CN103409198B

CN103409198B - 一种低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫系统及工艺

Info

Publication number: CN103409198B
Application number: CN201310315085.8A
Authority: CN
Inventors: 赵改菊; 尹凤交; 李选友; 蔡连国; 王成运; 顾颖
Original assignee: SHANDONG TIANLI DRYING CO Ltd
Current assignee: SHANDONG TIANLI DRYING CO Ltd
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-07-23
Also published as: CN103409198A

Abstract

本发明公开了一种低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫系统，包括过热蒸汽干燥装置，给料装置、过热蒸汽干燥装置和微波干燥机依次连接；过热蒸汽干燥装置的进风口及过热蒸汽干燥装置的内置换热器均与过热蒸汽热源连接；微波干燥机的进风口与过热蒸汽干燥装置的出风口连接，微波干燥机出风口与除尘装置的进风口和脱硫装置的进风口依次连接，脱硫装置还与单质硫回收装置连接；微波干燥机的出料口和除尘装置的出料口分别与干料仓连接。本发明还公开了一种相应的低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫的工艺。本发明采用过热蒸汽和微波联合干燥脱水脱硫的工艺将低阶煤或煤泥干燥，既能同时脱水脱硫，提高了能源的利用率，减少了尾气的污染，同时又能回收单质硫，节能环保。

Description

一种低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种利用过热蒸汽和微波联合干燥低阶煤或煤泥，并能脱水脱硫的系统及工艺。

背景技术

低阶煤或煤泥含水量普遍偏高，作为燃料直接燃烧将导致燃烧效率低等问题；此外，我国所开采煤炭的含硫量也在逐步提高，低阶煤或煤泥中的硫在转化和燃烧利用过程中，会产生SO₂和H₂S气体，造成严重的环境污染。为降低低阶煤或煤泥使用过程中带来的有害影响，必须对低阶煤或煤泥进行干燥、脱硫。传统的低阶煤或煤泥干燥方法有外排、沉淀、火力干燥和风干法等。火力干燥过程中容易产生粉尘，在烟囱中易产生爆炸性混合物，采用外排和沉淀处理又会产生环境污染问题。由于低阶煤或煤泥的水分高，风干法并不能有效的对低阶煤或煤泥除湿干燥。微波干燥是一种新型的热能技术，利用微波辐射干燥低阶煤或煤泥时，低阶煤或煤泥中的水和有机硫吸收微波的能力比煤泥高10倍以上，当水、硫化物的温度达到活化温度时，煤基质的温度仍然很低。因此，利用微波辐射干燥低阶煤或煤泥不仅能脱水脱硫，还不会引起煤基体的过热分解，避免低阶煤或煤泥的特性变异。与传统低阶煤或煤泥干燥技术相比，微波干燥低阶煤或煤泥技术具有即时性、整体性、选择性、能量利用高效性，以及安全、卫生、无污染的优点，将微波干燥技术运用于低阶煤或煤泥提质将具有很好的发展前景。

中国专利申请（201210221818.7）公开了一种利用组合干燥设备烘干煤泥的方法，其利用微波干燥设备将含水率30%的煤泥烘干至含水率20%，然后利用空心浆叶干燥机将煤泥干燥至含水率为13%，此工艺具有能源消耗低、环境污染小、烘干速度快等优点。但低阶煤或煤泥干燥存在恒速干燥阶段和降速干燥阶段。在恒速干燥阶段，低阶煤或煤泥干燥的水分主要是外在水分，干燥速率较快，能量利用率高。而在降速干燥阶段，低阶煤或煤泥干燥的水分主要是内在水分，干燥速率的变化规律已与物料性质及内部结构有关，总的表现为水分自物料内部向表面转移的速率低于物料表面向干燥气体的汽化速率，蒸发已由表面汽化控制转变成内部扩散控制，在该阶段干燥速率急速下降，能量利用率降低。因此，该工艺在干燥的后期即降速干燥阶段，会存在干燥速率小、干燥时间长且耗能大等不足，需要对该工艺进行改进。

发明内容

本发明提出采用过热蒸汽干燥技术和微波干燥技术联合用于干燥低阶煤或煤泥，目的是提供一种节能、环保、高效的联合干燥系统及工艺，用于低阶煤或煤泥的干燥。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫系统，包括：给料装置、过热蒸汽干燥装置、微波干燥机、除尘装置、脱硫装置和单质硫回收装置；给料装置、过热蒸汽干燥装置和微波干燥机依次连接；过热蒸汽干燥装置的进风口及过热蒸汽干燥装置的内置换热器均与过热蒸汽热源连接；微波干燥机进风口与过热蒸汽干燥装置的出风口连接，微波干燥机的出风口与除尘装置的进风口和脱硫装置的进风口依次连接，脱硫装置还与单质硫回收装置连接；微波干燥机的出料口和除尘装置的出料口分别与干料仓连接。

