CN102519230A - 一种干燥固体燃料的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种干燥固体燃料的设备，该设备包括转筒、流化床、风机，以及除尘过滤器，所述的转筒内壁设有折型抄板，所述的流化床安装在转筒内，所述的风机连接转筒，经风机的干燥气体通过流化床注入转筒，并对落到流化床上的颗粒进行初步分级，较大含湿颗粒在流化床上及转筒内下落过程中被干燥，较小的细粉颗粒由气体夹带通过转筒，在夹带过程中被干燥，并经除尘过滤器收集后作为干燥产品。与现有技术相比，本发明具有操作简单、易于控制、干燥能力强等优点。

Description

一种干燥固体燃料的设备
技术领域
本发明涉及一种对固体燃料进行干燥的设备，具体地说是一种通过结合转筒、流化床、风机、及除尘装置等设备实现对低阶煤如褐煤进行干燥的设备。
背景技术
中国富煤少油贫气，煤炭资源在我国能源结构和利用方面一直发挥着不可替代的作用。其中，褐煤作为一种低阶煤种，占我国煤炭总储量的13％，达1300亿吨。由于褐煤是一种高挥发分、高水分、低热值的煤种，因此往往需要通过干燥提质等方法提高其品质及经济性。
常规的褐煤干燥方法有采用热烟气直接加热的转筒干燥机(如专利申请号200810241001.X)和采用换热管的间接加热转筒干燥机(如专利申请号200910060970.X)。两类转筒干燥机的缺点是颗粒在转筒内换热效率较低，设备占地面积大，干燥处理能力小。采用换热管的滚筒干燥机由于煤粉走管内，还存在易堵塞的问题。除转筒干燥机外，还有采用过热蒸汽流化床的干燥方法，如科林DWT或天力(专利申请号200910015753.9)的蒸汽流化床干燥技术。此种方法的优点是系统热效率高，干燥出的水分可回收利用，但缺点是对持料量比较大的流化床，通过床层的压力降较大，维持流态化所需的风机压头较高，动力消耗大，且内置换热器布置方式较复杂。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单、易于控制、干燥能力强的干燥固体燃料的设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，该设备包括转筒、流化床、风机，以及除尘过滤器，所述的转筒内壁设有折型抄板，用以将固体颗粒反复抄起并抛送至流化床上进行干燥。所述的流化床安装在转筒内，所述的风机连接转筒，经风机的干燥气体通过流化床注入转筒，并对落到流化床上的颗粒进行初步分级，较大含湿颗粒在流化床上及转筒内下落过程中被干燥，较小的细粉颗粒由气体夹带通过转筒，在夹带过程中被干燥，并经除尘过滤器收集后作为干燥产品。
所述的转筒内壁的折型抄板为固定折角或活动折角，折型抄板的折角角度为90～180°，折型抄板的用途一是增加抄板的持料量，二是将抄起的颗粒定向抛送到流化床上，在流化床上强化含湿颗粒与干燥气体间的传热传质，所述的转筒倾斜放置，使转筒一端高一端低，高端设有进料口和进风口，低端设有出料口和出风口，转筒的倾斜角度为0～10°，转筒设置在带有齿轮的固定板上，转筒外壳设有主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与电动机系统的传动齿轮连接，从动齿轮与固定板上的齿轮连接，转动的倾斜角度通过调节固定板上的齿轮支撑高度进行调节。
转筒的进出口端设置有氧气浓度监控及氮气补充系统。当转筒进出口端氧气浓度超过一定浓度时，会及时向转筒内补充氮气，从而防止煤粉自燃或爆炸现象。
所述的折型抄板的折角角度为120～160°，所述的转筒的倾斜角度为0～5°。
所述的流化床水平放置，且沿转筒轴线方向间隔30～150cm设置等高隔板，将流化床分隔为多个小流化室，隔板的主要用途为减小含湿物料在转筒轴线方向的混合，隔板的高度为5～30cm，流化床一端设置高度为50～100cm的挡板，用以收集落到流化床区间外的抛送颗粒，挡板的倾斜角度为90～160°，流化床的另一端设有溢流堰，从而使流化床在操作时维持一定的持料高度。为减小床层压降带来的压头损失，隔板与溢流堰高度设置较小。溢流堰的高度为5～30cm，含湿颗粒与干燥气体的传热传质主要在流化床上及颗粒在转筒内自由下落过程中进行。为增加颗粒与干燥气体在转筒内的接触时间，溢流堰外缘设有导流板，导流板的倾斜角度可调节，使通过流化床的颗粒沿转筒最低点方向下落，从而提高颗粒在转筒内的干燥效果。
