CN103052447A - 在惰性运转或者在非惰性运转中的煤块磨碎方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在惰性运转或者非惰性运转中的煤块磨碎的方法和设备，在所述方法和设备中在磨碎机(5)中制成的煤粉的一部分被输送到一个筛分机(10)中进行微粉(20)的分离。微粉(20)被装填给带有固体燃烧器的热气体发生器(12)，以便给再循环的过程气体加热和重新输送给磨碎机(5)。因此自产的煤粉被用于热气体生成。

Description

在惰性运转或者在非惰性运转中的煤块磨碎方法和设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的在惰性运转或者在非惰性运转中的煤块磨碎方法和根据权利要求9所述的在惰性运转或者在非惰性运转中的煤块磨碎设备。
背景技术
本发明原则上适用于所有煤块碾磨设备，在这些碾磨设备中原煤在惰性运转(Inertbetrieb)中或者在非惰性运转中被磨成煤粉。煤块碾磨设备在不同的工业部门得到应用，例如在热气体生成设备中、在硫化燃烧床中和在煤炭气化设备中。煤块磨碎还在制造水泥的水泥工业中和在钢铁工业和冶金工业以及在有色金属冶金法中得以实施，该有色金属冶金法具有PCI(煤粉喷射)-设备。
在DE 102005040519B4的现有技术中对煤块磨碎方法和设备进行了阐述，该专利涉及的是对热的和潮湿的原材料，特别是水泥熟料、渣和填料进行磨碎和同时进行干燥的方法和装置。这样DE 3006470A1涉及的是使用钢球磨碎机或者辊磨机和来自热气体发生器的惰性热气体的煤块磨碎设备和干燥设备的运行装置，以及EP 0579214A1涉及的是在输入冷气体，特别是冷空气和/或大气的气流辊式磨碎机中的原褐煤的磨碎-干燥方法。在DE 3639206C1中对制造煤粉燃烧用的煤粉的辊式平盘磨碎机的调节方法进行了阐述和在US 4597537A中对立式磨碎机进行了阐述，该立式磨碎机此外可以用于煤块磨碎以及其目标在于改善筛分过程。
另外所述方法和设备可以应用于新型电厂技术，诸如富氧燃煤工艺(Oxycoal-Verfahren)。另外，所述方法和设备还适合于热气体发生器的运行和压块制造。
一般情况下使用所谓的“新鲜的煤炭”，即水份含量为约10％至约75％和挥发成分含量为约35％至约60％(i.waf)的软质褐煤、硬质褐煤和次烟煤制造煤砖。
在一个已知的压块制造方法中(VORWEG GEHEN-RWE-POWER；PHV-SU)，被粗破碎的原煤在粗筛分之后在一个锤击磨碎机中被粉碎并且其后经过精筛分。在细煤输送皮带上潮湿的材料经过贮仓到达管式干燥机内。经过干燥的细粒接着被输送给压块机。在粗筛分和精筛分中被分离的煤炭部分作为锅炉用煤被用在电厂中。被放在煤块磨碎后的、借助外部能源的细煤干燥以及所需的筛分被视为不足之处。
由WO 90/10052公知了一种无粘合剂的压块方法，在该方法中已经被粉碎的、潮湿的细煤借助一个装料输送带与已经被干燥的细煤和来自一个分离器的、被预热的细磨材料共同被输送给位于热气体发生器的气体混合室上方的压块机，然后被输送给一个飞流干燥管(Flugstromtrockenrohr)并且在还原的或者惰性的气氛中被加热到25°至200℃。在经过细煤在其中被分离的旋风分离器之后，这个细煤通过一个送料泵被输送给压块机。惰性气体按比例分配地作为回炉气体被输送给热气体发生器的气体混合室和燃烧器。整个设备在过压下运行并且于在飞流干燥管中的干燥之前在带有潮湿细磨材料的压块或者被粉碎的压块之间进行热交换。
