CN102134520B - 一种在单套设备内采用固定床对褐煤进行提质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在单套设备内对褐煤进行多效蒸发脱水的方法，包括：提供一个或多个蒸煮器，其中褐煤以固定床形式存在于所述蒸煮器中，其中每个蒸煮器反复执行按时间先后顺序排列的对褐煤按照从低温到高温的顺序进行逐级加热并蒸发脱水然后通入冷却介质冷却的步骤。在优选的实施方案中，在通入冷却介质冷却褐煤之前还对至少一部分蒸煮器进行抽真空处理。

Description

一种在单套设备内采用固定床对褐煤进行提质的方法

发明领域

本发明涉及对褐煤进行提质的方法。

背景技术

褐煤是煤化程度较低的煤种，其含水量很高，在空气中容易风化，含有一定量的原生腐殖酸，挥发份含量一般在45-55％之间。由于褐煤水份高，热值低，易风化自燃，单位能量的运输成本高，不利于长距离输送和储存。褐煤直接燃烧热效率也很低。褐煤作为原料在液化、干馏和气化过程中都需要把煤中的水份降至10％以下。故褐煤提质加工称为褐煤高效开发利用的关键。所谓褐煤提质是指褐煤在脱水、成型和热分解等过程中，煤的组成和结构发生变化，转化成具有近似烟煤性质的提质煤。现有的各种褐煤提质技术在《褐煤提质技术现状及我国褐煤提质技术发展趋势初探》(神华科技第二期作者：邵俊杰-2009年4月)一文中有了比较全面的描述。

同本发明最相关的主要有D-K非蒸发脱水工艺和K-燃料技术。日本电源开发公司(D)和川崎重工公司(K)从1976年开始研究并成功开发出了D-K非蒸发脱水工艺。D-K脱水工艺可实现褐煤水份在非蒸发条件下加热，使水份以液体状态从褐煤中脱出，其煤质变化类似天然的煤化作用。

K-燃料技术，即美国KFx公司的发明专利《含碳原料热提质的方法和装置》(中国专利公开号：CN 1989227A)，该技术方案中，对含碳原料在加压蒸汽环境中进行热提质，以去除水份和其它副产品。加工容器中可以采用多种水/固体分离装置，以尽量多地从被提质的装料中去除水份。加热介质吸入喷嘴和加工室通气口策略设计在加工容器壁上，以尽量减少加热介质至容器排气口的短路，并连续地从装料和凝结蒸汽中去除热水，使得从加工容器中去除的提质原料在排出时不携带游离水份。提质后，可以对装料进行再水合，以提高运输和储存过程中的稳定性。

但上述技术都存在着缺点。专利CN1989227A公开的蒸煮装置结构复杂，尤其是其中使气体、液体和固体彼此分离的设备要靠单独设置的液体分离器来进行，该液体分离器包括位于装置内部的多孔旋转台或多孔锥体和多孔管以及位于装置底部的分离台，其中仅多孔管起到了液固分离作用，而多孔旋转台和分离台则严重占用了装置的内部空间，而且该专利中要求多孔旋转台和分离台可旋转，则还需要在装置内配备相应的动力设备和传动设备，且还要使这些动力设备和传动设备能耐受装置内的高温和高压，进一步使装置复杂化。此外，该专利中，多孔管仅起到排水作用，而蒸汽的进出则要依靠沿装置高度方向上设置有多个蒸汽入口和蒸汽出口，这也使装置复杂化。且该专利方法没有利用蒸煮中产生的闪蒸汽和热水对原料进行预热，因此，生蒸汽(热能)消耗高(大约是本专利技术的2-3倍)。此外，K-燃料技术蒸煮器设有上、下两个锁斗，连续蒸煮，间断进(排)料，含有褐煤的物料在差压下通过锁阀，物料中的固体物质对阀门磨损大；下锁斗在排料前，难以做到将游离水先排尽，对提质效率产生负面影响。

而D-K非蒸发脱水技术目前只能实现半连续操作，这影响了装置的生产能力和运行稳定性，且其蒸煮后的褐煤水含量仍然较高，有待于进一步降低水含量。

上述褐煤提质方法要经过蒸发脱水、冷却等若干个步骤才能完成提质过程，其中蒸发脱水和冷却步骤在不同的设备中进行，为此，需要褐煤在不同的设备之间运动，物料过多地处于运动状态使得物料容易破碎，产生细粉尘，给后续的包装和运输带来困难。

