CN101907383A - 利用太阳能实现褐煤脱水提质的带式传递干燥系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤炭高效利用领域，旨在提供一种利用太阳能实现褐煤脱水提质的带式传递干燥系统及方法。该系统包括由带式输送设备依次连接的进料预热室、干燥器和卸料冷却室，干燥器由一竖向的隔断分为空气预热室和干燥室两个部分，隔断上设通孔，空气预热室设风入口、干燥室设风出口；所述卸料冷却室设新风入口，卸料冷却室的风出口通过风管连接空气预热室的风入口，干燥室的风出口通过风管同时连接至进料预热室的风入口和空气预热室的风入口，进料预热室的风出口连接至煤粉分离系统。本发明节能减排效果显著，干燥工艺简单，初投资小，运行成本低，常规能源消耗少，污染物排放小，整个装置的管理和使用更容易被用户接受。

Description

利用太阳能实现褐煤脱水提质的带式传递干燥系统及方法

技术领域

本发明属于煤炭高效利用领域，具体涉及利用太阳能实现褐煤脱水提质的带式传递干燥系统及方法。

背景技术

我国褐煤储量十分丰富，已探明储量在1000亿吨以上，占煤炭总储量的13％左右。随着经济发展和优质煤炭资源可采储量的下降，有效利用褐煤具有十分重要的意义。但是，褐煤是一种煤化程度最低的矿产煤，其水分含量高(一般在25wt％～50wt％)，热值低(一般在1500kcal/kg～3500kcal/kg)，长距离输送经济性差。褐煤的这些劣势增加了褐煤的利用成本，降低了其市场竞争力，限制了褐煤的高效大规模使用。因此降低褐煤的水分，提高能量密度成为褐煤预处理的关键技术。

对褐煤脱水提质技术的研究已开始成为国内外热点，国外对此做了大量研究，褐煤脱水提质技术较多，大致可以分为三类方法：机械脱水法、蒸发脱水法和非蒸发脱水法。机械脱水法在选煤厂已广泛使用，但其处理能力和脱水效率尚难适应要求。蒸发脱水法，利用热油、热空气、过热蒸汽等介质直接或间接的加热褐煤，使褐煤内水分以气态形式脱除。蒸发脱水工艺需要大量的能量来蒸发水分，能耗大。非蒸发脱水法主要分为水热处理法和机械热压脱水法，将褐煤内的水分以液态形式去除。非蒸发脱水法，工艺复杂，成本较高，目前未投入工业应用。此外，非蒸发脱水法还带来了废水、废气处理等问题。

国内在褐煤脱水提质方面研究相对不多，报道较少。国内的褐煤脱水提质工艺主要有烟气干燥法和过热蒸汽干燥法。前者由于褐煤挥发分高，受进风温度的影响，容易起火燃烧，干燥效率低，而且设备庞大，投资费用高。后者利用高品位能源过热蒸汽作为热源，成本昂贵，能源消耗量大，不适合我国国情。

因此，开发一种耗能少，排放小，成本低，安全可靠的绿色褐煤脱水技术具有十分重要的意义。目前国内外尚未有利用太阳能资源进行褐煤脱水提质的工艺和技术，本发明充分利用了我国褐煤资源丰富地区又是太阳能资源最丰富地区的特点，填补了太阳能褐煤脱水提质的空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于工厂原输煤系统的利用太阳能实现褐煤脱水提质的带式传递干燥系统及方法。

为解决技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

提供一种利用太阳能实现褐煤脱水提质的带式传递干燥系统，包括由带式输送设备依次连接的进料预热室、干燥器和卸料冷却室，其特征在于，所述干燥器由一竖向的隔断分为空气预热室和干燥室两个部分，隔断上设通孔，空气预热室设风入口、干燥室设风出口；带式输送设备横穿过进料预热室、干燥室和卸料冷却室；所述卸料冷却室设新风入口，卸料冷却室的风出口通过风管连接空气预热室的风入口，干燥室的风出口通过风管同时连接至进料预热室的风入口和空气预热室的风入口，进料预热室的风出口连接至煤粉分离系统。

本发明中，所述干燥器的横截面呈直角梯形，干燥室在较长直边一侧，空气预热室在较短直边一侧；干燥器的较短直边与斜边是透明的玻璃盖板，空气预热室的底部和隔断侧设波纹式吸收板；干燥室与隔断相对的一侧设反射板，且该反射板延伸至玻璃盖板之外。