在Powerpoint演示中前述BCB-过程(无粘合剂的煤砖制造过程)得到如下修改：在由热气体发生器提供气体的飞流干燥器内被干燥的细煤在一个旋风分离器组中被分离为较粗的、可压块的颗粒带和细磨材料。干燥气体被排出。所述细磨材料作为过压下的燃料被输送给热气体发生器的燃烧器，在热气体发生器中产生的热气体到达飞流干燥器中。没有述及细磨材料的粒度和微粉的含量。然而微粉的含量或者颗粒结构对密度、可压缩性等产生影响并且会明显降低由此制造的压块的质量。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在惰性运转中或者在空气运转中的煤块磨碎方法和设备，该方法和设备能效高地保障提供符合当时使用粒度的煤粉并且保障同时生产磨碎-干燥用的热气体。
这个目的根据本发明的方法通过权利要求1的特征以及根据本发明的设备通过权利要求9的特征得以实现。
符合目的的和有益的构成在从属权利要求中加以阐述并且产生自对附图的说明。
本发明的主导思想能够在于：在磨碎-干燥中制成的和在分离设备中与干燥气体和气体载体被分离的煤粉至少按比例分配地被输送给筛分机，以便通过筛分将细粉或者微粉部分从作为磨碎的产品的煤粉中分离，以及接着将这个微粉部分用于为磨碎干燥过程提供必要的热量和因此节省其他的能源，特别是稀有能源，如天然气、石油、合成气。
通过将筛分设备布置在分离设备之后，这个后继的筛分过程与供气的过程被分开，特别是在磨碎机和分离设备内的供气过程。将筛分过程与供气过程分开特别是在安全技术方面是有利的。
根据本发明在静态筛分机或者机械筛分机中从磨碎产品中被分离的微粉部分被当作固体燃料用于在热气体发生器内的燃烧，以便提供磨碎-干燥过程所需的干燥能量。
通过从作为磨碎产品的煤粉中将微粉部分抽出以及根据需要至少按比例分配地输送给带有固体燃烧器的热气体发生器用以燃烧，具有在筛分机中产生的较粗煤粉的煤粉部分可供使用，该煤粉部分不再含有通常情况下对使用和其他的加工，例如压块有妨碍的、不利的微粉部分。
首先根据本发明，生产在磨碎-干燥过程中所需的热的干燥气体和热的气体载体的燃料以极其有效的方式直接取自磨碎干燥的循环中。需要附加的运输装置和/或储存装置的、从外部的单独燃料供给得以避免。由于在热气体发生器中利用来自煤块磨碎过程本身的微细煤粉，另外不需要外部煤炭在外部燃料供给情况下所需的预干燥和处理，这使能源需求量减少。
有益之处在于：根据本发明在机械筛分机或者静态筛分机中被分离的煤粉的微粉部分能够以热气体发生器的固体燃烧器所需的粒度被分离。
通常情况下被输送给热气体发生器的固体燃烧器的煤粉-细粒的粒度为约10％R90μm。
原则上固体燃料在热气体发生器中的使用是由粒度结构、挥发成分含量和所使用的褐煤或者石炭的灰分含量这些参数所决定的。挥发成分含量越少，煤粉就必须被磨碎得越细。高灰分含量(例如到45％)由于与此相关联的较低的热值会导致燃烧过程中的困难，因此必须采取相应的火焰形成措施。
如果在筛分机中被分离的微粉部分具有的细度在约50％R90μm至约1％R90μm的范围内的话是符合目的的。
已经发现：一个另外的重要的值是d50-值，该值在煤炭中的挥发含量为约25至30％时应该为10至30μm。在挥发份额较高的情况下颗粒分布会变粗。
具有燃烧粉状燃料的并且也被称为粉状燃料燃烧器的固体燃烧器的热气体发生器是众所周知的，例如在DE 19706077A1和DE 19725613A1中得到阐述。
由DE 10232373B4公知了一种热气体发生器，在该热气体发生器中燃烧煤粉，例如褐煤粉。煤粉与燃烧用的空气混合后以流化的形式被输送，以便产生200℃至900℃的热气体。
煤粉-微粉可以被输送给带有燃烧器隔焰层和串接的钻孔罩的热气体发生器的煤粉燃烧器是有益的。钻孔罩由数个钻孔板-圆筒部段构成。在分离设备内产生的气体作为约100℃的回炉气体被输送给热气体发生器并且经过钻孔罩的环形通道和经过钻孔罩(LOMA)中的环形开口和孔到达LOMA-燃烧室(DE 19706077A1)的烟气流中并且可以被加热到150℃至700℃以上的范围内的温度。使用带有固体燃烧器的LOMA-燃烧室保证了遵守被按比例排放到大气中的气体中的依法调整的CO和NOx的极限值。
