CN102925243B - 一种褐煤按粒度分级后再分别干燥的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种褐煤按粒度分级后再分别干燥的装置及方法，包括分级子系统、细颗粒干燥子系统、粗颗粒干燥子系统和乏气处理子系统，其中分级子系统既与细颗粒子系统连接，分级子系统又与粗颗粒干燥子系统连接，乏气处理子系统既与细颗粒干燥子系统相连，乏气处理子系统又与粗颗粒干燥子系统连接。本发明把原始褐煤按粒度先分级再分别干燥，产品质量高，干燥设备易于优化配置，设备成本低，干燥效率高；乏气余热可在干燥装置内部有效回收利用，装置能效高，乏气处理量少，处理成本低；干燥装置安全性高，安装运行维护方便、成本低。

Description

一种褐煤按粒度分级后再分别干燥的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种低阶煤提质装置及方法，特别是涉及一种将高水分褐煤按粒度分级后再分别干燥的褐煤干燥装置及方法。

背景技术

褐煤作为一种典型的低阶煤，其水分含量高达15％－70％不等（我国褐煤含水率一般在30%-40%之间）。过高水分给褐煤利用带来很多问题，例如：（1）高水分导致热值降低，系统能效下降；（2）高水分使煤的可磨性变差，煤粉质量降低，并妨碍分选、输送、着火、燃尽等过程；（3）高水分导致各种化工应用受到不利影响；（4）高水分大幅度增加运输量和运输费用，在寒冷冬季或寒冷地区还会造成煤堆冻结。

干燥是降低褐煤含水率最有效的一种方法，可解决高水分褐煤直接燃烧所带来的一系列问题，也是褐煤长距离输送所必须的核心处理环节之一。虽然干燥本身会花费一定的投资和费用，但它往往能显著提高褐煤利用的总体经济效益，因此在行业内受到高度重视。

目前主要的褐煤干燥方式包括直接干燥和间接干燥两类。典型的直接干燥设备是滚筒干燥机，干燥介质采用蒸汽或烟气，且以烟气最为常用。滚筒干燥机干燥介质和煤直接接触换热，干燥效果好，处理量大，干燥设备本身投资较低，但滚筒干燥（以及其它直接干燥方式）乏气量极大，乏气处理设备（包括除尘设备）昂贵，且乏气中水蒸汽潜热难以回收，系统能耗高，因此采用直接干燥进行褐煤调质从总的系统投资和运行费用而言并非良选。

气流干燥机是另外一种典型的直接干燥设备，其基本构件是一根竖管，干燥介质（热烟气或空气）与湿煤在管内相遇并在输送过程中完成煤粒干燥。气流干燥机的特点是干燥强度大，干燥时间短，设备简单，但与滚筒干燥机类似，其产品回收和乏气处理难度大、成本昂贵、系统能耗高，同时还存在安全性差等运行可靠性问题。

管束干燥机是一种以饱和蒸汽为加热介质的间接干燥设备，在干燥过程中干燥介质和煤通过间壁进行换热。此种干燥技术为德国拥有，在德国已有多年的开发应用历史，是目前工业应用最为成熟的褐煤干燥方法。但该管束干燥机对制造工艺与运行控制的要求高，国内在此方面尚有相当差距，并且整个干燥系统的投资费用十分昂贵，远远超出我国目前的经济承受能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种褐煤按粒度分级后再分别干燥的装置及方法，其主要功能是将高水分的褐煤通过分级干燥得到低水分的粗颗粒褐煤、细颗粒褐煤和矸石，从而提高褐煤品质，更好地应用于燃烧等下游过程。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种褐煤按粒度分级后再分别干燥的装置，包括分级子系统、细颗粒干燥子系统、粗颗粒干燥子系统和乏气处理子系统，分级子系统分别与细颗粒子系统和粗颗粒干燥子系统连接，乏气处理子系统分别与细颗粒干燥子系统与粗颗粒干燥子系统连接。

分级子系统包括原煤进口、振筛机、超大颗粒输送管、选矸机、矸石出口、除矸颗粒输送管、破碎机、碎煤输送管、细颗粒管、粗颗粒管、粗颗粒支管、调节阀、细颗粒仓、细颗粒进料管、粗颗粒仓，原煤进口与振筛机连接，振筛机与超大颗粒输送管、选矸机、除矸颗粒输送管、破碎机和碎煤输送管依次首尾相连，矸石出口与选矸机连接，细颗粒管两端分别与振筛机和细颗粒仓连接，粗颗粒支管一端从粗颗粒管中间引出，连接调节阀后另一端并入细颗粒进料管，粗颗粒管两端分别与振筛机和粗颗粒仓连接，从粗颗粒管引出粗颗粒支管经调节阀与细颗粒进料管合并后接入细颗粒子系统的桨叶干燥机，粗颗粒进口管两端分部与粗颗粒仓和粗颗粒干燥子系统的粗颗粒预干燥器连接。

细颗粒干燥子系统包括桨叶干燥机、桨叶干燥机蒸汽管、桨叶干燥机凝结水管、细颗粒褐煤出口、桨叶干燥机乏气管、可调平台、细颗粒进口软管、蒸汽进口软管、凝结水出口软管、细颗粒出口软管、乏气出口软管、脱水煤泥进口软管，细颗粒进料管两端分别与细颗粒仓和桨叶干燥机连接，桨叶干燥机蒸汽管、桨叶干燥机凝结水管和细颗粒褐煤出口分别与桨叶干燥机连接，桨叶干燥机乏气管两端分别与桨叶干燥机和第一乏气换热器连接，脱水煤泥输送管两端分别与桨叶干燥机和压滤机连接，桨叶干燥机固定在可调平台上。

