CN101294765B - 低阶煤高温烟气干燥的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温烟气干燥的方法，该方法尤其适用于长焰煤、褐煤和其它低阶煤的干燥。其使用燃煤高温烟气通过直接接触法干燥褐煤等易燃易爆煤种，排烟量少，热效率高，干燥速度快。干燥后的煤中内水含量明显降低，煤的发热量大大增加。本发明还涉及使用该方法的装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤炭干燥的方法，该方法尤其适用于长焰煤、褐煤和其它低阶煤的干燥。本发明还涉及使用该方法的装置。
背景技术
低阶煤是指褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤及气煤等变质程度较浅的煤种，该部分煤在已探明的煤炭储量中占有相当大的比重，其中尤以褐煤和长焰煤为主。
低阶煤因其热值低、含水量高、易自燃等特点，而给其储存、运输、燃烧等方面带来了许多困难。针对其上述特点，为合理利用低阶煤资源，世界许多国家都对低阶煤的加工、转化技术进行了大量的研究开发工作，并取得了很多重要的理论与应用成果。
目前，煤炭干燥技术是国内外用于低阶煤提质的手段之一。
如果直接干燥，低阶煤原煤因其颗粒大，往往需要较长的干燥时间，干燥效率低，并且设备庞大；如果将褐煤用磨机磨碎后干燥，则磨机能耗大，并且由于煤粉颗粒细而易在干燥过程中发生爆炸。
现有的低阶煤干燥技术有热油干燥、非蒸发干燥及普通干燥技术等。
例如，日本神户制钢所的UBC技术和日本NEDO开发的褐煤干燥技术，利用轻油或重油循环进行加温脱水，实现褐煤的干燥和改性。该技术处理成本较高，而且消耗大量油料。
美国KFx公司的K燃料工艺，用高温高压蒸汽处理高水分褐煤，西德莱茵褐煤公司和东德博尔纳褐煤企业的蒸气沸腾床干燥法(简称WTA)，以及德国泽玛格公司蒸汽回转管式干燥法，流程复杂，设备要求高，而且需要有蒸汽来源。
澳洲褐煤研究中心(Lignite CRC)研究的机械热挤压(MTE)技术尚处在实验室研究开发阶段。该技术处理效率低，而且处理后的褐煤含水量仍然较高。
澳大利亚的褐煤BCB气流干燥采用的干燥介质温度较低，干燥效率不高。
但上述已有的干燥技术中存在着能耗高、工艺复杂或效率低等诸多问题。为此，提供简便、高效的低阶煤干燥工艺及设备是本领域技术人员致力探求的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于低阶煤干燥脱水的方法。
本发明的低阶煤高温烟气干燥方法，包括以下步骤：
(1)将低阶煤粉碎为煤粉；
(2)由烟气发生系统产生氧含量低于10体积％的高温烟气；
(3)将所述煤粉通过给料装置加入干燥器，在干燥器中与所述高温烟气接触而干燥；
(4)来自干燥器的携带煤粉的烟气经第一分离系统被分离为煤粉与烟气。
本发明还提供一种用于低阶煤高温烟气干燥的装置，包括：
(1)粉碎系统，该系统至少包括一个将低阶煤粉碎的设备；
(2)烟气发生系统，该系统至少包括一个高温烟气发生装置；
(3)干燥系统，该系统至少包括一个干燥器；和
(4)第一分离系统，该系统至少包括一个分离设备；
其中，来自粉碎系统的煤粉与来自烟气发生系统的氧含量低于10体积％的高温烟气在干燥器中接触干燥后，携带煤粉的烟气经第一分离系统分离为煤粉与烟气。
附图说明
图1为本发明的一个优选实施方案的工艺流程和装置。其中的各个设备分别为：
1.粉碎机
2.煤粉仓
3.给料机
4.气流干燥器
5.旋风分离器
6.布袋除尘器
7.引风机
8.循环风机
9.循环流化床高温烟气炉
10.混风机
11.混风室
具体实施方式
本说明书中，若无特别说明，气体中各组分的含量以体积百分比计，煤中水分含量以应用基计。
本发明的低阶煤高温烟气干燥方法，包括以下步骤：
(1)将低阶煤粉碎为煤粉；
(2)由烟气发生系统产生氧含量低于10体积％的高温烟气；
(3)将所述煤粉通过给料装置加入干燥器，在干燥器中与所述高温烟气接触而干燥；以及
