CN103123205A

CN103123205A - 一种流化移动串置式蒸汽干燥系统及工艺

Info

Publication number: CN103123205A
Application number: CN2013100720578A
Authority: CN
Inventors: 王勤辉; 程乐鸣; 方梦祥; 骆仲泱; 施正伦; 余春江; 高翔; 周劲松; 倪明江; 岑可法
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: CN103123205B

Abstract

本发明公开了一种流化移动串置式蒸汽干燥系统及工艺，所述系统包括：顶部设有排气口，中部设有进料口，底部设有出料口，在进料口与出料口之间依次设有上层布风管和下层布风管的流化床干燥装置；与流化床干燥装置的进料口连通的进料装置；承接流化床干燥装置的出料口的出料装置；具有气相出口、进气口和固相出口的除尘装置，进气口与流化床干燥装置的排气口连通，固相出口与出料装置斜接；依次串联的引风机和鼓风机，其中引风机入口与除尘装置的气相出口相连，鼓风机的出风口分别与上层布风管和下层布风管连通。本发明还提供了一种流化移动串置式蒸汽干燥工艺。本发明系统安全性能好，易于干燥过程中水蒸汽的回收。本发明工艺对物料的干燥效率高。

Description

一种流化移动串置式蒸汽干燥系统及工艺

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其涉及一种流化移动串置式蒸汽干燥系统及工艺。

背景技术

含水分高及其所导致的发热量低是高水分煤利用的主要障碍。

以褐煤为例，褐煤主要用来直接燃烧发电，褐煤中含有20～50%左右的水分，如直接参与燃烧，一方面在着火过程中需要大量的能量，加之褐煤挥发成分高，容易发生爆炸，因此在燃烧控制上有一定的难度；另外，由于水分蒸发的过程中会带走大量的热能，使得燃烧排烟热损失严重，电厂热效率低，这无疑增加了发电的成本。

通过干燥处理降低高水分煤水分，一方面可以提高热值和能量密度，降低运输成本，另一方面还可以提高下游装置的利用效率，降低设备规模。因此，研究高水分煤节能脱水技术，减少高水分煤干燥脱水能耗，对于提高高水分煤市场竞争力，降低发电和其它高水分煤综合利用的成本，实现高水分煤的清洁高效利用，降低碳排放强度，具有十分重要的意义。

公开号为CN101581533A的中国专利文献公开了一种过热蒸汽褐煤预干燥装置及其工艺，该专利中过热蒸汽褐煤预干燥装置包括带有至少一个内置换热器的内加热流化床干燥装置，内加热流化床干燥装置设有加料装置、卸料阀II以及至少一级除尘装置；其中，内置换热器与饱和蒸汽连接，内加热流化床干燥装置的流化床与过热蒸汽连接，内置换热器还与冷凝水系统连接；内加热流化床干燥装置的乏气经除尘装置除尘后一路通过加压装置返回流化床；另一路排空。

该专利通过将加热流化床与过热蒸汽干燥工艺结合起来，但是干燥效率仍然不高，且流化床内的过热蒸汽容易冷却。

又如公开号为CN101581532A的中国专利文献公开了一种多效过热蒸汽褐煤预干燥系统及其工艺，该专利中多效过热蒸汽褐煤预干燥系统包括串联的多级干燥装置，其中每级干燥装置均设有加料装置、出料装置及至少一级除尘装置，除尘装置末端通过加压装置将一部分尾气送回本级干燥装置，另一部分尾气作为热源送入下一级干燥装置；其中，一级干燥装置与蒸汽热源连接，末级干燥装置的除尘装置通过加压装置将一部分尾气送回本级干燥装置，另一部分尾气排空。

