CN102997634B - 一种移动床式褐煤干燥方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种移动床式褐煤干燥方法及装置，涉及煤炭干燥技术及设备技术领域。褐煤首先经过立式移动床间接干燥室干燥后，进入水平移动床直接干燥室进一步脱除水分。间接干燥室内高温热气体流经煤层运动方向布置的管道时将热量间接传递给褐煤颗粒，实现快速干燥过程，可减小干燥系统的占地与高度，且保证系统安全运行；直接干燥室采用一层或多层水平移动床结构，热气体与褐煤直接换热，通过控制褐煤颗粒的停留时间，方便控制终端干燥产品的水分含量，使干燥系统对原煤的适应性更优。整个装置内无流态化控制问题，方便大颗粒褐煤颗粒的处理，保证终端产品的颗粒粒度与可控的水分含量，使系统操作更加简单、稳定和安全。

Description

一种移动床式褐煤干燥方法及装置

技术领域

本发明涉及一种移动床式褐煤干燥方法，属于煤炭高效利用领域。

背景技术

褐煤储量占我国煤炭总储量的15％左右，是我国的主要煤炭资源的一种，在我国动力与化工用煤中起到重要的作用。褐煤属于一种地下储存期段、煤化程度低的煤种。其水分和灰分含量较高，水分含量大多为20～50％。褐煤主要分布于内蒙、云南，新疆等地。由于经济发展的原因，这些地区的用煤量与经济发达地区相比较少。因此，需要将褐煤运输到距离比较远的利用场地。由于褐煤中高水分的存在，造成了铁路系统的极大浪费。褐煤干燥过程既可减少铁路系统为运输高水分褐煤所造成的浪费，又可提高其燃烧利用效率，对于褐煤的高效利用具有重要的意义。

现有褐煤提质技术的干燥方式有流化床、回转窑、移动床等形式，干燥介质主要有烟气、水蒸汽等。从干燥原理看，流化床干燥工艺存在大型化及流态控制问题，而回转窑干燥工艺存在气固接触不良而影响其传热过程的问题，同时其处理量也受到加热气体量的限制。从干燥介质看，由于褐煤是一种极易析出挥发份的煤种，在采用含氧气体干燥过程时，如果出现局部氧化放热所导致的过热问题，容易引起挥发份燃烧，从而造成干燥系统的燃烧问题，影响系统的正常稳定运行。而单纯采用立式移动床干燥方式，目前主要存在终端褐煤水分的控制主要取决于立式干燥器的高度，难以根据原煤水分进行现场调整，影响了褐煤的干燥效果，造成该类干燥器对褐煤的适应性差的问题。

从换热原理看，现有干燥技术主要有间接干燥和直接干燥形式。所谓间接干燥就是热气体与煤不直接接触，而主要是通过导热形式将热量传递给煤颗粒。直接干燥就是热气体与煤颗粒直接接触，主要是通过对流形式将热量传递给煤颗粒。间接干燥方式可有效避免含氧量高的气体对褐煤颗粒的氧化问题，因此可以采用高温热气体作为加热介质。但是间接干燥方式存在传热效果差以及对热气体管道磨损问题，尤其是热气体管道布置方向与煤层流动方向存在角度时，磨损越加严重。直接干燥方式可保证较高的换热效果，但需要控制干燥气体的温度以及含氧量，以避免干燥中煤的自燃等安全问题。中国发明专利申请(200810240897.X，200810104399.2)提出了采用水平移动床原理进行褐煤直接干燥的装置，在干燥过程中提出了水平床布置方式，干燥介质采用了120～240℃的热气体。

