CN102965170A - 节能环保褐煤型煤制备工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能环保褐煤型煤制备工艺，它包括过热蒸汽褐煤干燥、成型、型煤表面微尘处理，1）将褐煤原煤破碎、筛分后，送入内加热流化床干燥机；2）来自厂区背压机组的饱和蒸汽进入内加热流化床干燥机中的内置换热器，褐煤煤粉通过间接换热，水分被脱除，干燥至合格水分的煤粉由内加热流化床干燥机底端排出进入成型和型煤表面微尘处理装置；3）饱和蒸汽经间接换热后生成冷凝水，部分去锅炉给水系统，其余部分冷凝水送到蒸发器；褐煤煤粉脱除水分生成的水蒸气和流化载气呈过热蒸汽状态一起由内加热流化床干燥机顶部排出，经多级除尘后，一部分重新返至内加热流化床干燥机，剩余部分回收利用。本发明同时公开了该实施工艺的系统。

Description

节能环保褐煤型煤制备工艺及系统

 

技术领域

本发明涉及一种褐煤制备工艺，尤其是一种节能环保褐煤型煤制备工艺。

背景技术

目前，低阶煤，像褐煤及低变质程度的烟煤，显著特点是水分含量高（30%-60%），发热量低，另外由于成煤年代较晚，其化学反应活性高，在空气中放置容易风化和自燃，也不利于长距离运输。如果作为燃料和化工原料，高含水量大大降低了其热值，并且造成燃烧过程中尾气排放量大，环境污染严重。随着世界能源的日趋紧张，低阶煤的利用越来越受重视。如何降低其水分，增加热值，扩大低阶煤的应用范围和使用途径，是目前国际关注的焦点。国内外已有大批工作者致力于褐煤干燥方面的研究，大多局限于实验室和小试研究，目前未见有详细的工业使用报导。

传统的干燥技术，使用烟气、蒸汽或者空气-蒸汽联合等热媒直接与褐煤接触，干燥效率低，且存在易燃，甚至爆炸的危险；而本发明使用饱和蒸汽作为干燥热源与褐煤间接换热，另外使用煤中蒸发出来的水分形成的过热蒸汽作为流化介质，褐煤中的水分被蒸发形成的蒸汽，其热量被有效回收并再利用于干燥，整个干燥过程避免了空气与煤的直接接触，避免了爆炸的危险，且由饱和蒸汽和过热蒸汽的共同作用，干燥效率高。

型煤技术，分为有粘结剂成型和无粘结剂成型两种。有粘结剂成型技术，存在型煤成本高，工艺复杂，并且有增加灰分、降低热值的缺陷，另外粘结剂的加入燃烧时会增大污染物的排放，增大环境压力。申请人申请的专利201010262471.1提出了干燥提质后的褐煤自送料系统进入成型机成型，经筛选、冷却除尘、不合格型煤重新成型，最终得到合格型煤的方法，没有涉及到褐煤干燥提质过程中废热蒸汽热量的回收利用、干燥脱出水分的全部回收利用、成型过程中为防爆而采取蒸汽置换及氮气保护等措施、将干燥除尘细料掺混成型、厂区用能自平衡等。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种节能环保褐煤型煤制备工艺，该工艺使高水分（30%-60%）的低阶煤经过破碎、干燥、成型及型煤表面处理等工艺后，降低了水分,提高了热值，并且可以长时间存放和远距离运输，过程安全、高效、节能、节水、环保。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种节能环保褐煤型煤制备工艺，它包括过热蒸汽褐煤干燥、成型，及型煤表面微尘处理，具体步骤如下：

1）将含水30%－50%的褐煤原煤破碎、筛分后，褐煤煤粉由输送机构送入内加热流化床干燥机；

2）来自厂区背压机组的饱和蒸汽作为热源进入内加热流化床干燥机中的内置换热器，褐煤煤粉在内加热流化床干燥机中通过间接换热，水分被脱除，干燥至合格水分的煤粉由内加热流化床干燥机底端卸料阀排出后，依次进入后续成型和型煤表面微尘处理装置；

3）步骤2）中内加热流化床内置换热器中的饱和蒸汽经间接换热后生成冷凝水，部分去锅炉给水系统，其余部分冷凝水送到蒸发器；褐煤煤粉脱除水分生成的水蒸气和床内原有维持物料流态化的蒸汽混合形成废热蒸汽，呈过热蒸汽状态一起由内加热流化床干燥机顶部排出，该废热蒸汽经过多级除尘后，一部分经循环风机重新返至内加热流化床干燥机，作为流化介质来流化物料，剩余部分回收利用其热量。