粗颗粒干燥子系统包括粗颗粒进料管、粗颗粒预干燥器、预干燥器乏气管、粗颗粒移料管、粗颗粒主干燥器、粗颗粒褐煤出口、主干燥器乏气总管、主干燥器乏气支管、主干燥器循环气管、循环风机、循环风换热器、循环风换热器蒸汽管、循环风换热器凝结水管、第二热风管、第二热风风机，粗颗粒进口管两端分别与粗颗粒仓和粗颗粒预干燥器连接，预干燥器乏气管两端分别与粗颗粒预干燥器和水膜除尘器连接，粗颗粒移料管两端分别与粗颗粒预干燥器和粗颗粒主干燥器连接，粗颗粒褐煤出口与粗颗粒主干燥器连接，主干燥器乏气总管一端与粗颗粒主干燥器连接，另一端分成两路并分别与主干燥器循环气管的一端和主干燥器乏气支管的一端连接，主干燥器乏气支管两端分别与主干燥器乏气总管和第二乏气换热器连接，主干燥器循环气管两端分别与主干燥器乏气总管和粗颗粒主干燥器连接，且其管路中依次接有循环风机和循环风换热器，循环风换热器蒸汽管和循环风换热器凝结水管与分别循环风换热器连接，第二热风管两端分别与粗颗粒预干燥器和第二乏气换热器连接，且其管路中间接有第二热风风机。

乏气处理子系统包括第一乏气换热器、第一空气进口管、第一热风管、第一热风风机、第二乏气换热器、第二空气进口管、第一乏流体管、水膜除尘器、第二乏流体管、除尘器排水管、不凝结气管、湿煤泥输送管、压滤机、脱水煤泥输送管、压滤机排水管，第一空气进口管与第一乏气换热器连接，第一热风管两端分别与第一乏气换热器和粗颗粒预干燥器连接，且第一热风管管路中接有第一热风风机，第二空气进口管与第二乏气换热器连接，第一乏流体管两端分别与第二乏气换热器和水膜除尘器连接，第二乏流体管两端分别与第一乏气换热器和水膜除尘器连接，除尘器排水管和不凝结气管分别与水膜除尘器连接，湿煤泥输送管两端分别与水膜除尘器和压滤机连接，脱水煤泥输送管两端分别与桨叶干燥机和压滤机连接，压滤机排水管与压滤机连接。

细颗粒进料管通过细颗粒进口软管与桨叶干燥机连接，桨叶干燥机蒸汽管通过蒸汽进口软管与桨叶干燥机连接，桨叶干燥机凝结水管通过凝结水出口软管与桨叶干燥机连接，细颗粒褐煤出口通过细颗粒出口软管与桨叶干燥机连接，桨叶干燥机乏气管通过乏气出口软管与桨叶干燥机连接，脱水煤泥输送管通过脱水煤泥进口软管与桨叶干燥机连接。 

一种褐煤按粒度分级后再分别干燥方法，原始褐煤由原煤进口进入分级子系统，被分级成细颗粒褐煤、粗颗粒褐煤和矸石，矸石由矸石出口直接排出，细颗粒褐煤经由细颗粒进料管进入细颗粒干燥子系统，在桨叶干燥机中干燥，干燥后的细颗粒褐煤产品细颗粒褐煤出口排出，粗颗粒褐煤经由粗颗粒进口管进入粗颗粒干燥子系统，依次通过串联的粗颗粒预干燥器和粗颗粒主干燥器并被干燥，干燥后的粗颗粒由粗颗粒褐煤出口排出，桨叶干燥机和粗颗粒主干燥器产生的干燥乏气分别经由桨叶干燥机乏气管和主干燥器乏气支管进入乏气处理子系统，并分别采用第一乏气换热器和第二乏气换热器回收余热，所回收热量用于加热空气获得热风，所得热风输入粗颗粒预干燥器对粗颗粒进行预干燥，乏气处理子系统产生的脱水煤泥通过脱水煤泥输送管回流入桨叶干燥机重新进行干燥。

采用振筛机对褐煤进行粒度分级，分级所得细颗粒褐煤依次经过细颗粒管、细颗粒仓和细颗粒进料管进入桨叶干燥机，其尺寸<5mm；分级所得粗颗粒褐煤依次经过粗颗粒管、粗颗粒仓和粗颗粒进口管进入粗颗粒预干燥器，其尺寸为5mm-15mm，分级所得超大颗粒褐煤经超大颗粒输送管进入选矸机，其尺寸>15mm；颗粒分级数量可拓展至三级以上；可采用其它合适的分级设备代替振筛机。

细颗粒褐煤出口排出的细颗粒褐煤和粗颗粒褐煤出口排出的粗颗粒褐煤含水率均在5%-20%之间可调，通过改变桨叶干燥机的转速、可调平台的倾角以及经粗颗粒支管的粗颗粒流量来调节干燥后的细颗粒褐煤含水率。

桨叶干燥机蒸汽管输入桨叶干燥机的蒸汽为150℃-200℃的饱和蒸汽，主干燥器循环气管输入粗颗粒主干燥器的循环气温度为150℃-200℃的常压过热蒸汽和少量空气，桨叶干燥机内细颗粒褐煤温度不超过150℃，粗颗粒主干燥器内粗颗粒褐煤温度不超过150℃。

细颗粒褐煤出口处的细颗粒褐煤产量和含水率采用多种方法综合调节，经粗颗粒支管进入桨叶干燥机的粗颗粒与细颗粒的质量比通过调节阀在0-10%范围内可调，桨叶干燥机固定在可调平台上，可调平台在细颗粒进料管一侧高度可调，可调倾角在0°~30°之间；压滤机产生的脱水煤泥经脱水煤泥输送管输入桨叶干燥机与细颗粒褐煤混合并被干燥；桨叶干燥机与周围的部件分别采用细颗粒进口软管、蒸汽进口软管、凝结水出口软管、细颗粒出口软管、乏气出口软管、脱水煤泥进口软管进行连接。