现有褐煤干燥提质工艺多处于规模示范阶段，占地小、终端干燥产品水分容易控制以及运行稳定问题是困扰这些工艺规模应用的主要原因。从褐煤干燥技术的应用情况看，目前尚缺少工程应用与经济性等方面均完善的工艺与技术。可大型化的、现场操作简单、性能稳定的高效褐煤干燥技术一直是研究与开发的主要方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种占地小、传热效果好、终端干燥产品水分容易控制的一种移动床式褐煤干燥方法及装置。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种移动床式褐煤干燥装置，其特征在于：所述干燥装置包括煤仓、间接干燥室、直接干燥室以及供风系统；所述的间接干燥室上部与煤仓连接，下部与直接干燥室连接；所述的间接干燥室包括热气体流通管道、热气体入口、热气体分配管道以及热气体出口，所述的热气体流通管道均匀布置在上下热气体分配管道之间，热气体流通管道通过热气体分配管道相互连接，且热气体分配管道呈多环结构；上热气体分配管道与热气体出口连接，下热气体分配管道与热气体入口连接；热气体流通管道轴向与煤层运动方向一致；褐煤颗粒由煤仓落入间接干燥室，形成堆积态下行移动床；经过间接干燥后的褐煤颗粒从间接干燥室流入水平移动床的第一层直接干燥室；所述的直接干燥室采用一层或多层布置，每层直接干燥室分别设有分室供风装置和气体排出口。

本发明所述热气体分配管道采用圆形或方形。

本发明提供的一种移动床式褐煤干燥方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)褐煤颗粒由煤仓落入间接干燥室，形成堆积态下行移动床；

2)高温热气体从间接干燥室的热气体入口进入热气体分配管道，然后流入多个并行布置的热气体流通管道，将热量通过热气体流通管道的管壁传递给间接干燥室内的向下移动的褐煤颗粒后，再从热气体出口排出；

3)经过间接干燥后的褐煤颗粒从间接干燥室流入水平移动床的第一层直接干燥室；

4)低温热气体分别通过每层的分室供风装置进入直接干燥室，对褐煤进行对流换热直接干燥；若布置多层直接干燥室，经过第一层干燥后的褐煤颗粒依次流入下层直接干燥室进行干燥，最后经过物料排出口排出；完成干燥后的气体经过干燥装置的气体排出口排出。

本发明所述褐煤颗粒的平均粒径为1～50mm。所述高温热气体或低温热气体采用蒸汽或者烟气；高温热气体温度为200～700℃；低温热气体温度为80～200℃，并且氧气含量小于或等于15％。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：采用间接干燥方法可充分利用高温热气体的快速干燥特性，减小干燥系统的占地与高度；直接干燥方法可保证气固间充分的接触，从而实现较高的换热效率，并充分利用低温热气体的余热；直接干燥方法通过控制水平移动床的移动速度，可方便控制褐煤颗粒的停留时间，最终控制终端干燥产品的水分含量，使干燥系统对原煤的适应性更优；装置内无流态化流型控制问题，方便大颗粒褐煤颗粒的处理，保证终端产品的颗粒粒度，且使系统操作更加简单、稳定。采用高温热气体间接干燥后再采用低温热气体直接干燥方式，是一种典型的热介质能量梯级利用方式，可提高整体系统的传热效果，进而提高热介质的干燥效率。本发明可用于大规模的褐煤干燥过程，实现煤炭资源的分级、高效、低污染、加热介质能量的梯级利用等效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种移动床式褐煤干燥装置的结构原理示意图(直接干燥室采用多层水平移动床，中空箭头表示煤层的运动方向)。

图2为褐煤间接干燥室的结构简图。

图3为褐煤间接干燥室的俯视图。

图4为褐煤间接干燥室内局部热气体流通管道与煤层的关系图。

图中：1－煤仓，2－间接干燥室，3－直接干燥室，4－分室供风装置，5－气体排出口，6－热气体入口，7－热气体出口，8－热气体分配管道，9－热气体流通管道，10－物料排出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构、原理和具体实施方式做进一步的详细说明。

