CN102311745A - 全沸腾振动推进式煤调湿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全沸腾振动推进式煤调湿装置，包括振动分布板、一次调湿分离区、绕流撞击式气固分离器、二次调湿分离区、一次进风口、二次进风口、原料煤入口、调湿煤出口、气流出口，一次进风口位于振动分布板下部，振动分布板上部区域为一次调湿分离区；所述的振动分布板为倾斜设置的振动流化床结构，一次调湿分离区上部设有绕流撞击式气固分离器，绕流撞击式气固分离器上部是二次调湿分离区；二次进风口位于二次调湿分离区底部，气流出口设置于煤调湿机顶部。优点是采用焦炉烟道气为热源，充分回收废热进行煤调湿，可节省大量高位能，节能效果更加明显；传热传质效率高，调湿效果好。

Description

全沸腾振动推进式煤调湿装置

技术领域

本发明涉及一种新型煤准备装置，适用于炼焦工艺粉碎后原料煤调湿。

背景技术

目前世界上已工业化的煤调湿技术，按其发展历程大致分为三代：第一代煤调湿技术采用导热油回收焦炉烟道气的余热和焦炉上升管的显热，并在回转式干燥机中用导热油对煤料进行间接加热，从而使煤料干燥调湿。第二代煤调湿技术采用蒸汽为热载体，在多管回转式干燥机中，用蒸汽对煤料进行间接加热，从而使煤料干燥调湿。第一代回转式干燥机煤调湿系统工艺流程复杂，设备庞大，操作环节多，投资较高，现在已很少使用；第二代以蒸汽为热载体的煤调湿系统，无法满足用户利用焦炉烟道气余热进一步节能的要求。

第三代煤调湿技术采用焦炉烟道废气为热载体，热烟气与湿煤在流化床内进行直接换热，从而使煤料干燥调湿。

目前，第三代煤调湿技术已在日本焦化厂实现了工业化应用，而国内还没有工业化应用实例。

发明内容

本发明的目的是提供一种以焦炉烟道废气为热源的全沸腾振动推进式煤调湿装置，该装置采用焦炉烟道废气作为热介质，根据原料煤在全沸腾状态下传热传质效率高、固定床及半沸腾流化状态下传热传质效率低的特点，利用振动流化床的工作原理，使大部分煤料在煤调湿机内处于全沸腾流化状态，而少部分大颗粒煤料在振打力的作用下，边调湿边向煤调湿机调湿煤出口推进。不同粒级的煤料具有不同的全水分含量，在煤调湿机内运动状态及换热状态也各不相同。通过控制不同粒径煤料在床层内的停留时间，可以实现煤的均匀调湿及高效调湿。由于粉碎后煤料不需要进行煤料分级，所以只利用振动流化床的工作原理实现煤料均匀调湿，而经过调湿后的煤料大部分回到煤调湿机调湿煤出口并由此流出，只有少部分微细颗粒调湿煤随气流流出煤调湿机，以此降低设备运行阻力，降低系统运行费用。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

全沸腾振动推进式煤调湿装置，包括振动分布板、一次调湿分离区、绕流撞击式气固分离器、二次调湿分离区、一次进风口、二次进风口、原料煤入口、调湿煤出口、气流出口，一次进风口位于振动分布板下部，振动分布板上部区域为一次调湿分离区；所述的振动分布板为倾斜设置的振动流化床结构，原料煤入口位于振动分布板高端的煤调湿机侧壁上，调湿煤出口位于振动分布板低端的煤调湿机侧壁上；一次调湿分离区上部设有绕流撞击式气固分离器，绕流撞击式气固分离器上部是二次调湿分离区；二次进风口位于二次调湿分离区底部，气流出口设置于煤调湿机顶部。

所述的气流出口处设有出风口撞击式气固分离器。

所述的一次沉降分离区顶部为扩径结构。

所述的一次进风口及二次进风口连接引风机，引风机出口设有气流分配装置。

所述的煤调湿机顶部气流出口与细粒分离装置通过管道相连接，细粒分离装置出口与细粒回收装置入口相连接，细粒分离装置采用重力分离器或旋风除尘器，细粒回收装置采用袋式除尘器，细粒分离装置及细粒回收装置出口连接调湿煤输送装置。

