CN103134270B - 一种褐煤干燥系统及干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种褐煤干燥系统及干燥方法，褐煤干燥系统包括热风系统、振动流化床干燥器、氮气系统和除尘系统，热风系统通过进气管道向振动流化床干燥器内通入工作烟气对煤料干燥，振动流化床干燥器通过出气管道与除尘系统连接，氮气系统向振动流化床干燥器内通入氮气。干燥方法为将煤料均匀分布到振动流化床干燥器的床面上；向振动流化床干燥器底部通入温度在240℃～320℃和含氧量在14％以下的工作烟气，煤料在激振力和工作烟气浮力的共同作用下，呈流化状态向振动流化床的后部行进，与工作烟气快速换热，脱出水分，并由振动流化床干燥器的出料端排出。本发明褐煤干燥系统及干燥方法可以对褐煤进行快速有效的干燥，并能保证干燥过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及物料干燥领域，尤其涉及褐煤的干燥系统和干燥方法。
背景技术
褐煤是一种水分及挥发份含量较高、发热值较低的低阶煤种。随着对能源的需求日益增加，褐煤的开采量呈快速增长态势。但因其发热值较低，使得褐煤的应用受到严重制约。市场迫切需要开发出先进实用的技术，对褐煤原煤进行提质加工，提高褐煤的经济价值。
目前，公认可行的褐煤提质工艺方法主要有物理提质和化学提质两类。物理提质是采用各类干燥设备来降低褐煤含水量；化学提质主要是采用干馏工艺将褐煤加工成半焦和焦油。现已应用实施的该两类提质工艺普遍存在着单套机组处理量小，或者生产成本高的缺点。
传统物理体质的煤炭干燥方法是采用500℃～700℃高温烟气对煤泥或洗精煤进行干燥。由于褐煤挥发份高、燃点低，采用传统的高温干燥方法对褐煤进行干燥处理时，存在着挥发份析出、易燃易爆等问题。并且上述干燥方法还存在干燥效率较低，难以解决单机处理量低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现褐煤高效脱水且产能高的褐煤干燥系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：一种褐煤干燥系统，包括热风系统、振动流化床干燥器、氮气系统和除尘系统，所述热风系统包括烟气发生炉，所述烟气发生炉包括用于产生高温烟气的燃烧室和使高温烟气与空气充分混合形成干燥煤料所需的工作烟气的混风室，所述烟气发生炉的混风室连接有空气管道，所述烟气发生炉的混风室通过进气管道与所述振动流化床干燥器连通向所述振动流化床干燥器内通入所述工作烟气对煤料进行干燥，所述振动流化床干燥器顶部通过出气管道与除尘系统连接，所述氮气系统与所述振动流化床干燥器的前端连接用于向所述振动流化床干燥器内通入氮气。
作为优选，所述除尘系统包括第一除尘器、第二除尘器和第三除尘器，所述第一除尘器通过第一出气管道连接至所述振动流化床干燥器的中前部的上端，所述第二除尘器与所述第一除尘器连接，所述第二除尘器通过排气管道与烟囱连接，所述排气管道上设置第一引风机；所述第三除尘器通过第二出气管道连接至所述振动流化床干燥器的后部的上端；所述第一除尘器和第三除尘器均采用旋风除尘器，所述第二除尘器为布袋除尘器。
作为优选，所述热风系统的烟气发生炉通过第一进气管道与所述振动流化床干燥器的中前部连接用于将一部分工作烟气送入所述振动流化床干燥器的中前部，通过第二进气管道与所述振动流化床干燥器的后部用于将另一部分工作烟气送入所述振动流化床干燥器的后部；所述第一进气管道上连接第一鼓风机，所述第二进气管道上连接第二鼓风机；所述第三除尘器通过回气管道与所述烟气发生炉的混风室连接，所述回气管道上连接第二引风机。
作为优选，所述振动流化床干燥器为大型多腔室振动流化床干燥器，相邻两个腔室之间为软连接，所述振动流化床干燥器的进料端设置将需要干燥的褐煤物料均匀的分布到床面上的旋转进料阀，所述振动流化床干燥器的出料端设置将干燥后的褐煤物料排出的旋转排料阀。