尽管该专利通过设置多个干燥装置来提高褐煤的干燥效果，但是装置极其复杂，空间面积大，装置的成本及维护费用均较高，褐煤干燥过程中水蒸气的回收利用繁琐。

综上所述，目前的高水分煤干燥装置普遍存在换热强度低、处理量小、干燥产生的水不易回收等问题，因此干燥效率高、安全性能好且容易实现干燥水回收的高水分煤干燥工艺及装置具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种流化移动串置式蒸汽干燥系统，结构简单、干燥效率高、安全性能好，且容易实现干燥过程中水蒸汽的回收。

一种流化移动串置式蒸汽干燥系统，包括：

流化床干燥装置，顶部设有排气口，中部设有进料口，底部设有出料口，在所述进料口与出料口之间依次设有上层布风管和下层布风管；

进料装置，与所述流化床干燥装置的进料口连通；

出料装置，承接所述流化床干燥装置的出料口；

除尘装置，具有气相出口、进气口和固相出口，所述进气口与所述流化床干燥装置的排气口连通，所述固相出口与所述出料装置斜接；

依次串联的引风机和鼓风机，其中引风机入口与除尘装置的气相出口相连，鼓风机的出风口分别与上层布风管和下层布风管连通。

进料装置将待干燥的物料送至流化床干燥装置，干燥介质通过上层布风管和下层布风管通入到流化床干燥装置内，对物料进行干燥，干燥完成的物料通过流化床干燥装置底部的出料口排出后，被出料装置输送。

蒸汽（包括物料干燥产生的水蒸气和发生热交换后的流化蒸汽）通过流化床干燥装置顶部的排气口排出，经除尘装置除尘，分离出的固体物料颗粒经由除尘装置的固相出口排出，并由出料装置输送，部分蒸汽送至鼓风机被加压后作为流化、干燥介质重新送回上层布风管和下层布风管，多余的水蒸气则由引风机排出，。

所述引风机和鼓风机之间的管路上设有蒸汽外排支路。排出的干燥产生的水蒸气，可以直接排放，也可以通过设置冷却装置将其冷凝成液态水回收利用，节约资源。

所述上层布风管为水平排布的布风管，所述布风管上设有风帽。

所述流化床干燥装置的进料口与上层布风管之间设有换热装置。

在物料干燥过程中，向换热装置通入蒸汽，物料与换热装置发生热交换，能够更好的干燥物料，所述换热装置可以为蛇形管换热器。

所述流化床干燥装置的壁面由膜式壁构成，所述膜式壁的顶部设有热水进口集箱，底部设有热水出口集箱。

将热水通过热水进口集箱进入膜式壁，可以形成保温层，保证流化床干燥装置内壁的温度高于蒸汽的凝结温度，防止了蒸汽凝结，也降低了流化床干燥装置的散热损失。

所述膜式壁的热水进口集箱与所述换热装置的出口连通。换热装置产生的热水通过热水进口集箱进入膜式壁，合理利用冷却后热水热量资源。

所述流化床干燥装置的膜式壁内侧设有耐磨层，所述膜式壁的外侧设有保温层。

所述进料装置包括：

料仓，底部设有排料口；

螺旋输送机，承接所述料仓的排料口，用于向所述流化床干燥装置的进料口送料。

所述出料装置中的螺旋输送机也可以被传送带替换。

所述出料装置为螺旋输送机或传送带。

所述除尘装置包括沿着气体的流向串联布置的旋风分离器和除尘器，所述旋风分离器设有与所述流化床干燥装置的排气口连通的进气口，所述除尘器设有气相出口，所述旋风分离器和除尘器均设有与所述出料装置斜接的固相出口。

本发明还提供了一种流化移动串置式蒸汽干燥工艺，包括：

（1）将待干燥的物料粉碎，输送至干燥装置中，该干燥装置内部带有上下两层布风管和换热装置；

（2）向上下两层布风管内通入过热蒸汽，使物料在上层布风管上方处于流化状态，同时换热装置对物料进行加热干燥；

（3）通过流化床干燥装置的出料，使上层布风管上方的物料经流化干燥后，以移动状态经过上下两层布风管，向下流动至干燥装置底部排出，其中物料在移动过程中仍保持与来自下层布风管的过热蒸汽相接触。