本发明中，所述带式输送设备的装载部分是带式铁丝网。

本发明中，所述干燥室的上部设置连接至除尘器的风幕机，用于吹出清扫粉尘的风幕。

本发明中，在所述干燥器隔断上的通孔处设风机，通孔与带式输送设备的下部的风室连通，使得热空气流过下通道后垂直穿过带式输送设备。

本发明中，在所述风管上，根据热空气的传送方向设置单向阀或鼓风机。

进一步地，本发明还提供了一种基于前述带式传递干燥系统的利用太阳能实现褐煤脱水提质的装置，包括煤仓、破碎装置和产品煤仓，所述煤仓通过原煤输送设备连接至破碎装置，破碎装置通过带式输送设备连接进料预热室，所述煤粉分离系统通过煤粉输送设备连接至产品煤仓。

更进一步地，本发明提供了一种基于前述装置的利用太阳能实现褐煤脱水提质的方法，包括以下步骤：

(1)将煤仓的褐煤块送入破碎装置，使褐煤破碎为粒度为6mm以下的煤粒；

(2)利用带式输送设备首先将破碎后的煤粒送入进料预热室，并与来自干燥室的部分热空气换热，预热煤粒；

(3)将预热后的煤粒送入干燥室内，接收太阳光辐射和来自空气预热室的热空气的热、质传递，煤粒最终温度升高，水分蒸发并被热空气带出干燥室，煤粒得到干燥；

(4)将干燥后的煤粒进入卸料冷却室与新风接触，冷却煤粒，同时预热新风；

(5)收集从卸料冷却室出来的产品褐煤煤粒。

该方法中，还包括：

(1)从干燥室出来热空气分成两部分，其中第一部分热空气循环使用，与在卸煤冷却室预热后的新风混合，经空气预热室加热，送入干燥室内；第二部分热空气送入进料预热室，预热待干燥的煤粒；

(2)从进料预热室内排出的空气，经煤粉分离系统分离空气及空气中携带的煤粉；

(3)分离后的煤粉进入产品煤仓，分离后的空气排入大气。

本发明通过冷热风循环和新风补充利用半封闭风系统，带内置空气预热的干燥器；输送煤粒设备横向依次穿过进料预热室、干燥室和卸料冷却室中部，且连接干燥室的前后工序设备，按换热原理要求依次实现了预热、干燥和冷却过程；所述的风循环利用半封闭系统指新风通过卸料冷却室冷却热煤粒，预热自身后，与部分干燥后的热风进入干燥室内置的空气预热室，利用太阳能光照提高风温，循环使用，而热风的另一部分进入进料预热室预热煤粒，这样既降低了空气中的湿度，又循环利用热风，构成一个半封闭的风系统。

与传统的干燥器相比，本装置实现了一室两用的目的，使结构更加紧凑。空气预热室或干燥室的玻璃盖板是斜向设置的，并公用一块朝向太阳光照射充足的方向。

在本发明中，进入出料冷却室内的干燥介质-褐煤的温度最高能达到100℃，进入干燥室内的空气温度可达50～70℃。可将含水分(全水)30％以上的褐煤干燥到5％以下。根据实测结果，干燥装置的热效率最高可以达到61％(传统干燥装置热效率一般在40％)。

本发明的有益效果在于：

与现有技术相比，本发明具有以下优点和突出效果：

节能减排效果显著，利用褐煤富产区内蒙古、云南、新疆等地丰富的太阳能对褐煤进行就地干燥；干燥工艺简单，初投资小，运行成本低，常规能源消耗少，污染物排放小；而传统热处理方法既要消耗大量化石能源，还会产生烟道气，增加CO₂排放，因此，太阳能干燥褐煤具有明显的节能减排效果。

采用太阳能非聚焦干燥器，褐煤的干燥温度在90～100℃，温度较低，并且加热均匀，不会产生局部过热和短时高温，使煤质发生变化，同时也杜绝了产生自燃和爆炸的现象，有效解决了易燃褐煤采用传统的直接加热干燥可能带来的安全隐患。

