CN103060038A

CN103060038A - 高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺及系统

Info

Publication number: CN103060038A
Application number: CN2012105702707A
Authority: CN
Inventors: 李泽海; 陈钢; 黄学群; 杨建国; 曾镇; 任敬
Original assignee: China Wuhuan Engineering Co Ltd
Current assignee: China Wuhuan Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明涉及一种高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺及系统，解决了现有原煤制备干煤粉的制备工艺中难以使用高水分低阶煤为原料，脱水效果不佳、工艺复杂、能耗高、运行成本高的问题。技术方案包括将高水分原煤经给料机送入预干燥机，在第一干燥剂的存在下进行预干燥，再经干煤输送机输送至干磨前煤仓，再经过计量给料机送入磨煤机中在第二干燥剂的存在下进行研磨和二次干燥，研磨合格的煤粉由第二干燥剂输送到煤粉分离器，分离出的煤粉经第一旋转给料机和干煤粉输送机送到煤粉仓进行贮存。本发明系统用于上述工艺方法。本发明实现了高水分低阶原煤制备干煤粉，工艺流程简单、生产成本低、能耗低、投资少。

Description

高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺及系统

技术领域

本发明涉及一种化工行业煤气化的干煤粉制备工艺及系统，具体的说是一种高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺及系统。

背景技术

我国低阶煤资源丰富，大部分低阶煤具有高挥发分、高水分、高灰分、低热值等特点，长期被视作一种劣质煤炭资源，限制了低阶煤资源的合理开发利用。伴随着经济建设的高速发展，国内煤炭资源出现紧张。许多行业如煤炭、电力、冶金、化工等不约而同考虑选择低阶煤作为原料进行生产，随着石油价格和其他一次能源价格的大幅上涨，煤化工也开始采用低阶煤作为生产原料。

低阶煤由于其高水分的特点（水分25-50%wt），成浆性能差，原煤不适合作为水煤浆气化的生产原料。而现有干煤粉气化对煤的水分和粒度要求较高，若直接采用传统的磨煤干燥方法，由于磨煤机能力（主要是干燥能力）的限制，为了满足干燥出力而增加设备的数量，从而增加投资，同时为了满足干燥能力而增大磨煤机型号而导致研磨能力富余太多，会增加磨煤机在运行时的不稳定性，如磨煤机振动等。由于化工煤气化装置磨煤干燥系统干燥热源主要来自燃烧燃料（一般为合成气CO+H₂、天然气、城市煤气、柴油等）产生的高温烟气，直接采用高水分的低阶原煤进行磨煤干燥，增加了高品质燃料的消耗。由于合成气一般为下游产品的生产原料，若为了干燥煤的水分而增加合成气的耗量，会导致气化炉产气量的增大，从而导致气化炉选型或装置设置的变化，从而增加投资和运行成本。若采用天然气或柴油作为燃料，则运行成本则会大大增加。

化工装置根据全厂各装置蒸汽用户的需求，会富余低品质的低压蒸汽，一般用在厂区各生产装置的采暖、伴热，多余的低压蒸汽送出厂区作为民用的采暖或做其他用途，蒸汽在远距离输送过程中的热损失，以及蒸汽冷凝液难以回收等问题，导致了化工厂低品质蒸汽难以得到有效的利用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种能够采用高水分低阶原煤制备满足化工装置要求的干煤粉的工艺方法。高水分低阶原煤经过预干燥除去大部分的水分，再进入磨煤机进行研磨和二次干燥，生产满足煤气化装置严格要求的煤粉。具有工艺流程简单、生产成本低、能耗低、投资少等特点。

