CN102798269A - 导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法及设备 - Google Patents

导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法及设备 Download PDF

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本发明公开一种导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法及设备。其特征是利用过热蒸汽对大颗粒煤炭进行干燥或冷却，降低褐煤中的湿度。这样可以尽可能的从煤炭中获取更多的能量，同时减少汞、二氧化硫和氮氧化物等污染物的排放。导管式静态填充塔为本发明的关键设备，塔内的预干燥段、干燥段及冷却段，不仅保证了导管式静态填充塔预干燥、干燥段及冷却段中的大颗粒煤炭不与环境空气接触，而且充分的利用系统内热量，对大颗粒煤炭直接接触并干燥，具有节能、安全、环保优点。

Description

导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法及设备
技术领域
本发明涉及大颗粒煤炭干燥/冷却技术领域，其特点是煤炭自身蒸发出来的水蒸气过热循环再利用，属节能、安全、环保型技术。
背景技术
褐煤作为发电站发电机组原料，其湿度很高(40％的重量为水分)。和干煤相比，高湿度煤炭电力产出效率低，而且排放物多；煤炭干燥的成本一直都很高。据文献介绍，Coal Creek发电站能够经济有效地捕获和利用发电站产生的废热用于煤炭除湿。通过降低湿度，可以提高煤炭的发电效率，同时减少排放的污染物，而且控制排放的成本也会相应降低。
发明内容
本发明意欲提供一种导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法。该方法结合大颗粒煤炭高湿份、易着火等特性，利用电站过热蒸汽对大颗粒煤炭进行干燥或冷却，降低褐煤中的湿度。这样可以尽可能的从煤炭中获取更多的能量，同时减少汞、二氧化硫和氮氧化物等污染物的排放。
本发明的另一目的提供完成导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法的设备。该设备为密闭的过热蒸汽循环系统。在采用密闭的过热蒸汽循环系统对大颗粒煤炭进行干燥；或在密闭循环系统混合一定量蒸汽的空气对大颗粒煤炭进行冷却。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
1、一种导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法，其特征是分为四个工序完成：
a.料封段-预干燥段
大颗粒煤炭进入导管式静态填充塔的料封段内的预干燥段，预干燥段采用温度为600～700℃的过热蒸汽直接与大颗粒煤炭接触汽化并带走其中的水份，干燥段出来的过热蒸汽温度为180～200℃，经过间接式换热炉间接换热，二次换热的过热蒸汽进入导管式静态填充塔预干燥段，对大颗粒煤炭进行干燥，预干燥完成后的180～200℃过热蒸汽通过气/固分离器除尘后，在预干燥段循环风机增压下，分成二路，一路通过助燃风机进入间接式换热炉进行二次换热，加热后并循环利用；另一路进入导管式静态填充塔的冷却段；
b.料封段-干燥段
