CN102816623A - 一种微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，它包括连续式隧道传输装置(1)，煤炭传输带(2)，微波行腔(3)，安装在微波行腔(3)顶部的馈能口(4)，安装在微波行腔(3)两端的微波泄漏抑制装置(5)，连续波磁控管的微波能量通过馈能口(4)进入微波行腔(3)，所述的微波行腔(3)的上部开有抽排口(6)，所述的微波行腔(3)的底部连接有保护气体的充气装置(7)，所述的微波行腔(3)多个连续组合构成微波组合腔。本发明提供的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，结构设计合理、生产效率高、安全性强、适用范围广泛，能同时进行脱水、脱硫处理，得到的煤炭质量更高。

Description

一种微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置

技术领域

本发明涉及一种煤炭加工应用装置，具体涉及一种微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置。

背景技术

煤炭含水量高将导致热值低、运输成本高，如煤泥的含水量达到25%以上、热值3000～4000大卡，褐煤含水量高达33%左右，热值3700～4300大卡之间。因此煤炭的脱水、干燥，对提升煤质和提高运输效率有着积极的意义。但是现有技术的脱水方法有加热干燥法，这种脱水干燥方法，对煤炭本身具有较大的负面影响，如煤在高温加热过程中自然等造成煤炭质量降低。

另外我国煤中硫含量变化很大，从0.2%～8%，部分超过10%，其中有30%的煤硫含量超过3%，属高硫煤，含硫煤的燃烧对环境污染严重，因此，无论作为燃料还是作为原料，均需要进行燃前脱硫。目前，煤的燃前脱硫可分为物理法、化学法和生物法三种。其中：（1）物理法脱硫是根据煤炭颗粒与含硫化合物在密度、表面化学性质、磁性和导电性等的差异而去除煤中无机硫的方法，包括重选、浮选和高梯度磁选脱硫等。物理脱硫法工艺成熟，成本较低，易于实现工业化生产。但缺点是不能同时去除煤中有机硫，而且无机硫的晶体结构、大小及分布等会影响脱硫效果和煤炭回收率。(2)化学法脱硫的原理是通过氧化剂把硫氧化或把硫置换而达脱硫的目的。尽管它可以脱除大部分无机硫(不受硫的晶体结构、大小和分布的影响)和相当部分的有机硫，但是必须高温、高压并使用腐蚀性沥滤剂，经常需要在一定的酸碱条件下进行，对煤的性质影响较大，如引起煤的粘结性变差、发热量降低等，同时因过程能耗大、设备复杂，因此未能投入实际工业应用。(3)生物法脱硫的原理是利用特定微生物能够选择性地氧化有机硫或无机硫的特点，去除煤中的硫元素，包括浸出和表面氧化等方法。生物脱硫的优点是既能专一地脱除结构复杂、嵌布粒度很细的无机硫(如黄铁矿硫)，同时又能脱除部分有机硫，且反应条件温和、设备简单、成本低。但生物脱硫法，存在如传统脱硫细菌生长慢、脱硫时间长等缺点。因此，很有必要在现有技术基础上设计开发一种能同时对煤炭进行脱水和脱硫处理，又不影响煤质量的装置及其方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构设计合理，可操作性强，生产效率高，自动化程度高，可节省大量人力物力，能够同时对煤炭进行脱水和脱硫处理，使煤炭含水量降低到5%以下，含硫量达0.02%以下，并且适用用于各种煤质的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案为:

一种微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，它包括连续式隧道传输装置，煤炭传输带，微波行腔，安装在微波行腔顶部的微波馈入口,安装在微波行腔两端的微波泄漏抑制装置，其中连续波磁控管的微波能量通过馈能口进入微波行腔，所述的微波行腔的上部开有抽排口，所述的微波行腔的底部连接有保护气体的充气装置，所述的微波行腔多个连续组合构成微波组合腔。并且在微波腔外顶部安装有多路微波馈入装置。

作为优选方案，以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的微波泄漏抑制装置包括微波吸收条，梳状抑制条，抑制槽板，所述的微波吸收条由石墨碳板制成，所述的梳状抑制条由合金铝制成，本发明经过大量实验研究，筛选出微波吸收防泄漏材料，并通过大量实验研究出微波泄漏抑制装置的结构，实验结果表明在微波行腔旁边增加本发明研究的微波泄漏抑制，可以有效的防止微波泄漏，增加生产的安全性能，和现有技术相比具有脱水，脱硫更快，且能有效防止微波泄漏的优点。

