CN101915497B - 用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，包括以下操作步骤：首先以热风炉产生高温烟气为用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置提供热源，对节能型筒式褐煤干燥提质装置正常运行产出的废热汽体进行回收净化、提纯，然后以用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置制备高温过热蒸汽，送入节能型筒式褐煤干燥提质装置对湿基褐煤进行干燥提质，在干燥过程中产生的废热汽体，按前述的回收净化、提纯步骤，对废热汽体进行循环使用。它用废热汽体来干燥褐煤，其工艺设计合理、路线简捷、流畅，所用设备优化、结构紧凑，占地面积小，投资省、运行成本低，具有产量高、降水幅度大、运行安全、节能、省电、减耗、减排和提质后褐煤应用范围广泛等特点。
Description
技术领域
本发明提供涉及一种用于低热值燃料的干燥提质工艺，特别是一种用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，它不但适用于褐煤等低热值燃料资源的干燥提质，也适用于食品加工业、肉食品加工业、医药业、工业、农业、轻工业、化工业、水产品加工业及军工业等不同形态不同属性低粘物料干燥提质，适用于所有能回收废热汽体资源的各类干燥机械设备。
背景技术
我国褐煤资源储量丰富，烟煤和无烟煤等优质煤资源稀缺，高水分湿基褐煤只有干燥提质后，才能被广为利用。为此，国内的煤矿业、煤化工业、型煤产业、城市煤气业和电厂等企业纷纷采用各类干燥设备干燥褐煤。其主要设备有：单层滚筒干燥机、圆盘式干燥机、立式横流干燥机、振动干燥机、流化床干燥机和网带式干燥机等等，但能够实现高降水能力的较少，都存在很多技术问题和工艺缺陷。经比较：按热介质使用分类：应用较多的或者被市场所关注的主要有：(一)单层滚筒干燥机；(二)蒸汽导热式转鼓干燥机；(三)过热蒸汽热解式流化床干燥机等等。据专利文献报导：公开号为CN101519617A的“一种煤泥、褐煤干燥提质工艺及设备”，所用设备的前部是刮板给料机匹配的给料及导料装置，中部是干燥机，后部是卸料排料装置。物料从前向后依靠干燥主机倾斜角度及滚筒的转动扬料位移或运动，物料干燥系统通入高温烟气，烟气与物料在干燥主机内顺流进行加速等速质热交换。现有单层滚筒干燥机，卧式3-8°倾斜置放，用挡轮限位大型筒体的轴向滑动，周向自转1-6r/min。由于倾斜置放，齿轮易磨损，翻转换向的难度会更大。采用高温550-720℃直接烟气火力干燥，挥发份中的一氧化碳、氢、炭氢化合物、甲烷等易燃易爆气体的大量流失，即损失了有用的物质成分，又对设备的安全性构成威胁，不管是采用顺向顺流干燥，还是逆向逆流干燥，其不安全因素都同时存在，并且排除的废气温度过高，袋式除尘器被烧毁的现象时有发生，热效率仅为30-50％，采用湿法除尘，又人为的产生污水，增加环保难度，是亟待改进和提高的技术。目前，在国际市场上比较有影响的是外国导热式转鼓干燥机，该机采用若干根钢管与两端的管板焊接的结构，其外罩厚钢板为鼓板，鼓板壳内为蒸汽通道，钢管(φ50-150mm)内是褐煤干燥重要通道，褐煤在卧式7-20°倾角的转鼓内，通过驱动装置及转鼓4-15r/min的周向自转和依靠钢管内的螺旋导板的作用，实现物料位移、进出物料；蒸汽压力较低，一般为4巴，温度≤180℃，对褐煤的挥发分确实能起到保护作用。但其对于高水分湿基褐煤，管束内的弹簧导板会经常出现不导料的堵死现象，造成设备停产，检修需要抽出弹簧导板、疏通管道，较为麻烦。另外轴向进汽阀要求精度较高，单台设备处理能力较小，一个年产100万吨提质煤的企业，要设置数台设备并列工作，其一次性投资较大，设备维护量也较大，维修费用高，运行成本高，尚不能完全被市场所接受，亟待改进和提高。公开号为CN101519614A的“一种富含水褐煤干燥成型提质工艺”，就是在其基础上的转鼓干燥技术，只是在造粒环节上增加新的配套设备，但仍然存在上述问题和缺陷。公开号为CN101260307A的“一种褐煤干燥提质装置及工艺方法”其以过热蒸汽为介质，采用流化床干燥装置，热解式干燥。所用装置包括褐煤分室干燥装置、流化床热解装置、热解气体燃烧装置及其辅助装置。经过干燥后的褐煤进入热解装置析出挥发分与液体产物，挥发分送入燃烧装置燃烧，并产生烟气与蒸汽、烟气与部分蒸汽被送入干燥装置内作为干燥介质。其余蒸汽被送入热能装置内提供热能热源，干燥装置采用链条移动式物料输送方式，烟气与蒸汽分室干燥与排除。该工艺需要高温度300-500℃和较高压力的蒸汽，褐煤中挥发分是煤化工考查的重要指标，而该技术经过热解干燥，褐煤中大量挥发分释出并送入燃烧室燃烧，挥发分在提质过程中就被烧掉有些可惜。烘干后褐煤只能用于做为电煤和动力煤，销售渠道变窄，用途受到了限制，售价也会受影响。公开号为CN101581532A的“多效过热蒸汽褐煤干燥系统及其工艺”，它包括串联的多级干燥装置，其中每级干燥装置均设有加料装置，出料装置及至少一级除尘装置，除尘装置末端通过加压装置将一部分尾气送回本级干燥装置，另一部分尾气作为热源送入下一级干燥装置；其中，一级干燥装置与蒸汽热源连接，末级干燥装置的除尘装置通过加压装置将一部分尾气送回本级干燥装置，另一部分尾气排空。