作为优选，所述氮气系统包括氮气发生器和与所述氮气发生器连接用于储存所述氮气发生器生成的氮气，并向所述振动流化床干燥器和/或第二除尘器吹入氮气的氮气罐。
作为优选，所述褐煤干燥系统还包括利用褐煤煤块制备煤气并将制备的煤气送入所述烟气发生炉以助燃所述烟气发生炉内的煤粉的煤气发生炉。
本发明同时提供了一种褐煤的干燥方法，所述干燥方法为：需要干燥的褐煤物料从振动流化床干燥器前部的进料端分布到所述振动流化床干燥器的床面上；同时向所述振动流化床干燥器内通入温度在240℃～320℃和含氧量在14％以下的工作烟气，所述褐煤物料在所述振动流化床干燥器的床面传递的激振力和工作烟气浮力的共同作用下，呈流化状态向所述振动流化床干燥器的后部行进，并与所述工作烟气快速换热，脱出水分，脱水后的褐煤物料由所述振动流化床干燥器的后部的出料端排出，同时所述振动流化床干燥器产生的废烟气由所述振动流化床干燥器的上端连通至除尘系统进行除尘处理。
作为优选，由所述振动流化床干燥器的后部引出的废烟气经所述除尘系统处理后送入所述烟气发生炉的混风室与所述烟气发生炉的燃烧室产生的高温烟气及空气管道进入的空气一起进行混合配风，得到所需的所述工作烟气。
作为优选，当所述振动流化床干燥器内的工作烟气含氧量超过14％时，向所述振动流化床干燥器内充入氮气。
作为优选，所述烟气发生炉的混风室同时通过多条管道分别向所述振动流化床干燥器从前至后的不同腔室通入所述工作烟气，通入所述振动流化床干燥器前部腔室的工作烟气的温度和流量高于或等于通入位于其后部腔室的工作烟气的温度和流量。
与现有技术相比，本发明的褐煤干燥系统及干燥方法的有益效果在于：
1、本发明采用振动流化床干燥器为主机，利用低含氧量的热烟气作为干燥换热介质，将热工学、振动学和流体力学有机结合，使需要干燥的褐煤物料以极高的换热速度快速干燥，从而实现单套机组处理量的大型化。
2、采用温差控制手段，通入振动流化床干燥器的每一腔室的工作烟气的温度和风量可以根据去水量不同而调节。振动流化床干燥器前端腔室的温度和风量可以略高一些，以充分去除褐煤物料的水份；振动流化床干燥器后端腔室的温度和风量可以略低一些，保证从振动流化床干燥器的出料端出来的褐煤物料温度不致过高或者部分颗粒较小的褐煤物料出现过热现象。
3、可根据褐煤物料含水量不同以及要求去水量的不同，可以适当增减振动流化床干燥器的腔室的数量，以达到适度去水的目的，防止褐煤物料过干燥现象的发生。
4、可以将除尘系统收集的煤粉作为烟气发生炉的燃料，同时将振动流化床干燥器后部腔室经除尘后的低湿度废烟气作为工作烟气的一部分送入烟气发生炉的混风室进行配风，放掉前端腔室的高湿度废烟气，以节约能源，降低氧含量，避免高湿烟气在系统内的过饱和现象。
附图说明
图1为本发明的实施例的褐煤干燥系统的结构示意图。
附图标记说明
1-烟气发生炉2-空气管道
3-振动流化床干燥器4-第一除尘器
5-第二除尘器6-第三除尘器
7-排气管道8-烟囱
9-第一引风机10-第一出气管道
11-第二出气管道12-第一皮带机
13-第一进气管道14-第二进气管道
15-第一鼓风机16-第二鼓风机
17-回气管道18-第二引风机
19-第一腔室20-第二腔室
21-第三腔室22-第二皮带机
23-氮气发生器24-氮气罐
25-第三皮带机
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明的实施例的褐煤干燥系统，用于对粒度范围在50mm以下的褐煤物料进行干燥，包括热风系统、振动流化床干燥器3、氮气系统和除尘系统，其中，所述热风系统包括烟气发生炉1，烟气发生炉1具有燃烧室和混风室，所述燃烧室产生的高温烟气在混风室中与从空气管道2进入的空气进行充分混合形成工作烟气，所述工作烟气经进气管道在鼓风机的作用下进入振动流化床干燥器3对煤料进行干燥，烟气发生炉1通过进气管道与振动流化床干燥器3连通并向振动流化床3的底部通入所述工作烟气。振动流化床干燥器3顶部通过出气管道与所述除尘系统连接，所述氮气系统与振动流化床干燥器3的前端连接用于向振动流化床干燥器3内通入氮气。