故人们希望能开发一种尽量使褐煤在单个设备内进行完所有的提质步骤的技术，以克服上述缺点。

发明概述

本发明涉及一种在单套设备内采用固定床对褐煤进行提质的方法，包括：

提供一个或多个蒸煮器，其中褐煤以固定床的形式存在于所述蒸煮器中，所述蒸煮器反复执行按时间先后顺序排列的以下步骤：

i、向蒸煮器内通入热水，以对褐煤进行第一次加热，并至少部分地洗掉褐煤中所含的细粉和硫份；

ii、通入第一蒸汽对褐煤进行第二次加热，并排出此步骤中所产生的冷凝水；

iii、通入第二蒸汽以对褐煤进行第三次加热，并排出此步骤中所产生的冷凝水；

iv、通入饱和蒸汽以对褐煤进行第四次加热，使褐煤达到预定加热温度，并排出此步骤中所产生的冷凝水；

v、通入过热蒸汽对达到预定加热温度的褐煤进行蒸煮，使褐煤中所含的水份蒸发，同时所述过热蒸汽变为饱和蒸汽，蒸煮过程中排出该饱和蒸汽；

vi、对蒸煮器进行第一次减压，并排出第三蒸汽；

vii、对蒸煮器进行第二次减压，并排出第四蒸汽；

viii、任选地，对蒸煮器进行抽真空处理，以使褐煤中残留的水份继续蒸发，进一步降低褐煤中的水份含量；

ix、使冷却介质流经所述蒸煮器内的褐煤固定床，以对褐煤进行冷却；

x、使蒸煮器内的压力恢复至常压，排出褐煤。

在优选的实施方案中，采用多个蒸煮器，其中所述多个为两个或更多个，且所述多个蒸煮器就所述褐煤的上下游流向来说为并联连接。

在更优选的实施方案中，其中对于至少一部分蒸煮器来说，将来自其它处于步骤ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排出的冷凝水用作所述热水和/或单独由热水器来提供所述热水以使该蒸煮器进行步骤i；和/或，将来自其它蒸煮器的所述第四蒸汽用作所述第一蒸汽来使该蒸煮器进行步骤ii；和/或，将来自其它蒸煮器的所述第三蒸汽用作所述第二蒸汽来使该蒸煮器进行步骤iii；和/或，将其它蒸煮器的步骤v中排出的饱和蒸汽用作该蒸煮器的步骤iv中的饱和蒸汽。

附图简述

图1是本发明的实施方案的示意性工艺流程图，其中冷却介质在循环风机的作用下循环通过褐煤固定床。

附图仅为举例说明的目的，不以任何方式限制本发明的范围。

发明详述

以下详细介绍本发明的对固体物料进行多效蒸发脱水的方法。

在本发明中，褐煤含有大量的水份，希望能去除其中的水份。所述褐煤优选为块状或颗粒状。

本发明中所述的蒸汽是指水蒸气。

为了实现本发明的方法，要求提供一个或多个蒸煮器，其中褐煤以固定床形式存在于所述蒸煮器中。若不考虑效率因素的话，本发明的最简单的实施方案是在一个蒸煮器中进行如上所述的步骤i至步骤x。但若考虑效率因素的话，优选采用多个蒸煮器，其中所述多个为两个或更多个，且所述多个蒸煮器就所述褐煤的上下游流向来说为并联连接，即，使来自共同的上游工序的褐煤并联进入各个蒸煮器，进入时机可同时进入或者彼此错开一段时间，优选彼此错开一段时间。褐煤分别在各个蒸煮器内进行处理，处理完毕后的褐煤则从各个蒸煮器中排出，排出时机可同时排出，或者排出时机也要彼此错开一段时间，优选彼此错开一段时间。所排出的褐煤进入共同的下游工序。所述一段时间可以根据下文所述的每个蒸煮器依次执行的各个步骤所耗费的时间由本领域技术人员具体确定。