该工艺采用多级流化床干燥机与由多级串联的旋风除尘器和电除尘器组成的多级除尘装置，多级内加热流化床干燥机串联操作，第一级所产生的乏气经除尘后用作第二级的加热介质，第二级的乏气经除尘后作为第三级的加热介质，冷凝水全部回流锅炉再利用，蒸汽锅炉为该工艺的主要热源，并且系统设备重复设置，工艺较繁锁。设备结构也存在着一定的技术缺陷和不足，公开号为CN101519617A的“一种煤泥褐煤干燥提质工艺及设备”，采用齿传动技术，该传动技术在生产运行中仅仅是单齿根啮合，为保证重型筒体运行安全，其齿圈、齿轮等部件体积大，铸件加工费用高，用挡轮限位大型筒体轴向滑动，又增加多余的工序和设备；为了防止齿轮的锥度磨损，齿轮需要经常翻转换向也较为麻烦；采用直角折边“抄板”作为抛撒器，为通体直线型布局，其物料运动状态仍为通体条线形落料，料幕不完整，漏空系数大，影响传热和干燥效果，影响降水率，因此，其也是亟待改进的技术。专利公布号为CN101776371A的“褐煤的过热蒸汽回转干燥与蒸汽尾气间接回转干燥的方法”，其采用两种回转干燥机，试图以两级干燥的方法实现热量的循环利用与回收，但因其工艺流程设计不合理，其一是自旋风分离器出来的过热蒸汽分成二路，一路进入间接式回转干燥机，另一路进入直接回转干燥机，两种干燥方式、两种操作方法，工艺流程繁锁，设备重复设置，增加了管理难度；其二是旋风分离器出来的蒸汽应该不是过热蒸汽，水蒸汽的冷凝热一般不具有再回用的价值；其三是间接式回转干燥机的加热管内未冷凝汽和不凝气进入出汽室上部管道进汽液洗涤塔，被洗涤降温又造成了新的浪费。授权公告号《CN201255563Y》“过热蒸汽滚筒式干燥机”该机试图以产出过热蒸汽的发生器对排出的过热蒸汽加热与滚筒干燥相结合的方式，采用过热蒸汽滚筒式干燥装置来实现二次蒸汽循环利用，达到降低能耗的目的。但因该机采用锅炉做为启动热源，并将滚筒干燥机排出的蒸汽也送入过热蒸汽发生器进行加热，以循环利用，故仍属于采用高热值燃料加热设备产出的过热蒸汽来作为不经济热源的结构。如再采用预热器和过热蒸汽发生器将滚筒干燥机排出的蒸汽进行加热，则不仅存在工艺繁锁、设备重复设置的问题，而且这种二次蒸汽的循环利用还多耗能，根本达不到节能的效果。
本发明人曾针对现有干燥设备存在的问题，设计出公告号为CN100573003C的“双回程筒式干燥机”和公告号为CN100570253C的“三回程筒式干燥机”。其充分利用“热”和“湿”两种物质运动的潜在势能为动力，采用“多单元”、“多腔体”、“多回程”的结构特点，以“多回程”、“逆”、“顺”、“逆”流传热、“低温度干燥”、“温和脱水”等新技术，使褐煤挥发分受到有效地保护，解决了褐煤干燥着火和爆炸、挥发分流失、降水能力低下、热效率低下及一次性投资费用高、运行成本高等问题。尽管经实践证明，该技术具有热效率高(大于81％)，单位热耗指标低(小于1182kcal/kg·H2O)，一次降水幅度大(50％以上)，脱水率高(为69-83％)，干燥提质率高(湿基褐煤低位发热量为3100kcal/kg，烘后煤可达到5500kcal/kg，其干燥提质率为77.42％，完全可实现低热值燃料资源质量的提升)等优点，但其在热源和热介质的选择上还比较单一，废热汽体白白排空浪费，是一种损失，还有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，它有效解决了干燥低档低热值燃料资源而采用高热值燃料高压容器锅炉产出的过热蒸汽来作为不经济热源问题，解决了用高温烟道气作为热源虽然经济，但又存在着火或爆炸隐患问题。其用废热汽体的废弃资源来干燥低档低热值燃料资源的褐煤，工艺设计合理、路线简捷、流畅，所用设备优化、结构紧凑，占地面积小，投资省、运行成本低，具有产量高、降水幅度大、运行安全、节能、省电、减耗、减排和提质后褐煤应用范围广泛等特点。
本发明的目的是这样实现的：该用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，包括以下操作步骤：
步骤一 为制备换热介质提供热源
启动热风炉产生高温烟气，经出烟口为用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置提供热源；高温烟气进入初期启动的所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置时，首先采用严密封存在流程设备内的空气作换热介质供给节能型筒式褐煤干燥提质装置，待节能型筒式褐煤干燥提质装置进入正常产出废热汽体状态，然后以废热汽体逐渐替代空气作为换热介质；
步骤二 回收净化、提纯废热汽体
节能型筒式褐煤干燥提质装置进入正常状态时，产出的废热汽体经配置在废热出口处的传感检测元件进入除尘器；将产出的废热汽体在运动状态条件下带走的部分粉尘进行沉降，使废热汽体得到净化；采用容积管式差位分离结构的差位式汽体分离器使吸入的净化废热汽体进行汽、水自然分离，将多余的低温高湿汽体自动排出机外；把分离出的高温低湿的提纯废热汽体经风机输入废热汽体输送管备用；
步骤三 用废热汽体制备过热蒸汽
