CN101706196A - 褐煤无氧干燥提质系统及褐煤干燥工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种褐煤无氧干燥提质系统及褐煤干燥工艺，干燥提质系统包括干燥装置，加热系统，干燥装置包括立式的干燥筒及其上、下端的进煤口、出煤口、进气管、出气管，在干燥筒两侧壁的外侧分别设有热气腔，两热气腔之间连通有一定数量的排管或排板，使干燥筒内的煤炭与热气腔及排管或排板内热气完全隔离；在进气管口、出气管口分别安装有温度计T₁、T₂，在出料口有温度计T₀，在干燥筒内部还设有蒸汽管，蒸汽管引出干燥装置外侧，在常压下进行干燥，控制烟气输入温度T₁烟气输出温度T₂以及褐煤最终加热温度T₀，可以脱除褐煤部分结合水，将褐煤从软煤转换为硬煤，由亲水性转换为疏水性，可以实现褐煤能够像烟煤一样运输存放和使用，非常利于推广实施。

Description

褐煤无氧干燥提质系统及褐煤干燥工艺

一、技术领域：

本发明涉及一种褐煤干燥提质的改性技术，特别是涉及一种褐煤无氧干燥提质系统及褐煤干燥工艺。

二、背景技术：

据统计，全世界褐煤储量约26229亿吨，约占世界煤炭总储量的24.4％。中国已经发现的褐煤资源量为1291.32亿吨，约占中国煤炭保有资源量的12.7％。由于褐煤形成距地表很浅，适于露天开采，因此价格低廉。但是褐煤也存在以下突出的问题：

1、水分高，热值低，褐煤一般含水量介于30％到65％之间，一般热值在3000kcal/kg左右。

2、密度低，易风化，遇水自燃，销售半径不超过500公里。

为了解决上述问题，世界上许多公司开展了褐煤干燥，提质和改性研究，少数工艺已经开始工业化，大部分还在试验研究阶段。大部分的褐煤干燥工艺分为两类，以高温烟气或空气作为媒介的直接接触干燥和以过热蒸汽为干燥媒介的间接干燥。由于褐煤在干燥时，会有可燃气体析出，如果采用以高温烟气或空气作为媒介的直接接触干燥，则很容易发生干燥系统的着火或爆炸的可能。所以目前已经工业化的褐煤干燥主要是以过热蒸汽为干燥媒介的间接干燥。但是以过热蒸汽为干燥媒介的间接干燥褐煤干燥，由于其温度水平限制，只能脱除表面水，无法脱除结合水。如果褐煤只脱除表面水，没有脱除结合水，干燥后的褐煤在长途运输或长时间存放，会出现返潮现象，因此比较适合干燥后的褐煤立即使用，比如坑口电厂的褐煤干燥或煤矿附近的煤化工项目的原料干燥处理。只有脱除结合水，褐煤的性质才会改变，才能够像硬煤一样运输，存放和使用。

如何才能够脱除褐煤的结合水，从而实现褐煤改性，变褐煤为硬煤，是我们在洁净煤领域所面临的一个重大的课题。

根据研究发现，褐煤在常压下加热到100度以上时，大部分的自由水能够被蒸发。当褐煤水分低于15％时，若需要继续干燥和脱水，即脱除结合水时，由于褐煤与结合水有较强的结合力，则需要较高的温度和能量才能够进行。当褐煤在常压下继续加热到180度以上时，褐煤结合水(内在水)能够被脱除。当褐煤温度高于150度时，羟基官能团(主要是-COOH)发生分解，析出CO2气体，同时将褐煤的结合水(内在水)排除。进一步提高温度，将导致越来越多的羟基官能团分解，从而引起褐煤的表面性质改变。

在这种干燥温度条件下，由于大量的羟基官能团分解，导致褐煤内部的毛细孔倒坍和产生交联。毛细孔倒坍可以阻止水分进入毛细孔；而交联反应则能够对毛细孔进行密封，阻止倒坍的毛细孔在吸收水分时再膨胀。

另外，当褐煤温度被加热到200度以上时，其表面积会大大减少。表面积减少的主要原因是由于在高温干燥条件下引起褐煤内部的焦油的强烈迁移，即焦油由毛细孔内部向毛细孔外部迁移。迁移到毛细孔外部的焦油在冷却过程中，由于焦油冷凝从而对毛细孔进行密封，从而一起褐煤的表面积减少。