本发明中的每个蒸煮器上包含褐煤入口、褐煤出口、蒸汽入口、蒸汽出口、热水入口、冷凝水出口。其中，褐煤入口设置在蒸煮器顶部附近，褐煤出口和冷凝水出口设置在蒸煮器的底部附近，而蒸汽入口和蒸汽出口可以设置在蒸煮器上的任何合适的位置，例如设置在蒸煮器的上部。热水入口也可以设置在蒸煮器上的任何合适的位置，例如设置在蒸煮器的上部、中部或下部，优选设置在上部。在优选的实施方案中，其中冷凝水出口和蒸汽出口可以合并成一个出口，且优选设置在蒸煮器的底部附近。蒸煮器内设置与蒸汽入口连通的气体分布器和与蒸汽出口连通的气体收集器。蒸煮器底部还设有多孔挡板，其与蒸煮器底部凸形封头及蒸煮器罐体之间构成存水空间。蒸煮过程中产生的冷凝水汇集在该存水空间并从冷凝水出口排出蒸煮器。在优选的实施方案中，该蒸煮器内部还包含气体分布器和气体收集器，用于使通入的蒸汽高效率地分布在褐煤固定床中并使产生的蒸汽高效率地离开蒸煮器，以维持稳定操作。关于该蒸煮器内部的更详细构造，可参见同一申请人申请的另一专利《一种对褐煤进行蒸煮的蒸煮器》，通过引用将该专利的全文并入本文。

有很多辅助设备与本发明的蒸煮器相连。例如，该蒸煮器的褐煤入口处有上锁阀与之连接，而上锁阀又与三通球阀和下料斗连接，褐煤依次经由下料斗、三通球阀和上锁阀从褐煤入口进入蒸煮器中，如图1所示。蒸煮器的褐煤出口处有下锁阀与之连接，下锁阀又依次与下料斗和布料器连接。其余各个出口或入口与相应的排放管线例如排水管线和排汽管线或供料管线例如供水管线和供汽管线连接。所有这些辅助设备和相应管线以能够实现本发明目的的方式进行布置，这些具体布置方式不是本发明的内容，且也并不限于图1中所示的具体方式。

其中每个蒸煮器反复执行按时间先后顺序排列的以下步骤：

i、向蒸煮器内通入热水，以对褐煤进行第一次加热，并至少部分地洗掉褐煤中所含的细粉和硫份。其中所述褐煤从所述褐煤入口装入所述蒸煮器，装填到一定料位后停止装料并关闭所述褐煤入口，褐煤装料完成后即在蒸煮器内构成褐煤固定床。装料之前、过程中或之后，通过热水入口向所述蒸煮器中通入热水，所述热水是温度高于所述褐煤温度的水，例如，所述热水是温度为30-100℃的水。所述热水可以是单独由热水器提供的热水或者可以是来自其它处于步骤ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排放的冷凝水。优选使用来自其它处于步骤ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排放冷凝水。待所述热水达到期望的液位后，停止供入热水，并关闭所述热水入口。在所述热水充分加热所述褐煤后，可优选地经由所述冷凝水出口将用毕的热水排出蒸煮器。此步骤i的作用除了对褐煤进行第一次加热外，还可以至少部分地洗掉褐煤中所含的细粉和硫份。或者，该用毕的热水可以在该步骤i中暂不排出，而待进行以下步骤ii或iii时，在通入的第一蒸汽或第二蒸汽的压力的作用下与步骤ii或iii中产生的冷凝水一起排出。

ii、通入第一蒸汽对褐煤进行第二次加热，并排出此步骤中所产生的冷凝水。其中所述第一蒸汽从所述蒸汽入口通入。所述第一蒸汽具有第一焓值，下文将对本发明中所使用的各个蒸汽的焓值顺序进行比较。加热过程中，一部分第一蒸汽会发生相变而变成冷凝水，该冷凝水在该步骤ii过程中从所述冷凝水出口排出。在本发明的方法中，对第一蒸汽的来源不做任何限制，只要它具有第一焓值即可。在本发明的优选实施方案中，将来自其它蒸煮器的下文所述的第四蒸汽用作所述第一蒸汽。