原则上所有的筛分机都适用于本发明的从磨碎-干燥过程的磨碎材料中分离微粉部分，所述筛分机提供带有固体燃烧器的热气体发生器用的必要的微粉-颗粒谱(Feinstkorn-Kornspektrum)。
从安全技术的角度出发可以优选使用在其内避免二次循环的静态筛分机或者机械筛分机。例如合适的有“无齿轮机械筛分机”，在Williams PatentCrusher&Pulverizer Company，USA的BULLETIN 774R中对该筛分机进行了阐述。在一个封闭的筛分室中风扇叶片旋转并且产生一个上升的气流，在该气流中从上侧被装填在分配板上的筛分材料中的借助旋转的筛分叶片被分离的细磨材料被携带向前以及在外侧壳壁上向下落向细磨材料排出口，而被除掉细磨材料的粗粒则向下到达粗粒材料排出口。在这个筛分机中只需要一个阻隔空气鼓风机(Sperrluftgeblaese)。有益之处在于借助内壳的可调节的开口以及通过风扇叶片、筛分叶片和分配板的转速可以调节所期望的细磨材料的粒度。因此按照煤炭种类可以根据对煤粉的微粉的所期望的粒度的要求对筛分进行调节。
在设备方面，在惰性运转中或者在非惰性运转中的煤块磨碎设备包括：实施磨碎干燥和制造煤粉的磨碎机；以及将煤粉与气体分离的分离设备；和为了所述磨碎干燥加热回炉气体和制造热气体的、带有固体燃烧器的热气体发生器；所述目的通过该在惰性运转中或者在非惰性运转中的煤块磨碎设备以下述方式得以实现：在分离设备之后布置有一个从煤粉中分离微粉的筛分机和一个收纳被分离的微粉的圆形料仓和一根具有微粉用的取料装置和计量装置的、将微粉输送给热气体发生器的固体燃烧器的连接管道。
作为对通常情况下被粗粉碎的、潮湿的原煤进行碾磨的磨碎机可以使用气流磨碎机，在该气流磨碎机中可以实施磨碎-干燥。例如可以使用辊式磨碎机、悬辊磨碎机、锤击磨碎机和钢球环式磨碎机(Kugelringmuehle)。如果力求例如有利于压块制造的较大粒度的产品的话，可以优选使用锤击磨碎机。如果需要较细的材料的话，例如用于PCI(煤粉喷射)-设备、煤炭气化设备和用于热气体发生器的运行，那么立式气流-辊式破碎机是合适的，因为它们可以将煤炭磨碎至＜30％R90μm。
作为将碾磨产品或者煤粉与气体载体分离的分离设备可以使用过滤器，例如袋式过滤器，或者旋风分离器或者旋风分离器组。经过一个旋转阀和一个相应的运送设备，在分离设备中产生的煤粉的限定的部分可以被输送给用于热气体发生器的微粉分离的筛分机。
未被输送给筛分机的煤粉经过输送装置到达设置的使用位置或者去继续加工，例如压块机、PCI-设备或者煤炭气化。
本发明的方法和本发明的设备可以应用在煤炭气化设备、钢铁工业和冶金工业中的PCI-设备和有色金属冶金法以及一般的热力工程设备中。在煤炭气化中生产的合成气被应用在能源生产工业中并且另外被越来越频繁地应用在石油化学工业中。迄今为止合成气作为能源依然被沿袭用于磨碎-干燥，这在使用量为10和30MW(约3300m3 N/h至11,000m3 N/h，热值：约11,000kJ/m3 N)时对于本来的应用来说是相当大的损失。所以本发明的将生产的煤粉的一部分用于热气体生产的用法在经济方面是有利的。
在钢铁工业和冶金工业中高炉煤气越来越频繁地被应用在专门为其建造的发电厂中用于发电。因此在这个工业部门中也可以将自产的煤粉有益地用于热气体生产。
本发明的借助附加的筛分机和流化的微粉部分的输送装置和加料装置将生产的煤粉的一部分用于热气体发生器的煤炭燃烧器的使用方法与效率的明显提高紧密相关，但其必要的投资较小。
附图说明
下文将借助附图对本发明进行进一步阐述。其中在唯一的附图1中以用于生产压块的煤粉制造为例示出了：