所述的流化床上隔板间的间距为50～100cm，隔板的高度为10～20cm，挡板的倾斜角度为100～120°，溢流堰的高度为10～15cm。
所述的流化床设有气体分布器，气体分布器为一个，采用单一的干燥气体，或者气体分布器分为2-6个子分布器，在不同干燥区段可采用不同品位的干燥气体。不同品位(湿度、温度等)的干燥气体可分别通入不同的子分布器，从而在转筒不同位置利用不同品位的干燥气体对含湿颗粒进行干燥。如将分布器分隔为三个子分布器，温度为200～250℃、150～200℃、100～150℃相对湿度为5％的干燥气体从转筒进口段、中间段、出口段分别通入分布器进行干燥(并流干燥)；也可为逆流干燥，即高品位干燥气体干燥低湿含量的固体燃料，低品位干燥气体干燥高湿含量的固体燃料。气体分布器也可不设置隔板，整个流化床利用单一干燥气体对含湿物料进行干燥。
所述的气体分布器由气体分布管和气体分布板组成，所述的气体分布管一端封口，另一端连接转筒的进风口，所述的气体分布板位于流化床床面，气体分布板上设有采用正三角形排列直径为1.5～2mm的垂直孔。
所述的除尘过滤器为旋风分离器、布袋除尘器、陶瓷过滤器或者两种以上的组合；所述的干燥气体为经过调温的低含氧气体。
所述的除尘过滤器为旋风分离器与布袋除尘器的组合，除尘装置用于捕捉载湿气体夹带出的细粉尘。所述的干燥气体为热烟气与除尘后的循环载湿气混合后的气体，温度为100～250℃。
所述的干燥气体的温度为120～200℃，经除尘过滤器收集的干燥粉尘及部分较大颗粒干燥产品可用于生产干燥所需的热烟气。为防燃防爆，烟道气需严格控制氧气含量，体积含量通常在3％以下。干燥气体在转筒流化床内的用途主要有三个：1)，作为流化气使落到流化床上的颗粒处于流态化状态，从而强化传热传质；2)，作为干燥气或载湿气用以对固体燃料加热除湿；3)，作为颗粒筛选气体，使细粉尘从煤粉物料中分离出来并被夹带出转筒，细粉尘在夹带过程中被干燥。
本发明在应用过程中，粉碎后的含湿燃料如褐煤从转筒入口端(高端)送入，被转筒内的抄板抄起并在高点抛落。干燥气体经流化床内的气体分布器进入流化床。下落到流化床上的颗粒在干燥气体的作用下处于流态化状态，并在由挡板、隔板和溢流堰形成的流化室内形成一定厚度的颗粒床层且向溢流堰方向移动。移出流化床的颗粒经导流板下落至转筒低点，被旋转的抄板重新抄起并抛送到流化床上进行加热干燥，形成抄料-抛送-流态化-下落的循环加热干燥过程。由于转筒倾斜放置，颗粒在被加热干燥的同时逐渐向转筒出口侧移动，直至达到设定干燥时间后移出转筒流化床作为干燥产品。较大颗粒的干燥时间由转筒转速、转筒倾斜角度、流化气量或流化床表观气速共同决定。通过流化床的干燥气体因含有部分蒸汽被称为载湿气体。原料中的细粉及干燥过程中产生的细粉尺寸较小，被载湿气体直接夹带出转筒，并在夹带过程中被干燥。从转筒出来的载湿气体由过滤装置除尘后一部分作为循环气，与新添加的热烟气混合后经风机输送到转筒流化床内用作干燥气体，另一部分排空或用作原料煤预干燥。
与现有的转筒干燥技术相比，本发明的突出优点在于：通过在转筒内添加流化床强化了干燥过程的传热传质，增加了颗粒与干燥气体在转筒内的接触时间，从而提高了设备的干燥能力。与流化床干燥技术相比，本发明的突出优点在于：有效降低了流化床的床层压降，从而降低了对风机压头的需求，且通过与转筒的结合来控制颗粒在干燥器内的停留时间，操作简单，易于控制颗粒返混，并无需添加结构复杂的换热器，在保留流化床干燥优点的同时简化了设备需求。
附图说明
图1是本发明转筒流化床截面图；
图2是转筒流化床实施例整体视图；
图3是实施例流化床的结构示意图；