所述的细粒回收装置上部通过连接管道与排烟风机连通，排烟风机与烟囱连接；烟囱还通过连接管道与引风机出口相连通。

所述的细粒回收装置下部设有安全检测保护装置及事故状态充氮装置。

所述的细粒分离装置与细粒回收装置灰仓设有加热保温装置。

所述的细粒分离装置与细粒回收装置配套有泄爆装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)节能效果更加明显；

采用焦炉烟道气为热源，充分回收废热进行煤调湿，可节省大量高位能，节能效果更加明显。

2)传热传质效率高，调湿效果好；

煤料粒径不同，比表面积不同，其全水分含量也是不相同的。粗颗粒煤料的全水分含量较低，细颗粒煤料的全水分含量较高。为了实现煤料均匀调湿这一目的，全沸腾振动推进式煤调湿机充分利用物料在全沸腾流化状态下传热传质效率高、固定床及半沸腾流化状态下传热传质效率低的特点，使不同粒径的煤料在煤调湿机内处于不同的运动及调湿状态，实现煤料的高效、均匀调湿。

3)系统运行安全、连续、稳定；

全沸腾振动推进式煤调湿机采用一次、二次送风方式送风，即一次送风仅满足煤料全沸腾流化及调湿需要，二次送风补充细微颗粒煤料调湿所需的热量并防止尾部烟气结露，可适当减小振动分布板截面尺寸，保证分布板振打力均匀、防止死床，同时通过调节振动分布板的振幅，可防止原料煤在振动分布板上堆积，有利于煤料流化及输送；全沸腾振动推进式煤调湿工艺系统还设有安全检测保护设施及事故状态充氮装置。以上措施的使用，可保证全沸腾振动推进式煤调湿工艺系统安全、连续、稳定运行。

4)占地面积小，投资省；

由于全沸腾振动推进式煤调湿机截面尺寸取决于操作流化速度，所以采用一次、二次送风方式可适当减小煤调湿机截面尺寸，设备结构紧凑，调湿站布置形式与常规除尘地面站布置形式接近，占地面积小，设备投资低。

5)运行费用低；

先粉碎、后调湿煤工艺不需要对煤料进行分级。不同粒径的煤料在煤调湿机内处于不同的运动及调湿状态，满足高效、均匀调湿的需要，而经过调湿后的大部分调湿煤均由煤调湿机调湿煤出口流出，可降低煤调湿机运行阻力，降低系统运行费用，节能效果显著。

附图说明

图1是全沸腾振动推进式煤调湿装置的结构图；

图2是全沸腾振动推进式煤调湿机的结构主视图；

图3是全沸腾振动推进式煤调湿机的结构侧视图。

图中：1-原料煤缓冲仓2-原料煤定量给料装置3-密闭给料装置4-气流分配装置5-引风机6-一次风入口自动调节阀门7-二次风入口自动调节阀门8-循环风机9-煤调湿机10-细粒分离装置11-细粒回收装置12-密闭卸灰装置13-调湿煤输送装置14-排烟风机15-密闭带式输送机16-煤调湿机出料口密闭卸料装置17-循环风入口自动调节阀门18-安全检测保护设施19-事故状态充氮装置20-烟囱21-一次进风22-下软连接段23-振动分布板24-上软连接段25-原料煤入口26-一次调湿分离区27-二次调湿分离区28-绕流撞击式气固分离器29-出风口撞击式气固分离器30-气流出31-二次进风32-调湿煤出33-振动电机