iii、通入第二蒸汽以对褐煤进行第三次加热，并排出此步骤中所产生的冷凝水；其中所述第二蒸汽也由所述蒸汽入口通入。所述第二蒸汽具有第二焓值，下文将对本发明中所使用的各个蒸汽的焓值顺序进行比较。加热过程中，一部分第二蒸汽会发生相变而变成冷凝水，该冷凝水在该步骤iii过程中从所述冷凝水出口排出。在本发明的方法中，对第二蒸汽的来源不做任何限制，只要它具有第二焓值即可。在本发明的优选实施方案中，将来自其它蒸煮器的下文所述的第三蒸汽用作所述第二蒸汽。

iv、通入饱和蒸汽以对褐煤进行第四次加热，使褐煤达到预定加热温度，并排出此步骤中所产生的冷凝水。其中所述饱和蒸汽是指在某温度下处于该温度所对应的饱和蒸气压下的水蒸气。其中所述预定加热温度可以是任何想要的温度，该温度要大于100℃，其具体值可以根据需要进行设定。其中所述饱和蒸汽也从所述蒸汽入口通入蒸煮器中。在本发明的方法中，对饱和蒸汽的来源不做任何限制，只要它是饱和蒸汽且其焓值高于所述第二焓值即可。在本发明的优选实施方案中，将其它蒸煮器的步骤v中排出的饱和蒸汽用作该蒸煮器的步骤iv中的饱和蒸汽。

v、通入过热蒸汽对达到预定加热温度的褐煤进行蒸煮，使褐煤中所含的水份蒸发，同时所述过热蒸汽变为饱和蒸汽，蒸煮过程中排出该饱和蒸汽。所述过热蒸汽是指在饱和蒸汽基础上继续升高温度所获得的蒸汽，其焓值比饱和蒸汽高。在通入过热蒸汽后，过热蒸汽可加热褐煤使褐煤中的水份蒸发，同时过热蒸汽温度降低而变成饱和蒸汽，所蒸发的水份也变成饱和蒸汽，这些饱和蒸汽在蒸煮过程中通过所述饱和蒸汽出口排出蒸煮器，所排出的饱和蒸汽可通入其它处于步骤iv的蒸煮器中使用，这样可以充分利用这部分饱和蒸汽的热能。所述过热蒸汽可由上文所述的蒸汽入口通入，或者由另设的过热蒸汽入口通入。理论上此步骤v中不再产生新的冷凝水，但实际生产中由于煤灰堵塞导致排水不畅，还可能存在一些以前的步骤中所未排尽的冷凝水，故在这个步骤中继续通过冷凝水出口排出冷凝水。步骤v进行预定的时间，该预定的时间可根据过热蒸汽焓值、期望的褐煤的水含量、待提质的褐煤量以及蒸煮器内压力等诸多具体因素而具体确定。

vi、对蒸煮器进行第一次减压，并排出第三蒸汽。所述减压通过打开所述蒸汽出口向外排放蒸煮器内的蒸汽来进行，本文中将减压过程中所排出的蒸汽称为第三蒸汽，该第三蒸汽在减压排出过程中从蒸煮器内的温度条件下的饱和态变为不饱和态。随着减压的进行，褐煤中的水份还会发生闪蒸作用，又产生一部分蒸汽，进一步降低了这些褐煤中的水份含量，减压闪蒸所产生的蒸汽也包含在所述第三蒸汽中并随之排出蒸煮器。该第三蒸汽可通入处于步骤iii的其它蒸煮器中以充当该其它蒸煮器中的所述第二蒸汽，这同时使处于步骤vi的蒸煮器与处于步骤iii的蒸煮器二者之间进行均压，待此两个蒸煮器压力达到一致后，所述第一次减压完成。

vii、对蒸煮器进行第二次减压，并排出第四蒸汽。第一次减压完成后，蒸煮器内还存在一定的压力，此时，通过打开所述蒸汽出口向外排放蒸煮器内的蒸汽来进行第二次减压，该减压过程中所排出的蒸汽称为第四蒸汽。随着减压的进行，褐煤中的水份继续发生闪蒸作用，产生一部分蒸汽，再进一步降低了这些褐煤中的水份含量，这次减压闪蒸所产生的蒸汽也包含在所述第四蒸汽中并随之排出蒸煮器。该第四蒸汽可通入处于步骤ii的其它蒸煮器中以充当该其它蒸煮器中的所述第一蒸汽，这同时使处于步骤vii的蒸煮器与处于步骤ii的蒸煮器二者之间进行均压，待此两个蒸煮器压力达到一致后，所述第二次减压完成，此时蒸煮器内的压力已经接近于常压。