所述褐煤煤粉的粒径≤3mm，褐煤煤粉由输送机构送入内加热流化床干燥机进料口，落入内加热流化床干燥机内，经循环风机输送的循环废热蒸汽由内加热流化床干燥机底部风室进入内加热流化床干燥机，经过布风装置均风后进入床层，循环废热蒸汽除提供少量热量外，主要作为流化介质起到流化物料的作用，在此过程中，通过调节循环风机的变频器频率（当循环风机不配带变频器时，可调节风机出风管路上的阀门），来控制进入床层的废热蒸汽量,使该废热蒸汽量始终保持在流化床操作范围内，从而使床内物料维持稳定的流态化。

所述步骤2）中的干燥至合格水分的流化床出料煤粉与步骤3）中的废热蒸汽经多级除尘系统收集到的细粉掺混，经输送皮带送至成型系统装置，煤粉在进入高压辊压机挤压成型前，先经二次破碎，破碎至粒度<0.75mm，经筛分后得到的合格粒度煤粉送至密封缓冲料仓，粒度达不到要求的煤粉返回至破碎机继续破碎，被送至密封缓冲料仓的煤粉达到设定数量后，开启手动阀和气动阀，使物料进入成型系统装置的混料机，通过喂料机进入高压辊压机挤压成型。

所述煤粉在密封缓冲仓中需要定期充入氮气，对其进行安全保护，并在工作中需要通入饱和蒸汽，使蒸汽置换物料内的气体，以减少后续气爆，在高压辊压机上方设有抽吸系统和反吹系统，抽吸系统由水环真空泵来实现，反吹系统需要现场接单独的气路，介质为蒸汽或氮气。

所述煤粉挤压成型后，通过成型机下面的振动筛筛分，筛上合格的型煤进入链板输送系统，链板输送系统密闭并设置空气浴，所述的空气浴是指，使冷空气通过除尘风机，对产出的型煤除尘，同时还起到对型煤冷却的作用，经过空气浴的型煤，表面微尘被除去，一方面能够减少储存和运输过程中的扬尘，降低环境压力，另一方面也避免了扬尘产生爆炸的危险，型煤表面被吹起的粉尘通过引风进入微尘处理系统除尘。

所述步骤3）中的剩余部分废热蒸汽回收利用，具体为部分废热蒸汽被鼓风机送到蒸发器后，蒸发器中的冷凝水被加热为清洁水蒸气，进入蒸汽压缩机，被升压至0.3-0.5MPa微过热蒸汽，满足内加热流化床干燥机热源条件要求，该部分微过热蒸汽与新补充的来自厂区背压机组的饱和蒸汽热源一同进入内加热流化床干燥机中内置换热器，通过间接换热来脱除湿褐煤煤粉中水分，干燥至合格水分的产品由内加热流化床干燥机底部卸料装置排出，内置换热器中饱和蒸汽再次生成的冷凝水除部分去锅炉给水系统外，其余重新返至蒸发器循环使用，循环泵使冷凝水不断循环进入蒸发器，完成与废热蒸汽的连续换热。

一种节能环保褐煤型煤制备系统，包括干燥装置，所述干燥装置的出气口经除尘系统分别与循环风机和鼓风机相连，循环风机与干燥装置底部风室相连通，鼓风机与蒸发器相连，蒸发器经蒸汽压缩机与干燥装置的内置换热器相连通，厂区背压机组也与干燥装置的内置换热器相连通，干燥装置下端出料口与输送装置一端相对应，输送装置另一端与成型系统装置相连，成型系统装置经链板输送系统与微尘处理系统相连。

所述干燥装置的内置换热器分别与锅炉给水系统和蒸发器相连通。

所述蒸发器的上下口经循环泵相连。

所述干燥装置为内加热流化床干燥机。

所述除尘系统包括至少一级除尘器，所述除尘器为旋风除尘器、布袋除尘器和湿式除尘器中的一种或多种串联组合。

所述蒸发器为单效蒸发器或多效蒸发器。

所述输送装置为输送皮带。

所述成型系统装置为成型机。

本发明中的成型机、链板输送系统和微尘处理系统均为现有技术，在此不再赘述。

本发明采用无粘结挤压成型工艺，使工艺简化，并且挤压成型，改变了褐煤内部的结构，破坏了内部毛细管接管，使型煤即使处于潮湿的存放环境中也不易再吸潮。另外物料挤压成型后进行了型煤表面微尘处理工序，使得型煤在储存运输过程中减少了粉尘的飞扬，降低了环境污染。