干燥装置内无流态化流型控制问题，使系统操作简单、稳定；根据干燥速度和干燥量的需要，调节系统进煤量。

本发明装置和系统可以直接接入电厂燃料系统，在线布置，并与电厂燃料系统和设备相结合，甚至可以利用部分设备，因此，整个装置的管理和使用更容易被用户接受。

本发明可用于大规模的褐煤干燥提质过程，实现褐煤的高效、低污染、低成本利用。

附图说明

图1为本发明中利用太阳能实现褐煤脱水提质系统的流程示意图；

图2表示了带式传递干燥装置结构示意图；

图3为图2中A-A向的剖视图。

附图标记：1煤仓、2破碎装置、3进料预热室、4卸料冷却室、5产品煤仓、6带内置空气预热的干燥器、7煤粉分离系统、8、煤层、9链式铁丝网、10滑轮、11空气预热室、12波纹式吸收板、13玻璃盖板、14风入口、15除尘器、16风幕机、17风出口、18风幕、19反射板、20干燥室、21保温层、22风机。

具体实施方式

以下结合附图来详细说明本发明的实施例。

图1为利用太阳能实现褐煤脱水提质系统的流程示意图。该装置包括煤仓1、破碎装置2、产品煤仓5、煤粉分离系统7、进料预热室3、带内置空气预热的干燥器6和卸料冷却室4；煤仓1通过原煤输送设备连接至破碎装置2，破碎装置2通过带有孔洞的带式输送设备依次通过进料预热室3、干燥器6、卸料冷却室4后连接产品煤仓5；卸料冷却室4设新风入口，卸料冷却室4的风出口通过风管连接预热室11的风入口，干燥室20的风出口通过风管同时连接至进料预热室3的风入口和空气预热室11的风入口，进料预热室3的风出口连接至煤粉分离系统7，煤粉分离系统7还通过煤粉输送设备连接至产品煤仓5。

图2为带式传递干燥装置的结构示意图，图3是带内置空气预热的干燥器的A-A剖视图。包括用于输送煤粒的带有孔洞的带式输送设备，其装载部分是链式铁丝网9，褐煤平铺在带式铁丝网上，通过带式铁丝网的传动带动褐煤的移动，褐煤煤层依次通过进料预热室3、带内置空气预热的干燥器6、卸料冷却室4，进入产品煤仓5，完成整个预热、干燥、冷却的脱水过程。所述带内置空气预热的干燥器6分为内置式空气预热室11与干燥室20两个部分，空气预热室11置于干燥室20内，预热室11通过风口连接至干燥室21的下半部，风口处安装有风机22；带内置空气预热的干燥器顶部设置玻璃盖板13，预热室11底部和北墙铺设有波纹吸收板12；所述带式输送设备横向穿过干燥室20中部，且连接干燥器6的前后工序设备进料预热室3和卸料冷却室4；预热室11设风入口14，干燥室20设风出口17。

带内置空气预热的干燥器6的玻璃盖板13是斜向设置的，并朝向太阳光照射充足的方向，其中空气预热室南侧玻璃板垂直设置。干燥室20的北侧内壁上，设置竖向的反射板19(或是在边墙上涂上反射涂料)，用于将太阳光反射并穿透玻璃盖板13以进入干燥器6以及将太阳光反射到煤表面。干燥室20的上部设置连接至除尘器15的风幕机16，用于吹送清扫粉尘的风幕18。

本发明的工艺流程及工作原理是：

褐煤从煤仓1送出，经破碎装置2破碎为煤粒后均匀地铺平在带式铁丝网9上，通过链条的传动输送至进料预热室3，在干燥室20的排气的加热下，温度升高，初步预热。预热后的煤粒被同一输送装置送入带内置空气预热的干燥器6内，接收穿过玻璃盖板13的太阳光直接辐射和太阳光辐射到干燥室北面壁面反射板19上的反射辐射，同时预热室11内被加热的空气穿透煤层，和褐煤煤粒发生热、质传递，褐煤温度升高，水分脱除。干燥后的褐煤煤粒被同一输送装置送至卸料冷却室4，同时新风进入卸料冷却室4，冷却褐煤。已去除水分的褐煤温度降低，被送入产品煤仓5。利用带式输送设备，连接进料预热室、干燥器和卸料冷却室，相应完成褐煤预热、干燥和冷却的脱水过程。