粗颗粒褐煤由粗颗粒仓经粗颗粒进口管先进入粗颗粒预干燥器进行预干燥，然后再通过粗颗粒移料管进入粗颗粒主干燥器进行深度干燥，预干燥和深度干燥的相对干燥负荷大小由第一热风风机、第二热风风机和循环风机通过风量调节的方式调节。

桨叶干燥机和粗颗粒主干燥器产生的乏气中的大部分水蒸汽分别经第一乏气换热器和第二乏气换热器后凝结成水，产生的乏流体和粗颗粒预干燥器产生的乏气输入水膜除尘器进行处理，输入第一乏气换热器和第二乏气换热器的空气被加热到45℃-75℃之间，所得热风输入粗颗粒预干燥器用于对粗颗粒褐煤进行预干燥。

水膜除尘器产生的湿煤泥经压滤机脱水后输回桨叶干燥机与细颗粒褐煤混合并重新干燥。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）把原始褐煤按粒度先分级再分别干燥，产品质量高，干燥设备易于优化配置，设备成本低，干燥效率高；（2）桨叶干燥机综合采用了多种性能强化与运行控制手段；（3）乏气余热可在干燥装置内部有效回收利用，装置能效高，乏气处理量少，处理成本低；（4）干燥装置安全性高，安装运行维护方便、成本低。本发明可应用于高湿褐煤的干燥提质。

附图说明

图1是本发明的褐煤干燥装置组成示意图。

图2是桨叶干燥机15接管及支架示意图；

图中：1- 原煤进口 2- 振筛机 3- 超大颗粒输送管 4- 选矸机 5- 矸石出口 6- 除矸颗粒输送管 7- 破碎机 8- 碎煤输送管9- 细颗粒管 10- 粗颗粒管 11- 粗颗粒支管 12- 调节阀 13- 细颗粒仓14- 细颗粒进料管 15- 桨叶干燥机 16- 桨叶干燥机蒸汽管 17- 桨叶干燥机凝结水管 18- 细颗粒褐煤出口19- 桨叶干燥机乏气管20- 第一乏气换热器21- 第一空气进口管 22- 第一热风管 23- 第一热风风机 24- 粗颗粒仓 25- 粗颗粒进口管 26- 粗颗粒预干燥器 27- 预干燥器乏气管 28- 粗颗粒移料管 29- 粗颗粒主干燥器 30- 粗颗粒褐煤出口 31- 主干燥器乏气总管 32- 主干燥器乏气支管 33- 主干燥器循环气管 34- 循环风机 35- 循环风换热器 36- 循环风换热器蒸汽管 37- 循环风换热器凝结水管 38- 第二乏气换热器 39- 第二空气进口管40- 第二热风管 41- 第二热风风机 42- 第一乏流体管43- 水膜除尘器 44- 第二乏流体管 45- 除尘器排水管 46- 不凝结气管 47- 湿煤泥输送管 48- 压滤机 49- 脱水煤泥输送管 50- 压滤机排水管 51- 可调平台 52- 细颗粒进口软管 53- 蒸汽进口软管 54- 凝结水出口软管 55- 细颗粒出口软管 56- 乏气出口软管 57- 脱水煤泥进口软管 。

具体实施方式  

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1和图2，本装置由分级子系统、细颗粒干燥子系统、粗颗粒干燥子系统和乏气处理子系统组成，分级子系统的细颗粒仓13通过细颗粒进料管14与细颗粒子系统的桨叶干燥机15连接，粗颗粒支管11一端由粗颗粒管10分出，中间通过调节阀12后，另一端并入细颗粒进料管14，分级子系统的粗颗粒仓24通过粗颗粒干燥子系统的粗颗粒进口管25与粗颗粒预干燥器26连接，细颗粒干燥子系统的桨叶干燥机乏气管19与乏气处理子系统的第一乏气换热器20连接，粗颗粒干燥子系统的粗颗粒预干燥器26通过预干燥器乏气管27与乏气处理子系统的水膜除尘器43连接，主干燥器乏气总管31通过主干燥器乏气支管32与乏气处理子系统的第二乏气换热器38连接，乏气处理子系统的第一热风管22一端与第一乏气换热器20连接，中间通过第一热风风机23后，另一端与粗颗粒干燥子系统的粗颗粒预干燥器26连接，粗颗粒干燥子系统的第二热风管40一端与乏气处理子系统的第二乏气换热器38连接，中间通过第二热风风机41后，另一端与粗颗粒干燥子系统的粗颗粒预干燥器26连接，乏气处理子系统的脱水煤泥输送管49两端分别与压滤机48和细颗粒干燥子系统的桨叶干燥机15连接。

分级子系统包括原煤进口1、振筛机2、超大颗粒输送管3、选矸机4、矸石出口5、除矸颗粒输送管6、破碎机7、碎煤输送管8、细颗粒管9、粗颗粒管10、粗颗粒支管11、调节阀12、细颗粒仓13、细颗粒进料管14、粗颗粒仓24，原煤进口1与振筛机2连接，振筛机2与超大颗粒输送管3、选矸机4、除矸颗粒输送管6、破碎机7和碎煤输送管8依次连接，矸石出口5与选矸机4连接，细颗粒管9两端分别与振筛机2和细颗粒仓13连接，粗颗粒支管11一端从粗颗粒管10中间引出，连接调节阀12后另一端并入细颗粒进料管14，粗颗粒管10两端分别与振筛机2和粗颗粒仓24连接，从粗颗粒管10引出粗颗粒支管11经调节阀12与细颗粒进料管14合并后接入细颗粒子系统的桨叶干燥机15，粗颗粒进口管25两端分部与粗颗粒仓24和粗颗粒干燥子系统的粗颗粒预干燥器26连接。