图1为本发明提供的一种移动床式褐煤干燥装置的结构原理示意图，所述装置包括煤仓1、间接干燥室2、直接干燥室3以及分室供风装置4；间接干燥室包括热气体流通管道9、热气体入口6、热气体分配管道8以及热气体出口7，所述的间接干燥室上部与煤仓连接，下部与直接干燥室连接，所述的分室供风装置与直接干燥室连接，直接干燥室采用一层或多层布置结构；热气体流通管道轴向与煤层运动方向一致；每层直接干燥室分别设有分室供风装置4和气体排出口5。

如图2和3所示，间接干燥室中竖直布置的热气体流通管道9按照圆形布置；间接干燥室2外形采用方形结构时，热气体流通管道9按照方形布置。所述的热气体流通管道9均匀布置在上下热气体分配管道之间，热气体流通管道通过热气体分配管道8相互连接，且热气体分配管道呈多环结构；上热气体分配管道与热气体出口7连接，下热气体分配管道与热气体入口6连接；热气体流通管道轴向与与向下移动的煤层运动方向一致(如图4所示)。

本发明所提出的移动床式褐煤干燥方法包括如下步骤：

1)褐煤颗粒由煤仓1落入间接干燥室2，形成堆积态下行移动床；所处理的褐煤颗粒的平均粒径为1～50mm；

2)高温热气体从间接干燥室2的热气体入口6进入热气体分配管道8，然后流入多个并行布置热气体流通管道9，将热量通过热气体流通管道9的管壁传递给间接干燥室2内的向下移动的褐煤颗粒后，再从热气体出口7排出；

3)经过间接干燥后的褐煤颗粒从间接干燥室2流入水平移动床第一层直接干燥室；

4)低温热气体分别通过每层的分室供风装置4进入直接干燥室3，对褐煤进行对流换热直接干燥；若布置多层直接干燥室，经过第一层干燥后的褐煤颗粒依次流入下层直接干燥室进行干燥，最后经过物料排出口10排出；完成干燥后的气体经过干燥装置的气体排出口5排出。

本发明所采用的高温热气体或低温热气体采用蒸汽或者烟气；高温热气体温度为200～700℃；低温热气体温度为80～200℃，并且氧气含量小于或等于15％。

本发明实施例1提供一种移动床式褐煤干燥方法，在采用前述实施方法中，当采用200～700℃锅炉烟气作为高温的热气体时，烟气首先进入热气体入口6，通过热气体分配管道8流入多个并行布置热气体流通管道9，通过管道壁面将热量传递给管道外面的、移动的褐煤颗粒，温度逐渐降低。该部分烟气通过热气体出口7排出间接干燥室2。之后，将该烟气通过管道送入至直接干燥室3下部的分室供风装置4。分室供风装置有多个入口，可以调整各个室的风量。烟气通过分室供风装置4顶部的布风装置进入直接干燥室3，对褐煤颗粒进行直接对流换热，完成干燥后的烟气从气体排出口5排出。采用此实施方式时，锅炉系统无需设置水的蒸发环节。

本发明实施例2提供一种移动床式褐煤干燥方法，在采用前述实施方法中，当采用锅炉蒸气作为高温的热气体时，蒸气首先进入热气体入口6，通过热气体分配管道8流入多个并行布置热气体流通管道9，通过管道壁面将热量传递给管道外面的、移动的褐煤颗粒，温度逐渐降低。蒸气最后通过热气体出口7排出间接干燥室2。之后，将该蒸气通过管道送入至直接干燥室3下部的分室供风装置4。分室供风装置有多个入口，可以调整各个室的风量。蒸气通过分室供风装置4顶部的布风装置进入直接干燥室3，对褐煤颗粒进行直接对流换热，完成干燥后的蒸气从气体排出口5排出。携带有细煤粉的排出蒸气通过冷凝可脱除水分，经过水处理后，可再利用。采用此实施方式时，锅炉系统需要设置水的蒸发环节。由于采用了蒸气直接加热方式，热气体含有的氧气量非常少，可避免褐煤在直接干燥时的氧化问题，提高系统的安全性。