所述热风炉产出的高温烟气进入所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置，经拱型烟道的烟气进口进入上独体烟箱的腔体内，在引烟机作用下高温烟气沿高温换热区的管束式热质交换器管束的管腔下行，在下连体烟箱腔体内遇隔墙折返沿中温换热区的管束式热质交换器管束的管腔上行，再通过与上连体烟箱连通的低温换热区的管束式热质交换器管束的管腔下行至下独体烟箱的内腔，与此同时，经所述风机输入废热汽体输送管的提纯废热汽体，从所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置的废热汽体进口依次经所述低、中、高温换热区的管束式热质交换器的管束间的连通腔换热，转变成高温过热蒸汽，由过热蒸汽出口输送给过热蒸汽供给管，作为所述节能型筒式褐煤干燥提质装置的换热介质；所述高温烟气经过上述三个回程折返运行的热传递，到废烟气出口的烟温下降，在引烟机的作用下从下独体烟箱的废烟气出口排空；
步骤四 利用所述高温过热蒸汽进入所述节能型筒式褐煤干燥提质装置对湿基褐煤进行干燥提质
将所述高温过热蒸汽经配置在所述节能型筒式褐煤干燥提质装置前部的温度传感器对输入的过热蒸汽温度进行检测后，进入所述节能型筒式褐煤干燥提质装置的机体对湿基褐煤进行干燥提质，所述褐煤进入所述机体内部的干燥筒体内，所述干燥筒体为至少一个，所述干燥筒体的两端分别设置有环形挡料圈，在干燥筒体物料流程尾端的环型挡料圈内的干燥筒体筒壁上设置环带式漏空缷料口，在所述干燥筒体的内壁设置的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器作用下，被圆弧状瓦片式结构的所述均料抛撒器将褐煤不断的托起、提升、抛撒开，不停地向前移动换位，弥散在所述干燥筒体的整个容积空间内，形成完整的料幕，所述高温过热蒸汽在穿透料幕的过程中与褐煤进行热质交换，褐煤表面游离水分不断的被蒸发汽化，内部结构水不停的外溢、蒸发和汽化，褐煤单位容重干物量增加，其热值被有效提升，完成了褐煤的提质过程，再经所述环带式漏空缷料口，直接排出或进入下一级流程环节；在干燥过程中产生的废热汽体从废热出口排出，按步骤二所述的回收净化、提纯废热汽体的步骤进行循环使用。
所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置，包括设置隔墙、带有废烟气出口的下独体烟箱及下连体烟箱的基座，固定在基座上方的换热部，设置烟气进口和拱型烟道的上独体烟箱以及上连体烟箱，所述换热部的两侧面保温壁之间设置由管束式热质交换器构成的低温换热区、中温换热区和高温换热区，所述上独体烟箱的内腔连通所述高温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔，所述高温换热区的管束式热质交换器底部的管腔通过下连体烟箱连通所述中温换热区的管束式热质交换器底部的管腔，所述中温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔通过上连体烟箱连通低温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔，低温换热区的管束式热质交换器底部的管腔与下独体烟箱的内腔连通，所述换热部的低、中、高温换热区的所述管束式热质交换器的上、下管板之间的平行交错排列的管束间隙形成连通腔，所述低温换热区的连通腔的外端通过集散罩和废热汽体进口连接废热汽体输送管，所述高温换热区的连通腔的外端通过集结罩和过热蒸汽出口连接过热蒸汽供给管。
所述节能型筒式褐煤干燥提质装置包括带有支架和支承装置的机体以及使该机体滚动的驱动装置和控制器，轴线与水平面平行的所述机体内部至少有一个干燥筒体，该干燥筒体的两端分别设置有环形挡料圈，在干燥筒体物料流程尾端的环型挡料圈内的干燥筒体筒壁上设置环带式漏空缷料口，在所述干燥筒体的内壁设置呈螺旋推进式排列的均料抛撒器，所述均料抛撒器采用圆弧状瓦片式结构，其弧面所对的弦面沿径向固定，其凹面为接料抛撒面，驱动装置通过链轮和多排链条带动的环形销轴排链固定组装在所述机体外周，并使所述环形销轴排链的中心与所述机体的重心在同一铅垂线上。
所述节能型筒式褐煤干燥提质装置的外周面设置隔热保温罩的所述机体内部至少设置两个同心布置、相互错位套装在一起的所述干燥筒体时，设置在相邻干燥筒体内壁的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器的螺旋线推进方向相反，干燥筒体之间利用按径向排列的调节支撑及其补强缓冲垫板连接定位。
所述的所述节能型筒式褐煤干燥提质装置的均料抛撒器的圆弧状瓦片采用折边体替代或采用直角折边体替代或采用多棱折边体替代。