实施本发明的方法的本发明的设备。
具体实施方式
在惰性运转中的煤块磨碎在一个磨碎机5中进行，该磨碎机在本例中为锤击磨碎机。潮湿的、经过粗破碎的煤炭经过带有磁选机的输送装置1、叉形排料溜槽2和带有螺旋输送底部4的贮仓3到达这个磨碎机5中，所述螺旋输送底部同时具有计量配料装置的功能。被输入的潮湿的原煤可以具有在约-20℃至约+20℃的范围内的温度和在10％至75％的范围内的湿度。
为了在磨碎机5内实现磨碎干燥过程，温度约为450℃的热气体8从热气体发生器12被输送给磨碎机5。通过一个管道13煤粉-气体混合物从磨碎机5被输送给分离设备6，该分离设备在这个实施例中是一个袋式过滤器。与干燥气体和气体载体被分离的煤粉14到达输送装置7上，例如，螺旋卸料机，并且被输送给压块机(未被示出)中的下一道加工工序。
碾磨产品的，即从分离设备6出来的煤粉14的分流15为了将煤粉部分从中分离而被分支，所述煤粉部分可以用于热气体发生器12。具有70℃至120℃范围内的温度的分流15在管道18中经过滑动阀16和旋转阀17进入筛分机10。
这个筛分机10涉及的是一个机械筛分机或者静态筛分机，该筛分机适合于将微粉部分20从煤粉14的分流15中分离，该微粉部分可以在热气体发生器12的固体燃烧器内被燃烧。细度可以在约50％R90μm至约1％R90μm的范围内。
微粉部分20在筛分机10之后进入一个微粉圆形料仓9并且从这里经过输送管道23中的旋转阀21和计量单元22到达热气体发生器12或者其固体燃烧器内。粗粒到达输送装置19上并且可以与从分离设备6出来的煤粉14共同被输送给压块设备(未被示出)。
在分离设备6中被分离出的过程气体11至少部分地作为回炉气体25被输送给热气体发生器12。热气体发生器12符合目的地设置有一个LOMA-燃烧室，以及在这个燃烧室中回炉气体25的温度从约100℃被加热到约700℃并且然后作为干燥和载体气体被输送给磨碎机5。
整个设备在低压中运行。惰性的或者还原的干燥气体和载体气体8的氧含量最大为12％。在设备内的过程气体的安全技术上重要的CO和O2值得到保持。在分离设备6中被分离的气体11的一部分通过烟囱(未被示出)被排放到大气中。
为了起动过程和为了设备的停止运转和紧急停止必须使设备保持惰性。过程气体中的氧含量不得超过当时需制备的煤炭的最大允许含氧极限浓度。
为了惰化必须提供相应的惰化气体。通常使用CO2或者氮。
应该作为独立的煤炭加工设备而不是联合设备的组成部分运行的以及例如无法像在钢铁工业和冶金工业中那样从空气分离设备中获得氮的自惰式碾磨设备必须通过外购获得这些气体。这就需要库容和单独的设备，这些设备影响所述方法的经济性。所需要的惰性气体的体积流量是很大的(根据设备规模在数100m3/小时)。为了正常运行可以将惰性气体的生产组合在总过程中。例如使用燃气或者燃油运行的锅炉设备很适合，这些锅炉设备的热量可以用于建筑物采暖和热法水处理。此处产生的废气中含有1至2％的O2并且因此很好地适于启动过程中的设备的惰化和停止运行以及紧急停止。所需的冗余部分可以通过莱顿瓶电池中的CO2获得。

Claims (13)

1.在惰性运转或者非惰性运转中的煤块磨碎的方法，在该方法中在气流磨碎机(5)中对装填的原煤进行磨碎干燥，其中从热气体发生器(12)输入热气体(8)，然后煤粉(14)与气体(11)的混合物在分离设备(6)中被分离和所述煤粉(14)被输送至预先设置的使用位置或者继续加工处理，而所述气体(11)至少部分地作为回炉气体(25)被重新输送到热气体发生器(12)内，其特征在于，