viii、任选地，对蒸煮器进行抽真空处理，以使褐煤中残留的水份继续蒸发，进一步降低褐煤中的水份含量。所述抽真空通过设在蒸煮器上的抽真空口来进行。该抽真空口可以是一个单独设置的抽真空口，也可以利用已有的各出口或入口来兼作抽真空口。优选用所述褐煤入口、蒸汽出口、热水入口、冷凝水出口中的任何一个口兼作抽真空口，更优选用所述褐煤出口和所述冷凝水出口来兼作抽真空口，最优选用所述冷凝水出口兼作抽真空口，这样做的好处是在抽真空作用下，能够将在非抽真空条件下难以排尽的冷凝水尽可能多地排出，甚至排尽。通过抽真空使蒸煮器内达到一定程度的负压，例如表压为-80至-90kPa，这可促使褐煤中的水份进一步蒸发，进一步降低褐煤中的水份含量。该抽真空处理进行预定的时间。

ix、使冷却介质流经所述蒸煮器内的褐煤固定床，以对褐煤进行冷却。优选进行步骤ix直至将褐煤温度冷却至低于其自燃温度。其中所述冷却介质是氮气、二氧化碳、稀有气体、烃、烟道气或空气。当对提质后的褐煤的水份含量要求较高(例如低于15％)时，使用氮气、二氧化碳、稀有气体或烃作为冷却介质。当对提质后的褐煤的水份含量要求不高(例如15％以上)时，也可以采用空气或烟道气作为冷却介质。在一个实施方案中，所述冷却介质可以从所述固体物料入口或蒸汽入口进入蒸煮器内，然后流经褐煤固定床，然后从冷凝水出口排出蒸煮器。所述冷却介质可以仅流经褐煤固定床一次，但在优选的实施方案中，所述冷却介质可以循环通过褐煤固定床，例如如图1所示。通过设置在蒸煮器外部且位于蒸煮器的冷却介质进出口之间的循环风机以及相应的管路来实现冷却介质的这种循环。在进行循环冷却的技术方案中，可先用冷却介质充满蒸煮器至一定的压力，然后开启循环风机，使冷却介质循环流动。在更优选的实施方案中，在冷却介质的循环回路上还设置有至少一个冷却器，通过该冷却器使处于循环中冷却介质得到冷却，这样可确保该冷却介质的温度始终能低于褐煤的温度，并可使随冷却介质带出的蒸汽冷凝成水而从循环回路中排出，不致于使这些水进入循环风机中影响风机正常工作。待褐煤温度被降低至其在相应的水含量下的自燃温度以下时，可停止该冷却步骤。

x、使蒸煮器恢复至常压，排出褐煤。其中恢复常压的操作可通过打开任何一个口使蒸煮器与外界大气相通来进行。待蒸煮器内压力恢复至常压后，打开褐煤出口，排出经过充分脱水的褐煤。由于该排料操作在常压下进行，故可减轻褐煤对出料阀门的磨损。所排出的褐煤即为成品，可直接进入包装或运输工序进行包装或运输。

事实上，仅需一个蒸煮器就能实现本发明的操作，尽管其间歇操作，效率较差。如上文所述，本发明的优选实施方案中使用多个蒸煮器，以实现基本上连续的操作。本领域技术人员会根据各个步骤所需要的具体时间来计算具体采用多少个蒸煮器才能最有效率地实现本发明的方法。

在本发明的使用多个蒸煮器的优选实施方案中，对于至少一部分蒸煮器来说，将来自其它处于步骤ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排出的冷凝水用作所述热水和/或单独由热水器来提供所述热水以使该蒸煮器进行步骤i；和/或，将来自其它蒸煮器的所述第四蒸汽用作所述第一蒸汽来使该蒸煮器进行步骤ii；和/或，将来自其它蒸煮器的所述第三蒸汽用作所述第二蒸汽来使该蒸煮器进行步骤iii；和/或，将其它蒸煮器的步骤v中排出的饱和蒸汽用作该蒸煮器的步骤iv中的饱和蒸汽。这样做的好处是充分利用了冷凝水以及各种蒸汽的热能，实现了热效率的最大化。