本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明所用的热风炉主要以产出的高温烟气为本发明人特别设计的“用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置”来提供热源，制备过热蒸汽供给本发明人改进设计的“节能型筒式褐煤干燥提质装置”，在干燥过程中产生的废热汽体从节能型筒式褐煤干燥提质装置的废热出口排出，按回收净化、提纯废热汽体的操作步骤重新提供给用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置进行循环使用，所以它有效地解决了干燥低档低热值燃料资源而采用高热值燃料高压容器锅炉产出的过热蒸汽来作为不经济热源问题，解决了用高温烟道气作为热源虽然经济，但又存在着火或爆炸隐患问题。这种用废热汽体的废弃资源制备过热蒸汽来干燥低档低热值燃料资源的褐煤的方法，工艺设计合理、路线简捷、流畅，温、湿度、压力及可燃气体等都是被严格控制，压力为微负压，负压可加速褐煤内水分的去除；绝氧干燥，消除了着火和爆炸隐患，保证了安全生产。采用制备的中低温过热蒸汽干燥不会引发褐煤的热解反应或气化反应，也不会引发其它的化学反应，由于干燥温度低于挥发分的释放温度，其一氧化碳、氢和甲烷气体也不会被挥发释放，因此安全。又因“用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置”和“节能型筒式褐煤干燥提质装置”的特别设计(已另行申请专利)，故采用的配套设备优化、与现有同类设备相比，其结构新颖紧凑，占地面积小，投资省、运行成本低，利用废热汽体制备的过热蒸汽来对褐煤干燥提质，所制备的过热蒸汽是用于干燥褐煤全水分的，废热汽体温度起点高、启动速度快、升华速率快，热效率提升显著，烘后煤水分完全可降低到8％以下，故不仅有效地提升褐煤质量，而且具有产量高、降水幅度大、运行安全、节能、省电、减耗、减排和提质后褐煤应用范围广泛等特点。
经实际检验表明，本发明制备过热蒸汽的干燥法优于直接火力烘干法，主要体现在：
1、直接火力干燥(即烟道气为介质简称为直接火力烘干)，在热力干燥过程中会使褐煤颗粒表面结成硬壳，毛细管出口被大量破坏，影响内水分的导出和外溢，干燥速率相对较低；而用制备的过热蒸汽干燥褐煤，干燥介质与褐煤水分为同综同源同属性物质，在干燥过程中褐煤颗粒体表面不结硬壳，毛细管出口不被破坏，可加速内水分的导出和外溢，干燥速率明显提速。
2、介质的比热容不同，其介质的消耗用量也不相同。直接火力烘干空气比热容为1KJ/KG·K，而制备的过热蒸汽比热容为1.96KJ/KG·K。其介质的比热容不同，干燥效果也就大不相同，过热蒸汽干燥明显比直接火力烘干节能近50％，况且还是利用废热汽体来作为基本热源介质。
采用制备的过热蒸汽干燥褐煤，可直接带热温造粒成型，不用二次加热，也不用添加粘合剂，合格品率高。型煤方便运输，雨湿水浸影响不大。烘后低水分高热值提质褐煤不但是煤制气、煤化工程的上好原料，还可作为电煤、动力煤，还可替代白煤和烟煤，降低运输成本，减少自燃机率，市场前景广阔。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步描述：
图1是本发明的一种实施例的工艺流程示意图。
图2是图1中的一种用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置的结构示意图。
图3是图2沿A-A线的剖视图。
图4是图1中的一种节能型筒式褐煤干燥提质装置的结构示意图。
图5是图4沿B-B线的剖视图；
图6是图4中的一种机体内具有三回程干燥筒体的沿C-C线的剖视图；
图7是图4中的一种机体内具有双回程干燥筒体的沿C-C线的剖视图；
图8是图4中的一种机体内具有单回程干燥筒体的沿C-C线的剖视图。
图中序号说明：1用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置、2热风炉、3差位管式汽体分离器、4除尘器、5传感检测元件、6废热汽体、7风机、8节能型筒式褐煤干燥提质装置、9过热蒸汽、10温度传感器、11隔墙、12下独体烟箱、13废烟气出口、14圈梁、15集散罩、16废热汽体进口、17管束式热质交换器、18人孔、19端封、20上连体烟箱、21低温换热区、22中温换热区、23隔封板、24拱型烟道、25烟气进口、26上独体烟箱、27烟道支撑梁、28高温换热区、29过热蒸汽出口、30集结罩、31预埋件、32下连体烟箱、33过梁、34基座、35下管板、36保温壁、37上管板、38高保温隔热材料、39外壁板、40内壁板、41密封箱、42进料装置、43均料抛撒器、44滚圈、45机体、46环形销轴排链、47内干燥筒体、48中间干燥筒体、49外干燥筒体、50环带式漏空卸料口、51热介质进口、52环型挡料圈、53出料口、54托轮、55多排链条、56链轮、57驱动装置、58支架、59废热出口、60调节支撑。
具体实施方式
根据图1～8详细说明本发明的具体工艺步骤。该用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺为了达到理想的干燥提质效果，采用了根据实际使用要求和可能特别设计的提供换热介质的用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置1和在原有本发明人设计的公告号为CN100573003C的“双回程筒式干燥机”和公告号为CN100570253C的“三回程筒式干燥机”的结构基础上改进的节能型筒式褐煤干燥提质装置8。因此，能确保本发明的工艺设计合理、路线简捷、流畅。当然，也可以根据用户的需求采用功能比较相近的其它热能装置和干燥装置替代上述的用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置1和节能型筒式褐煤干燥提质装置8，尽管达不到本发明方法的理想效果，但只要按本发明的配套工艺和操作步骤也可以实现对褐煤进行干燥提质的目的。