本发明还提供一种用于上述工艺的系统。

本发明系统包括依次连接的给料机、预干燥机、干煤输送机、磨前煤仓、计量给料机、磨煤机、干煤粉分离器、第一旋转给料机、干煤粉输送机以及干煤粉仓。

所述预干燥机的尾气出口连接煤粉分离器，所述煤粉分离器的废气出口连接排风机、粉尘出口经第二旋转给料机和煤粉输送机连接干煤输送机。

所述磨机煤还与惰性气体发生器连接。

所述干煤粉分离器的循环气出口经风机与惰性气体发生器连接。

本发明高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺，包括将高水分原煤经给料机送入预干燥机，在第一干燥剂的存在下间接换热进行预干燥，再经干煤输送机输送至干磨前煤仓，再经过计量给料机送入磨煤机中在第二干燥剂的存在下进行研磨和二次直接干燥，研磨合格的煤粉由第二干燥剂输送到煤粉分离器，分离出的煤粉经第一旋转给料机和干煤粉输送机送到煤粉仓进行贮存。

所述经预干燥机干燥后产生的含尘废气经尾气出口送入煤粉分离器，分离出的废气经排风机排出，分离出的煤粉再经第二旋转给料机和煤粉输送机送煤粉输送机中。

所述煤粉分离器分离出的第二干燥剂作为循环气体由风机送入惰性气体发生器中，与惰性气体发生器产生的高温烟气和调节气混合后重新作为第二干燥剂回送至磨煤机，所述调节气是指N₂或CO₂。

所述循环气体中的70-80%体积的循环气体回送至惰性气体发生器，其余部分外排。

控制预干燥后的干煤水分降至质量百分比5-15%，第一干燥剂采用低压蒸汽，预干燥机的尾气排放温度高于尾气露点20-30℃；控制经过磨煤机研磨和二次干燥后的干煤水分为质量百分比2-10%，磨煤机的氧含量＜8%vol，进磨机第二干燥剂温度为120-300℃，压力为0-20kPa；磨煤机出口第二干燥剂温度为90-110℃，压力为-3-0kPa，所述第二干燥剂为惰性气体发生器产生的高温烟气、循环气体和调节气的混合气体。

所述预干燥机优选采用管式干燥机，煤粉分离器优选采用袋式除尘器，所述煤粉输送机优选为刮板输送机或螺旋输送机，所述干煤输送机优选为刮板输送机，干煤粉分离器优选采用袋式过滤器。

所述惰性气发生器的燃料一般为合成气（CO+H₂）、天然气、城市煤气、柴油、LPG 等中的一种或多种，燃气在惰性气体发生器中燃烧产生高温烟气。

磨煤机中可同时加入添加剂，如高岭土或石灰石等，与煤一同混磨，添加量优选为原煤量的质量百分比1-5%。

所述低压蒸汽的压力优选为0.4-0.5MPag，温度优选为150-180℃。

本发明工艺方法的优点：

（1）本发明工艺方法通过预干燥和二次干燥，对高水分低阶煤的干煤粉制备提供了流程简单、运行可靠、操作灵活、经济可行的工艺方法。预干燥采用低品质蒸汽作为干燥剂，提高了化工厂低品质蒸汽的利用效率，大大降低了煤粉干燥的成本。同时由于干煤水分降低，减少了磨煤机的配置，从而降低了煤气装置的投资。

（2）预干燥机采用管式干燥机，属于间接换热，采用化工装置富余的低压蒸汽作为第一干燥剂，可控制安全的干燥温度范围，使预干燥过程中具有可控性和安全措施，防止褐煤由于温度过高挥发分气体逸出。

（3）与原煤一起进入预干燥机内的空气吸收了水分以后在煤粉分离器内与煤粉分离后排入大气。由于在低温下进行的预干燥过程，主要是以干燥煤粒为主，煤的组分基本没有发生变化，挥发份气体没有逸出，排放的气体符合环保的要求。

（4）干燥设备成熟可靠，控制简单，通过检测干燥机出口干煤的水分，来确定干燥机进口原煤的给料量或蒸汽流量，干燥能力通过调整干燥机的转速或蒸汽压力和流量实现。本干燥工艺对环境的影响较小，基本无废弃物排放。

