和粗顆粒主干燥器[29]連接，且其管路中依次接有循環(huán)風(fēng)機[34]和循環(huán)風(fēng)換熱器[35]，循環(huán)風(fēng)換熱器蒸汽管[36]和循環(huán)風(fēng)換熱器凝結(jié)水管[37]與分別循環(huán)風(fēng)換熱器[35]連接，第二熱風(fēng)管[40]兩端分別與粗顆粒預(yù)干燥器[26]和第二乏氣換熱器[38]連接，且其管路中間接有第二熱風(fēng)風(fēng)機[41]； 乏氣處理子系統(tǒng)包括第一乏氣換熱器[20]、第一空氣進口管[21]、第一熱風(fēng)管[22]、第一熱風(fēng)風(fēng)機[23]、第二乏氣換熱器[38]、第二空氣進口管[39]、第一乏流體管[42]、水膜除塵器[43]、第二乏流體管[44]、除塵器排水管[45]、不凝結(jié)氣管[46]、濕煤泥輸送管[47]、壓濾機[48]、脫水煤泥輸送管[49]、壓濾機排水管[50]，第一空氣進口管[21]與第一乏氣換熱器[20]連接，第一熱風(fēng)管[22]兩端分別與第一乏氣換熱器[20]和粗顆粒預(yù)干燥器[26]連接，且第一熱風(fēng)管[22]管路中接有第一熱風(fēng)風(fēng)機[23]，第二空氣進口管[39]與第二乏氣換熱器[38]連接，第一乏流體管[42]兩端分別與第二乏氣換熱器[38]和水膜除塵器[43]連接，第二乏流體管[44]兩端分別與第一乏氣換熱器[20]和水膜除塵器[43]連接，除塵器排水管[45]和不凝結(jié)氣管[46]分別與水膜除塵器[43]連接，濕煤泥輸送管[47]兩端分別與水膜除塵器[43]和壓濾機[48]連接，脫水煤泥輸送管[49]兩端分別與槳葉干燥機[15]和壓濾機[48]連接,壓濾機排水管[50]與壓濾機[48]連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種褐煤按粒度分級后再分別干燥的裝置，其特征在于細顆粒進料管[14]通過細顆粒進口軟管[52]與槳葉干燥機[15]連接，槳葉干燥機蒸汽管[16]通過蒸汽進口軟管[53]與槳葉干燥機[15]連接，槳葉干燥機凝結(jié)水管[17]通過凝結(jié)水出口軟管[54]與槳葉干燥機[15]連接，細顆粒褐煤出口 [18]通過細顆粒出口軟管[55]與槳葉干燥機[15]連接，槳葉干燥機乏氣管[19]通過乏氣出口軟管[56]與槳葉干燥機[15]連接，脫水煤泥輸送管[49]通過脫水煤泥進口軟管[57]與槳葉干燥機[15]連接。
4.一種褐煤按粒度分級后再分別干燥方法，其特征在于原始褐煤由原煤進口 [I]進入分級子系統(tǒng)，被分級成細顆粒褐煤、粗顆粒褐煤和矸石，矸石由矸石出口 [5]直接排出，細顆粒褐煤經(jīng)由細顆粒進料管[14]進入細顆粒干燥子系統(tǒng)，在槳葉干燥機[15]中干燥，干燥后的細顆粒褐煤產(chǎn)品細顆粒褐煤出口 [18]排出，粗顆粒褐煤經(jīng)由粗顆粒進口管[25]進入粗顆粒干燥子系統(tǒng)，依次通過串聯(lián)的粗顆粒預(yù)干燥器[26]和粗顆粒主干燥器[29]并被干燥，干燥后的粗顆粒由粗顆粒褐煤出口 [30]排出，槳葉干燥機[15]和粗顆粒主干燥器[29]產(chǎn)生的干燥乏氣分別經(jīng)由槳葉干燥機乏氣管[19]和主干燥器乏氣支管[32]進入乏氣處理子系統(tǒng)，并分別采用第一乏氣換熱器[20]和第二乏氣換熱器[38]回收余熱，所回收熱量用于加熱空氣獲得熱風(fēng)，所得熱風(fēng)輸入粗顆粒預(yù)干燥器[26]對粗顆粒進行預(yù)干燥，乏氣處理子系統(tǒng)產(chǎn)生的脫水煤泥通過脫水煤泥輸送管[49]回流入槳葉干燥機[15]重新進行干燥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種褐煤按粒度分級后再分別干燥方法，其特征在于采用振篩機[2]對褐煤進行粒度分級，分級所得細顆粒褐煤依次經(jīng)過細顆粒管[9]、細顆粒倉[13]和細顆粒進料管[14]進入槳葉干燥機[15]，其尺寸〈5_;分級所得粗顆粒褐煤依次經(jīng)過粗顆粒管[10]、粗顆粒倉[24]和粗顆粒進口管[25]進入粗顆粒預(yù)干燥器[26]，其尺寸為5mm-15mm，分級所得超大顆粒褐煤經(jīng)超大顆粒輸送管[3]進入選矸機[4]，其尺寸>15mm ;顆粒分級數(shù)量可拓展至三級以上；可采用其它合適的分級設(shè)備代替振篩機[2]。