CN102072631B - 褐煤干燥设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种褐煤干燥的工艺方法及其所使用的设备。本发明的基本原理是利用浓度梯度让覆盖在原煤表面的水分子扩散到气流中去。其基本方法是通过风机向煤层中吹入空气，在空气穿过煤层的过程中同时带走水分。

Description

褐煤干燥设备及方法

发明领域

本发明涉及干燥技术，尤其涉及一种褐煤的干燥设备和方法。

背景技术

褐煤是煤化程度最低的煤，因外表呈褐色或暗褐色而得名。全世界的褐煤地质储量约为4万亿吨，占全球煤炭储量的40％。我国褐煤资源丰富，据20世纪末的统计，全国已有探明褐煤保有储量1300亿吨，占全国煤炭总储量的13％左右。我国目前已探明的褐煤保有储量中，以内蒙古东北部地区占有量最多，约占全国褐煤保有储量的3／4；以云南省为主的西南地区的褐煤储量约占全国的1／5；东北，华东和中南地区的褐煤占全国的5％左右。褐煤是一种高挥发分、高水分、高灰分、低热值、低灰熔点的劣质燃料。影响褐煤利用最主要的因素是含水量较高，对其加工利用之前必须进行干燥处理。

目前工业上现有主要的褐煤干燥方法主要有蒸汽管式干燥法（例如CN101498546）、烟气干燥法（例如CN101294765A）和蒸汽流化床式干燥法（例如CN101581533A）。其中蒸汽管式干燥法是一种以过热蒸汽为加热介质的间接加热的热法干燥。该方法为目前工业应用最为成熟的褐煤干燥方法，但此法能耗高，尾气排量大。烟气干燥是利用高温烟气与褐煤直接换热，从而让煤中水分蒸发，此法温度较高，危险性大。蒸汽流化床式干燥法是让煤在流化状态下通过与过热蒸汽直接换热，达到干燥效果，并回收蒸汽废热。此法系统较为复杂，其中涉及到的蒸汽压缩机（热泵）的制造较为困难，在国内尚无应用先例。

因此，本领域中需要一种能耗低、无危险性、生产实施简单且成本低廉的褐煤干燥方法和设备。

发明内容

本发明创造性地提出了一种使用自然通风干燥褐煤的思路，该发明可以避免现有干燥方法能耗高、排放量大、危险性高和系统复杂等诸多弊端，并经实验论证了其可行性、经济性和可靠性，特别是在我国北方年平均湿度较低的地区，例如内蒙古，该发明有极强的推广意义。

本发明褐煤干燥设备包括：干燥机和鼓风机，鼓风机将空气鼓入干燥机形成气流，对干燥机内的褐煤原料进行干燥。

优选地，本发明的褐煤干燥设备还包括进煤和破碎系统，所述进煤和破碎系统包括：褐煤来源；破碎来自褐煤来源地的褐煤原料的细碎机；和将细碎后的褐煤原料输送至干燥机的螺旋输送机，其中所述褐煤来源地可以是褐煤开采现场或褐煤储仓。

优选地，本发明的褐煤干燥设备还包括干煤储存系统，所述干煤储存系统包括：干煤仓进料阀和干煤仓，经干燥机干燥后的褐煤通过干煤仓进料阀进入干煤仓。

优选地，本发明的褐煤干燥设备还包括：过滤器，用于过滤穿过干燥机的气流中携带的煤粉；引风机，用于将引导气流穿过过滤器并排向大气；过滤器卸料阀，用于排出过滤器中过滤出的煤粉；和刮板输送机，将通过过滤器卸料阀的煤粉输送至干煤仓。