（5）煤的研磨及二次干燥采用闭式循环，减少了燃料气和惰性气体的消耗，符合节能减排的要求。煤粉分离采用一级袋式除尘的方式，使流程大为简化、设备少、分离效果好、运行可靠、设备阻力小，废气中的含尘量完全大大低于国家标准。

（7）煤的研磨及二次干燥采用微负压，防止煤粉在输送过程中泄露，同时为惰性化系统，防止煤粉在系统发生自燃或爆炸。

（8）本发明实现了高水分低阶煤的预干燥、研磨和二次干燥的结合，流程简单、操作灵活、安全可靠、运行成本低、洁净环保，生产的煤粉完全满足化工行业干煤粉气化装置对煤粉的粒度和水分的要求。

附图说明

图1为本发明系统图暨流程图。

其中：1-预干燥煤仓、2-给料机、3-预干燥机、3.1-尾气出口、4-煤粉分离器、4.1-废气出口、4.2-粉尘出口、5-排风机、6-第二旋转给料机、7-煤粉输送机、8-干煤输送机、9-磨前煤仓、10-计量给料机、11-磨煤机、12-计量给料机、13-干煤粉分离器、13.1-循环气出口、14-风机、15-惰性气体发生器、16-第一旋转给料机、17-干煤粉输送机、18-干煤粉仓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明系统的连接关系进行描述：

本发明系统包括依次连接的预干燥煤仓1、给料机2、预干燥机3、干煤输送机8、磨前煤仓9、计量给料机10、磨煤机11、干煤粉分离器13、第一旋转给料机16、干煤粉输送机17以及干煤粉仓18。其中，所述预干燥机3的尾气出口3.1连接煤粉分离器4，所述煤粉分离器4的废气出口4.1连接排风机5、粉尘出口4.2经第二旋转给料机6和煤粉输送机7连接干煤输送机8。所述干煤粉分离器13的循环气出口13.1经风机14与惰性气体发生器15连接。

所述预干燥机3采用管式干燥机，煤粉分离器4采用袋式除尘器，所述煤粉输送机7为刮板输送机或螺旋输送机，所述干煤输送机8为刮板输送机，干煤粉分离器13采用袋式过滤器，干煤粉输送机17为刮板输送机或螺旋输送机。

工艺实施例：

将预干燥煤仓1中的原煤（粒度≤10mm，水分25-50%wt）送入预干燥机3中，向预干燥机3（干煤出口温度为110-120℃）中通入第一干燥剂低压过热蒸汽（0.45MPag，170℃）对原煤进行间接换热干燥，经过干燥后的干煤（粒度≤10mm，水分5%-15%wt）经过干煤输送机8送入磨前煤仓9贮存，预干燥机3中的干燥尾气（露点为80℃）经过煤粉分离器4过滤后经过排风机5排放到大气中，预干燥机的尾气排放温度100-110℃；经过煤粉分离器4分离收集后的煤粉经过第二旋转给料机6、煤粉输送机7、干煤输送机8送入磨前煤仓9贮存。磨前煤仓9中的干煤经过计量给料机10给料到磨煤机11中，同时由循环气、高温烟气和调节气混合的第二干燥剂经惰性气体发生器15送入出口为微负压（-3-0kPa）、一次风进口为正压（3-20kPa）的带分离器的磨煤机3（中速磨煤机）中，磨煤机3入口一次风温度在120-300℃，出口温度为90-110℃，露点温度为50～70℃，磨煤机13中可经计量给料机12同时加入添加剂石灰石，与煤一同混磨，惰性气体发生器15燃料为合成气，开车和点火用燃料为天然气，干煤在被磨煤机11研磨的同时被第二干燥剂直接接触干燥，（控制经过磨煤机11研磨和二次干燥后的干煤水分为质量百分比2-10%，磨煤机11的氧含量＜8%vol）煤粉同时被第二干燥剂输送至干煤粉分离器13中进行分离收集（进磨机第二干燥剂温度为120-300℃，压力为0-20kPa；磨煤机出口第二干燥剂温度为90-110℃，压力为-3-0kPa），分离收集后的煤粉通过第一旋转给料机16和干煤粉输送机17送至干煤粉仓18贮存；分离后的第二干燥剂作为循环气体经循环气出口13.1通过风机14加压至12kPag后，其中气体体积的20～30%通过直接向大气排放而将水分排出，其余气体体积的70～80%进入惰性气体发生器15中重新加热，循环使用，并和掺入的高温烟气及调节气混合后继续作为第二干燥剂使用（循环气体与高温烟气及调节气的掺入质量比为12:1:1）。为控制干燥剂中的水分和氧含量，向循环系统中补充调节气（N₂或CO₂），保证系统的露点和氧含量满足要求，其补入量可根据检测到的系统的露点和氧含量进行合理调节。