导管式静态填充塔的干燥段采用温度为600～700℃的过热蒸汽直接与大颗粒煤炭接触汽化，干燥段出来的180～200℃过热蒸汽，经气/固分离器除尘后，在干燥段循环风机增压下，分成二路，一路进入导管式静态填充塔的预干燥段，对大颗粒煤炭进行干燥，干燥完成后的冷凝水通过循环泵进入尾气洗涤塔收集，同时不凝气体也进入尾气洗涤塔内降温、洗涤后，通过尾气引风机排空；另一路160～180℃的过热蒸汽，利用间接式换热炉进行一次换热，使160～180℃的过热蒸汽直接过热至温度为600～700℃，再进入导管式静态填充塔的干燥段与大颗粒煤炭直接接触并干燥；
c.料封段-冷却段
大颗粒煤炭在导管式静态填充塔的干燥段完成后，通过料封段后进入冷却段内，环境空气在冷却段鼓风机增压下，与来自导管式静态填充塔的预干燥段循环风机7出来的蒸汽混合后进入导管式静态填充塔内，对大颗粒煤炭接触换热冷却，冷却完成后的尾气通过气/固分离器除尘后，在冷却段引风机作用下排空；
d.料封段-输送段
换热冷却后大颗粒煤炭被皮带称重输送机送入下一工序。
2、实现导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法所使用的设备，包括：
1-尾气引风机，其作用是排空洗涤塔内降温、洗涤后的尾气。
2-循环泵将大颗粒煤炭干燥完成后的冷凝水送入尾气洗涤塔收集。
3-尾气洗涤塔收集导管式静态填充塔对大颗粒煤炭干燥完成后的冷凝水。
4-冷却段鼓风机，其作用是将环境空气增压，送至导管式静态填充塔。
5-皮带称重输送机将导管式静态填充塔完成对大颗粒煤炭干燥后由其送至下一工序。
6-导管式静态填充塔为本发明的关键设备，形为筒体为立式矩形结构。在筒体内分别由“料封段-预干燥段-料封段-干燥段-料封段-冷却段-料封段-输送段”组成，完成对大颗粒煤炭的干燥/冷却。结合附图2对每段结构介绍如下：
(1)料封段
导管式静态填充塔内部有四段料封，没有设置部件结构，只作为煤的通道和料封，其作用是依次隔离外界环境。导管式静态填充塔内的预干燥段、干燥段及冷却段，不仅保证了大颗粒煤炭不与环境空气接触，而且能保证预干燥段、干燥段及冷却段既相互联系又能独立工作。
(2)预干燥段
导管式静态填充塔的预干燥段，内部设置的屋脊换热元件可为正三角形或等腰三角形结构(根据块煤的流动性、粒径、休止角决定)，屋脊换热元件采用分层、错落、均匀布置，该部件是设备的主要部件，每相邻两层换热元件错位布置。该部件主要用于提供升温及蒸发所需的热量和稳定床层温度。屋脊换热元件分为两种形式，一种为直接换热式结构，在屋脊换热元件底部开一定数量的小孔，进入的换热介质通过小孔与需要干燥物料直接接触，采用的介质为余热蒸汽，或烟道气；另一种为间接换热式结构，进入的换热介质通过屋脊换热元件的壁面与需要干燥物料间接接触，采用的介质为余热蒸汽，并利用其潜热。
(3)干燥段
导管式静态填充塔6的干燥段，内部设置的屋脊换热元件可为正三角形或等腰三角形结构(根据块煤的流动性、粒径、休止角决定)，屋脊换热元件采用分层、错落、均匀布置，该部件是设备的主要部件，每相邻两层换热元件错位布置。该部件主要用于提供升温及蒸发所需的热量和稳定床层温度。屋脊换热元件只采用直接换热式结构，在屋脊换热元件底部开一定数量的小孔，进入的换热介质通过小孔与需要干燥物料直接接触，采用的介质为过热蒸汽。
(4)冷却段
导管式静态填充塔的冷却段，内部设置的屋脊换热元件可为正三角形或等腰三角形结构(根据块煤的流动性、粒径、休止角决定)，屋脊换热元件采用分层、错落、均匀布置，该部件是设备的主要部件，每相邻两层换热元件错位布置。该部件主要用于提供降温所需的热量和稳定床层温度。屋脊换热元件只采用直接换热式结构，在屋脊换热元件底部开一定数量的小孔，进入的换热介质通过小孔与需要干燥物料直接接触，采用的介质为环境空气，为防止空气中的氧含量过高，可在空气中混入一定的预热蒸汽或氮气，以降低空气中的氧含量。