本发明中，各种蒸汽的焓值顺序如下：过热蒸汽＞饱和蒸汽＞第三蒸汽＞第四蒸汽；或者，过热蒸汽＞饱和蒸汽＞第二蒸汽＞第一蒸汽。

在本发明的使用多个蒸煮器的优选实施方案中，对多个蒸煮器的数目和各个蒸煮器所处的步骤进行调节，以实现每一时刻总有至少一个蒸煮器在进行步骤i，至少一个蒸煮器在进行步骤ii，...，以此类推，...至少一个蒸煮器正在任选地进行步骤viii，至少一个蒸煮器在进行步骤ix，至少一个蒸煮器在进行步骤x。并在进行各步骤时对各蒸煮器上的各个出口和入口进行调节，以使得其开启或关闭的状态能够满足实现各步骤时的要求。且对各蒸煮器之间的蒸汽管路、水管路和阀门进行布置和调节，以使得各蒸煮器之间能够在需要时进行所要求的蒸汽的流动、冷却介质的流动和冷凝水的流动。这样的出口、入口、管路和阀门的布置和调节是本领域技术人员公知的，在此不再赘述。如此可以实现在整体上基本连续的蒸煮操作。在本发明的使用多个蒸煮器的优选实施方案中，管路和阀门布置方式以能够实现本发明的目的为要求进行布置，本领域技术人员能够根据具体情况的需要来实现这种布置。

本发明中所述的“单套设备”是指单台设备或多个并联工作的执行同一功能的设备。该单套设备是相对于多套设备而言的，所述多套设备是指多个设备且各个设备执行不同的功能，例如，在传统的褐煤提质方法中，需要执行蒸发脱水功能的蒸煮器和执行冷却功能的冷却器等多个各自执行不同功能的设备。即便在本申请人早先提交的另一篇题为《一种对褐煤进行提质的方法》专利中，也需要浸泡洗涤器、蒸煮器和冷却器三套设备串联使用。本发明与它们的区别之一在于所有的步骤都集成在单套设备内进行。本领域技术人员会理解，当提及“单套设备”或“多套设备”时，是就主设备(即完成预定功能的设备)而言的，不考虑配套的辅助设备例如泵、阀门、管线等。配套的辅助设备可以根据具体实践情况的需要而具体配置。

实施例

以下实施例仅用于对本发明的技术方案进行举例说明，不打算以任何方式限制本发明的范围。例如，虽然以下实施例中以含水的褐煤作为所述褐煤进行蒸发脱水，但本领域技术人员会理解，本发明的方法不仅仅限于对含水的褐煤进行蒸发脱水，而是适用于任何含水的褐煤。又例如，实施例中列举的具体数字仅仅是为了提供实验细节的目的，并不意图对权利要求有任何限制。再例如，虽然在实施例中列出的是本发明的优选方案，但并不意味着本发明的保护范围就仅限于该优选方案。本专利的保护范围仅由权利要求确定。