本发明中的废热汽体6是指湿褐煤在干燥过程中产生并带有一定温度和余热潜能的废弃排放汽体。所用的热风炉2是一种能够产生高温烟道气的工业窑炉，根据需要可以采用流化床炉、沸腾炉、往复链条炉、机械链条炉和旋风煤粉炉等，也可以采用燃油炉或燃气炉等，热风炉2为通用技术。所用的传感检测元件5主要用于检测温度、湿度、压力和一氧化碳、甲烷气体等物质在干燥过程中的表现状态，进行数据读取、信号识别比较放大并能够实现过程位式控制的检测元件，是比较常用的传感检测元件。所用的除尘器4可采用袋式除法器、多管除尘器或旋风除尘器。所用的差位管式汽体分离器3是一种依据高温低湿汽体上行、低温高湿汽体下行的工作原理，采用容积管式差位分离结构的一般常用设备，被风机7吸走的是提纯的废热汽体，多余的高湿汽体自动淘汰出机。所用的风机7采用市售位式流量风泵，是一种带有吸入或压出功能，定位与上下流设备联接的过程配套设备，即常规轴流风机或通用风机，风机7定量吸走的饱和蒸汽为回收净化、提纯废热汽体。上述流程设备均为常用元件或设备，故不再祥述。
本发明的一种实施例的工艺流程如图1所示，主要包括以下操作步骤：
步骤一 为制备换热介质提供热源
启动热风炉2产生高温烟气，经出烟口为用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置1(如图2-3所示)提供热源；高温烟气进入初期启动的用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置1时，由于该节能型筒式褐煤干燥提质装置8(如图4-8所示)此时处于初始运行状态，还没有正常产出废热汽体6，所以首先采用预先严密封存在流程设备内的空气，通过循环管路中的风机7将该空气输入用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置1进行换热，所产生的高温气体作为换热介质供给节能型筒式褐煤干燥提质装置8，对逐渐输入机体45的高水分湿基褐煤进行干燥，同时不断地产出废热汽体6，使封存在流程设备内的空气中连续补充产出的废热汽体6，直到节能型筒式褐煤干燥提质装置8进入正常产出废热汽体6的运行状态，再以废热汽体6逐渐替代空气产生的高温气体作为换热介质。
步骤二 回收净化、提纯废热汽体
节能型筒式褐煤干燥提质装置8进入正常运行状态时，产出的温度为110-130℃的废热汽体6经配置在废热出口59处的传感检测元件5进入除尘器4，废热汽体6中带有大量煤粉尘，产率约为5-7％，采用一级或二级除尘器4净化处理，并将煤粉回收。可以将产出的废热汽体6在运动状态条件下带走的粉尘进行沉降，使废热汽体6得到净化。采用容积管式差位分离结构的差位式汽体分离器3使吸入的净化废热汽体进行汽、水自然分离，将多余的低温高湿汽体自动排出机外；把分离出的高温低湿的提纯废热汽体经风机7输入废热汽体输送管备用.。
步骤三 用废热汽体制备过热蒸汽
热风炉2产出700-850℃的高温烟气进入用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置1，经拱型烟道24的烟气进口25进入上独体烟箱26的腔体内，在引烟机(图中未示出)作用下高温烟气沿高温换热区18的管束式热质交换器17管束的管腔下行，在下连体烟箱32腔体内遇隔墙11折返沿中温换热区22的管束式热质交换器17管束的管腔上行，再通过与上连体烟箱20连通的低温换热区21的管束式热质交换器17管束的管腔下行至下独体烟箱12的内腔。与此同时，经风机7输入废热汽体输送管的提纯废热汽体，从用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置1的废热汽体进口16依次经低、中、高温换热区的管束式热质交换器17的管束间的连通腔换热，转变成温度升高到350-450℃的高温过热蒸汽，由过热蒸汽出口29输送给过热蒸汽供给管，作为节能型筒式褐煤干燥提质装置8的换热介质；高温烟气经过上述三个回程折返运行的热传递，到废烟气出口13的烟温下降到110-130℃，在引烟机(图中未示出)的作用下降温的烟气从下独体烟箱12的废烟气出口13排空。
步骤四 利用高温过热蒸汽9进入节能型筒式褐煤干燥提质装置8对湿基褐煤进行干燥提质
将高温过热蒸汽9经配置在节能型筒式褐煤干燥提质装置8前部的温度传感器10对输入的过热蒸汽9的温度进行检测后，进入节能型筒式褐煤干燥提质装置8的机体45对湿基褐煤进行干燥提质。褐煤进入机体45内部的干燥筒体内，干燥筒体为至少一个，干燥筒体的两端分别设置环形挡料圈52，在干燥筒体的物料流程尾端的环型挡料圈52内的干燥筒体筒壁上设置环带式漏空缷料口50。在干燥筒体的内壁设置的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器43作用下，被圆弧状瓦片式结构的均料抛撒器43将褐煤不断的托起、提升、抛撒开，不停地向前移动换位，弥散在干燥筒体的整个容积空间内，形成完整的料幕。高温过热蒸汽在穿透料幕的过程中与褐煤进行热质交换，褐煤表面游离水分不断的被蒸发汽化，内部结构水不停的外溢、蒸发和汽化，褐煤单位容重干物量增加，其热值被有效提升，完成了褐煤的提质过程。再经环带式漏空缷料口50，直接排出或进入下一级流程环节。在干燥过程中产生的废热汽体6从废热出口59排出，按步骤二的回收净化、提纯废热汽体的步骤进行循环使用。