作为优选方案，以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的微波行腔内安装有温度和湿度测控装置，本发明在微波行腔内安装有温度和湿度测控装置，可实时在线测量腔内的煤炭的干燥温度和湿度，并可根据脱水和脱硫需要控制微波行腔内的温度和湿度，提高煤炭的微波脱水和脱硫效率。

作为优选方案，以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的煤炭传输带由不吸收微波的聚丙及硅胶制成，煤炭经过传输带输送到多个微波行腔连续组合构成微波组合腔内，在连续波磁控管产生的微波能作用下进行脱水和脱硫，为了充分利用微波效率，防止传送带吸收微波效能，本发明经过大量实验筛选出传输带的材料组成，制备得到不吸收微波的传送带，工作效率更高。

    微波脱水是基于分子极化理论，即微波场可使水分子极化因趋向作用而发生频率极高的振荡运动，分子间相互摩擦、碰撞而产生热能。微波的穿透性可以实现煤炭内外部水分子的同时加热，微波加热的选择性使得煤的升温速率远远低于水的升温速率，所以微波可以实现煤温在110℃以下的低温脱水干燥，同时大大缩短加热时间，具有脱水速度快，又不影响煤质的优点。

微波脱硫技术是基于不同介质具有吸收不同微波能这一物理特性，煤是一种非同质的混合物，不同的物质复合介电常数不同，在微波作用下可以进行选择性加热。因此微波加热不会造成煤基体的过热分解。通过微波快速加热的煤，由于热膨胀系数不同，导致不同矿物组分界面间产生热应变，进而产生裂痕，使煤的单体解离出来；同时由于煤的快速升温，受热分解或使硫键（Fe-S或C-S）断裂，生成单质硫，从而达到脱除煤中无机硫和有机硫的目的。

根据以上微波脱水和脱硫作用原理，微波的大小对煤脱水和脱硫影响很大，本发明根据各类煤炭中的含水和含硫情况，通过大量实验筛选连续波磁控管的工作频率和功率大小，作为优选方案，本发明提供的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的连续波磁控管的频率范围为820至2700MHz，单管连续波磁控管功率范围为5 kW至120kW，微波功率输出方式为：BJ-26（WR340）、BJ-22（WR430）、BJ-9（WR975）。连续波磁控管在该优选的工作频率和工作功率下能快速将煤中的水分子和硫脱除，和现有技术相比不仅能脱水又能脱硫，得到的煤质量更高，且脱水、脱硫速度快，工作效率更高，取得了很好的技术效果。

作为优选方案，以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的馈能方式为微波行腔外顶部多路输入。本发明采用多路微波输入具有均匀性好、微波合成功率高等特点。经过微波腔体仿真设计（CST）软件的精心设计，能最大程度消除各个微波馈能口的相互干扰，微波馈能口的耦合最佳，煤的脱水和脱硫效率更高。

作为优选方案，以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的连续波磁控管的微波行腔上开设有屏蔽微波腔门，可方便观测腔内工作状况。

作为优选方案，以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的保护气体的充气装置的保护气体为氮气，煤在微波作用下进行脱水和脱硫，为了排除微波行腔内的空气，本发明往微波行腔内不断填充惰性气体，使脱水和脱硫效果更彻底，可进一步提高煤的质量。

作为优选方案，以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的连续式隧道传输装置另一端和煤炭上料装置相连，在经过多个微波行腔连续组合构成微波组合腔脱水和脱硫后的煤炭，通过连续式隧道传输装置带动煤炭传输带输送到煤炭上料装置，进行下一道工序，自动化程度高。

作为优选方案，以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的微波行腔内部上方安装有聚四氟材料制成的防尘板，可以有效防止煤炭在微波脱水、脱硫作用下产生的灰尘污染微波馈入口。

有益效果：本发明提供的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明提供的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，结构设计合理，可操作性强，适用范围广泛，不仅能对各种煤质进行脱水还能同时进行脱硫处理，可使煤炭含水量降低到5%以下，含硫量达0.02%以下，得到的煤炭质量更高。