预热室11内被加热的空气进入干燥室20内，穿透煤层，与褐煤发生热、质传递。在干燥初期，褐煤底层温度相对较低，空气温度相对较高，热空气一方面穿过煤层，将煤层热透，减小煤层之间温差，减小干燥应力，另一方面携带褐煤内蒸发的水分逃出干燥室20。在干燥后期，褐煤的温度升高，热空气温度低于褐煤的温度，因而热空气主要起到携带褐煤内蒸发的水分的作用。干燥室20内出来的湿热空气分为两部分，一部分送入进料预热室3，对待干燥的褐煤进行预热，另一部分空气作为回风重新送入预热室11。新风经过卸煤冷却室4，一方面将干燥后的褐煤冷却，另一方面新风被预热。预热后的新风与干燥室内的回风混合送入预热室11内。预热室11内的波纹吸收板12接收穿透玻璃的太阳光的直接辐射，温度升高，与流过预热室11的新风和回风的混合空气发生换热，加热空气，热空气再次进入干燥室20。如此完成冷热风循环和新风补充，构成半封闭的风系统。

以上所述，仅是本发明的具体实施案例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例。但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种利用太阳能实现褐煤脱水提质的带式传递干燥系统，包括由带式输送设备依次连接的进料预热室、干燥器和卸料冷却室，其特征在于，所述干燥器由一竖向的隔断分为空气预热室和干燥室两个部分，隔断上设通孔，空气预热室设风入口、干燥室设风出口；带式输送设备横穿过进料预热室、干燥室和卸料冷却室；所述卸料冷却室设新风入口，卸料冷却室的风出口通过风管连接空气预热室的风入口，干燥室的风出口通过风管同时连接至进料预热仓的风入口和空气预热室的风入口，进料预热室的风出口连接至煤粉分离系统。

2.根据权利要求1所述的带式传递干燥系统，其特征在于，所述干燥器的横截面呈直角梯形，干燥室在较长直边一侧，空气预热室在较短直边一侧；干燥器的较短直边与斜边是透明的玻璃盖板，空气预热室的底部和隔断侧设波纹式吸收板；干燥室与隔断相对的一侧设反射板，且该反射板延伸至玻璃盖板之外。

3.根据权利要求1所述的带式传递干燥系统，其特征在于，所述带式输送设备的装载部分是带式铁丝网。

4.根据权利要求1所述的带式传递干燥系统，其特征在于，所述干燥室的上部设置连接至除尘器的风幕机，用于吹出清扫粉尘的风幕。

5.根据权利要求1所述的带式传递干燥系统，其特征在于，在所述干燥器隔断上的通孔处设风机，通孔与带式输送设备的下部的风室连通，使得热空气流过下通道后垂直穿过带式输送设备。

6.根据权利要求1所述利用太阳能实现褐煤脱水提质的干燥系统，其特征在于，在所述风管上，根据热空气的传送方向设置单向阀或鼓风机。

7.一种基于权利要求1至6中任意一项所述带式传递干燥系统的利用太阳能实现褐煤脱水提质的装置，其特征在于，还包括煤仓、破碎装置和产品煤仓，所述煤仓通过原煤输送设备连接至破碎装置，破碎装置通过带式输送设备连接进料预热室，所述煤粉分离系统通过煤粉输送设备连接至产品煤仓。

8.一种基于权利要求7所述装置的利用太阳能实现褐煤脱水提质的方法，包括以下步骤：

(1)将煤仓的褐煤块送入破碎装置，使褐煤破碎为粒度为6mm以下的煤粒；

(2)利用带式输送设备首先将破碎后的煤粒送入进料预热室，并与来自干燥室的部分热空气换热，预热煤粒；

(3)将预热后的煤粒送入干燥室内，接收太阳光辐射和来自空气预热室的热空气的热、质传递，煤粒最终温度升高，水分蒸发并被热空气带出干燥室，煤粒得到干燥；

(4)将干燥后的煤粒进入卸料冷却室与新风接触，冷却煤粒，同时预热新风；

(5)收集从卸料冷却室出来的产品褐煤煤粒。

9.根据权利要求8所述的利用太阳能实现褐煤脱水提质的方法，其特征在于，还包括：

(1)从干燥室出来热空气分成两部分，其中第一部分热空气循环使用，与在卸煤冷却室预热后的新风混合，经空气预热室加热，送入干燥室内；第二部分热空气送入进料预热室，预热待干燥的煤粒；

(2)从进料预热室内排出的空气，经煤粉分离系统分离空气及空气中携带的煤粉；

(3)分离后的煤粉进入产品煤仓，分离后的空气排入大气。

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