上述工艺流程中的用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置1主要包括设置隔墙11、带有废烟气出口13的下独体烟箱12及下连体烟箱32的基座34，固定在基座34上方的换热部，设置烟气进口25和拱型烟道24的上独体烟箱26，上连体烟箱20等部件。其中换热部的两侧面保温壁36之间设置由管束式热质交换器17构成的低温换热区21、中温换热区22和高温换热区28。保温壁36是由内壁板40、外壁板39和铺设在内、外壁板40、39间的高保温隔热材料38构成的。内壁板40、外壁板39的规格和所用板材应根据实际需要和可能选择。上独体烟箱26和上连体烟箱20的半圆筒形保温壁36及端封19的保温壁36与换热部的两侧面保温壁36结构相同，都是由内壁板40、外壁板39和铺设在其间的高保温隔热材料38构成的。下独体烟箱12及下连体烟箱32分别由设置隔墙11的基座34内腔及带有预埋件31的混凝土圈梁14、过梁33和管束式热质交换器17的下管板35封装而成。管束式热质交换器17是低温废热汽体6升华为过热蒸汽9的关键设备，是高温烟气与低温废热汽体6热质传递与交换的重要场所。上独体烟箱26的内腔连通高温换热区28的管束式热质交换器17顶部的管腔；高温换热区28的管束式热质交换器17底部的管腔通过下连体烟箱32连通中温换热区22的管束式热质交换器17底部的管腔；中温换热区22的管束式热质交换器17顶部的管腔通过上连体烟箱20连通低温换热区21的管束式热质交换器17顶部的管腔；低温换热区21的管束式热质交换器17底部的管腔与下独体烟箱12的内腔连通。换热部的低温换热区21、中温换热区22、高温换热区28的管束式热质交换器17的上、下管板37、35之间的平行交错排列的管束间隙形成连通腔。高温烟气由拱型烟道24的烟气进口25进入上独体烟箱26内，再依次沿高、中、低温换热区的管束式热质交换器的上、下贯通的管腔换热，经连通的下连体烟箱32、上连体烟箱20折返，降温的烟气从下独体烟箱12的废烟气出口13排出。低温换热区21的连通腔的外端通过集散罩15和废热汽体进口16连接废热汽体输送管(图中未示出)，高温换热区28的连通腔的外端通过集结罩30和过热蒸汽出口29连接过热蒸汽供给管(图中未示出)。低温废热汽体6从废热汽体进口16依次经低、中、高温换热区的管束式热质交换器17的上、下管板37、35之间的平行交错排列的管束间隙形成的连通腔换热，转变成高温过热蒸汽9由过热蒸汽出口29输送给过热蒸汽供给管。上述高温烟气与低温废热汽体6是分别按各自通道逆向运行的，完全可以实现热质充分交换，废弃资源回收再利用。
上述工艺流程中的节能型筒式褐煤干燥提质装置8是在本发明人设计的公告号为CN100573003C的“双回程筒式干燥机”和公告号为CN100570253C的“三回程筒式干燥机”的结构基础上改进的，故其基本构件的规格、型号和制造工艺应按现有干燥设备的标准和相关规定确定，特别是结构设计和制造使用更应符合安全生产措施的要求和相关标准的规定。它包括带有支架58、由滚圈44和托轮54构成的支承装置的机体45及其驱动装置和控制器(图中未示出)等部件。其中机体45的进料端密封箱41和出料端密封箱41、设置在干燥筒体的进料端的进料装置42、出料端的出料口53等通用部件的结构同现有筒式干燥机。驱动装置57包括组装在基础上的常用的电机、减速机、链轮56及通过链轮56和多排链条55带动的环形销轴排链46等部件。环形销轴排链46为采用多排节距相等并用铆钉铆合在一起的链板与销轴组成的销轴式链圈(相当于大型链轮)，固定组装在外周设置隔热保温罩的机体45的外周。
节能型筒式褐煤干燥提质装置8属于中低温干燥，物料升温并不高，环形销轴排链46的导热系数极低。因此，不会对环形销轴排链46、多排链条55的润滑油构成危害，使用更安全。驱动装置57的电机、减速机带动的链轮56通过多排链条55驱动环形销轴排链46构成的大包角多排链传动，其载荷能力强、包角系数大，链轮56、环形销轴排链46的用料省、加工费用低，安全系数大，且更换容易，可以降低制造成本。为了使驱动装置57的动力分配得到进一步改善，让其驱动性能更加稳定，减少动力消耗，应使环形销轴排链46的中心与机体45的重心在同一铅垂线上。支撑装置的数量可根据机体45的长度和需要设置两组或多组，每组支撑装置包括常用的滚圈44及其通过支座支承的一对支撑托轮54。安装后的机体45的轴线与水平面平行，而不采用传统筒式干燥机的机体呈倾斜布置的形式。