(4)来自干燥器的携带煤粉的烟气经第一分离系统被分离为煤粉与烟气。
在本发明方法的步骤(1)中，低阶煤的粉碎可使用本领域的常规设备进行，例如，用粉碎机进行粉碎。还可使用例如粉碎机和对辊破碎机进行两级破碎，以破坏低阶煤内部的储水结构。优选将低阶煤破碎到粒径为3mm以下，这样可使煤的粒度适中，既有利于提高干燥效率，又有利于防止高温干燥时发生爆炸，同时适合于成型(如果需要)。
优选将步骤(2)中所述的高温烟气的氧含量控制在8体积％以下；将高温烟气的温度控制为600-800℃，通过直接接触法干燥褐煤，从而减少排烟量，提高热效率，并提高干燥速度。
在本发明方法的步骤(3)中，优选使来自给料装置的煤粉和来自烟气发生系统的高温烟气在干燥器入口汇合，并在干燥管内停留3-5秒的时间。
在本发明方法的步骤(4)中，来自干燥器的携带煤粉的烟气经第一分离系统，例如一个旋风分离器，分离为煤粉与烟气。优选将分离的煤粉的温度控制在70-130℃，更优选控制在80-120℃；优选将其含水量控制为3-12重量％，更优选控制为5-10重量％。该步骤中，由第一分离系统排出的烟气的温度可根据需要设定，优选将其控制为110-150℃。
上述方法还可以包括以下步骤：
(5)将干燥后的煤粉压制成型。
另外，上述方法优选包括以下步骤：
(6)将步骤(4)中分离的烟气送入第二分离系统进行除尘，形成尾气，分离出的煤粉与步骤(4)分离的煤粉合并。
在一种优选的实施方案中，将所述尾气的一部分通入一个高温烟气炉内，用于控制高温烟气炉的炉膛燃烧温度，防止炉内结焦，同时用于控制出口烟气氧含量；尾气的另一部分通过一种混风装置与来自高温烟气炉的烟气混合，形成所述用于煤粉干燥的高温烟气；其余尾气排空。其中，各部分尾气的量可由本领域技术人员根据被干燥煤粉所需达到的干燥程度通过简单的计算或实验容易地确定。
通过上述使尾气部分循环的方法，使尾气中的余热得到了利用，干燥效率得到提高。
另外，还优选将排空尾气中的水汽冷凝回收。
上述第一分离系统和第二分离系统可分别使用旋风分离器和布袋除尘器。
本发明方法适用于各种需要干燥的煤种，尤其是长焰煤、褐煤、泥炭等低阶煤，也可以是多个煤种的混合物。本领域技术人员可根据原料煤的性质，尤其是其中水分的含量，根据本说明书的描述很容易地确定出适宜的工艺条件。
本发明还提供一种用于低阶煤高温烟气干燥的装置，包括：
(1)粉碎系统，该系统至少包括一个将低阶煤粉碎的设备；
(2)烟气发生系统，该系统至少包括一个高温烟气发生装置；
(3)干燥系统，该系统至少包括一个干燥器；和
(4)第一分离系统，该系统至少包括一个分离设备。
其中，来自粉碎系统的煤粉与来自烟气发生系统的氧含量低于10体积％的高温烟气在干燥器中接触干燥后，携带煤粉的烟气经第一分离系统分离为煤粉与烟气。
本发明的装置中，所述粉碎系统可包括粉碎机。此外，可在该系统中使用振动筛，以将粉碎后仍大于3mm的煤颗粒筛分出来进行二次破碎。在需要的情况下，该粉碎系统中还可使用除尘设备。
所述烟气发生系统可以是任何烟气发生装置，燃料可以是煤、油或燃气等，例如燃煤的循环流化床高温烟气炉。烟气发生系统中还可包括混风装置。
上述烟气发生系统可燃用低热值煤，也可燃用其它的劣质燃料，具有操作灵活，负荷调节性能好的优点。
本发明的装置中，所述的干燥系统中的干燥器可为气流干燥器和/或流化床干燥器。该系统优选还包括定量给料装置，例如螺旋给料秤或电子皮带秤，以对煤粉进行计量。
本发明的装置中，所述的第一分离系统中的分离设备可以是工业上常规使用的任何气固分离设备，例如惯性除尘器、旋风分离器等。
本发明的装置优选还包括：
(5)成型系统，该系统至少包括一个成型设备。
所述成型设备例如可使用高压对辊成型机。
另外，本发明的装置优选包括：
(6)第二分离系统，该系统至少包括一个分离设备，用于对第一分离系统分离出的烟气进行除尘，形成尾气，分离出的煤粉与第一分离系统分离出的煤粉合并。
上述装置中，所述第二分离系统优选包括一个布袋除尘器。
本发明的工艺中采用的设备，例如粉碎设备、干燥器、分离设备及成型设备等均为矿物加工工业或化学工业中的常规设备。凡是可以实现本发明功能的设备，均可用于本发明。