(5)输送段
导管式静态填充塔的输送段采用可调节输送速率的皮带输送机，通过调节皮带速率，可控制导管式静态填充塔的停留时间，达到干燥/冷却大颗粒煤炭的目的。
8-气/固分离器作用是将导管式静态填充塔的预干燥段大颗粒煤炭进行预干燥后产生的尾气进行除尘；
11-气/固分离器作用是将导管式静态填充塔的干燥段大颗粒煤炭进行接触换热冷后产生的尾气进行除尘；
14-气/固分离器作用是将导管式静态填充塔的冷却段大颗粒煤炭进行接触换热冷后产生的尾气进行除尘；
本发明气/固分离器可采用旋风分离器、袋式除尘器、电除尘等多种形式，这些除尘器都是常规的除尘设备，可根据《除尘设备》等手册或生产厂家的样本选型。
7-预干燥段循环风机将导管式静态填充塔预干燥段大颗粒煤炭进行干燥完成后的180～200℃过热蒸汽增压后分二路，分别送至导管式静态填充塔和间接式换热炉；
10-干燥段循环风机向导管式静态填充塔的预干燥段增压过热蒸气；
13-冷却段引风机将导管式静态填充塔的冷却段大颗粒煤炭接触换热冷却产生的尾气通过气/固分离器除尘后，进行排空；
12-助燃风机是将空气送至间接式换热炉；
本发明中风机采用离心式风机和轴流风机两种形式，这两种风机也是常规设备，可根据《风机选型手册》或生产厂家的样本选型。
9-间接式换热炉，在导管式静态填充塔的预干燥段或干燥段，将干燥大颗粒煤炭后的160～180℃的过热蒸汽直接过热至温度为600～700℃，再进入导管式静态填充塔的干燥段与大颗粒煤炭直接接触并干燥；
本发明中直燃式热风炉可采用燃煤式热风炉、燃油式热风炉、燃气式热风炉、电热锅炉等多种形式，这些直燃式热风炉都是常规的供热设备，可根据《直燃式热风炉设备选型手册》或生产厂家的样本选型。
本发明的优点：
1、系统内热量得到充分的利用：
导管式静态填充塔6的干燥段采用温度为600～700℃的过热蒸汽直接与大颗粒煤炭接触汽化并带走其中的水份，使水份以汽态形式进入降温的过热蒸汽中，干燥段出来的过热蒸汽温度为180～200℃，自气/固分离器出来分成二路，其中一部分进入导管式静态填充塔的预干燥段，间接换热，对于温度为160～180℃的过热蒸汽来说，若直接利用显热干燥褐煤，热效率不高；因此，利用温度为160～180℃的过热蒸汽潜热，有效的利用了160～180℃的过热蒸汽的热量；其中另一部分160～180℃的过热蒸汽，利用间接式加热炉换热，使160～180℃的过热蒸汽直接过热至温度为600～700℃，再进入导管式静态填充塔的干燥段与大颗粒煤炭直接接触并干燥，充分利用导管式静态填充塔的干燥段所用热源为与间接式换热炉一次间接换热的600～700℃高温蒸汽对大颗粒煤炭进行干燥。
2、热量利用特点：
①导管式静态填充塔的干燥段和预干燥段全部采用过热蒸汽，且过热蒸汽全部来自大颗粒煤炭自身蒸发出来的水蒸气，不需要额外补充蒸汽。
②导管式静态填充塔的干燥段干燥后温度为160～180℃的低温过热蒸汽，通过在导管式静态填充塔的预干燥段对热量进行有效利用。
③导管式静态填充塔的干燥段所用热源为与间接式换热炉一次间接换热的600～700℃高温蒸汽，蒸汽来自煤炭自身蒸发出来的水分。导管式静态填充塔的干燥段和预干燥段的过热蒸汽来自大颗粒煤炭蒸发出来的汇合过热挥发份，是高温过热挥发份蒸汽循环利用，高温过热挥发份蒸汽循环利用率可达到70～95％，而高温过热挥发份蒸汽的循环利用，减少了额外蒸汽的引入，提高了系统的热效率。
3、干燥介质用量少，系统功耗低
过热蒸汽比热是空气比热的2倍，与采用空气作为干燥介质相比较，所需的干燥介质(过热蒸汽)用量少，因此干燥介质循环所需动力(循环风机)的功率减小。
4、系统密闭、无氧气、安全环保