煤粉(14)从所述分离设备(6)被全部或者按比例分配地装填到筛分机(10)中并且微粉(20)在所述筛分机(10)中与所述煤粉(14)分离，所述微粉(20)被全部或者部分地输送到热气体发生器(12)中以便燃烧和给所述回炉气体(25)加热并且热气体(8)重新从所述热气体发生器(12)被引向所述磨碎机(5)进行磨碎干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，筛分机(10)中的筛分过程被与供气过程分开。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于在热气体发生器(12)内燃烧的微粉(20)在被构造成静态筛分机或者机械筛分机的筛分机(10)内被分离。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，在筛分机(10)内粒度在约50％R90μm至约1％R90μm范围内的微粉(20)被分离。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，在筛分机(10)内粒度在约10％R90μm的微粉(20)被分离。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，在筛分机(10)内被分离的微粉(20)以流化的形式被输送到热气体发生器(12)的固体燃烧器内。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，微粉(20)从筛分机(10)中被输送到微粉圆形料仓(9)内并且从这个微粉圆形料仓经过输送管道(23)中的旋转阀(21)和计量单元(22)被输送到热气体发生器(12)内。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，在筛分机(10)内产生的煤粉(14)的粗粒被填载到输送装置(19)上并且与从分离设备(6)出来的煤粉(14)混合在一起。
9.在惰性运转或者非惰性运转中的煤块磨碎装置，其包括：实施磨碎干燥和制造煤粉(14)的磨碎机(5)；将煤粉(14)与气体(11)分离的分离设备(6)；以及热气体发生器(12)，该热气体发生器包括加热回炉气体(25)的固体燃烧器和将所述回炉气体作为热气体(8)输送到磨碎机(5)内的输送装置，
其特征在于，
在分离设备(6)之后布置有从煤粉(14)中分离微粉(20)的筛分机(10)和收纳被分离的微粉(20)的微粉圆形料仓(9)，以及
微粉圆形料仓(9)为了输送被分离的流化微粉(20)通过带有取料装置(21)和计量装置(22)的输送管道(23)与热气体发生器(12)的固体燃烧器相连接。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，筛分机(10)是没有次级气体循环的机械筛分机或者静态筛分机并且被如下地构造，即最佳工作范围在热气体发生器(12)的固体燃烧器用的煤粉的微粉部分(20)的粒度范围内。
11.根据权利要求9或10所述的装置1，其特征在于，磨碎干燥用磨碎机(5)为气流磨碎机，例如立式辊式磨碎机、悬辊磨碎机、锤击磨碎机或者辊环式磨碎机。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的装置，其特征在于，分离设备(6)为过滤器，例如袋式过滤器，或者旋风分离器或者旋风分离器组，以及滑动阀(16)和旋转阀(17)为了输送可以预先给定分量的煤粉(14)被布置在所述分离设备(6)与筛分机(10)之间的管道(18)中。
13.根据权利要求9至12中任意一项所述的装置，其特征在于，在分离设备(6)之后布置有将煤粉(14)输送到事先设置的使用位置的输送装置(7)，例如输送到PCI-设备、煤炭气化或者压块。
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