本发明流化移动串置式蒸汽干燥工艺中过热蒸汽为流化介质，同时也是干燥介质，上下两层布风管（即包括上层布风管和下层布风管）通入的过热蒸汽与物料快速混合，物料在上层布风管上方处于流化状态，同时与换热装置发生换热交换，物料所含的水分被蒸发析出，得到干燥；经干燥后的物料下落，在移动经过上下两层布风管时，仍然与下层布风管的过热蒸汽接触，通过热质交换进一步析出所含部分水分。通过两步干燥，可有效的去除物料中的水分，干燥效率高，最终干燥完成的物料经干燥装置底部排出。

物料在干燥前，通常要先粉碎至粒径小于6mm的颗粒。

换热装置可以为蛇形管换热器，向换热装置内通入过热蒸汽，对物料进行加热干燥，并维持干燥装置的工作温度在105℃～120℃之间。

在对物料加热的过程中，换热装置内的过热蒸汽被冷却成热水，该热水可以作为干燥装置的保温介质，不仅合理利用资源，也可以防止干燥装置内的过热蒸汽凝结，并降低干燥装置的散热损失。

所述的过热蒸汽的温度一般为160～180℃，压强为0.4～0.8MPa。

干燥装置排出的部分蒸汽经除尘、加压后送回干燥装置的上下两层布风管，对物料进行干燥。

物料在流化干燥阶段的含水量根据具体要求而定。

物料干燥过程中蒸发的水蒸气经除尘后可直接排出或冷凝成液态水回收利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明工艺以过热蒸汽为流化介质，干燥装置的气体全部为过热蒸汽，不含空气，可以防止物料干燥过程中发生燃烧爆炸现象的发生；

（2）本发明系统，物料流化过程中，传热传质过程剧烈，单位体积的高水分物料处理量大，同等处理量的系统的占地小，且容易放大；同时，物料干燥过程析出的水蒸气比较容易经进一步冷却冷凝回收利用；

（3）本发明工艺物料经过两步干燥，即流化状态和移动状态的干燥，有效控制干燥后物料水分含量；

（4）本发明系统中的流化床干燥装置采用膜式壁结构，并以蒸汽冷却生成的热水为保温介质，在保证流化床干燥装置内壁温度高于内部蒸汽的凝结温度的同时，降低设备的散热损失。

附图说明

图1为本发明流化移动串置式蒸汽干燥系统的结构示意图；

图2为本发明图1中沿A-A方向的剖视图；

其中，1、料仓；2、螺旋输送机；3、流化床干燥装置；4、膜式壁；5、耐磨层；6、蛇形管换热器；7、进料口；8、旋风分离器；9、除尘器；10、引风机；11、出气管；12、上布风总管；13、出料装置；14、出料口；15、下布风总管；16、排气口；17、鼓风机；18、排气阀；19、蒸汽外排支路；20、上层布风管；21、下层布风管；22、均流器；23、布风管；24、风帽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐释。

如图1所示，本实施例中流化移动串置式蒸汽干燥系统中，物料进行干燥的场所为流化床干燥装置3。

流化床干燥装置3的顶部设有排气口16，中部设有进料口7，底部设有出料口14。在进料口7与出料口14之间依次设有上层布风管20和下层布风管21。如图2所示，上层布风管20为水平排布的布风管23，布风管上间隔的设有风帽24，可以均匀分布送入蒸汽。下层布风管21与上层布风管20的结构相同。

流化床干燥装置3的底部为锥形，该锥形的底部内设有均流器22，物料颗粒可以均匀向下流动，避免中心沟流产生。

流化床干燥装置的壁面由膜式壁4构成，当热水充满膜式壁4时，可以发挥保温的作用，膜式壁4的顶部设有热水进口集箱，膜式壁4的底部开设有热水出口集箱，可以及时排出热水。流化床干燥装置3的膜式壁4内侧设有耐磨层5，可以减缓流化床干燥装置的磨损，膜式壁4的外侧还设有保温层。