由于上述过程，即毛细孔倒塌，交联反应和焦油迁移对毛细孔形成密封，结果褐煤变得越来越疏水，同时也能够观察到褐煤的硬化，这也导致褐煤的刚性结构的形成。其结果就是褐煤能够从软煤转换为硬煤，由亲水性转换为疏水性，从而可以实现褐煤的长途运输。

三、发明内容：

本发明的煤炭无氧干燥系统及干燥工艺就是基于现有技术对褐煤干燥提质存在的不足而提出的褐煤干燥改性技术，该技术不仅脱除褐煤的表面水，还脱除部分结合水，将褐煤从软煤转换为硬煤，由亲水性转换为疏水性，可以实现褐煤能够像烟煤一样运输存放和使用。具体是提供一种褐煤无氧干燥提质系统及褐煤干燥工艺。

技术方案：

一种褐煤无氧干燥提质系统，包括干燥装置，加热系统，干燥装置包括立式的干燥筒，在干燥筒上、下端分别设有进煤口和出煤口，并且在干燥筒上部固定安装有出气管、下部固定安装有进气管，在所述立式干燥筒两侧壁的外侧分别设有与干燥筒隔离且彼此独立的热气腔，并在两独立的热气腔之间连通有一定数量的排管或排板，使干燥筒内的煤炭与热气腔及排管或排板内热气完全隔离；所述出气管、进气管分别与不同的热气腔连通；加热系统的加热烟气输出管与煤炭无氧干燥装置的进气管连通，在干燥筒的烟气进气管口、烟气出气管口分别安装有温度计T₁、T₂，在干燥筒底部出料口处设有排料阀和温度计T₀，在煤炭无氧干燥装置的干燥筒内部还设有蒸汽管，蒸汽管引出干燥装置外侧，该蒸汽管引出干燥筒外侧直接排放，或者在分离可燃气体后排放，而分离后的可燃气体被引入加热系统进行尾气燃烧。

同时在煤炭无氧干燥装置的出气管上设有叉管，叉管与进气管之间通过引风机相连通构成烟气循环。

蒸汽管连通于可燃气体分离器使可燃气与蒸汽分离之后，可燃气体被引入加热系统燃烧。

同一侧的不同的热气腔设有隔板，使热气腔上、下彼此独立。所述热气腔为全封闭式，不仅与干燥筒内部隔离，还与外界隔离，进气管的热烟气首先进入第一个封闭的热气腔，沿排管或排板流向另一热气腔，如此反复向上或向下折流，最终从出气管排出。

在出煤口上安装有排料阀和温度计T₀。

所述可燃气体分离器为离心式分离器。

所述加热系统包括燃烧炉，在燃烧炉与烟气输出管之间还安装有高温烟气沉降室。

一种适用于所述褐煤无氧干燥提质系统的煤炭无氧干燥工艺，包括煤炭粉碎、筛分预处理步骤，还包括以下步骤：

(1)将待干燥褐煤粉或块从干燥筒顶部进料口加入干燥筒腔内，在常压下进行干燥，控制烟气输入温度T₁为350～1000℃，烟气输出温度T₂为70～400℃；

(2)控制褐煤排出速率，保持褐煤最终加热温度T₀为150～400℃；

(3)褐煤在干燥机内的停留时间为1～15小时。

控制烟气输入温度T₁为400～800℃，烟气输出温度T₂为100～250℃。

对于褐煤干燥提质，控制褐煤排出速率，保持褐煤最终加热温度T₀为200～350℃之间.

本发明的工艺和装置还可以同时适用于煤调湿工艺。

本发明的有益效果：

1、本发明的褐煤无氧干燥提质系统及褐煤干燥工艺基于现有技术存在的问题而提出的煤炭干燥改性技术，不仅适用于普通煤炭和煤泥干燥，也适用于褐煤干燥和提质，褐煤干燥时不仅能脱除褐煤的表面水分，还可以通过控制输入、输出烟气温度，以及控制出料口最终煤炭温度，脱除部分结合水。