细颗粒干燥子系统包括桨叶干燥机15、桨叶干燥机蒸汽管16、桨叶干燥机凝结水管17、细颗粒褐煤出口18、桨叶干燥机乏气管19、可调平台51、细颗粒进口软管52、蒸汽进口软管53、凝结水出口软管54、细颗粒出口软管55、乏气出口软管56、脱水煤泥进口软管57，细颗粒进料管14两端分别与细颗粒仓13和桨叶干燥机15连接，桨叶干燥机蒸汽管16、桨叶干燥机凝结水管17和细颗粒褐煤出口18分别与桨叶干燥机15连接，桨叶干燥机乏气管19两端分别与桨叶干燥机15和第一乏气换热器20连接，脱水煤泥输送管49两端分别与桨叶干燥机15和压滤机48连接，桨叶干燥机15固定在可调平台51上；其中细颗粒进料管14通过细颗粒进口软管52与桨叶干燥机15连接，桨叶干燥机蒸汽管16通过蒸汽进口软管53与桨叶干燥机15连接，桨叶干燥机凝结水管17通过凝结水出口软管54与桨叶干燥机15连接，细颗粒褐煤出口18通过细颗粒出口软管55与桨叶干燥机15连接，桨叶干燥机乏气管19通过乏气出口软管56与桨叶干燥机15连接，脱水煤泥输送管49通过脱水煤泥进口软管57与桨叶干燥机15连接。

粗颗粒干燥子系统包括粗颗粒进料管25、粗颗粒预干燥器26、预干燥器乏气管27、粗颗粒移料管28、粗颗粒主干燥器29、粗颗粒褐煤出口30、主干燥器乏气总管31、主干燥器乏气支管32、主干燥器循环气管33、循环风机34、循环风换热器35、循环风换热器蒸汽管36、循环风换热器凝结水管37、第二热风管40、第二热风风机41，粗颗粒进口管25两端分别与粗颗粒仓24和粗颗粒预干燥器26连接，预干燥器乏气管27两端分别与粗颗粒预干燥器26和水膜除尘器43连接，粗颗粒移料管28两端分别与粗颗粒预干燥器26和粗颗粒主干燥器29连接，粗颗粒褐煤出口30与粗颗粒主干燥器29连接，主干燥器乏气总管31一端与粗颗粒主干燥器29连接，另一端分成两路并分别与主干燥器循环气管33的一端和主干燥器乏气支管32的一端连接，主干燥器乏气支管32两端分别与主干燥器乏气总管31和第二乏气换热器38连接，主干燥器循环气管33两端分别与主干燥器乏气总管31和粗颗粒主干燥器29连接，且其管路中依次接有循环风机34和循环风换热器35，循环风换热器蒸汽管36和循环风换热器凝结水管37与分别循环风换热器35连接，第二热风管40两端分别与粗颗粒预干燥器26和第二乏气换热器38连接，且其管路中间接有第二热风风机41。

乏气处理子系统包括第一乏气换热器20、第一空气进口管21、第一热风管22、第一热风风机23、第二乏气换热器38、第二空气进口管39、第一乏流体管42、水膜除尘器43、第二乏流体管44、除尘器排水管45、不凝结气管46、湿煤泥输送管47、压滤机48、脱水煤泥输送管49、压滤机排水管50，第一空气进口管21与第一乏气换热器20连接，第一热风管22两端分别与第一乏气换热器20和粗颗粒预干燥器26连接，第一热风管22中间接有第一热风风机23，第二空气进口管39与第二乏气换热器38连接，第一乏流体管42两端分别与第二乏气换热器38和水膜除尘器43连接，第二乏流体管44两端分别与第一乏气换热器20和水膜除尘器43连接，除尘器排水管45和不凝结气管46分别与水膜除尘器43连接，湿煤泥输送管47两端分别与水膜除尘器43和压滤机48连接，脱水煤泥输送管49两端分别与桨叶干燥机15和压滤机48连接，压滤机排水管50与压滤机48连接。

原始褐煤由原煤进口1进入分级子系统，被分级成细颗粒褐煤、粗颗粒褐煤和矸石，矸石由矸石出口5直接排出，细颗粒褐煤经由细颗粒进料管14进入细颗粒干燥子系统，在桨叶干燥机15中干燥，干燥后的细颗粒褐煤产品由细颗粒褐煤出口18排出，粗颗粒褐煤经由粗颗粒进口管25进入粗颗粒干燥子系统，依次通过串联的粗颗粒预干燥器26和粗颗粒主干燥器29并被干燥，干燥后的粗颗粒由粗颗粒褐煤出口30排出，桨叶干燥机15和粗颗粒主干燥器29产生的干燥乏气分别经由桨叶干燥机乏气管19和主干燥器乏气支管32进入乏气处理子系统，并分别采用第一乏气换热器20和第二乏气换热器38回收余热，所回收热量用于加热空气获得热风，所得热风输入粗颗粒预干燥器26对粗颗粒进行预干燥，乏气处理子系统产生的脱水煤泥通过脱水煤泥输送管49回流入桨叶干燥机15重新进行干燥。

本发明提出的褐煤干燥装置，其主要数据包括：细颗粒褐煤尺寸<5mm, 粗颗粒褐煤尺寸为5mm-15mm；干燥后的细颗粒褐煤和粗颗粒褐煤水率在5%-20%之间可调；输入桨叶干燥机15的蒸汽为150℃-200℃的饱和蒸汽，输入粗颗粒主干燥器29的循环气温度为150℃-200℃的常压过热蒸汽(混有少量粗褐煤携带或渗漏的空气）；经粗颗粒支管11进入桨叶干燥机15的粗颗粒与细颗粒的质量比在0-10%之间调节；桨叶干燥机15的可调倾角在0～30°之间；空气经第一乏气换热器20和第二乏气换热器38被加热到45℃-75℃之间。