(1)本发明提出大颗粒煤炭的过热蒸汽循环干燥方法，整个系统在密闭、无氧、过热蒸汽循环利用的工况下进行，消除了大颗粒煤炭易燃、易爆的事故隐患。
(2)自导管式静态填充塔的预干燥段排出的尾气是低温的过热蒸汽和少量的不凝气，在尾气洗涤塔中进行洗涤、降温、除尘处理过程中，大量过热蒸汽冷凝成水，不会产生大量的尾气，而且产生的尾气为少量的蒸汽和不凝气，排放对环境无污染。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
图2是图1导管式静态填充塔结构示意图，其中a为导管式静态填充塔BB′面示意图；b为导管式静态填充塔B-B面示意图；c为导管式静态填充塔AA′面示意图；d为导管式静态填充塔A-A示意图。
具体实施方式
结合附图1对导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却工艺流程图描述如下：
如图1所示，需要干燥的大颗粒煤炭进入屋脊式煤粉干燥/冷却器导管式静态填充塔6(ZL201020246755.7)的料封段内，通过煤粉通道连续均匀的进入预干燥段，填满屋脊换热元件之间的空隙，并与管式静态填充塔6内换热元件接触，同时与经过间接式换热炉9二次换热的过热蒸汽进入导管式静态填充塔6的直接式换热元件内，通过开在换热元件正三角形或等腰三角形底部的小孔出来直接与大颗粒煤炭接触换热干燥，干燥完成后的过热蒸汽通过气/固分离器8除尘后，在预干燥段循环风机7增压下，分成二路，一路进入间接式换热炉9进行二次换热，加热后并循环利用；另一路进入导管式静态填充塔6的冷却段。
自导管式静态填充塔6干燥段换热完成的过热蒸汽有一定余热，经气/固分离器11除尘后，在干燥段循环风机10增压下，分成二路，一路进入导管式静态填充塔6的预干燥段的间接式屋脊换热元件内，通过换热元件壁面利用过热蒸汽的潜热对大颗粒煤炭进行干燥，干燥完成后的冷凝水进入尾气洗涤塔3收集，同时不凝气体也进入尾气洗涤塔3内降温、洗涤后，通过尾气引风机1排空；另一路进入间接式换热炉9进行一次换热。
大颗粒煤炭在导管式静态填充塔6的预干燥段完成后，通过料封段后进入干燥段内，填满屋脊换热元件之间的空隙，并与换热元件接触，同时与经过间接式换热炉9一次换热的过热蒸汽进入直接式屋脊换热元件内，并通过开在换热元件正三角形或等腰三角形底部的小孔出来直接与大颗粒煤炭接触换热干燥大颗粒煤炭，干燥完成后的过热蒸汽通过气/固分离器11除尘后，在干燥段循环风机10增压下，分成二路，一路进入间接式换热炉9进行一次换热，加热后并循环利用；另一路进入导管式静态填充塔6的预干燥段。
大颗粒煤炭在导管式静态填充塔6的干燥段完成后，通过料封段后进入冷却段内，填满屋脊换热元件之间的空隙，并与换热元件接触，同时环境空气在冷却段鼓风机4增压下，与来自导管式静态填充塔6的预干燥段循环风机7出来的蒸汽混合后(以降低空气中氧含量)进入直接式屋脊换热元件内，并通过开在换热元件正三角形或等腰三角形底部的小孔出来直接与大颗粒煤炭接触换热冷却，冷却完成后的尾气通过气/固分离器14除尘后，在冷却段引风机13作用下排空。

Claims (3)

1.一种导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法，其特征是分为四个工序完成：
a.料封段-预干燥段
大颗粒煤炭进入导管式静态填充塔(6)的料封段内的预干燥段，预干燥段采用温度为600～700℃的过热蒸汽直接与大颗粒煤炭接触汽化并带走其中的水份，干燥段出来的过热蒸汽温度为180～200℃，经过间接式换热炉(9)间接换热，二次换热的过热蒸汽进入导管式静态填充塔(6)预干燥段，对大颗粒煤炭进行干燥，预干燥完成后的180～200℃过热蒸汽通过气/固分离器(8)除尘后，在预干燥段循环风机(7)增压下，分成二路，一路通过助燃风机(12)进入间接式换热炉(9)进行二次换热，加热后并循环利用；另一路进入导管式静态填充塔(6)的冷却段；