经本发明工艺制备的干煤粉水分含量、粒度、温度等性能，完全满足下游工序的煤气化行业中的干粉气化要求。下表为采用本发明实施的某项目数据：

1、原煤的数据

2、预干燥后干煤的数据

3、煤粉的数据

Claims

1.一种高水分低阶原煤制备干煤粉的系统，其特征在于，包括依次连接的给料机、预干燥机、干煤输送机、磨前煤仓、计量给料机、磨煤机、干煤粉分离器、第一旋转给料机、干煤粉输送机以及干煤粉仓。

2.如权利要求1所述的高水分低阶原煤制备干煤粉的系统，其特征在于，所述预干燥机的尾气出口连接煤粉分离器，所述煤粉分离器的废气出口连接排风机、粉尘出口经第二旋转给料机和煤粉输送机连接干煤输送机。

3.如权利要求1或2所述的高水分低阶原煤制备干煤粉的系统，其特征在于，所述磨机煤还与惰性气体发生器连接。

4.如权利要求3所述的高水分低阶原煤制备干煤粉的系统，其特征在于，所述干煤粉分离器的循环气出口经风机与惰性气体发生器连接。

5.一种高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺，其特征在于，高水分原煤经给料机送入预干燥机，在第一干燥剂的存在下进行预干燥，再经干煤输送机输送至干磨前煤仓，再经过计量给料机送入磨煤机中，在第二干燥剂的存在下进行研磨和二次干燥，研磨合格的煤粉由第二干燥剂输送到煤粉分离器，分离出的煤粉经第一旋转给料机和干煤粉输送机送到煤粉仓进行贮存。

6.如权利要求5所述的高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺，其特征在于，所述经预干燥机干燥后产生的含尘废气经尾气出口送入煤粉分离器，分离出的废气经排风机排出，分离出的煤粉再经第二旋转给料机和煤粉输送机送煤粉输送机中。

7.如权利要求5所述的高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺，其特征在于，所述煤粉分离器分离出的第二干燥剂作为循环气体由风机送入惰性气体发生器中，与惰性气体发生器产生的高温烟气和调节气混合后重新作为第二干燥剂回送至磨煤机，所述调节气是指N₂或CO₂。

8.如权利要求7所述的高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺，其特征在于，所述循环气体中的70-80%体积的循环气体回送至惰性气体发生器，其余部分外排。

9.如权利要求5-8任一项所述的高水分低阶原煤制备干煤粉的制备工艺，其特征在于，控制预干燥后的干煤水分降至质量百分比5-15%，第一干燥剂采用低压蒸汽，预干燥机的尾气排放温度高于尾气露点20-30℃；控制经过磨煤机研磨和二次干燥后的干煤水分为质量百分比2-10%，磨煤机的氧含量＜8%vol，进磨机第二干燥剂温度为120-300℃，压力为0-20kPa；磨煤机出口第二干燥剂温度为90-110℃，压力为-3-0kPa，所述第二干燥剂为惰性气体发生器产生的高温烟气、循环气体和调节气的混合气体。