本发明提出的褐煤干燥装置，其工作过程是：原煤首先进入振筛机2分级（即筛分），5mm以下的细颗粒输入细颗粒仓13后进入桨叶干燥机15在蒸汽加热下进行间接干燥，干燥后的细颗粒褐煤（含水率在5%-20%之间可调）为第一种产品；筛分产生的5mm-15mm的粗褐煤经粗颗粒仓24后先送入粗颗粒预干燥器26进行预干燥，再送入粗颗粒主干燥器29进行深度干燥，干燥后的粗颗粒褐（含水率在5%-20%之间可调）为第二种产品，粗颗粒预干燥器26的热源为回收桨叶干燥机15和粗颗粒主干燥器29干燥乏气余热所得的热风，粗颗粒主干燥器29的热源由外部蒸汽通过循环风换热器35换热提供；筛分产生的15mm以上的超大颗粒褐煤先送入选矸机4获得第三种产品-矸石，除矸后的褐煤再经破碎机7破碎后重新送回振筛机2进行筛分；桨叶干燥机15和粗颗粒主干燥器29产生的乏气主要成分为水蒸汽，通过第一乏气换热器20和第二乏气换热器38回收其凝结潜热，凝结后的水及少量杂质和不凝结气一并输入水膜除尘器43进行集中处理，水膜除尘器43产生的极少量湿煤泥经压滤机48脱水后回流入桨叶干燥机15与细颗粒褐煤混合并重新干燥；系统产生的排水输入外部水处理系统，产生的少量不凝结气输入外部气体处理系统；整个装置工作时所用外部热源为饱和蒸汽，均通过间接加热方式提供。

本发明所提出的褐煤干燥装置，其工作机理是：

原始褐煤（简称原煤）存在很宽的粒度分布（几毫米~几十毫米）且可能存在矸石，每一种干燥方法或设备都有其适用范围和最优工作条件，采用同一种干燥方法或设备显然无法保证褐煤干燥质量，且干燥效率低，运行操作困难，因此本发明提出褐煤分级干燥思想：首先原煤进入振筛机2进行筛分，获得三种粒级的物料，即5mm以下, 5mm-15mm,和15mm以上三种，其中15mm以上的褐煤先通过选矸机4将矸石选出作为一种产品，除矸后褐煤由破碎机7破碎后重新回流入振筛机进行筛分。本发明所提出的褐煤分级数量可超过3种，也可采用其它合适的分级设备代替振筛机2。

针对细颗粒褐煤，采用间接干燥方式，具体选用桨叶干燥机15进行干燥，干燥热源为150℃-200℃的饱和蒸汽，由于褐煤在150℃开始出现轻微热解，因此应保证桨叶干燥机15内细颗粒褐煤温度不超过150℃，即所用蒸汽温度不宜过高。桨叶干燥机15可采用单轴式或双轴式或多轴式，可以采用单台设备满足干燥负荷要求，也可以采用多台设备组合在一起（串联、并联或混联）满足干燥负荷要求。桨叶干燥机15的核心性能参数是处理量m和出口细颗粒褐煤含水率Φ，通过调节该设备的转速n可以调节m和Φ，一般而言，n越高，m越大，Φ越高；本发明提出了另外的调节手段，即粗颗粒驱动调节和设备倾角调节。

粗颗粒驱动调节是指从粗颗粒支管引出少量（一般不超过m的5%）粗颗粒输入桨叶干燥机15作为驱动颗粒，可以提高细颗粒的处理量，也有利于强化干燥过程中的混合和传质，对提高m和降低Φ均有益。

设备倾角调节是指将桨叶干燥机15固定在可调平台51上，该平台在细颗粒进料管14一侧的高度可调，保证桨叶干燥机15的倾角在0°～30°之间可调，当存在倾角时，重力作用会加速细颗粒褐煤的流动，有助于提高处理量m，可调平台51可根据设备的大小重量选择合适结构及动力。

针对粗颗粒褐煤，可选用目前任何合适的颗粒干燥设备，如水平带式干燥机、立式干燥塔等。本发明把粗颗粒褐煤干燥分为预干燥和深度干燥两级，即粗颗粒褐煤先进入粗颗粒预干燥器26，去除一定的水分，其热源采用从桨叶干燥机15和粗颗粒主干燥器29干燥乏气回收的热量，不消耗任何外部热源（实际应用时也可采用几十度的外部低品位余热）；深度干燥在粗颗粒主干燥器29中完成，其干燥介质（即循环气）主要为过热蒸气，在粗颗粒主干燥器29、主干燥器乏气总管31、主干燥器循环气管33、循环风机34、循环风换热器35中循环流动，循环风换热器35将循环气从110℃（可在105℃-130℃之间调节）加热到150℃（可在130℃-150℃之间调节）后送入粗颗粒主干燥器29，由于褐煤在150℃开始出现轻微热解，因此应保证粗颗粒主干燥器29内粗颗粒褐煤温度不超过150℃。粗颗粒主干燥器29干燥过程蒸发的净的水分经主干燥器乏气总管31后最终由主干燥器乏气支管32排入第二乏气换热器38进行余热回收；由于褐煤携带及漏气，乏气或循环气中含有少量空气，此外颗粒掉粉会导致乏气或循环气中含有少量粉尘。粗颗粒褐煤出口30处的粗颗粒褐煤含水率可根据所选设备的具体特点选择合适的方法进行调节（如转速调节）。