流化床干燥装置3的进料口7与上层布风管20之间设有蛇形管换热器6，蛇形管换热器6带有用于输入过热蒸汽的入口和热水出口，该入口处设有入口集箱，该热水出口处设有热水出口集箱，蛇形管换热器6的热水出口集箱与膜式壁4的顶部的热水进口集箱连通，这样，蛇形管换热器6产生的热水可以流入膜式壁4，充分利用了冷却后热水热量资源。

流化床干燥装置3的中部设有添加待干燥物料的进料口7，待干燥的物料由料仓1储存，料仓1的下方设有一个螺旋输送机2，该螺旋输送机2可以将料仓1内的物料通过该进料口7输送至流化床干燥装置3内，当然，螺旋输送机2也可以替换为传送带。流化床干燥装置3的底部设有出料口14，出料口14处设有放料阀。流化床干燥装置3的下方设有出料装置13（具体为螺旋输送机），干燥完成的物料经过出料口落入出料装置13内，得以输出。

流化床干燥装置3顶部的排气口16与旋风分离器8的进气口连通，用来分离蒸汽（包括热交换后的流化蒸汽以及物料蒸发的水蒸气）中携带的固体物料颗粒，旋风分离器8的底端设有固相出口，该固相出口连通设置有排料管，该排料管与出料装置13连通，固体物料颗粒通过该排料管落入到出料装置13内。

与旋风分离器8还连接有一个除尘器9，可以进一步对蒸汽中携带的固体物料颗粒进行分离，该除尘器9的底端也设有固相出口，该固相出口连通设置有一个排料管，该排料管与出料装置13连通，固体物料颗粒通过该排料管落入出料装置13内。

与除尘器9的气相出口还依次连接有一个引风机10和一个鼓风机17，引风机10和鼓风机17之间的管路上设有蒸汽外排支路19，蒸汽外排支路19上设有一个排气阀18。

鼓风机17的出气口连接有一个出气管11，出气管11设有上出气口和下出气口，上出气口连通有一个上布风总管12，上布风总管12远离出气管11的一端与上层布风管20连通。出气管11的下出气口连通有一个下布风总管15，下布风总管15远离出气管11的一端与下层布风管21连通。

该流化移动串置式蒸汽干燥系统的工作过程为：

料仓1内的待干燥的物料落入螺旋输送机2内，螺旋输送机2将待干燥的物料输送至流化床干燥装置3内，此时，鼓风机17向上布风总管12和下布风总管15鼓入过热蒸汽，上布风总管12的过热蒸汽通过上层布风管20进入流化床干燥装置3，下布风总管15的过热蒸汽通过下层布风管21进入流化床干燥装置3，通入上布风总管12的过热蒸汽约占过热蒸汽总量的60～80%，过热蒸汽的温度一般为160～180℃，压强为0.5～0.6MPa，上层布风管20和下层布风管21通入的过热蒸汽使待干燥的物料在上风布风管20上方处于流化状态，与此同时，向蛇形管换热器6输入过热蒸汽，蛇形管换热器6与物料发生热质交换，物料被加热的同时，蛇形管换热器6内的过热蒸汽被冷却成热水，冷却形成的热水通过蛇形管换热器6的热水出口集箱排出，并通过膜式壁4顶部的热水进口集箱进入，形成保温层，并可通过膜式壁4底部的热水出口集箱排出。

上层布风管20上方的物料经流化干燥后，通过流化床干燥装置3下部出料装置13的出料，物料以移动状态经过上层布风管20和下层布风管21过程中仍与下层布风管20送入的过热蒸汽进行热质交换。