图4是本发明所设计的转筒流化床干燥工艺示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1和图2所示的转筒流化床，主要由转筒1和流化床2组成。转筒1内壁设置有固定折角角度为120°的抄板3，用以反复将落到转筒底部的褐煤颗粒抄送至流化床上。转筒一端(倾斜高端)设置有进料口4和进风口5，另一端设置有出料口6和出风口7。转筒外壳焊接传送齿轮：从动齿轮8、从动齿轮9、主动齿轮10，其中从动齿轮8和从动齿轮9与固定在底板11上的齿轮12连接。主动齿轮10与电动机系统的传动齿轮(未画出)连接，用以带动转筒1以一定转速转动。转筒1倾斜放置，倾斜角度为8°，转筒1的倾斜角度可通过调节底板11上相应的齿轮支撑高度来调节。流化床2的具体结构如图1和图3所示，床体水平放置，主要由挡板2-1、气体分布板2-2、隔板2-3、溢流堰2-4、气体分布管2-5，导流板2-6组成。流化床一端设置高度为50cm的挡板2-1，倾斜角度为140°，用于收集未直接抛送到流化床上的含湿颗粒。气体分布板2-2采用正三角形排列直径为1.5～2mm的垂直孔。流化床沿转筒轴线方向间隔80cm设置高为20cm的隔板2-3，将气体分布板分隔为几个小流化室。流化床另一端设置高度为15cm的溢流堰2-4。气体分布管2-5一端封口，另一段与进风口5相连。气体分布管2-5沿轴向设置不同开孔率，以保证流化床在轴线方向布气均匀。导流板2-6用连接杆固定在流化床外壁上，连接杆采用螺栓固定，以方便调节导流板对下落颗粒的导流方向。
在如图4所示的转筒流化床的干燥方法实例中，粒度＜10mm，含水率为25～50％的褐煤S-1经传送机E-1送入转筒流化床E-2。热烟气S-2经阀门V-1调节流量后，与循环的载湿气体S-3混合，混合气体经风机P-1增压至0.03～0.1MPa(表压)后作为干燥气体S-4，温度为200℃，然后送入转筒流化床E-2对褐煤S-1进行加热干燥。干燥后的褐煤颗粒由转筒流化床E-2的出料口排出，经阀门V-2后收集作为干燥产品S-5。通过转筒流化床E-2换热增湿后的气体称为载湿气体。载湿气体经旋风分离器E-3和布袋除尘器E-4，除掉夹带的细粉颗粒，少部分作为尾气S-6经阀门V-3排空或用作褐煤预干燥；大部分载湿气体S-3经阀门V-4与通过阀门V-1的热烟气S-2混合，然后经风机P-1加压后作为干燥气体S-4。经旋风分离器E-3和袋除尘器E-4收集的细粉S-7经阀门V-5可直接作为干燥产品，也可如本例所示送往循环流化床锅炉E-5作为燃料，由空气S-8与煤燃烧后生产烟道气或蒸汽等产品，煤经燃烧后生成灰分S-9排出锅炉。依据锅炉E-5的功能或生产能力，部分干燥产品S-5也可经阀门V-6送入锅炉E-5作为燃料煤使用。
实施例2
转筒倾斜放置，转筒的倾斜角度为10°，转筒内壁的折型抄板为活动折角，折型抄板的折角角度为90°，流化床沿转筒轴线方向间隔30cm设置等高隔板，隔板的高度为5cm，流化床一端设置高度为100cm的挡板，挡板的倾斜角度为160°，流化床的另一端设有溢流堰，溢流堰的高度为5cm，干燥气体的温度为120℃。其余同实施例1。
实施例3
转筒倾斜放置，转筒的倾斜角度为5°，转筒内壁的折型抄板为固定折角，折型抄板的折角角度为180°，流化床沿转筒轴线方向间隔150cm设置等高隔板，隔板的高度为30cm，流化床一端设置高度为80cm的挡板，挡板的倾斜角度为90°，流化床的另一端设有溢流堰，溢流堰的高度为30cm，干燥气体的温度为250℃。其余同实施例1。
实施例4
转筒倾斜放置，转筒的倾斜角度为5°，转筒内壁的折型抄板为固定折角，折型抄板的折角角度为150°，流化床沿转筒轴线方向间隔50cm设置等高隔板，隔板的高度为10cm，流化床一端设置高度为100cm的挡板，挡板的倾斜角度为100°，流化床的另一端设有溢流堰，溢流堰的高度为10cm，干燥气体的温度为100℃。其余同实施例1。
实施例5