乏气处理是褐煤干燥的关键问题之一，桨叶干燥机15和粗颗粒主干燥器29产生的乏气主要是常压过热蒸气，其温度一般在100℃以上，凝结潜热大，分别通过第一乏气换热器20和第二乏气换热器38回收该部分潜热值，可显著提高装置能效，其中热风流量可通过第一热风风机23和第二热风风机41采用适当的方法调节（如变频调节）；热风经粗颗粒预干燥器26后的乏气温度较低，只有几十度，直接排入水膜除尘器43处理；桨叶干燥机15和粗颗粒主干燥器29乏气凝结后产生的乏流体大部分为水，少部分为气体和固体颗粒（来自粉尘），与乏气量相比，气体量大幅减少（意味着处理难度和成本大幅下降），乏流体送入水膜除尘器43处理，其中固体颗粒部分转化为湿煤泥，湿煤泥再经压滤机48脱水回流入桨叶干燥机15，由于干燥产生的粉尘量很低，最终产生的脱水煤泥量也很少，不影响桨叶干燥机15的工作过程，在实际应用时此部分湿煤泥也可以根据实际情况另行单独处理；水膜除尘器排出的少量不凝结气可送入外部气体处理系统。整个乏气处理过程不会产生二次污染。

细颗粒在桨叶干燥机15中干燥，干燥乏气主要为水蒸汽，氧含量极低，且温度有限（100℃左右），因此无粉体直接干燥易产生的干燥性安全问题；粗颗粒预干燥虽然采用热风干燥，但温度只有几十度，粗颗粒深度干燥的干燥介质主要是过热蒸气，属于惰性介质，因此粗颗粒干燥也没有安全性问题。

本发明在应用时所涉及的测量控制装置，如未特别说明，可选择目前任何技术成熟的合适装置。

实施例

本装置的原煤进口1与振筛机2连接，振筛机2与超大颗粒输送管3、选矸机4、除矸颗粒输送管6、破碎机7和碎煤输送管8依次连接，矸石出口5与选矸机4连接；细颗粒管9两端分别与振筛机2和细颗粒仓13连接，从粗颗粒管10引出粗颗粒支管11经调节阀12与细颗粒进料管14合并后接入桨叶干燥机15，粗颗粒管10接入粗颗粒仓24；细颗粒进料管14两端分别与细颗粒仓13和桨叶干燥机15连接，桨叶干燥机蒸汽管16、桨叶干燥机凝结水管17和细颗粒褐煤出口18分别与桨叶干燥机15连接，桨叶干燥机乏气管19两端分别与桨叶干燥机15和第一乏气换热器20连接，脱水煤泥输送管49两端分别与桨叶干燥机15和压滤机48连接，桨叶干燥机15固定在可调平台51上且与周围部件分别采用细颗粒进口软管52、蒸汽进口软管53、凝结水出口软管54、细颗粒出口软管55、乏气出口软管56、脱水煤泥进口软管57连接；第一空气进口管21、第一热风管22两端分别与第一乏气换热器20和粗颗粒预干燥器26连接，且第一热风管22中间接有第一热风风机23；粗颗粒进口管25两端分别与粗颗粒仓24和粗颗粒预干燥器26连接，预干燥器乏气管27两端分别与粗颗粒预干燥器26和水膜除尘器43连接，粗颗粒移料管28两端分别与粗颗粒预干燥器26和粗颗粒主干燥器29连接；粗颗粒褐煤出口30与粗颗粒主干燥器29连接，主干燥器乏气总管31分成两路，即主干燥器乏气支管32和主干燥器循环气管33，主干燥器乏气支管32两端分别与主干燥器乏气总管31和第二乏气换热器38连接，主干燥器循环气管33两端分别与主干燥器乏气总管31和粗颗粒主干燥器29连接，且其管路中依次接有循环风机34和循环风换热器35，循环风换热器蒸汽管36和循环风换热器凝结水管37与循环风换热器35连接；第二乏流体管44两端分别与水膜除尘器43和第一乏气换热器20连接，湿煤泥输送管47两端分别与水膜除尘器43和压滤机48连接，除尘器排水管45和不凝结气管46分别与水膜除尘器43连接，压滤机排水管50与压滤机48连接。

以褐煤干燥装置处理量30t/h为例，褐煤原始水分33%。忽略矸石质量，假设其中5mm以下细颗粒量为10t/h，5mm-15mm粗颗粒量为20t/h，不考虑粗颗粒支管流量。以6000h/a工作时间计，相当于年处理原煤180000t。桨叶干燥机15换热面积为100m², 由4台25m²的单轴桨叶干燥机并联组成，工作蒸汽为150℃饱和蒸汽。颗粒干燥采用成熟的立式干燥塔，粗颗粒预干燥器26和粗颗粒主干燥器29有效容积均为50m³，粗颗粒预干燥器26入口热风温度设计为60℃，粗颗粒主干燥器29入口循环气温度为150℃，出口循环气温度为110℃，空气（或热风）和循环气流量采用变频调节。   

考虑热损失，假设干燥过程每蒸发1t水消耗蒸汽1.3t, 第一乏气换热器21和第二乏气换热器38乏气余热回收率均为50%，则干燥装置热耗约为5t/h蒸汽。采用上述干燥装置后，褐煤水分可降至10%左右，其中干燥产品包括细颗粒褐煤7.44t/h（或44640t/a）, 粗颗粒褐煤14.88t/h（或89280t/a)。