具体实施方式

下面结合附图对本发明全沸腾振动推进式煤调湿装置作进一步详细说明：

见图1、图2、图3，全沸腾振动推进式煤调湿装置，包括振动分布板23、一次调湿分离区26、绕流撞击式气固分离器28、二次调湿分离区27、一次进风口21、二次进风口31、原料煤入口25、调湿煤出32、气流出30，一次进风口21位于振动分布板23下部，振动分布板23上部区域为一次调湿分离区26；振动分布板23为倾斜设置的振动流化床结构，原料煤入口25位于振动分布板23高端的煤调湿机9侧壁上，调湿煤出口32位于振动分布板23低端的煤调湿机9侧壁上；一次调湿分离区26上部设有绕流撞击式气固分离器28，绕流撞击式气固分离器28上部是二次调湿分离区27；二次进风口31位于二次调湿分离区27底部，气流出口30设置于煤调湿机9顶部。

见图1，煤调湿机9顶部气流出口30与细粒分离装置10通过管道相连接，细粒分离装置10出口与细粒回收装置11入口相连接，细粒分离装置10采用重力分离器或旋风除尘器，细粒回收装置11采用袋式除尘器，细粒分离装置10及细粒回收装置11出口连接调湿煤输送装置13。细粒回收装置11上部通过连接管道与排烟风机14连通，排烟风机14与烟囱20连接；烟囱20还通过连接管道与引风机5出口相连通。

本发明的煤调湿工艺是：采用煤调湿机作为煤料的流化、调湿设备，利用振动流化床的工作原理，使不同粒径的煤料在全沸腾振动推进式煤调湿机内处于不同的运动及调湿状态：少部分大颗粒煤料附着在煤调湿机振动分布板上面形成固定床或形成流化高度比较低的半沸腾流化床，在振动分布板振打力的作用下，边调湿边向煤调湿机调湿煤出口32方向流动，最终由调湿煤出口32流出；大部分原料煤在煤调湿机内处于全沸腾流化状态，在一次调湿分离区26进行返混调湿，并在二次调湿分离区27被绕流撞击式气固分离器28及出风口撞击式气固分离器29从气流中分离出来，在边壁效应的作用下，回到煤调湿机调湿煤出口32，最终由调湿煤出口32流出；只有一少部分细、微颗粒煤料形成气流输送床，随气流流出煤调湿机，并被细粒回收单元进一步回收。

煤调湿工艺采用焦炉烟道废气作为流化介质及热媒，焦炉烟道废气分二次风进入全沸腾振动推进式煤调湿机：一次风用于原料煤的流化及调湿，二次风用于细微颗粒煤料的进一步调湿，同时防止尾部烟气结露。焦炉烟道气分二次风送入煤调湿机，可适当减小振动分布板截面尺寸，保证振动分布板振打力均匀、防止死床，同时便于煤调湿系统随原料煤湿度的不同而进行运行调节。

见图1、图2、图3，全沸腾振动推进式煤调湿工艺，具体步骤如下：

1)焦炉烟道气在引风机5的作用下，抽吸至调湿站，经过气流分配装置4调节气流后，通过一次风入口21被输送至煤调湿机9振动分布板23下部；原料煤缓冲仓1内的煤料通过原料煤定量给料装置2及密闭给料装置3，被均匀输送至煤调湿机9原料煤入口25，进入到振动分布板23的上部。进入煤调湿机的原料煤在振动分布板23上部与一次风烟道气接触。

不同粒径的煤料在全沸腾振动推进式煤调湿机9中处于不同的运动状态：少部分特大颗粒煤料附着在振动分布板23上面形成固定床，在振动分布板23振打力的作用下，煤料边调湿边向调湿煤出口32流动，最终由调湿煤出口32流出。这部分特大颗粒煤料中，有些是由多个小颗粒煤粒因水粘接而形成的团粒。这些团粒在振打力作用下振动推进的过程中，将被振散转化成可以流化的小粒度自由颗粒。大多数煤料在一次风烟道气作用下处于全沸腾流化状态，全沸腾流化态煤料随气流进入全沸腾振动推进式煤调湿机9中部的一次调湿分离区26。

在全沸腾振动推进式煤调湿机底部的流化段，大颗粒煤料的含湿量较低，利用固定床气固传热传质效率较低的特点进行调湿，不会出现粗颗粒煤料的过干燥情况，可实现煤的均匀调湿。