转筒倾斜放置，转筒的倾斜角度为1°，转筒内壁的折型抄板为固定折角，折型抄板的折角角度为160°，流化床沿转筒轴线方向间隔100cm设置等高隔板，隔板的高度为20cm，流化床一端设置高度为80cm的挡板，挡板的倾斜角度为120°，流化床的另一端设有溢流堰，溢流堰的高度为15cm，干燥气体的温度为150℃。其余同实施例1。

Claims (10)

1.一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，该设备包括转筒、流化床、风机，以及除尘过滤器，所述的转筒内壁设有折型抄板，所述的流化床安装在转筒内，所述的风机连接转筒，经风机的干燥气体通过流化床注入转筒，并对落到流化床上的颗粒进行初步分级，较大含湿颗粒在流化床上及转筒内下落过程中被干燥，较小的细粉颗粒由气体夹带通过转筒，在夹带过程中被干燥，并经除尘过滤器收集后作为干燥产品。
2.根据权利要求1所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的转筒内壁的折型抄板为固定折角或活动折角，折型抄板的折角角度为90～180°，所述的转筒倾斜放置，使转筒一端高一端低，高端设有进料口和进风口，低端设有出料口和出风口，转筒的倾斜角度为0～10°，转筒设置在带有齿轮的固定板上，转筒外壳设有主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与电动机系统的传动齿轮连接，从动齿轮与固定板上的齿轮连接，转动的倾斜角度通过调节固定板上的齿轮支撑高度进行调节。
3.根据权利要求2所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的折型抄板的折角角度为120～160°，所述的转筒的倾斜角度为0～5°。
4.根据权利要求1所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的流化床水平放置，且沿转筒轴线方向间隔30～150cm设置等高隔板，将流化床分隔为多个小流化室，隔板的高度为5～30cm，流化床一端设置高度为50～100cm的挡板，挡板的倾斜角度为90～160°，流化床的另一端设有溢流堰，溢流堰的高度为5～30cm，溢流堰外缘设有导流板。
5.根据权利要求4所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的流化床上隔板间的间距为50～100cm，隔板的高度为10～20cm，挡板的倾斜角度为100～120°，溢流堰的高度为10～15cm。
6.根据权利要求1或4或5所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的流化床设有气体分布器，气体分布器为一个，采用单一的干燥气体，或者气体分布器分为2-6个子分布器，在不同干燥区段可采用不同品位的干燥气体。
7.根据权利要求6所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的气体分布器由气体分布管和气体分布板组成，所述的气体分布管一端封口，另一端连接转筒的进风口，所述的气体分布板位于流化床床面，气体分布板上设有采用正三角形排列直径为1.5～2mm的垂直孔。
8.根据权利要求1所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的除尘过滤器为旋风分离器、布袋除尘器、陶瓷过滤器或者两种以上的组合；所述的干燥气体为经过调温的低含氧气体。
9.根据权利要求8所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的除尘过滤器为旋风分离器与布袋除尘器的组合；所述的干燥气体为热烟气与除尘后的循环载湿气混合后的气体，温度为100～250℃。
10.根据权利要求9所述的一种干燥固体燃料的设备，其特征在于，所述的干燥气体的温度为120～200℃。
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