2、通过本发明的干燥装置，对褐煤脱除表面水和结合水，可以将其由软煤变为硬煤，由亲水性变为憎水性，从而可以长途运输。

3、通过密闭的迂回折管被干燥的煤炭与烟气不直接接触，彻底解决了煤炭在干燥过程中由于可燃气体析出而引起着火和爆炸的问题。

4、褐煤无氧干燥提质系统，热循环利用和尾气的循环利用一方面降低干燥过程的能耗，同时也大大减少尾气的排放。

四、附图说明：

图1是本发明的煤炭无氧干燥系统结构示意图；

图2是图1的干燥系统的干燥装置结构示意图之一；

图2-1是图2的C部放大结构示意图；

图2-2是图2的A-A剖面结构示意图；

图3是图1的干燥系统的干燥装置结构示意图之二；

图3-1是图3的B-B剖面结构示意图；

图3-2是图3的D-D剖面结构示意图；

图3-3是图3中排板结构示意图。

图中标号1为热气腔体外侧壁，2为支架，3为干燥装置进气管，4为干燥装置出气管，5为进料口，6为排管，7为干燥筒侧壁，8为热气腔体，9为蒸汽管，10为出料口，11为排料阀，12为横隔板，13为可燃气体分离器，14为蒸汽引风机，15为可燃气体回管，16为进气管，17为出气管，18为出气管叉管，19为出气管上安装的抽风机，20为出气管上排气叉管，21为燃烧炉，22为燃烧风机，23为高温沉降室，24为排板，T₀为出料口温度计，T₁为进气管管口温度计，T₂为出气管管口温度计。

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1、图2、图2-1、图2-2，一种褐煤无氧干燥提质系统，包括实施例一所述煤炭无氧干燥装置，还包括加热系统，加热系统的加热烟气输出管与煤炭无氧干燥装置的进气管16连通，在干燥装置的烟气进气管口、烟气出气管口分别安装有温度计T₁、T₂，在干燥装置底部出料口处设有排料阀和温度计T₀，在煤炭无氧干燥装置的干燥筒内部还设有蒸汽管9，蒸汽管引出干燥装置外侧，该蒸汽管引出干燥装置外侧直接排放。

同时在煤炭无氧干燥装置的出气管17上设有叉管(回流管)18，叉管18与进气管16之间通过引风机19相连通构成烟气循环。

所述加热系统包括燃烧炉，在燃烧炉与烟气输出管之间还安装有高温烟气沉降室，将高温烟气中的粉尘尽量消除以利于热循环.

煤炭无氧干燥装置，包括立式的干燥筒7，在干燥筒7上、下端分别设有进煤口5和出煤口10，并且在干燥筒7上部固定安装有出气管17、下部或中部固定安装有进气管16。

在所述立式干燥筒7(左右)相对的两侧壁的外侧(沿竖向方向)分别设有与干燥筒7隔离且彼此独立的热气腔8，并在两独立的热气腔8之间连通有一定数量的排管6。

同一侧热气腔8内还还横向设有一定数量的横隔板12，使热气腔从上向下被分割为多个彼此独立的热气腔。所述热气腔8为全封闭式，不仅与干燥筒7内部隔离，还与外界隔离，进气管16的热烟气首先进入第一个封闭的热气腔，沿排管或排板流向另一热气腔，如此反复向上或向下折流，最终从出气管17排出。在不同热气腔之间连通的烟气排管的折流次数为1～20。

被干燥的煤炭借助重力从上端进煤口5进入干燥筒再从下端出煤口10排出，自上而下缓慢移动。位于干燥筒7内的煤炭与位于热气腔8及排管6内的热气完全隔离，从而确保干燥装置内煤炭干燥处于无氧干燥状态，确保干燥工作安全。在干燥筒7内部还设有蒸汽管9，蒸汽管引出干燥装置外侧。对于蒸汽管排出的蒸汽、可燃(一氧化碳等成分)根据情况既可以直接排放进入大气，也可以再做处理后排出或循环利用。