优选地，所述干燥机的内部设置有带孔的褐煤传送带，被鼓风机鼓入的气流由所述褐煤传送带下方穿过该褐煤传送带。

优选地，本发明的褐煤干燥设备还包括控制系统设置在鼓风机进风口处的湿度传感器，其中控制系统根据所述湿度传感器检测到的湿度值，确定褐煤干燥系统的运行或停止。

优选地，本发明的褐煤干燥系统还包括伴热系统和温度传感器，当温度传感器监测到的温度低于某一设定值时，所述控制系统自动启动伴热系统。

优选地，所述控制系统根据所述褐煤传送带运转一周所需的时间确定褐煤干燥系统每个运行周期的持续时间。

本发明的褐煤干燥方法为：使环境空气形成气流，对褐煤原料进行干燥。

优选地，本发明的方法包括以下步骤：气流形成步骤，使空气形成气流；褐煤铺设步骤，将褐煤铺设在带孔的传送带上；和传质干燥步骤，使气流从传送带的下方穿过所述传送带。

优选地，本发明的方法还包括以下步骤：煤粉过滤步骤，将穿过所述传送带的气流中携带煤粉过滤出来；和煤粉输送步骤，将过滤出的煤粉输送到干煤仓。

优选地，本发明的方法还包括环境湿度检测步骤，在所述环境湿度检测步骤中，根据检测到的环境湿度，确定褐煤干燥程序的运行或停止。

优选地，根据本发明的方法，当环境湿度低于第一湿度时，启动褐煤干燥程序；当环境湿度高于第二湿度时，停止褐煤干燥程序；其中所述第一湿度与第二湿度相等或不相等。

优选地，根据本发明的方法，还包括环境温度检测步骤，在该环境温度检测步骤中，根据检测到的环境温度，确定是否启动干燥机的伴热系统。

优选地，本发明的方法还包括：根据所述传送带运转一周所需的时间，确定每个干燥作业周期的持续时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、现有褐煤干燥基本原理大都属于热法干燥，通过加热褐煤使其中水分蒸发出去，从而达到干燥的目的。本发明的通风法，其基本原理是利用浓度梯度让覆盖在原煤表面及孔隙中的水分子扩散到气流中去。具体方法是通过风机向煤层中吹入空气，在空气穿过煤层的过程中同时带走水分。本法完全省去了加热所需能量，蒸发单位水量所耗能量约为烟气干燥和蒸汽管式干燥的1/10，为蒸汽流化床干燥的1/2。

2、本发明整个系统的运行温度为常温，褐煤不会有燃烧或爆炸的危险。

3、由于褐煤干燥之前水分高、粘度大，它的破碎难度也大，相对于蒸汽流化床干燥方法的褐煤破碎程度一般小于3mm而言，本发明进入干燥机的褐煤粒度为<6mm，大大节约了破碎的能耗和投资。

4、本发明所涉及的到的设备均为工业上应用广泛的成熟设备，整个工艺流程较为简单，不设循环回路，适合工业推广应用。

5、本发明排放量小，绿色环保。空气穿过煤层之后夹带着从褐煤中挥发出来水蒸气和部分褐煤细粉，再经过过滤器的过滤，褐煤细粉被过滤下来，余下气体排走，这部分排放气体主要成分为空气，只是相对湿度大于环境空气。

6、本发明根据温度和湿度对干燥系统进行控制，保障干燥能够在各种温度下顺利的进行和根据湿度状况有条件的进行。

附图说明

图1是本发明的褐煤通风干燥法的工艺流程图，其中：

1.原煤储仓；2.细碎机；3.螺旋输送机；4.干燥机进料阀；5.干燥机；6.鼓风机；7.干燥机出料阀；8.过滤器；9.引风机；10.过滤器卸料阀；11.刮板输送机；12.干煤仓进料阀；13.干煤仓。

具体实施方式

图1示出了本发明的工艺流程，以及其一种具体的实施方式。如图所示，本发明的褐煤通风干燥法所涉及的设备包括原煤储仓1、细碎机2、螺旋输送机3、干燥机进料阀4、干燥机5、鼓风机6、干燥机出料阀7、过滤器8、引风机9、过滤器卸料阀10、刮板输送机11、干煤仓进料阀12、干煤仓13。