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種褐煤按粒度分級后再分別干燥方法，其特征在于細顆粒褐煤出口 [18]排出的細顆粒褐煤和粗顆粒褐煤出口 [30]排出的粗顆粒褐煤含水率均在5%-20%之間可調(diào)，通過改變槳葉干燥機[15]的轉(zhuǎn)速、可調(diào)平臺[51]的傾角以及經(jīng)粗顆粒支管[11]的粗顆粒流量來調(diào)節(jié)干燥后的細顆粒褐煤含水率； 槳葉干燥機蒸汽管[16]輸入槳葉干燥機[15]的蒸汽為150°C -200°C的飽和蒸汽，主干燥器循環(huán)氣管[33]輸入粗顆粒主干燥器[29]的循環(huán)氣溫度為150°C _200°C的常壓過熱蒸汽和少量空氣，槳葉干燥機[15]內(nèi)細顆粒褐煤溫度不超過150°C，粗顆粒主干燥器[29]內(nèi)粗顆粒褐煤溫度不超過150°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種褐煤按粒度分級后再分別干燥方法，其特征在于細顆粒褐煤出口 [18]處的細顆粒褐煤產(chǎn)量和含水率采用多種方法綜合調(diào)節(jié)，經(jīng)粗顆粒支管[11]進入槳葉干燥機[15]的粗顆粒與細顆粒的質(zhì)量比通過調(diào)節(jié)閥[12]在0-10%范圍內(nèi)可調(diào)，槳葉干燥機[15]固定在可調(diào)平臺[51]上，可調(diào)平臺[51]在細顆粒進料管[14] 一側(cè)高度可調(diào)，可調(diào)傾角在0° ^30°之間；壓濾機[48]產(chǎn)生的脫水煤泥經(jīng)脫水煤泥輸送管[49]輸入槳葉干燥機[15]與細顆粒褐煤混合并被干燥；槳葉干燥機[15]與周圍的部件分別采用細顆粒進口軟管[52]、蒸汽進口軟管[53]、凝結(jié)水出口軟管[54]、細顆粒出口軟管[55]、乏氣出口軟管[56]、脫水煤泥進口軟管[57]進行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種褐煤按粒度分級后再分別干燥方法，其特征在于粗顆粒褐煤由粗顆粒倉[24]經(jīng)粗顆粒進口管[25]先進入粗顆粒預(yù)干燥器[26]進行預(yù)干燥，然后再通過粗顆粒移料管[28]進入粗顆粒主干燥器[29]進行深度干燥，預(yù)干燥和深度干燥的相對干燥負荷大小由第一熱風(fēng)風(fēng)機[23]、第二熱風(fēng)風(fēng)機[41]和循環(huán)風(fēng)機[34]通過風(fēng)量調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種褐煤按粒度分級后再分別干燥方法，其特征在于槳葉干燥機[15]和粗顆粒主干燥器[29]產(chǎn)生的乏氣中的大部分水蒸汽分別經(jīng)第一乏氣換熱器[20]和第二乏氣換熱器[38]后凝結(jié)成水，產(chǎn)生的乏流體和粗顆粒預(yù)干燥器[26]產(chǎn)生的乏氣輸入水膜除塵器[43]進行處理，輸入第一乏氣換熱器[20]和第二乏氣換熱器[38]的空氣被加熱到45°C _75°C之間，所得熱風(fēng)輸入粗顆粒預(yù)干燥器[26]用于對粗顆粒褐煤進行預(yù)干燥。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種褐煤按粒度分級后再分別干燥方法，其特征在于水膜除塵器[43]產(chǎn)生的濕煤泥經(jīng)壓濾機[48]脫水后輸回槳葉干燥機[15]與細顆粒褐煤混合并重新干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種褐煤按粒度分級后再分別干燥的裝置及方法，包括分級子系統(tǒng)、細顆粒干燥子系統(tǒng)、粗顆粒干燥子系統(tǒng)和乏氣處理子系統(tǒng)，其中分級子系統(tǒng)既與細顆粒子系統(tǒng)連接，分級子系統(tǒng)又與粗顆粒干燥子系統(tǒng)連接，乏氣處理子系統(tǒng)既與細顆粒干燥子系統(tǒng)相連，乏氣處理子系統(tǒng)又與粗顆粒干燥子系統(tǒng)連接。本發(fā)明把原始褐煤按粒度先分級再分別干燥，產(chǎn)品質(zhì)量高，干燥設(shè)備易于優(yōu)化配置，設(shè)備成本低，干燥效率高；乏氣余熱可在干燥裝置內(nèi)部有效回收利用，裝置能效高，乏氣處理量少，處理成本低；干燥裝置安全性高，安裝運行維護方便、成本低。
文檔編號C10L9/08GK102925243SQ201210403540
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者張后雷, 劉心志, 朱曙光, 熊榮輝, 王文舉 申請人:南京理工大學(xué)