上述实施例的运行过程简述如下：因为忽略矸石含量，所以矸石出口5无矸石产生，选矸机不工作（仅作为通道）；由于不考虑粗颗粒支管流量，调节阀12关闭；外部原煤经原煤进口1送入振筛机2进行筛分，超过15mm的超大颗粒褐煤送入破碎机7破碎后再重新筛分，直到设计分级完成；细颗粒褐煤和粗颗粒褐煤先进行冷态流动运行，待冷态流动稳定后再输入外部加热蒸汽，开始热态运行，热态运行中要实时监测并调节装置的主要运行参数以保证装置的性能指标（褐煤处理量和干燥后含水率）和安全性指标（如蒸汽压力、温度和乏气压力、温度、含氧量等）。

Claims (3)

1.一种褐煤按粒度分级后再分别干燥的装置，包括分级子系统、细颗粒干燥子系统、粗颗粒干燥子系统和乏气处理子系统，其特征在于：分级子系统分别与细颗粒子系统和粗颗粒干燥子系统连接，乏气处理子系统分别与细颗粒干燥子系统与粗颗粒干燥子系统连接；

分级子系统包括原煤进口[1]、振筛机[2]、超大颗粒输送管[3]、选矸机[4]、矸石出口[5]、除矸颗粒输送管[6]、破碎机[7]、碎煤输送管[8]、细颗粒管[9]、粗颗粒管[10]、粗颗粒支管[11]、调节阀[12]、细颗粒仓[13]、细颗粒进料管[14]、粗颗粒仓[24]，原煤进口[1]与振筛机[2]连接，振筛机[2]与超大颗粒输送管[3]、选矸机[4]、除矸颗粒输送管[6]、破碎机[7]和碎煤输送管[8]依次首尾相连，矸石出口[5]与选矸机[4]连接，细颗粒管[9]两端分别与振筛机[2]和细颗粒仓[13]连接，粗颗粒支管[11]一端从粗颗粒管[10]中间引出，连接调节阀[12]后另一端并入细颗粒进料管[14],粗颗粒管[10]两端分别与振筛机[2]和粗颗粒仓[24]连接，从粗颗粒管[10]引出粗颗粒支管[11]经调节阀[12]与细颗粒进料管[14]合并后接入细颗粒子系统的桨叶干燥机[15]，粗颗粒进口管[25]两端分部与粗颗粒仓[24]和粗颗粒干燥子系统的粗颗粒预干燥器[26]连接；

细颗粒干燥子系统包括桨叶干燥机[15]、桨叶干燥机蒸汽管[16]、桨叶干燥机凝结水管[17]、细颗粒褐煤出口[18]、桨叶干燥机乏气管[19]、可调平台[51]、细颗粒进口软管[52]、蒸汽进口软管[53]、凝结水出口软管[54]、细颗粒出口软管[55]、乏气出口软管[56]、脱水煤泥进口软管[57]，细颗粒进料管[14]两端分别与细颗粒仓[13]和桨叶干燥机[15]连接，桨叶干燥机蒸汽管[16]、桨叶干燥机凝结水管[17]和细颗粒褐煤出口[18]分别与桨叶干燥机[15]连接，桨叶干燥机乏气管[19]两端分别与桨叶干燥机[15]和第一乏气换热器[20]连接，脱水煤泥输送管[49]两端分别与桨叶干燥机[15]和压滤机[48]连接，桨叶干燥机[15]固定在可调平台[51]上； 

粗颗粒干燥子系统包括粗颗粒进料管[25]、粗颗粒预干燥器[26]、预干燥器乏气管[27]、粗颗粒移料管[28]、粗颗粒主干燥器[29]、粗颗粒褐煤出口[30]、主干燥器乏气总管[31]、主干燥器乏气支管[32]、主干燥器循环气管[33]、循环风机[34]、循环风换热器[35]、循环风换热器蒸汽管[36]、循环风换热器凝结水管[37]、第二热风管[40]、第二热风风机[41]，粗颗粒进口管[25]两端分别与粗颗粒仓[24]和粗颗粒预干燥器[26]连接，预干燥器乏气管[27]两端分别与粗颗粒预干燥器[26]和水膜除尘器[43]连接，粗颗粒移料管[28]两端分别与粗颗粒预干燥器[26]和粗颗粒主干燥器[29]连接，粗颗粒褐煤出口[30]与粗颗粒主干燥器[29]连接，主干燥器乏气总管[31]一端与粗颗粒主干燥器[29]连接，另一端分成两路并分别与主干燥器循环气管[33]的一端和主干燥器乏气支管[32]的一端连接，主干燥器乏气支管[32]两端分别与主干燥器乏气总管[31]和第二乏气换热器[38]连接，主干燥器循环气管[33]两端分别与主干燥器乏气总管[31]和粗颗粒主干燥器[29]连接，且其管路中依次接有循环风机[34]和循环风换热器[35]，循环风换热器蒸汽管[36]和循环风换热器凝结水管[37]与分别循环风换热器[35]连接，第二热风管[40]两端分别与粗颗粒预干燥器[26]和第二乏气换热器[38]连接，且其管路中间接有第二热风风机[41]；

乏气处理子系统包括第一乏气换热器[20]、第一空气进口管[21]、第一热风管[22]、第一热风风机[23]、第二乏气换热器[38]、第二空气进口管[39]、第一乏流体管[42]、水膜除尘器[43]、第二乏流体管[44]、除尘器排水管[45]、不凝结气管[46]、湿煤泥输送管[47]、压滤机[48]、脱水煤泥输送管[49]、压滤机排水管[50]，第一空气进口管[21]与第一乏气换热器[20]连接，第一热风管[22]两端分别与第一乏气换热器[20]和粗颗粒预干燥器[26]连接，且第一热风管[22]管路中接有第一热风风机[23]，第二空气进口管[39]与第二乏气换热器[38]连接，第一乏流体管[42]两端分别与第二乏气换热器[38]和水膜除尘器[43]连接，第二乏流体管[44]两端分别与第一乏气换热器[20]和水膜除尘器[43]连接，除尘器排水管[45]和不凝结气管[46]分别与水膜除尘器[43]连接，湿煤泥输送管[47]两端分别与水膜除尘器[43]和压滤机[48]连接，脱水煤泥输送管[49]两端分别与桨叶干燥机[15]和压滤机[48]连接，压滤机排水管[50]与压滤机[48]连接。