2)上述全沸腾流态化煤料进入煤调湿机9中部的一次调湿分离区26，该区属于浓相调湿、分离区，该区域煤料与热烟气的传热传质动力最大，原料煤的调湿基本由此区域完成。进入一次调湿分离区26下部的全沸腾流态化煤料中，大颗粒煤料在惯性作用下，返回流化床参与循环换热调湿，根据流态化特性，调湿煤逐步向调湿煤出口32流动，最终由调湿煤出口32排出，其它粒径全沸腾流态化煤料随气流继续上升，进入一次调湿分离区26的上部。在全沸腾流态化煤料上升过程中，一次风烟道气温度随气固之间传热传质的进行逐渐降低，且该区域顶部截面出现渐扩，所以煤调湿机操作流化速度在这两个因素的作用下逐渐降低。流态化中、细颗粒煤料随气流运行到一次调湿分离区26上部操作流化速度较低的区域时，在惯性作用下返混参与循环换热调湿，并在边壁效应作用下，最终回到煤调湿机调湿煤出口32，并由此流出，只有少部分细、微颗粒煤料随气流继续上升，进入全沸腾振动推进式煤调湿机9上部的二次调湿分离区27。

煤料粒径不同，被一次风烟道气托起的高度及煤料在煤调湿机内停留的时间也各不相同。煤料粒径越小，其全水分含量越高，所需的换热时间也越长。利用全沸腾流化状态传热传质效率高的特点，根据不同粒径的煤料终端沉降速度不同的特性，通过调节煤调湿机操作流化速度，控制不同粒径的煤料在煤调湿机内的调湿时间，可实现煤料的均匀、高效调湿，防止煤料的过干燥。

3)二次调湿分离区27属于稀相分离区，二次风由此区域二次风入口31输入。在此区域主要完成细、微颗粒煤料的进一步调湿及调湿煤从气流中的进一步分离。进入该区域的调湿煤细度都比较小，大部分煤料的粒径在0.5mm以下，仅靠降低操作流化速度很难将煤料从气流中高效分离出来。在该区域的底部设绕流撞击式气固分离器28，流态化煤料穿过此分离器时，气流中大部分的细、微颗粒煤料被该分离器捕获，回到一次调湿分离区参与循环换热，并最终在边壁效应的作用下，回到煤调湿机调湿煤出口32，最终由此出口流出。没有被绕流撞击式气固分离器28捕获的流态化煤料则随气流继续上升，流向全沸腾振动推进式煤调湿机气流出口30。在气流出口30处还设有撞击式气固分离器29，进一步捕集没有被绕流撞击式气固分离器28捕获的流态化煤料。被撞击式气固分离器29捕集的煤料在边壁效应的作用下，直接回到煤调湿机调湿煤出口32，最终由此出口流出，只有一少部分细微颗粒煤料随气流流出煤调湿机进入后续的细粒回收单元。

一次风烟道气经过一次调湿分离区时与全沸腾流态化煤料进行高效传热传质后，烟气湿度接近饱和状态。将二次风输入点设在二次调湿分离区，可防止尾部烟气结露，同时也可避免细颗粒煤料的过干燥。

4)细粒回收单元包括细粒分离装置10和细粒回收装置11，细粒分离装置10由重力分离器或旋风除尘器担当，可收集粒径大于0.3mm的细颗粒煤料；细粒回收装置11由袋式除尘器担当，可对粒径小于0.3mm的细颗粒煤料进一步收集；细粒分离装置10和细粒回收装置11收集的煤粉，通过密闭卸灰装置12及调湿煤输送装置13进行输送。

全沸腾振动推进式煤调湿机调湿煤出口32流出的煤料经密闭卸料装置16排至密闭带式输送机15，并与细粒分离装置10及细粒回收装置11收集下来的细颗粒煤料一起送入混合机进行充分混合，使入炉煤水分及粒度均匀、稳定。经过混合的调湿煤通过工艺皮带输送至煤塔，用于炼焦。