本发明成功解决了褐煤干燥成型及远距离运输和扬尘的问题，具有显著的社会，经济和环境效益。

本发明的有益效果：

（1）褐煤干燥热源所用饱和蒸汽，以及褐煤干燥和成型系统的电力消耗，均由厂区背压机组提供，从而实现了工厂用能自平衡；

（2）煤中脱出的水分全部冷凝回收利用，系统为封闭循环系统，无尾气排放；

（3）系统运行处于过热蒸汽状态，褐煤干燥过程是一个无氧干燥过程，无煤粉燃烧和爆炸危险，安全可靠；

（4）采用过热蒸汽干燥，实现工业规模干燥方式上的突破，把褐煤里脱出的水分以蒸汽的状态引出系统进行热量回收利用，热效率最高，同时把从褐煤里蒸发出来的水分可以全部回收，节约水资源；

（5）褐煤一次性干燥至要求的合格水分，且干燥机内无死角，达到干燥产品水分均匀和排料连续的要求；

（6）褐煤提质过程中的水分可根据需要合理调整；

（7）干燥系统可以做大，目前生产的70平方米的内加热流化床干燥机可以满足300万吨的年处理能力，适合褐煤等煤矿资源丰富的地方选用，已在全国150余家用户提供250余套同类设备；

（8）系统操作简单，内加热流化床干燥机为静止设备，维修工作量少；

（9）过热蒸汽干燥出来的褐煤有利于挤压成型，系统干燥之后的褐煤温度高、粒度小、煤粉中混有一定的蒸汽气体，煤粉在加入对辊挤压的过程中继续释放水蒸汽，使得煤粉进入对辊机时仍被70%-100％的水蒸汽包围，水蒸汽阻止了周围空气对煤的氧化；当煤粉受到挤压时煤中水蒸汽在100-200kPa压力下发生冷凝液化，气压减小，减少了型煤中气眼的形成，也避免了煤粉挤压时发生爆炸；

（10）型煤表面微尘处理工艺简单、高效，减少了储存和运输过程中的扬尘问题；

（11）和德国RWE干燥工艺相比，申请人开发的内加热流化床过热蒸汽干燥技术采用多层内置换热器，干燥生产效率是RWE工艺的2-3倍，本发明为大型的褐煤提质项目，所选技术必须适合于大型工业化生产装置，生产技术成熟、先进、操作稳定可靠，整个系统工艺流程简单，生产带来的“三废”污染少。

附图说明

图1是本发明系统流程图；

其中1.内加热流化床干燥机，2.除尘系统，3.循环风机，4.鼓风机，5.蒸发器（单效或多效）， 6.循环泵，7.蒸汽压缩机，8.输送皮带，9.成型系统装置，10.除尘风机，11.链板输送系统，12.微尘处理系统，13.背压机组。                                 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1中，节能环保的褐煤型煤制备系统包括内加热流化床干燥机1、除尘系统2、循环风机3、鼓风机4、蒸发器（单效或多效）5、循环泵6、蒸汽压缩机7、输送皮带8、成型系统装置9、除尘风机10、链板输送系统11、微尘处理系统12、背压机组13，其中内加热流化床干燥机1与除尘系统2相连，除尘系统2与循环风机3相连，循环风机3与内加热流化床1相连，除尘系统2与鼓风机4相连，鼓风机4与蒸发器5相连，蒸发器5与蒸汽压缩机7相连，蒸汽压缩机7与内加热流化床1相连，循环泵6与蒸发器5相连，内加热流化床1与输送皮带8相连，输送皮带8与成型系统装置9相连，成型系统装置9与链板输送系统11相连，除尘风机10与链板输送系统11相连，链板输送系统11与微尘处理系统12相连，背压机组13与内加热流化干燥机床1相连。

本发明的节能环保褐煤型煤制备工艺为：

含水30%－50%的褐煤原煤经破碎、筛分后，褐煤煤粉（≤3mm）由输送机构送入内加热流化床干燥机1进料口，落入床内，循环废热蒸汽由内加热流化床干燥机1底部风室进入流化床，经过布风装置均风后进入床层，循环废热蒸汽除提供少量热量外，主要作为流化介质起到流化物料的作用，在这个过程中通过控制进入床层的废热蒸汽量,使床内物料维持稳定的流态化，来自厂区被压机组13的饱和蒸汽作为热源进入内加热流化床干燥机1中的内置换热器，以间接换热的方式脱除进入内加热流化床干燥机1中的湿褐煤煤粉水分，通过控制褐煤煤粉在床内的停留时间，干燥至要求水分的褐煤产品由内加热流化床干燥机1底部的卸料装置排出，经输送皮带8送到成型系统装置9。