作为本实施例的一种优选方案，所述除尘系统包括第一除尘器4、第二除尘器5和第三除尘器6，第一除尘器4通过第一出气管道10连接至振动流化床干燥器3的中前部的上端，第二除尘器5与第一除尘器4连接，第二除尘器7通过排气管道7与烟囱8连接，排气管道7上设置第一引风机9；第三除尘器6通过第二出气管道11连接至振动流化床干燥器3的后部的上端。第一除尘器4和第三除尘器6均采用旋风除尘器，且均为多管陶瓷旋风除尘器，第二除尘器5为布袋除尘器。
工作烟气作为完成褐煤物料干燥的换热介质，在褐煤产区建设干燥工程时，可利用除尘系统收集的煤粉作为燃料来制备工作烟气，这样较好解决了煤粉的回收利用问题；在褐煤发电厂建设褐煤干燥项目时，可利用发电厂的废烟气或者废烟气混合部分发电锅炉产生的饱和蒸汽来获得工作烟气，除尘系统收集的煤粉作为发电锅炉的燃料加以利用。
如图1所示，在褐煤产区制备工作烟气时，一般采用一种煤粉直喷式的烟气发生炉，将煤粉与助燃空气在烟气发生炉1的燃烧室混合燃烧产生高温(800℃～1100℃)烟气，在烟气发生炉1的混风室中与部分空气及经第三除尘器6除尘后回流的废烟气混合配风，得到所需温度范围在240℃～320℃左右和含氧量在14％以下的工作烟气，实现对褐煤物料的有效干燥。工作烟气最佳温度的设定，依工程项目的实际工况来选取。若从除尘系统下方所收集的煤粉热值较低(低于3500kcal/kg)，则还需要利用部分褐煤块煤，通过煤气发生炉(图中未示出)制备部分煤气充入到烟气发生炉1内来助燃煤粉。
作为本实施例的另一种优选方案，从烟气发生炉1的混风室出来的工作烟气一部分通过第一进气管道13连接至振动流化床干燥器3的中前部，第一进气管道13上连接第一鼓风机15；另一部分烟气通过第二进气管道14连接至振动流化床干燥器3的后部，第二进气管道14上连接第二鼓风机16；第三除尘器6通过回气管道17与烟气发生炉1的混风室连接，回气管道17上连接第二引风机18，使工作烟气对褐煤进行干燥后形成的废烟气返回到烟气发生炉1参与配风，以控制工作烟气的含氧量在14％以下。
经烟气发生炉1的混风室出来的工作烟气由第一鼓风机15和第二鼓风机16分别经第一进气管道13和第二进气管道14分配到振动流化床干燥器3的床面之下，且建立起足够穿过振动流化床干燥器3的床面及床面上的褐煤物料层的压力。分配到振动流化床干燥器3的床面下各部位、或者多腔室组合式振动流化床干燥器3的各腔室内的工作烟气流量，可以按照需要进行调节。根据用户对褐煤物料去水量要求的不同，褐煤干燥系统所需的时间不同，振动流化床干燥器3可选择单腔室的，也可以选择多腔室的。对于年处理量100万吨、去水量25％的褐煤干燥项目，采用一套三腔室组合式振动流化床干燥器完全能够满足要求。即本实施例中示出的振动流化床干燥器3便是三腔室组合式振动流化床，相邻两个腔室之间为软连接。为防止煤料升温过高，可以通过改变配风比例的办法，使较高温度的工作烟气进入振动流化床干燥器3的第一腔室19和第二腔室20，使较低温度的工作烟气进入振动流化床干燥器3的最后一个腔室即第三腔室21。褐煤物料在振动流化床1的床面上呈流化状态行进，工作烟气穿过振动流化床干燥器3的床面后与褐煤物料快速、充分地换热，然后携带褐煤物料脱出的水分和部分细煤粉进入除尘系统。进入第三腔室21的工作烟气穿过煤层后经第二出气管道11经过第三除尘器6进行煤粉收集，废烟气返回烟气发生炉1的混风室参与配风，以控制工作烟气的含氧量；进入第一腔室19和第二腔室20的工作烟气穿过煤层后经第一出气管道10经过第一除尘器4和第二除尘器5的充分净化后由烟囱8排放。返回烟气发生炉1的混风室参与配风的废烟气一般从振动流化床干燥器3的尾端获得，该部分废烟气的含水量远小于振动流化床干燥器3前段排出的废烟气的含水量。从振动流化床干燥器3引出的废烟气的温度控制在80℃左右，以防止废烟气在排放前结露。第一除尘器4、第二除尘器5和第三除尘器6收集的煤粉由设置在其下方的第三皮带机25输送至烟气发生炉1，作为烟气发生炉1的燃料，从而较好解决了煤粉的回收利用问题，也有效降低了褐煤干燥的成本。