气流中的微颗粒煤料经过细粒回收装置11回收后，含尘浓度低于20mg/m³的烟道气尾气在排烟风机14的作用下通过烟囱排至室外。

引风机5、循环风机8及排烟风机14均具有变频调速功能，通过对风机进行变频调速，并调节引风机入口自动调节阀门6、二次风入口自动调节阀门7，既可以保证焦炉正常生产所需要的负压值，也可以保证全沸腾振动推进式煤调湿机9正常工作所需要的烟气量及压力值。

当原料煤湿度低于设定值时，通过调节循环风入口自动调节阀门17开度、对循环风机进行变频调速、调节二次风入口自动调节阀门7开度，在保证进入煤调湿机的烟气热值满足煤调湿所需热量的情况下，保证全沸腾振动推进式煤调湿机9工况流量及操作流化速度保持不变，以适应不同水分的原料煤对去湿量的不同需求。

本系统的煤料输送单元为密闭结构，用于原料煤及不同粒级的调湿煤的输送，防止室外空气通过进出煤料口渗入煤调湿工艺，造成系统的安全隐患。

本系统设有安全保护单元，由安全检测保护设施18、事故状态充氮装置19组成。安全检测保护设施18包括：细粒分离装置10及细粒回收装置11灰仓煤料温度对比检测设施；细粒分离装置10及细粒回收装置11配套泄爆装置；细粒回收装置11灰仓设有防膨料装置；全沸腾振动推进式煤调湿机9、细粒分离装置10、细粒回收装置11及连接管道具有加热保温措施；细粒分离装置10及细粒回收装置11灰仓设有保温加热系统。安全保护单元设保温加热设施可防止尾部烟气结露，从而防止由于煤料排出不畅而出现氧化反应。当自动检测设施测得灰仓煤料温度高于烟气温度时，系统会自动启动事故状态充氮装置18，对煤调湿系统进行充氮保护，同时启动细粒回收装置11灰仓防膨料装置，通过密闭卸灰装置12及调湿煤输送装置13的连续运行，将出现氧化反应的煤料及时排出调湿系统，保证煤调湿工艺的安全运行。

Claims (9)

1.全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，包括振动分布板、一次调湿分离区、绕流撞击式气固分离器、二次调湿分离区、一次进风口、二次进风口、原料煤入口、调湿煤出口、气流出口，一次进风口位于振动分布板下部，振动分布板上部区域为一次调湿分离区；所述的振动分布板为倾斜设置的振动流化床结构，原料煤入口位于振动分布板高端的煤调湿机侧壁上，调湿煤出口位于振动分布板低端的煤调湿机侧壁上；一次调湿分离区上部设有绕流撞击式气固分离器，绕流撞击式气固分离器上部是二次调湿分离区；二次进风口位于二次调湿分离区底部，气流出口设在煤调湿机顶部。

2.根据权利要求1所述的全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，所述的气流出口处设有出风口撞击式气固分离器。

3.根据权利要求1或2所述的全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，所述的一次沉降分离区顶部为扩径结构。

4.根据权利要求1或2所述的全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，所述的一次进风口及二次进风口连接引风机，引风机出口设有气流分配装置。

5.根据权利要求1或2所述的全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，所述的煤调湿机顶部气流出口与细粒分离装置通过管道相连接，细粒分离装置出口与细粒回收装置入口相连接，细粒分离装置采用重力分离器或旋风除尘器，细粒回收装置采用袋式除尘器，细粒分离装置及细粒回收装置出口连接调湿煤输送装置。

6.根据权利要求5所述的全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，所述的细粒回收装置上部通过连接管道与排烟风机连通，排烟风机与烟囱连接；烟囱还通过连接管道与引风机出口相连通。

7.根据权利要求5所述的全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，所述的细粒回收装置下部设有安全检测保护装置及事故状态充氮装置。

8.根据权利要求5所述的全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，所述的细粒分离装置与细粒回收装置灰仓设有加热保温装置。

9.根据权利要求5所述的全沸腾振动推进式煤调湿装置，其特征在于，所述的细粒分离装置与细粒回收装置配套有泄爆装置。

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