b.料封段-干燥段
导管式静态填充塔(6)的干燥段采用温度为600～700℃的过热蒸汽直接与大颗粒煤炭接触汽化，干燥段出来的180～200℃过热蒸汽，经气/固分离器(11)除尘后，在干燥段循环风机(10)增压下，分成二路，一路进入导管式静态填充塔(6)的预干燥段，对大颗粒煤炭进行干燥，干燥完成后的冷凝水通过循环泵(2)进入尾气洗涤塔(3)收集，同时不凝气体也进入尾气洗涤塔(3)内降温、洗涤后，通过尾气引风机(1)排空；另一路160～180℃的过热蒸汽，利用间接式换热炉(9)进行一次换热，使160～180℃的过热蒸汽直接过热至温度为600～700℃，再进入导管式静态填充塔(6)的干燥段与大颗粒煤炭直接接触并干燥；
c.料封段-冷却段
大颗粒煤炭在导管式静态填充塔(6)的干燥段完成后，通过料封段后进入冷却段内，环境空气在冷却段鼓风机(4)增压下，与来自导管式静态填充塔(6)的预干燥段循环风机7出来的蒸汽混合后(以降低空气中氧含量)进入导管式静态填充塔(6)内，对大颗粒煤炭接触换热冷却，冷却完成后的尾气通过气/固分离器(14)除尘后，在冷却段引风机(13)作用下排空；
d.料封段-输送段
换热冷却后大颗粒煤炭被皮带称重输送机(5)送入下一工序。
2.如权利要求1所述一种大颗粒煤炭干燥/冷却方法，其特征是导管式静态填充塔1的干燥段所用热源为热气体，可以是高温烟气、热氮气、热二氧化碳或其它惰性气体。
3.实施权利要求1所述一种导风管式填充塔颗粒状煤炭过热蒸汽循环利用干燥/冷却方法所使用的设备，包括：
尾气引风机(1)排空洗涤塔(3)内降温、洗涤后的尾气；
循环泵(2)将大颗粒煤炭干燥完成后的冷凝水送入尾气洗涤塔(3)收集；
尾气洗涤塔(3)收集导管式静态填充塔(6)对大颗粒煤炭干燥完成后的冷凝水；
冷却段鼓风机(4)，其作用是将环境空气增压，送至导管式静态填充塔(6)；
皮带称重输送机(5)导管式静态填充塔(6)完成对大颗粒煤炭干燥后由皮带输送机5送至下一工序；
导管式静态填充塔(6)形为筒体为立式矩形结构。在筒体内分别由“料封段-预干燥段-料封段-干燥段-料封段-冷却段-料封段-输送段”组成：完成对大颗粒煤炭的干燥/冷却；
预干燥段循环风机(7)将导管式静态填充塔(6)预干燥段大颗粒煤炭进行干燥完成后的180～200℃过热蒸汽增压后分二路，分别送至导管式静态填充塔(6)和间接式换热炉(9)；
气/固分离器(8)作用是将导管式静态填充塔(6)的预干燥段大颗粒煤炭进行预干燥后产生的尾气进行除尘；
间接式换热炉(9)，在导管式静态填充塔(6)的预干燥段或干燥段，将干燥大颗粒煤炭后的160～180℃的过热蒸汽直接过热至温度为600～700℃，再进入导管式静态填充塔(6)的干燥段与大颗粒煤炭直接接触并干燥；
干燥段循环风机(10)向导管式静态填充塔(6)的预干燥段增压过热蒸气；
气/固分离器(11)作用是将导管式静态填充塔(6)的干燥段大颗粒煤炭进行接触换热冷后产生的尾气进行除尘；
助燃风机(12)是将空气送至间接式换热炉(9)；
冷却段引风机(13)将导管式静态填充塔(6)的冷却段大颗粒煤炭接触换热冷却产生的尾气通过气/固分离器(14)除尘后，进行排空；
气/固分离器(14)作用是将导管式静态填充塔(6)的冷却段大颗粒煤炭进行接触换热冷后产生的尾气进行除尘。
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