褐煤原煤由第二皮带机22送入振动流化床干燥器3前部的进料端，经过旋转进料阀较为均匀地将褐煤物料分布到振动流化床干燥器3的床面之上。褐煤物料在床面传递的激振力和工作烟气浮力的双重作用下，呈流化状态向前行进，通过振动流化床干燥器3的各个腔室，并与工作烟气快速换热，脱出水分。褐煤物料脱出的水分和部分煤粉随废烟气，从振动流化床干燥器3的顶部被第一引风机9和第二引风机18引出。褐煤物料在振动流化床干燥器3内脱水干燥后经旋转排料阀排出，通过第一皮带机12送到成品煤堆场或储煤仓。褐煤物料干燥脱水的速度，可通过调解通入到振动流化床干燥器3内的工作烟气的流量和床面上褐煤物料层的厚度，褐煤物料干燥后的温度一般控制在80℃左右。
如果褐煤原煤的灰分含量较大，在进入振动流化床干燥器3进行干燥之前，可利用风选机组先进行干选，除去部分的煤矸石，降低原煤灰分。
作为实施例的再一种优选方案，本发明的褐煤干燥系统还包括氮气发生器23和氮气罐24，氮气罐24与氮气发生器23连接用于储存氮气发生器23生成的氮气。氮气作为第二除尘器7即布袋除尘器反吹布袋以除去第二除尘器5的布袋上粘附的煤粉的气源。另外，当振动流化床干燥器3内出现工作烟气含氧量超标的情况时，紧急向振动流化床干燥器3内充入部分氮气，以降低工作烟气的含氧量，防止煤粉燃爆。振动流化床干燥器3内若局部积存煤粉，也利用氮气进行吹扫。
本发明可以采用控制系统通过检测所采集的褐煤干燥系统内的各种技术参数，来调整系统的工作状态，控制整个褐煤干燥系统的稳定运行。所检测和控制的工艺参数主要有：进煤量、出煤量、出煤温度；工作烟气和废烟气的流量、温度、压力；流化床内的氧含量、一氧化碳含量、挥发份析出量；流化床的振幅、频率等。
因此，本发明提供了的褐煤的干燥方法，是将需要干燥的褐煤物料从振动流化床干燥器3前部的进料端分布到振动流化床干燥器3的床面上；同时向振动流化床干燥器3内通入温度在240℃～320℃和含氧量在14％以下的工作烟气，所述褐煤物料在振动流化床干燥器3的床面传递的激振力和工作烟气的浮力的共同作用下，呈流化状态向振动流化床的后部行进，并与所述工作烟气快速换热，脱出水分，脱水后的褐煤物料由振动流化床干燥器3的后部的出料端排出，同时振动流化床干燥器3产生的废烟气由振动流化床的上端连通至除尘系统进行除尘处理。
综上，本发明的褐煤干燥系统及干燥方法具有以下较为突出的有益效果：
1)采用多腔室组合式振动流化床干燥器为主机，以低氧(含氧量14％以内)工作烟气(300℃左右)为换热介质进行褐煤干燥，实现褐煤高效脱水，实现单套机组处理量的大型化。
2)供给振动流化床各区段或各腔室的工作烟气可以实现差温控制，如烟气发生炉1的混风室内分不同的腔室，控制不同腔室内的混合后的工作烟气的温度不同，如向振动流化床干燥器3的第一腔室19和第二腔室20内充入温度较高或流量较大的工作烟气，而向第三腔室21内充入温度较低或流量稍小的工作烟气，以获得最佳的干燥效果。
3)可根据所要求的去水量的不同，增减振动流化床干燥器3的腔室数量，如要求去除的水量较大，则增加振动流化床的腔室数量，反之，则减少腔室的数量。
4)通过控制褐煤物料的进料量，使振动流化床床面上煤层厚度及煤料行进速度可在一定范围内调节。
5)褐煤干燥过程收集的煤粉用来制备工作烟气，使其得到充分利用。