以下结合实施例具体说明本发明的方法和装置。但应理解的是，以下描述旨在解释本发明，并不对本发明的范围构成任何限制。本发明要求保护的实际范围由权利要求书限定。
实施例1
参见附图1，含水量为31-38重量％的褐煤经粉碎机1粉碎成粒径小于3mm的煤粉，送至料仓2中贮存。所述煤粉经定量给料机3，送入气流干燥器4进行干燥。干燥介质为混风室11中形成的高温烟气，高温烟气的氧含量控制为约8体积％，温度控制在约720℃。煤粉和高温烟气在干燥器4入口汇合，在干燥管内停留3-5秒。从干燥器4出来的携带煤粉的烟气经旋风分离器5使煤粉与烟气分离，干煤粉从旋风分离器5下部排出，煤粉出口温度控制为80-120℃，含水量控制为约4重量％；分离出的烟气从旋风分离器5上部进入布袋除尘器6，经布袋除尘器6除去煤尘后，形成的尾气由引风机7引出，一部分经循环风机8送回循环流化床高温烟气炉9，用于控制烟气炉出口温度和氧含量，同时使其余热得到利用，一部分通过混风机10与来自循环流化床高温烟气炉9的烟气在混风室11内混合，形成干燥介质，其余尾气排空。
经过本发明的方法处理的低阶煤，性能明显改善，含水量从20-60重量％降低到3-12重量％，应用基低位发热量由3500kcal/kg提高到4500-5900kcal/kg，因而具有了更为广阔的应用领域。
Claims (13)
1.一种低阶煤高温烟气干燥的方法，包括以下步骤：
(1)将低阶煤粉碎为煤粉；
(2)由烟气发生系统产生氧含量低于10体积％的高温烟气；
(3)将所述煤粉通过给料装置加入干燥器，在干燥器中与所述高温烟气接触而干燥；
(4)来自干燥器的携带煤粉的烟气经第一分离系统被分离为煤粉与烟气，其中分离出的煤粉的温度为80-120℃，含水量为5-10重量％；
(5)将分离出的煤粉压制成型；并且
(6)将步骤(4)中分离的烟气送入第二分离系统进行除尘，形成尾气，分离出的煤粉与步骤(4)分离的煤粉合并；
其中所述的烟气发生系统包括一个高温烟气炉和混风装置，所述尾气的一部分循环回所述高温烟气炉内，一部分通过混风装置与从所述高温烟气炉出来的烟气混合，其余尾气排空。
2.根据权利要求1的方法，其中所述的低阶煤包括长焰煤、褐煤、泥炭中的一种或多种。
3.根据权利要求1的方法，其中所述步骤(1)中煤粉的粒径小于3mm。
4.根据权利要求1的方法，其中所述高温烟气的温度为600-800℃。
5.根据权利要求1的方法，其中在步骤(3)中，所述干燥器为气流干燥器，来自给料装置的煤粉和来自烟气发生系统的高温烟气在所述干燥器的入口汇合，在干燥器内停留3-5秒。
6.根据权利要求1-5之一的方法，还包括将排空尾气中的水汽冷凝回收的处理步骤。
7.一种用于低阶煤高温烟气干燥的装置，包括：
(1)粉碎系统，该系统至少包括一个将低阶煤粉碎的设备；
(2)烟气发生系统，该系统至少包括一个高温烟气发生装置，还包括混风装置；
(3)干燥系统，该系统至少包括一个干燥器；
(4)第一分离系统，该系统至少包括一个分离设备；
(5)成型系统，该系统至少包括一个成型设备；和
(6)第二分离系统，该系统至少包括一个分离设备；
其中，来自粉碎系统的煤粉与来自烟气发生系统的氧含量低于10体积％的高温烟气在干燥器中接触干燥后，携带煤粉的烟气在第一分离系统中分离为煤粉与烟气，分离的烟气送入第二分离系统进行 除尘，形成尾气，分离出的煤粉与第一分离系统分离出的煤粉合并，在成型系统中压制成型。
8.根据权利要求7的装置，其中所述粉碎系统包括粉碎机。
9.根据权利要求7的装置，其中所述烟气发生系统包括一个高温烟气炉。
10.根据权利要求7的装置，其中所述干燥器为气流干燥器。
11.根据权利要求7的装置，其中所述第一分离系统包括一个旋风分离器。
12.根据权利要求7的装置，其中所述成型设备为高压对辊成型机。
13.根据权利要求7的装置，其中所述第二分离系统包括一个布袋除尘器。
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