实施例1-3

实施例中使用10个并联的容积为0.45立方米的蒸煮器对颗粒尺寸≤30mm的褐煤进行提质。其中每个蒸煮器均配有循环冷却管线。如图1中所示，蒸汽，例如第一蒸汽、第二蒸汽、饱和蒸汽或过热蒸汽，依次在该蒸煮器进行步骤ii、iii、iv和v时经由打开的阀门V1从蒸汽入口通入蒸煮器，此后阀门V1关闭。而在进行步骤v、vi和vii时，打开此前一直关闭的阀门V7，以经过蒸汽出口向外排出蒸汽，然后关闭V7。进行步骤viii时，以冷凝水出口作为抽真空口。而在进行步骤ix时，首先打开阀门V5、V2并关闭阀门V6或V3，使冷却介质由打开的阀门V2从蒸汽入口进入蒸煮器并充满蒸煮器至一定的压力，然后关闭阀门V5，并打开阀门V6、V3和V4，启动循环风机，使冷却介质经V2、蒸汽入口流经褐煤固定床后从冷凝水出口流出蒸煮器，再依次经过排水罐、阀V3、V4和冷却器再循环至循环风机，以对褐煤固定床进行循环冷却。进行步骤x时，打开任何一个口使蒸煮器与外界连通，从而使蒸煮器内恢复至常压，然后提质后的褐煤从各蒸煮器的固体物料出口。各蒸煮器编号分别为1-10，含水的褐煤依次经过从每个蒸煮器顶部的下料斗、三通球阀和上锁阀分别进入各个蒸煮器，并在蒸煮器内形成褐煤固定床。每个蒸煮器均按照时间先后的顺序在反复执行本文所述的步骤i-x，且在任意的某一时刻，各蒸煮器执行的操作如下：蒸煮器1进行步骤i，蒸煮器2进行步骤ii，...依次类推...，蒸煮器8进行步骤viii，蒸煮器9进行步骤ix。各蒸煮器均进行抽真空处理。其中，将蒸煮器5排出的饱和蒸汽用作蒸煮器4的饱和蒸汽，将蒸煮器6排出的第三蒸汽用作蒸煮器3中的第二蒸汽直至两个蒸煮器之间达到均压，将蒸煮器7排出的第四蒸汽用作蒸煮器2中的第一蒸汽直至两个蒸煮器之间达到均压。其中步骤vi进行15分钟，通入各蒸煮器内的饱和蒸汽的压力维持在4.0MPa(表压，本文中所有的压力均为表压)，温度为230～252℃，对应的饱和蒸汽(100％水蒸汽)压力为2.7-4.0MPa；步骤v进行15分钟，通入的过热蒸汽温度为400℃，压力为4MPa。步骤viii中相对真空度为-0.08MPa，抽真空处理30分钟。其中步骤ix的具体条件如下：冷却介质为氮气，采用循环风机进行循环冷却，系统中氮气压力0.1-0.12MPa(绝压)，循环风机风量10立方米/分钟，风压0.05MPa；使氮气流经板式冷却器进行冷却，该板式冷却器的冷却面积为5平方米，以温度为24-26℃的冷却水在该板式冷却器中对氮气进行冷却。其中实施例1-3中仅冷却时间不同，分别为1小时、1.5小时和2小时。提质后的褐煤从各蒸煮器的固体物料出口排出并经下锁阀、下料斗、布料器到达图中未示出的皮带输送机，即可直接作为提质后的褐煤成品送往包装或运输工序。褐煤原煤和提质后的成品褐煤的性质如下表1所示：

表1

实施例1实验结果(冷却时间1小时)

实施例2实验结果(冷却时间1.5小时)

实施例3实验结果(冷却时间2小时)

其中，化验分析执行依据：煤中全水份测定依据：GB/T211-2007；煤的分析水份、灰分、挥发分测定依据：煤的工业分析方法GB/T212-2008；煤的发热量测定依据：GB/T213-2008。其中干燥基是指计算各物质的百分比含量时以干燥至完全脱水后的煤的质量作为分母，干燥无灰基是指计算各物质的百分比含量时以干燥脱水且除去灰份后的煤的质量作为分母，收到基是指以收到状态的煤为基准。其中的缩写Mt、Ad、Vdaf和Qnet ar的含义如表中对应的文字内容所示，且是煤化工领域中常见的缩写。

可见，采用本发明的方法，可使出料温度降至褐煤的自燃温度以下。且在实验中目测发现，与经过传统的褐煤提质方法提质后的成品褐煤相比，由本发明的方法提质后的成品褐煤在后续的包装和运输过程中，起尘性明显降低，这是因为本发明将全部褐煤提质步骤集成在单套设备内进行，尽可能地减少了褐煤在各设备之间的运动，故大大减少了褐煤颗粒因运动而造成破碎和磨损的机会，故大大减少了细粉尘的产生。

本发明的优点如下：

一、逐级利用了过热蒸汽的焓值对褐煤进行加热并蒸发脱水，热效率高。在本发明中，热能的利用有五效。第一效，利用过热蒸汽变化到饱和蒸汽所释放的热对褐煤进行加热；第二效，利用饱和蒸汽对褐煤进行加热；第三效，利用第一次减压所产生的第三蒸汽对褐煤进行加热；第四效，利用第二次减压所产生的第四蒸汽对褐煤进行加热；第五效，利用冷凝水作为热水对褐煤进行加热。这样做使得过热蒸汽所含的热能按照热级别从高到低的顺序得到逐级充分利用。