本发明实施例3提供一种移动床式褐煤干燥方法，在采用前述实施方法中，当采用锅炉蒸气作为高温的热气体时，蒸气首先进入热气体入口6，通过热气体分配管道8流入多个并行布置热气体流通管道9，通过管道壁面将热量传递给管道外面的、移动的褐煤颗粒，温度逐渐降低。蒸气最后通过热气体出口7排出间接干燥室2。之后，将该蒸气冷凝后再次送入锅炉进行加热，作为锅炉给水。锅炉产生的烟气通过管道送入至直接干燥室3下部的分室供风装置4。分室供风装置有多个入口，可以调整各个室的风量。烟气通过分室供风装置4顶部的布风装置进入直接干燥室3，对褐煤颗粒进行直接对流换热，完成干燥后的烟气从气体排出口5排出。采用此实施方式带来的效果是便于本发明工艺用于燃煤电厂的褐煤干燥处理。从电厂机组获得的蒸气作为高温热气体，提高了干燥介质的温度，加快了褐煤干燥过程，可减小干燥系统的尺寸及占地。而锅炉产生的烟气作为低温热气体对褐煤进行直接干燥，提高了干燥过程的传热效果，且利用了锅炉尾部烟气中的余热，具有节能的效果。

Claims (5)

1.一种移动床式褐煤干燥装置，其特征在于：所述干燥装置包括煤仓(1)、间接干燥室(2)、直接干燥室(3)以及供风系统；所述的间接干燥室上部与煤仓连接，下部与直接干燥室连接；所述的间接干燥室包括热气体流通管道(9)、热气体入口(6)、热气体分配管道(8)以及热气体出口(7)，所述的热气体流通管道均匀布置在上下热气体分配管道之间，热气体流通管道(9)通过热气体分配管道(8)相互连接，且热气体分配管道(8)呈多环结构；上热气体分配管道与热气体出口(7)连接，下热气体分配管道与热气体入口(6)连接；热气体流通管道轴向与煤层运动方向一致；褐煤颗粒由煤仓(1)落入间接干燥室(2)，形成堆积态下行移动床；经过间接干燥后的褐煤颗粒从间接干燥室(2)流入水平移动床的第一层直接干燥室；所述的直接干燥室采用一层或多层布置，每层直接干燥室分别设有分室供风装置(4)和气体排出口(5)。

2.按照权利要求1所述的一种移动床式褐煤干燥装置，其特征在于：所述热气体分配管道(8)采用圆形或方形。

3.采用如权利要求1或2所述装置的一种移动床式褐煤干燥方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)褐煤颗粒由煤仓(1)落入间接干燥室(2)，形成堆积态下行移动床；

2)高温热气体从间接干燥室(2)的热气体入口(6)进入热气体分配管道(8)，然后流入多个并行布置的热气体流通管道(9)，将热量通过热气体流通管道(9)的管壁传递给间接干燥室(2)内的向下移动的褐煤颗粒后，再从热气体出口(7)排出；

3)经过间接干燥后的褐煤颗粒从间接干燥室(2)流入水平移动床的第一层直接干燥室；

4)低温热气体分别通过每层的分室供风装置(4)进入直接干燥室(3)，对褐煤进行对流换热直接干燥；若布置多层直接干燥室，经过第一层干燥后的褐煤颗粒依次流入下层直接干燥室进行干燥，最后经过物料排出口(10)排出；完成干燥后的气体经过干燥装置的气体排出口(5)排出。

4.如权利要求3所述的一种移动床式褐煤干燥方法，其特征在于：所述褐煤颗粒的平均粒径为1～50mm。

5.如权利要求3所述的一种移动床式褐煤干燥方法，其特征在于：所述高温热气体或低温热气体采用蒸汽或者烟气；高温热气体温度为200～700℃；低温热气体温度为80～200℃，并且氧气含量小于或等于15％。