2.根据权利要求1所述一种褐煤按粒度分级后再分别干燥的装置，其特征在于：细颗粒进料管[14]通过细颗粒进口软管[52]与桨叶干燥机[15]连接，桨叶干燥机蒸汽管[16]通过蒸汽进口软管[53]与桨叶干燥机[15]连接，桨叶干燥机凝结水管[17]通过凝结水出口软管[54] 与桨叶干燥机[15]连接，细颗粒褐煤出口[18]通过细颗粒出口软管[55]与桨叶干燥机[15]连接，桨叶干燥机乏气管[19]通过乏气出口软管[56]与桨叶干燥机[15]连接，脱水煤泥输送管[49]通过脱水煤泥进口软管[57]与桨叶干燥机[15]连接。

3.一种褐煤按粒度分级后再分别干燥方法，其特征在于：原始褐煤由原煤进口[1]进入分级子系统，被分级成细颗粒褐煤、粗颗粒褐煤和矸石，矸石由矸石出口[5]直接排出，细颗粒褐煤经由细颗粒进料管[14]进入细颗粒干燥子系统，在桨叶干燥机[15]中干燥，干燥后的细颗粒褐煤产品细颗粒褐煤出口[18]排出，粗颗粒褐煤经由粗颗粒进口管[25]进入粗颗粒干燥子系统，依次通过串联的粗颗粒预干燥器[26]和粗颗粒主干燥器[29]并被干燥，干燥后的粗颗粒由粗颗粒褐煤出口[30]排出，桨叶干燥机[15]和粗颗粒主干燥器[29]产生的干燥乏气分别经由桨叶干燥机乏气管[19]和主干燥器乏气支管[32]进入乏气处理子系统，并分别采用第一乏气换热器[20]和第二乏气换热器[38]回收余热，所回收热量用于加热空气获得热风，所得热风输入粗颗粒预干燥器[26]对粗颗粒进行预干燥，乏气处理子系统产生的脱水煤泥通过脱水煤泥输送管[49]回流入桨叶干燥机[15]重新进行干燥；

采用振筛机[2]对褐煤进行粒度分级，分级所得细颗粒褐煤依次经过细颗粒管[9]、细颗粒仓[13]和细颗粒进料管[14]进入桨叶干燥机[15]，其尺寸<5mm；分级所得粗颗粒褐煤依次经过粗颗粒管[10]、粗颗粒仓[24]和粗颗粒进口管[25]进入粗颗粒预干燥器[26]，其尺寸为5mm-15mm，分级所得超大颗粒褐煤经超大颗粒输送管[3]进入选矸机[4]，其尺寸>15mm；颗粒分级数量可拓展至三级以上；可采用其它合适的分级设备代替振筛机[2]；

细颗粒褐煤出口[18] 排出的细颗粒褐煤和粗颗粒褐煤出口[30]排出的粗颗粒褐煤含水率均在5%-20%之间可调，通过改变桨叶干燥机[15]的转速、可调平台[51]的倾角以及经粗颗粒支管[11]的粗颗粒流量来调节干燥后的细颗粒褐煤含水率；

桨叶干燥机蒸汽管[16]输入桨叶干燥机[15]的蒸汽为150℃-200℃的饱和蒸汽，主干燥器循环气管[33]输入粗颗粒主干燥器[29]的循环气温度为150℃-200℃的常压过热蒸汽和少量空气，桨叶干燥机[15]内细颗粒褐煤温度不超过150℃，粗颗粒主干燥器[29]内粗颗粒褐煤温度不超过150℃；

细颗粒褐煤出口[18]处的细颗粒褐煤产量和含水率采用多种方法综合调节，经粗颗粒支管[11]进入桨叶干燥机[15]的粗颗粒与细颗粒的质量比通过调节阀[12]在0-10%范围内可调，桨叶干燥机[15]固定在可调平台[51]上，可调平台[51]在细颗粒进料管[14]一侧高度可调，可调倾角在0°~30°之间；压滤机[48]产生的脱水煤泥经脱水煤泥输送管[49]输入桨叶干燥机[15]与细颗粒褐煤混合并被干燥；桨叶干燥机[15]与周围的部件分别采用细颗粒进口软管[52]、蒸汽进口软管[53]、凝结水出口软管[54]、细颗粒出口软管[55]、乏气出口软管[56]、脱水煤泥进口软管[57]进行连接；

粗颗粒褐煤由粗颗粒仓[24]经粗颗粒进口管[25]先进入粗颗粒预干燥器[26]进行预干燥，然后再通过粗颗粒移料管[28]进入粗颗粒主干燥器[29]进行深度干燥，预干燥和深度干燥的相对干燥负荷大小由第一热风风机[23]、第二热风风机[41]和循环风机[34]通过风量调节的方式调节；

桨叶干燥机[15]和粗颗粒主干燥器[29]产生的乏气中的大部分水蒸汽分别经第一乏气换热器[20]和第二乏气换热器[38]后凝结成水，产生的乏流体和粗颗粒预干燥器[26]产生的乏气输入水膜除尘器[43]进行处理，输入第一乏气换热器[20]和第二乏气换热器[38]的空气被加热到45℃-75℃之间，所得热风输入粗颗粒预干燥器[26]用于对粗颗粒褐煤进行预干燥；

水膜除尘器[43]产生的湿煤泥经压滤机[48]脱水后输回桨叶干燥机[15]与细颗粒褐煤混合并重新干燥。

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