内加热流化床干燥机1内置换热器中的饱和蒸汽经间接换热后生成冷凝水，部分去锅炉给水系统，其余部分冷凝水送到蒸发器5（可以为单效或多效），湿褐煤煤粉干燥过程中脱出水分生成的水蒸汽，与床内原有维持物料流态化的蒸汽混合形成废热蒸汽，呈过热蒸汽状态一起由内加热流化床干燥机1顶部排出，该废热蒸汽经过除尘系统2多级除尘后，部分废热蒸汽通过循环风机3返回内加热流化床干燥机1底部作为流化介质，剩余部分废热蒸汽被鼓风机4送到蒸发器5，其携带的热量在蒸发器5中被高效回收利用。

部分废热蒸汽被鼓风机4送到蒸发器5后，在蒸发器5内以间接换热方式加热来自内加热流化床干燥机1中内置换热器内生成的部分冷凝水，废热蒸汽在其热量被回收利用后，变为冷凝废水去废水处理装置，蒸发器5中的冷凝水被加热为清洁水蒸气，进入蒸汽压缩机7，被升压至0.3-0.5MPa微过热蒸汽，满足内加热流化床1热源条件要求，该部分微过热蒸汽与新补充的来自厂区背压机组的饱和蒸汽热源一同进入内加热流化床干燥机1中内置换热器，通过间接换热来脱除湿褐煤煤粉中水分，干燥至合格水分的产品由内加热流化床干燥机1底部卸料装置排出，内置换热器中饱和蒸汽再次生成的冷凝水除部分去锅炉给水系统外，其余重新返至蒸发器5循环使用，循环泵6使冷凝水不断循环进入蒸发器5，完成与废热蒸汽的连续换热，该过程不但实现了部分饱和蒸汽在系统内的循环转化利用，同时使得废热蒸汽热量得到高效回收，并循环再利用于干燥。

干燥至合格水分的流化床出料煤粉与多级除尘系统（旋风除尘器或布袋除尘器）收集到的细粉掺混，经输送皮带8送至成型系统装置9，煤粉在进入高压辊压机挤压成型前，先经二次破碎，破碎至粒度<0.75mm，经筛分后得到的合格粒度煤粉送至密封缓冲料仓，粒度达不到要求的煤粉返回至破碎机继续破碎，被送至密封缓冲料仓的煤粉达到一定量后，开启手动阀和气动阀，使物料进入成型装置的混料机，通过喂料机进入高压辊压机挤压成型，其中，在密封缓冲仓中需要定期充入一定的氮气，对其进行安全保护，并在工作中需要通入饱和蒸汽，使蒸汽置换物料内一定的气体，以减少后续气爆，在高压辊压机上方设有抽、吹系统，抽吸系统由水环真空泵来实现，反吹系统需要现场接单独的气路，可以为蒸汽，也可以为氮气。

煤粉挤压成型后，通过成型机下面的振动筛筛分，筛上合格的型煤进入链板输送系统11，链板输送系统11密闭并设置空气浴，所述的空气浴是指，使冷空气通过除尘风机10，对产出的型煤进行除尘，同时还可以起到对型煤冷却的作用，经过空气浴的型煤，表面微尘被除去，一方面可减少储存和运输过程中的扬尘，降低环境压力，另一方面也避免了扬尘产生爆炸的危险，型煤表面被吹起的粉尘通过引风进入微尘处理系统12。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种节能环保褐煤型煤制备工艺，其特征是，它包括过热蒸汽褐煤干燥、成型，及型煤表面微尘处理，具体步骤如下：

1）将含水30%－50%的褐煤原煤破碎、筛分后，褐煤煤粉由输送机构送入内加热流化床干燥机；

2）来自厂区背压机组的饱和蒸汽作为热源进入内加热流化床干燥机中的内置换热器，褐煤煤粉在内加热流化床干燥机中通过间接换热，水分被脱除，干燥至合格水分的煤粉由内加热流化床干燥机底端卸料阀排出后，依次进入后续成型和型煤表面微尘处理装置；