在出煤口10上安装有排料阀11；在出煤口上安装有温度计T0。

本实施例不仅适用于对普通煤或褐煤的表面水干燥，还适用于对脱除褐煤内部结晶水，安全可靠。

适用于褐煤无氧干燥提质系统的煤炭无氧干燥工艺，包括煤炭粉碎、筛分预处理步骤，其特征是还包括以下步骤：

(1)将待干燥褐煤粉或块从干燥筒顶部进料口加入干燥筒腔内，在常压下进行干燥，控制烟气输入温度T₁为350～1000℃，烟气输出温度T₂为70～400℃；

(2)控制褐煤排出速率，保持褐煤最终加热温度T₀为150～400℃；

(3)褐煤在干燥机内的停留时间为1～15小时。

实施例二：意义与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是：控制烟气输入温度T₁为400～800℃，烟气输出温度T₂为100～250℃。

实施例三：意义与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是：对于褐煤干燥提质，控制褐煤排出速率，保持褐煤最终加热温度T₀为200～350℃之间。

实施例四：意义与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是：烟气进口温度：600℃，烟气出口温度：120℃，褐煤干燥出口温度：230℃，褐煤水分由38％降为8％。

实施例五：意义与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是：烟气进口温度：620℃，烟气出口温度：150℃，褐煤干燥出口温度：280℃，褐煤水分由38％降为5％。

实施例六：参见图1、图3、图3-1、图3-2、图3-3，编号与实施例一相同，意义相同，相同之处不重述，不同的是：将所述排管改为如图3-3所述的排板24。

Claims (10)

1.一种褐煤无氧干燥提质系统，包括干燥装置，加热系统，干燥装置包括立式的干燥筒，在干燥筒上、下端分别设有进煤口和出煤口，并且在干燥筒上部固定安装有出气管、下部固定安装有进气管，在所述立式干燥筒两侧壁的外侧分别设有与干燥筒隔离且彼此独立的热气腔，并在两独立的热气腔之间连通有一定数量的排管或排板，使干燥筒内的煤炭与热气腔及排管或排板内热气完全隔离；所述出气管、进气管分别与不同的热气腔连通；加热系统的加热烟气输出管与煤炭无氧干燥装置的进气管连通，在干燥筒的烟气进气管口、烟气出气管口分别安装有温度计T₁、T₂，在干燥筒底部出料口处设有排料阀和温度计T₀，在煤炭无氧干燥装置的干燥筒内部还设有蒸汽管，蒸汽管引出干燥装置外侧，该蒸汽管引出干燥筒外侧直接排放，或者在分离可燃气体后排放，而分离后的可燃气体被引入加热系统进行尾气燃烧。

2.根据权利要求1所述的褐煤无氧干燥提质系统，其特征是：同时在煤炭无氧干燥装置的出气管上设有叉管，叉管与进气管之间通过引风机相连通构成烟气循环。

3.根据权利要求1所述的褐煤无氧干燥提质系统，其特征是：蒸汽管连通于可燃气体分离器使可燃气与蒸汽分离之后，可燃气体被引入加热系统燃烧。

4.根据权利要求1所述的褐煤无氧干燥提质装置，其特征是：同一侧的不同的热气腔设有隔板，使热气腔上、下彼此独立。

5.根据权利要求1所述的褐煤无氧干燥提质装置，其特征是：在出煤口上安装有排料阀和温度计T₀。

6.根据权利要求3所述的褐煤无氧干燥提质系统，其特征是：所述可燃气体分离器为离心式分离器。

7.根据权利要求1所述的褐煤无氧干燥提质系统，其特征是：所述加热系统包括燃烧炉，在燃烧炉与烟气输出管之间还安装有高温烟气沉降室。

8.一种适用于权利要求1所述褐煤无氧干燥提质系统的褐煤无氧干燥工艺，包括煤炭粉碎、筛分预处理步骤，其特征是：还包括以下步骤：

(1)将待干燥褐煤粉或块从干燥筒顶部进料口加入干燥筒腔内，在常压下进行干燥，控制烟气输入温度T₁为350～1000℃，烟气输出温度T₂为70～400℃；

(2)控制褐煤排出速率，保持褐煤最终加热温度T₀为150～400℃；

(3)褐煤在干燥机内的停留时间为1～15小时。

9.根据权利要求8所述的褐煤无氧干燥提质工艺，其特征是：控制烟气输入温度T₁为400～800℃，烟气输出温度T₂为100～250℃。

10.根据权利要求8所述的褐煤无氧干燥提质工艺，其特征是：对于褐煤干燥提质，控制褐煤排出速率，保持褐煤最终加热温度T₀为200～350℃之间。

Images