6)采用控制系统检测振动流化床内的含氧量、用氮气作为保障以降低振动流化床内的含氧量以及向振动流化床内通入低氧(含氧量低于14％)的工作烟气的方式，确保避免褐煤干燥过程发生燃爆的可能，保证了褐煤干燥系统的安全性。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种褐煤干燥系统，其特征在于，包括热风系统、振动流化床干燥器、氮气系统和除尘系统，所述热风系统包括烟气发生炉，所述烟气发生炉包括用于产生高温烟气的燃烧室和使高温烟气与空气充分混合形成干燥煤料所需的工作烟气的混风室，所述烟气发生炉的混风室连接有空气管道，所述烟气发生炉的混风室通过进气管道与所述振动流化床干燥器连通向所述振动流化床干燥器内通入所述工作烟气对煤料进行干燥，所述振动流化床干燥器顶部通过出气管道与除尘系统连接，所述氮气系统与所述振动流化床干燥器的前端连接用于向所述振动流化床干燥器内通入氮气；
所述除尘系统包括第一除尘器、第二除尘器和第三除尘器，所述第一除尘器通过第一出气管道连接至所述振动流化床干燥器的中前部的顶部，所述第二除尘器与所述第一除尘器连接，所述第二除尘器通过排气管道与烟囱连接，所述排气管道上设置第一引风机；所述第三除尘器通过第二出气管道连接至所述振动流化床干燥器的后部的顶部；所述第一除尘器和第三除尘器均采用旋风除尘器，所述第二除尘器为布袋除尘器；
所述热风系统的烟气发生炉通过第一进气管道与所述振动流化床干燥器的中前部连接用于将一部分工作烟气送入所述振动流化床干燥器的中前部，通过第二进气管道与所述振动流化床干燥器的后部用于将另一部分工作烟气送入所述振动流化床干燥器的后部；所述第一进气管道上连接第一鼓风机，所述第二进气管道上连接第二鼓风机；所述第三除尘器通过回气管道与所述烟气发生炉的混风室连接，所述回气管道上连接第二引风机。
2.根据权利要求1所述的褐煤干燥系统，其特征在于，所述振动流化床干燥器为大型多腔室振动流化床干燥器，相邻两个腔室之间为软连接，所述振动流化床干燥器的进料端设置将需要干燥的褐煤物料均匀的分布到床面上的旋转进料阀，所述振动流化床干燥器的出料端设置将干燥后的褐煤物料排出的旋转排料阀。
3.根据权利要求1所述的褐煤干燥系统，其特征在于，所述氮气系统包括氮气发生器和与所述氮气发生器连接用于储存所述氮气发生器生成的氮气，并向所述振动流化床干燥器和/或第二除尘器吹入氮气的氮气罐。
4.根据权利要求1所述的褐煤干燥系统，其特征在于，所述烟气发生炉以除尘系统收集的煤粉作为燃料，所述褐煤干燥系统还包括利用褐煤煤块制备煤气并将制备的煤气送入所述烟气发生炉以助燃所述烟气发生炉内的煤粉的煤气发生炉。
5.一种褐煤的干燥方法，其特征在于，所述干燥方法为：需要干燥的褐煤物料从振动流化床干燥器前部的进料端分布到所述振动流化床干燥器的床面上；同时向所述振动流化床干燥器内通入温度在240℃～320℃和含氧量在14％以下的工作烟气，所述褐煤物料在所述振动流化床干燥器的床面传递的激振力和工作烟气浮力的共同作用下，呈流化状态向所述振动流化床干燥器的后部行进，并与所述工作烟气快速换热，脱出水分，脱水后的褐煤物料由所述振动流化床干燥器的后部的出料端排出，同时所述振动流化床干燥器产生的废烟气由所述振动流化床干燥器的顶部连通至除尘系统进行除尘处理；所述除尘系统包括第一除尘器、第二除尘器和第三除尘器，所述第一除尘器通过第一出气管道连接至所述振动流化床干燥器的中前部的顶部，所述第二除尘器与所述第一除尘器连接，所述第二除尘器通过排气管道与烟囱连接；所述第三除尘器通过第二出气管道连接至所述振动流化床干燥器的后部的顶部；
由所述振动流化床干燥器的后部的顶部引出的废烟气经所述除尘系统处理后送入所述烟气发生炉的混风室与所述烟气发生炉的燃烧室产生的高温烟气及空气管道进入的空气一起进行混合配风，得到所需的所述工作烟气；
当所述振动流化床干燥器内的工作烟气含氧量超过14％时，向所述振动流化床干燥器内充入氮气；
所述烟气发生炉的混风室同时通过多条管道分别向所述振动流化床干燥器从前至后的不同腔室通入所述工作烟气，通入所述振动流化床干燥器前部腔室的工作烟气的温度和流量高于或等于通入位于其后部腔室的工作烟气的温度和流量。
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