根据设计要求，按照机体45内的热介质传递与交换、降水能力和产出量的需求，机体45内部至少要设置一个与其轴线平行的干燥筒体，可以根据“顺流传热”或“逆流传热”的要求，在其一端设置热介质进口51，另一端则设置废热出口59。该干燥筒体两端分别设置环形挡料圈52，在干燥筒体的物料流程尾端的环型挡料圈内的筒壁上设置环带式漏空缷料口50。在干燥筒体的内壁设置呈螺旋推进式排列的均料抛撒器43，该均料抛撒器43最好采用圆弧状瓦片式结构，并使其弧面所对的弦面沿径向固定，其凹面为接料抛撒面，凸面为背料面，背料面与内壁除正常接口焊接外，还要做加固支撑焊接，以防止掉件。经实践证明：半圆弧型均料抛撒器43形成完整料幕的效果最佳。也可根据使用需要将均料抛撒器43的圆弧状瓦片采用折边体替代或采用直角折边体替代或采用多棱折边体替代。当机体45内部至少设置两个同心布置、相互错位套装在一起的干燥筒体时，应使设置在相邻干燥筒体内壁的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器43的螺旋线推进方向相反，干燥筒体之间利用按径向排列的调节支撑60及其补强缓冲垫板连接定位。环型挡料圈52是一种限制物料无序流出的挡环，即圆环型钢板制成的挡环的外周与干燥筒体内壁垂直连接而成，内环面为略高或平行于均料抛撒器43的圆弧状瓦片的外周面所在的环形面，数量为一对，进料端和出料端各设一处。
节能型筒式褐煤干燥提质装置8的具体结构可设计成“单回程筒式褐煤干燥提质装置”(如图8所示)、“双回程筒式褐煤干燥提质装置”(如图7所示)和“三回程筒式褐煤干燥提质装置”(如图4-6所示)。
其中“单回程筒式褐煤干燥提质装置”主要用于褐煤含水率较低，一次降水幅度小于16％时；机体45内只设置外干燥筒体49。
“双回程筒式褐煤干燥提质装置”主要用于褐煤含水率较高，一次降水幅度小于30％时；机体45内设置两个同心布置、相互错位套装在一起的内干燥筒体47、中间干燥筒体48。
“三回程筒式褐煤干燥提质装置”主要用于褐煤含水率高，一次降水幅度等于或大于30％以上时；机体45内设置三个同心布置、相互错位套装在一起的内干燥筒体47、中间干燥筒体48和外干燥筒体49。
三种结构方式的选用，主要根据用户的具体要求，如果希望占用场地面积少，则用回程数量多的筒式褐煤干燥提质装置，采用单回程筒式褐煤干燥提质装置的有效长度不应超过30米。
上述的“三回程筒式褐煤干燥提质装置”和“单回程筒式褐煤干燥提质装置”的干燥筒体的进料端的进料装置42、出料端的出料口53分别设在干燥装置的两端；而只有“双回程筒式褐煤干燥提质装置”的干燥筒体的进料端的进料装置42、出料端的出料口53是设在装置的同一端。
Claims (6)
1.一种用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
步骤一 为制备换热介质提供热源
启动热风炉产生高温烟气，经出烟口为用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置提供热源；高温烟气进入初期启动的所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置时，首先采用外界的空气作换热介质供给节能型筒式褐煤干燥提质装置，待节能型筒式褐煤干燥提质装置进入正常产出废热汽体状态，然后以废热汽体逐渐替代空气作为换热介质；
步骤二 回收净化、提纯废热汽体
节能型筒式褐煤干燥提质装置进入正常状态时，产出的废热汽体经配置在废热出口处的传感检测元件进入除尘器；将产出的废热汽体在运动状态条件下带走的部分粉尘进行沉降，使废热汽体得到净化；采用容积管式差位分离结构的差位式汽体分离器使吸入的净化废热汽体进行汽、水自然分离，将多余的低温高湿汽体自动排出机外；把分离出的高温低湿的提纯废热汽体经风机输入废热汽体输送管备用；
步骤三 用废热汽体制备过热蒸汽
所述热风炉产出的高温烟气进入所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置，经拱型烟道的烟气进口进入上独体烟箱的腔体内，在引烟机作用下高温烟气沿高温换热区的管束式热质交换器管束的管腔下行，在下连体烟箱腔体内遇隔墙折返沿中温换热区的管束式热质交换器管束的管腔上行，再通过与上连体烟箱连通的低温换热区的管束式热质交换器管束的管腔下行至下独体烟箱的内腔，与此同时，经所述风机输入废热汽体输送管的提纯废热汽体，从所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置的废热汽体进口依次经所述低、中、高温换热区的管束式热质交换器的管束间的连通腔换热，转变成高温过热蒸汽，由过热蒸汽出口输送给过热蒸汽供给管，作为所述节能型筒式褐煤干燥提质装置的换热介质；所述高温烟气经过上述三个回程折返运行的热传递，到废烟气出口的烟温下降，在引烟机的作用下从下独体烟箱的废烟气出口排空；
步骤四 利用所述高温过热蒸汽进入所述节能型筒式褐煤干燥提质装置对湿基褐煤进行干燥提质