3）步骤2）中内加热流化床内置换热器中的饱和蒸汽经间接换热后生成冷凝水，部分去锅炉给水系统，其余部分冷凝水送到蒸发器；褐煤煤粉脱除水分生成的水蒸气和床内原有维持物料流态化的蒸汽混合形成废热蒸汽，呈过热蒸汽状态一起由内加热流化床干燥机顶部排出，该废热蒸汽经过多级除尘后，一部分经循环风机重新返至内加热流化床干燥机，作为流化载气来流化物料，剩余部分回收利用其热量。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征是，所述褐煤煤粉的粒径≤3mm，褐煤煤粉由输送机构送入内加热流化床干燥机进料口，落入内加热流化床干燥机内，经循环风机输送的循环废热蒸汽由内加热流化床干燥机底部风室进入内加热流化床干燥机，经过布风装置均风后进入床层，循环废热蒸汽除提供少量热量外，主要作为流化介质起到流化物料的作用，在此过程中，通过调节循环风机的变频器频率，当循环风机不配带变频器时，调节风机出风管路上的阀门，来控制进入床层的废热蒸汽量,使该废热蒸汽量始终保持在流化床操作范围内，从而使床内物料维持稳定的流态化。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征是，所述步骤2）中的干燥至合格水分的流化床出料煤粉与步骤3）中的废热蒸汽经多级除尘系统收集到的细粉掺混，经输送皮带送至成型系统装置，煤粉在进入高压辊压机挤压成型前，先经二次破碎，破碎至粒度<0.75mm，经筛分后得到的合格粒度煤粉送至密封缓冲料仓，粒度达不到要求的煤粉返回至破碎机继续破碎，被送至密封缓冲料仓的煤粉达到设定数量后，开启手动阀和气动阀，使物料进入成型系统装置的混料机，通过喂料机进入高压辊压机挤压成型。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征是，所述煤粉在密封缓冲仓中需要定期充入氮气，对其进行安全保护，并在工作中需要通入饱和蒸汽，使蒸汽置换物料内的气体，以减少后续气爆，在高压辊压机上方设有抽吸系统和反吹系统，抽吸系统由水环真空泵来实现，反吹系统需要现场接单独的气路，介质为蒸汽或氮气。

5.如权利要求1所述的工艺，其特征是，所述煤粉挤压成型后，通过成型机下面的振动筛筛分，筛上合格的型煤进入链板输送系统，链板输送系统密闭并设置空气浴，所述的空气浴是指，使冷空气通过除尘风机，对产出的型煤除尘，同时还起到对型煤冷却的作用，经过空气浴的型煤，表面微尘被除去，一方面能够减少储存和运输过程中的扬尘，降低环境压力，另一方面也避免了扬尘产生爆炸的危险，型煤表面被吹起的粉尘通过引风进入微尘处理系统除尘。

6.如权利要求1所述的工艺，其特征是，所述步骤3）中的剩余部分废热蒸汽回收利用，具体为部分废热蒸汽被鼓风机送到蒸发器后，蒸发器中的冷凝水被加热为清洁水蒸气，进入蒸汽压缩机，被升压至0.3-0.5MPa微过热蒸汽，满足内加热流化床干燥机热源条件要求，该部分微过热蒸汽与新补充的来自厂区背压机组的饱和蒸汽热源一同进入内加热流化床干燥机中内置换热器，通过间接换热来脱除湿褐煤煤粉中水分，干燥至合格水分的产品由内加热流化床干燥机底部卸料装置排出，内置换热器中饱和蒸汽再次生成的冷凝水除部分去锅炉给水系统外，其余重新返至蒸发器循环使用，循环泵使冷凝水不断循环进入蒸发器，完成与废热蒸汽的连续换热。

7.一种节能环保褐煤型煤制备系统，其特征是，包括干燥装置，所述干燥装置的出气口经除尘系统分别与循环风机和鼓风机相连，循环风机与干燥装置底部风室相连通，鼓风机与蒸发器相连，蒸发器经蒸汽压缩机与干燥装置的内置换热器相连通，厂区背压机组也与干燥装置的内置换热器相连通，干燥装置下端出料口与输送装置一端相对应，输送装置另一端与成型系统装置相连，成型系统装置经链板输送系统与微尘处理系统相连。

8.如权利要求6所述的系统，其特征是，所述干燥装置的内置换热器分别与锅炉给水系统和蒸发器相连通。

9.如权利要求6所述的系统，其特征是，所述蒸发器的上下口经循环泵相连；

所述干燥装置为内加热流化床干燥机。

10.如权利要求6所述的系统，其特征是，所述除尘系统包括至少一级除尘器，所述除尘器为旋风除尘器、布袋除尘器和湿式除尘器中的一种或多种串联组合；

所述蒸发器为单效蒸发器或多效蒸发器；

所述输送装置为输送皮带；

所述成型系统装置为成型机。

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