二、本发明的抽真空步骤使残余水份蒸发的过程还额外地相当于第六效的蒸发作用，这进一步降低了褐煤中的水份含量，且降低了最终出料的温度。

三、采用冷却介质对褐煤进行冷却的步骤可确保出料的提质后的褐煤的温度低于其自燃温度，有效地防止了提质后的褐煤的自燃。

四、通过设置多个蒸煮器并合理布置它们之间的管路连接关系，可以使发明的多效蒸发脱水方法连续进行，这有利于工业化应用。

五、本发明将浸泡洗涤、蒸发脱水、冷却这些步骤集成在单套设备内进行，即相当于将多套设备的功能集成在单套设备内完成，这不仅极大地提高了工艺集成度且减少了设备投资，而且尽可能地减少了褐煤在各设备之间的运动，减少了褐煤颗粒因运动而造成破碎和磨损的机会，故大大减少了细粉尘的产生。

Claims (10)

1.一种在单套设备内采用固定床对褐煤进行提质的方法，包括：

提供一个或多个蒸煮器，其中褐煤以固定床的形式存在于所述蒸煮器中，所述蒸煮器反复执行按时间先后顺序排列的以下步骤：

i、向蒸煮器内通入热水，以对褐煤进行第一次加热，并至少部分地洗掉褐煤中所含的细粉和硫份；

ii、通入第一蒸汽对褐煤进行第二次加热，并排出此步骤中所产生的冷凝水；

iii、通入第二蒸汽以对褐煤进行第三次加热，并排出此步骤中所产生的冷凝水；

iv、通入饱和蒸汽以对褐煤进行第四次加热，使褐煤达到预定加热温度，并排出此步骤中所产生的冷凝水；

v、通入过热蒸汽对达到预定加热温度的褐煤进行蒸煮，使褐煤中所含的水份蒸发，同时所述过热蒸汽变为饱和蒸汽，蒸煮过程中排出该饱和蒸汽；

vi、对蒸煮器进行第一次减压，并排出第三蒸汽；

vii、对蒸煮器进行第二次减压，并排出第四蒸汽；

viii、任选地，对蒸煮器进行抽真空处理，以使褐煤中残留的水份继续蒸发，进一步降低褐煤中的水份含量；

ix、使冷却介质流经所述蒸煮器内的褐煤固定床，以对褐煤进行冷却；

x、使蒸煮器内的压力恢复至常压，排出褐煤。

2.权利要求1的方法，其中所述多个为两个或更多个，且所述多个蒸煮器就所述褐煤的上下游流向来说为并联连接。

3.权利要求2的方法，其中对于至少一部分蒸煮器来说，将来自其它处于步骤ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排出的冷凝水用作所述热水和/或单独由热水器来提供所述热水以使该蒸煮器进行步骤i；和/或，将来自其它蒸煮器的所述第四蒸汽用作所述第一蒸汽来使该蒸煮器进行步骤ii；和/或，将来自其它蒸煮器的所述第三蒸汽用作所述第二蒸汽来使该蒸煮器进行步骤iii；和/或，将其它蒸煮器的步骤v中排出的饱和蒸汽用作该蒸煮器的步骤iv中的饱和蒸汽。

4.权利要求1的方法，其中每个蒸煮器上包含褐煤入口、褐煤出口、蒸汽入口、蒸汽出口、热水入口和冷凝水出口。

5.权利要求4的方法，其中所述褐煤入口、蒸汽出口或冷凝水出口在进行任选的步骤viii时兼作抽真空口。

6.权利要求4的方法，其中所述蒸汽出口与所述冷凝水出口是同一个口。

7.权利要求1的方法，其中所述冷却介质是氮气、二氧化碳、稀有气体、烃、烟道气或空气。

8.权利要求1的方法，其中使所述冷却介质循环通过褐煤固定床。

9.权利要求1的方法，其中进行步骤ix直至将褐煤温度冷却至低于其自燃温度。

10.权利要求1的方法，其中所述单套设备是指单台设备或多台并联工作的执行同一功能的设备。

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