将所述高温过热蒸汽经配置在所述节能型筒式褐煤干燥提质装置前部的温度传感器对输入的过热蒸汽温度进行检测后，进入所述节能型筒式褐煤干燥提质装置的机体对湿基褐煤进行干燥提质，所述褐煤进入所述机体内部的干燥筒体内，所述干燥筒体为至少一个，所述干燥筒体的两端分别设置有环形挡料圈，在干燥筒体物料流程尾端的环型挡料圈内的干燥筒体筒壁上设置环带式漏空缷料口，在所述干燥筒体的内壁设置的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器作用下，被圆弧状瓦片式结构的所述均料抛撒器将褐煤不断的托起、提升、抛撒开，不停地向前移动换位，弥散在所述干燥筒体的整个容积空间内，形成完整的料幕，所述高温过热蒸汽在穿透料幕的过程中与褐煤进行热质交换，褐煤表面游离水分不断的被 蒸发汽化，内部结构水不停的外溢、蒸发和汽化，褐煤单位容重干物量增加，其热值被有效提升，完成了褐煤的提质过程，再经所述环带式漏空缷料口，直接排出或进入下一级流程环节；在干燥过程中产生的废热汽体从废热出口排出，按步骤二所述的回收净化、提纯废热汽体的步骤进行循环使用。
2.根据权利要求1所述的用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，其特征在于：所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置，包括设置隔墙、带有废烟气出口的下独体烟箱及下连体烟箱的基座，固定在基座上方的换热部，设置烟气进口和拱型烟道的上独体烟箱以及上连体烟箱，所述换热部的两侧面保温壁之间设置由管束式热质交换器构成的低温换热区、中温换热区和高温换热区，所述上独体烟箱的内腔连通所述高温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔，所述高温换热区的管束式热质交换器底部的管腔通过下连体烟箱连通所述中温换热区的管束式热质交换器底部的管腔，所述中温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔通过上连体烟箱连通低温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔，低温换热区的管束式热质交换器底部的管腔与下独体烟箱的内腔连通，所述换热部的低、中、高温换热区的所述管束式热质交换器的上、下管板之间的平行交错排列的管束间隙形成连通腔，所述低温换热区的连通腔的外端通过集散罩和废热汽体进口连接废热汽体输送管，所述高温换热区的连通腔的外端通过集结罩和过热蒸汽出口连接过热蒸汽供给管。
3.根据权利要求1所述的用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，其特征在于：所述用废热汽体制备过热蒸汽的热能装置，包括设置隔墙、带有废烟气出口的下独体烟箱及下连体烟箱的基座，固定在基座上方的换热部，设置烟气进口和拱型烟道的上独体烟箱以及上连体烟箱，所述换热部的两侧面保温壁之间设置由管束式热质交换器构成的低温换热区、中温换热区和高温换热区，所述上独体烟箱的内腔连通所述高温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔，所述高温换热区的管束式热质交换器底部的管腔通过下连体烟箱连通所述中温换热区的管束式热质交换器底部的管腔，所述中温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔通过上连体烟箱连通低温换热区的管束式热质交换器顶部的管腔，低温换热区的管束式热质交换器底部的管腔与下独体烟箱的内腔连通，所述换热部的低、中、高温换热区的所述管束式热质交换器的上、下管板之间的平行交错排列的管束间隙形成连通腔，所述低温换热区的连通腔的外端通过集散罩和废热汽体进口连接废热汽体输送管，所述高温换热区的连通腔的外端通过集结罩和过热蒸汽出口连接过热蒸汽供给管。
4.根据权利要求1所述的用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，其特征在于：所述节能型筒式褐煤干燥提质装置包括带有支架和支承装置的机体以及使该机体滚动的驱动装置和控制器，轴线与水平面平行的所述机体内部至少有一个干燥筒体，该干燥筒体的两端分别设置有环形挡料圈，在干燥筒体物料流程尾端的环型挡料圈内的干燥筒体筒壁上设置环带式漏空卸料口，在所述干燥筒体的内壁设置呈螺旋推进式排列的均料抛撒器，所述均料抛撒器采用圆弧状瓦片式结构，其弧面所对的弦面沿径向固定，其凹面为接料抛撒面，驱动装置通过链轮和多排链条带动的环形销轴排链固定组装在所述机体外周，并使所述环形销轴排链的中心与所述机体的重心在同一铅垂线上。
5.根据权利要求3所述的用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，其特征在于：所述节能型筒式褐煤干燥提质装置的外周面设置隔热保温罩的所述机体内部至少设置两个同心布置、相互错位套装在一起的所述干燥筒体时，设置在相邻干燥筒体内壁的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器的螺旋线推进方向相反，干燥筒体之间利用按径向排列的调节支撑及其补强缓冲垫板连接定位。
6.根据权利要求3所述的用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺，其特征在于：所述的所述节能型筒式褐煤干燥提质装置的均料抛撒器的圆弧状瓦片采用折边体替代。
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