2、本发明在微波腔外顶部安装有多路馈入装置，安装有多路馈入装置的优点是微波输入具有均匀性好、微波合成功率高等特点。并且本发明经过微波腔体仿真设计（CST）软件的精心设计，可最大程度消除各个微波馈能口的相互干扰，微波馈能口的耦合最佳，煤的脱水和脱硫效率更高。

3、本发明提供的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，经过大量实验筛选出微波吸收防泄漏材料和研究出微波泄漏抑制装置的结构，实验结果表明在微波行腔旁边增加本发明研究的微波泄漏抑制，可以有效的防止微波泄漏，和现有技术相比具有脱水，脱硫更快，且能有效防止微波泄漏的优点，安全性能更高。

4、本发明将多个微波行腔组合构成微波组合腔，并通过大量实验筛选出连续波磁控管的频率范围，实验结果表明能快速将各种煤中的水分子和硫脱除，工作效率更高。

附图说明

图1为本发明提供的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置的结构示意图。

图2为本发明提供的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置中微波馈能口的结构示意图。

图3为本发明提供的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置中微波泄漏抑制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

如图1至图3所示，本发明所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，它包括连续式隧道传输装置(1)，煤炭传输带(2)，微波行腔(3)，安装在微波行腔(3)顶部的馈能口(4)，安装在微波行腔(3)两端的微波泄漏抑制装置(5)，连续波磁控管的微波能量通过馈能口(4)进入微波行腔(3)，所述的微波行腔(3)的上部开有抽排口(6)，所述的微波行腔(3)的底部连接有保护气体的充气装置(7)，所述的微波行腔(3)多个连续组合构成微波组合腔。并且所述的连续式隧道传输装置(1)另一端和煤炭上料装置(10)相连。

以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的微波泄漏抑制装置(5)包括微波吸收条(5-1)，梳状抑制条(5-2)，抑制槽板(5-3)，所述的微波吸收条(5-1)由石墨碳板制成，所述的梳状抑制条(5-2) 由合金铝制成。

以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的微波行腔(3)内安装有温度和湿度测控装置(8)。

以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的煤炭传输带(2)由不吸收微波的聚丙及硅胶制成。

以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的连续波磁控管的频率范围为820至2700MHz，单管微波功率范围为5 kW至120kW。

以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的馈能方式为微波行腔外顶部多路输入。以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的微波行腔(3)上开设有屏蔽微波腔门(9)。

以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的保护气体的充气装置(7)的保护气体为氮气。

以上所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，所述的微波行腔(3)内部上方安装有聚四氟材料制成的防尘板(11)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，它包括连续式隧道传输装置(1)，煤炭传输带(2)，微波行腔(3)，安装在微波行腔(3)顶部的馈能口(4)，安装在微波行腔(3)两端的微波泄漏抑制装置(5)，连续波磁控管的微波能量通过馈能口(4)进入微波行腔(3)，所述的微波行腔(3)的上部开有抽排口(6)，所述的微波行腔(3)的底部连接有保护气体的充气装置(7)，所述的微波行腔(3)多个连续组合构成微波组合腔。

2.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的微波泄漏抑制装置(5)包括微波吸收条(5-1)，梳状抑制条(5-2)，抑制槽板(5-3)，所述的微波吸收条(5-1)由石墨碳板制成，所述的梳状抑制条(5-2) 由合金铝制成。

3.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的微波行腔(3)内安装有温度和湿度测控装置(8)。

4.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的煤炭传输带(2)由不吸收微波的聚丙及硅胶制成。

5.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的连续波磁控管的频率范围为820至2700MHz，单管功率范围为5 kW至120kW。

6.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的馈能方式为微波行腔外顶部多路输入。

7.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的微波行腔(3)上开设有屏蔽微波腔门(9)。

8.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的保护气体的充气装置(7)的保护气体为氮气。

9.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的连续式隧道传输装置(1)另一端和煤炭上料装置(10)相连。

10.根据权利要求1所述的微波低温脱水及脱硫的煤炭提质装置，其特征在于，所述的微波行腔(3)内部上方安装有聚四氟材料制成的防尘板(11)。

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