流化床干燥装置3内的蒸汽会携带者一些固体物料颗粒从流化床干燥装置3顶部的排气口16排出，依次经过旋风分离器8和除尘器9进行除尘处理，分离的固体物料颗粒通过旋风分离器8和除尘器9底部的排料管落入出料装置13内，并被出料装置13输出。经除尘处理后的蒸汽进入到引风机10、鼓风机17，并且部分蒸汽被鼓风机17增压，经增压的蒸汽作为流化蒸汽被鼓风机17送入上布风总管12和下布风总管15，进而被送入流化床干燥装置3内，重新作为流化、干燥介质，对待干燥的物料进行干燥处理，而多余的水蒸气则可以通过蒸汽外排支路19直接排出，或者进一步冷却生产可进一步利用的水。

下面以褐煤为例，进一步具体阐述。

含水率34%、发热量11275kJ/kg的高水分褐煤粉碎至颗粒粒径小于6mm后，通过料仓1经螺旋绞龙2送入干燥装置（流化床干燥装置），在流化床干燥装置3的上层布风管20上方以流化状态与蛇形管换热器6（蛇形管换热器6内通入的为来自蒸汽轮机60t/h左右低压（0.6MPa）低温（180℃）过热蒸汽）进行热交换，被加热到110℃左右，所含水分蒸发析出。同时，来自蒸汽轮机60t/h左右低压（0.6MPa）低温（180℃）过热蒸汽被冷却后以120℃左右的热水经热水进口集箱进入流化床干燥装置3的膜式壁4，并可从膜式壁4的热水出口集箱排出。

高水分煤蒸发析出的水蒸汽以及发生热交换后的流化蒸汽一起经旋风分离器8分离出所携带的大部分细颗粒后进入除尘器9，除尘后的约50000m³/h的过热蒸汽（压力约0.1kPa温度约为105℃）被鼓风机17加压到30kPa左右后经上层布风管20与下层布风管21送入流化床干燥装置3，其中，约15000m³/h的过热蒸汽从下层布风总管21送入流化床干燥装置3内，上层布风管20约35000m³/h的过热蒸汽与下层布风管21送入的过热蒸汽一起作为流化介质使煤颗粒在上层布风管20上方处于流化状态。

上层布风管20上方的煤颗粒经流化干燥后，通过流化床干燥装置3下部出料装置13的出料，使煤颗粒向下移动，煤颗粒移动经过上层布风管20和下层布风管21时与下层布风管21通入的过热蒸汽进行热质交换，生成含水率13%、发热量15816kJ/kg的150t/h的干燥煤后，通过出料装置13排出，该出料装置13的出料速度可控制煤颗粒在流化床干燥装置3内的停留时间。

干燥所产生的约100000m³/h的水蒸汽则通过蒸汽外排支路19直接排放，也可以通过冷却生产可进一步利用的水。

Claims

1.一种流化移动串置式蒸汽干燥系统，其特征在于，包括：

进料装置，与所述流化床干燥装置的进料口连通；

出料装置，承接所述流化床干燥装置的出料口；

2.如权利要求1所述的流化移动串置式蒸汽干燥系统，其特征在于，所述引风机和鼓风机之间的管路上设有蒸汽外排支路。

3.如权利要求1所述的流化移动串置式蒸汽干燥系统，所述流化床干燥装置的进料口与上层布风管之间设有换热装置。

4.如权利要求3所述的流化移动串置式蒸汽干燥系统，所述流化床干燥装置的壁面由膜式壁构成，所述膜式壁的顶部设有热水进口集箱，底部设有热水出口集箱。

5.如权利要求4所述的流化移动串置式蒸汽干燥系统，其特征在于，所述膜式壁的热水进口集箱与所述换热装置的出口连通。

6.一种流化移动串置式蒸汽干燥工艺，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的流化移动串置式蒸汽干燥工艺，其特征在于，对物料进行加热干燥的过程中，换热装置产生的热水作为干燥装置的保温介质。

8.如权利要求6所述的流化移动串置式蒸汽干燥工艺，其特征在于，干燥装置排出的部分蒸汽经除尘、加压后送回干燥装置的上下两层布风管，对物料进行流化和干燥。