煤储仓1、细碎机2、螺旋输送机3组成进煤及破碎系统，干燥机进料阀4、干燥机5、鼓风机6、干燥机出料阀7、过滤器8、引风机9、过滤器卸料阀10、刮板输送机11组成干燥及过滤系统，干煤仓进料阀12、干煤仓13为干煤储存系统。

本发明的基本工艺流程如下：开采出的褐煤存放在原煤储仓1中，从原煤储仓1中取出的褐煤原料经过细碎机2破碎至6mm以下，再由螺旋输送机3经过干燥机进料阀4送入干燥机5。鼓风机6吹入的空气也进入干燥机5，使褐煤在干燥机5中被干燥。在干燥机5中干燥之后的褐煤经过干燥机出料阀7和干煤仓进料阀12最终储存至干煤仓13。

下面将根据上述工艺流程对本发明的干燥设备和方法进行详细的说明。

首先，煤储仓1、细碎机2和螺旋输送机3都不是必须的，可根据实际工况的需要来确定。例如，褐煤原料也可被开采出来之后，直接通过输送设备（例如输送带）直接运输到干燥机进料阀4，从而省去了原煤储仓1。或者如果开采出来的或购买到的褐煤已经预先进行过破碎，其煤块尺寸符合预定的要求，则无需进行破碎。同样，螺旋输送机3只是一种输送机的形式而已，根据工厂占地情况，也可以采用其他形式。

由于褐煤干燥之前水分高、粘度大，它的破碎难度也大，相对于蒸汽流化床干燥方法的褐煤破碎程度一般小于3mm而言，本发明进入干燥机的褐煤粒度可以被设定为<6mm，从而大大节约了破碎的能耗和投资。

优选地，本发明的干燥机5为带式干燥机。具体而言，优选地，本发明的干燥机5可包括壳体和位于壳体内的传送带。干燥机5的壳体包括连接褐煤进料阀4的入口和连接干燥机出料阀7的出口。干燥机5还包括位于壳体下方的若干气流入口和位于壳体上方的气流出口。

所述传送带为带孔的传送带，褐煤在该传送带上运输的过程中被鼓风机6所吹入的空气从壳体底部的气流入口进入，穿过所述带孔的传送带，发生传质现象，以液态形式存在于褐煤表面的水分将挥发到气流中，并随着气流从气流出口排出干燥机5，从而达到干燥的目的。

从干燥机5出口处输送出的干燥后的褐煤通过干燥机出料阀7和干煤仓进料阀12最终储存至干煤仓13。穿过传送带上的煤层的气流通过所述气流出口和相应的气流通道进入过滤器8，其所夹带的细小煤粉被过滤下来，通过过滤器卸料阀10送至刮板输送机11，最后进入干煤仓13。其余空气在引风机9的作用下直接排入大气。

本发明的干燥系统可采用间歇工作模式，配套全自动控制系统，通过监测环境的相对湿度，相应调节干燥机运转能力。例如，可以根据环境湿度设置一个运行/停止判断点。在环境相对湿度为80%及以下时启动干燥系统，当环境湿度为80%以上时则系统停止运行。此外，也可为运行设定一个湿度区间，例如：当环境湿度为50%及以下时启动干燥系统，当环境湿度提高到80%及以上时，系统停止运行；当环境湿度再次降低了50%及以下时，系统再次启动，如此循环。

此外，本发明的干燥系统还可以优选地设置伴热系统，当监测到环境温度下降到某一设定温度数值时，可使伴热系统启动，为干燥系统提供伴热，以保证干燥的顺利进行。由于饱和蒸汽压力随着温度的下降而降低，从而导致水蒸汽不易挥发到周围的空气中。例如，所述设定温度可以被设定为摄氏15度（或根据需要设置其他可选择的温度），当温度低于摄氏15度以下时，开启所述伴热系统。

关于湿度和温度的测量，可以在鼓风机6入口和引风机9出口处设置湿度和温度传感器，以实时地监控温度和湿度的变化。例如，前述环境湿度80%和环境温度15摄氏度可以是鼓风机6入口处的环境湿度。

或者可以根据干燥机5内输送带运转一周所用时间来设定每个干燥周期的时间，以提高干燥效果。例如，如果干燥机5内输送带运转一周的时间为30分钟，则将每个干燥周期设定为30分钟，这段时间用本发明的方法的干燥效率最高。

此外，干燥机5入口处设有布煤机构，褐煤经过干燥机进料阀4进入干燥机后被均匀分布到干燥机5的传送带上，通常可使煤层厚度为设定为30mm左右，经实验确认，在此厚度下可以获得最佳的干燥效果。

Claims (4)

1.一种褐煤干燥设备，其包括：干燥机(5)，鼓风机(6)，其特征在于：

鼓风机(6)将常温空气直接鼓入干燥机(5)形成气流，对干燥机(5)内的褐煤原料进行干燥；

所述的干燥机(5)为带式干燥机；所述干燥机(5)包括壳体和位于壳体内部的带孔的褐煤传送带，所述干燥机(5)的壳体包括连接干燥机进料阀(4)的入口和连接干燥机出料阀(7)的出口；所述干燥机(5)还包括位于壳体下方的若干气流入口和位于壳体上方的若干气流出口；褐煤在该传送带上运输的过程中被鼓风机(6)所吹入的空气从壳体底部的气流入口进入，穿过所述带孔的传送带；以液态形式存在于褐煤表面的水分将挥发到气流中，并随着气流从气流出口排出干燥机(5)；

还包括干煤储存系统，所述干煤储存系统包括：干煤仓进料阀(12)和干煤仓(13)，经干燥机(5)干燥后的褐煤经过干燥机出料阀7和干煤仓进料阀(12)进入干煤仓(13)；

还包括过滤器(8)、引风机(9)、过滤器卸料阀(10)以及刮板输送机(11)，所述过滤器(8)用于过滤穿过干燥机(5)的气流中携带的煤粉，所述引风机(9)用于将引导气流穿过过滤器(8)并排向大气，所述过滤器卸料阀(10)用于排出过滤器(8)中过滤出的煤粉，所述刮板输送机(11)用于将通过过滤器卸料阀(10)的煤粉输送至干煤仓(13)；穿过传送带上的煤层的气流通过所述气流出口和相应的气流通道进入过滤器(8)，其所夹带的细小煤粉被过滤下来，通过过滤器卸料阀(10)送至刮板输送机(11)，最后进入干煤仓(13)；其余空气在引风机(9)的作用下直接排入大气；

还包括进煤和破碎系统，所述进煤和破碎系统包括：褐煤来源；破碎来自褐煤来源地的褐煤原料的细碎机(2)；和将细碎后的褐煤原料输送至干燥机(5)的螺旋输送机(3)，其中所述褐煤来源地可以是褐煤开采现场或原煤储仓(1)；

从原煤储仓(1)中取出的褐煤原料经过细碎机(2)破碎，再由螺旋输送机(3)经过干燥机进料阀(4)送入干燥机(5)。

2.根据权利要求1所述的褐煤干燥设备，还包括控制系统和湿度传感器，其中控制系统根据所述湿度传感器检测到的环境湿度值，确定褐煤干燥系统的运行或停止。

3.根据权利要求2所述的褐煤干燥设备，还包括伴热系统和温度传感器，当温度传感器监测到的环境温度低于某一设定值时，所述控制系统自动启动伴热系统。

4.根据权利要求3所述的褐煤干燥设备，所述控制系统根据所述褐煤传送带运转一周所需的时间确定褐煤干燥系统每个运行周期的持续时间。