所述给料装置包括料仓、传送装置，低阶煤或煤泥由料仓经传送装置进入过热蒸汽干燥机，且给料装置的出料高度高于过热蒸汽干燥装置的进料口。。

所述过热蒸汽干燥装置为以过热蒸汽为热源的流化床干燥机、气流干燥机或回转圆筒干燥机。

所述除尘装置为旋风除尘器，除尘后的尾气经脱硫装置后一路返回过热蒸汽干燥装置，另一路经外部换热器与由风机加压后的空气换热后排空。

所述脱硫装置为填料塔，其塔内布置有若干层旋流板，脱硫剂为的氢氧化钠溶液，填料塔内经脱硫剂脱硫后产生的混合溶液部分返回填料塔循环使用，底部出来的富液进入单质硫回收装置。

所述单质硫回收装置，包括液封槽、富液槽、再生塔、硫泡沫槽、熔硫釜、液位调节器、戈尔过滤器、再生泵；该装置为现有技术，不再赘述其具体构造。

一种低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫工艺，可将低阶煤或煤泥进行干燥，并能脱除、回收硫单质，它的工艺流程为：

（1）粉碎后含水质量比为20%～30%的低阶煤或煤泥由料仓经传送装置，进入过热蒸汽干燥装置内；

（2）部分过热蒸汽作为携湿气体由过热蒸汽干燥装置的气体入口进入过热蒸汽干燥装置内；

（3）过热蒸汽送入过热蒸汽干燥装置的内置换热器作为干燥热源；

（4）通过控制低阶煤或煤泥在过热蒸汽干燥机装置的停留时间，将低阶煤或煤泥干燥完其外在水分后，送入微波干燥机；

（5）通过控制低阶煤或煤泥在微波干燥机的干燥室内的停留时间，干燥至要求的水分后，由微波干燥机出料口排出，与除尘装置收集的干粉一起输送至干料仓；

（6）干燥析出的水分及部分干低阶煤或煤泥由微波干燥机内的过热蒸汽乏气（携湿气体）携带，经除尘装置除尘、脱硫装置脱硫后一路返回过热蒸汽干燥机，另一路经外部换热器与由风机加压后的空气换热后排空；

（7）脱硫后的富液和稀盐酸、压缩空气一起进入单质硫回收装置回收单质硫。

所述步骤（2）和（3）中，所述过热蒸汽的压力为0.3～0.6MPa，与低阶煤或煤泥换热后成冷凝水返回锅炉。

所述步骤（4）中，所述干燥后的低阶煤或煤泥温度为100～120℃。

所述步骤（5）中，所述除尘后的尾气温度为150～200℃，经脱硫装置脱硫后体积比为50～70%的尾气返回过热蒸汽干燥机，其余经外部换热器与由风机加压后的空气换热后排空。

所述步骤（7）中，脱硫后的富液和稀盐酸、压缩空气一起由单质硫回收装置的再生塔塔底进入再生塔并流向上完成硫的再生和浮选，再生塔上部溢流分离出来的硫泡沫由压缩空气压送到高位硫泡沫槽，硫颗粒加热增大，与清液分离，清液溢流入溶液储槽，硫泡沫再经戈尔过滤器分离生成硫膏，经熔硫釜制成熔融硫磺，自然冷却成型即为商品硫。

本发明利用微波干燥技术适合物料内部水分干燥的优点，对现有干燥方法进行改造，采用过热蒸汽和微波联合干燥的方式对低阶煤或煤泥进行干燥，过热蒸汽作为主要热源干燥低阶煤或煤泥的外在水分，微波干燥机仅用于干燥低阶煤或煤泥的内在水分，进一步优化低阶煤或煤泥的干燥效果，提高能量利用率。该技术不仅能同时脱除低阶煤或煤泥中的水分和硫分，不会引起煤基体的过热分解，而且除尘后的尾气经脱硫后大部分返回系统，单质硫回收装置回收单质硫，节能环保。

在微波场中，水分吸收的微波能量是煤的100倍，有机硫吸收微波的能力也比煤高10倍以上，利用微波辐射加热低阶煤或煤泥时，水分吸收了大部分微波辐射能量，温度迅速上升，从而蒸发出去，含硫矿物受热分解，从而得到脱除，而煤吸收的微波能量较少，温度上升不明显。微波的选择性使加热低阶煤或煤泥可有效地除去煤炭中的水分、硫分，而不影响煤中的有机组成部分。

采用本技术进行低阶煤或煤泥干燥，可提高能源利用效率、减少尾气的污染，同时又回收了单质硫，节能环保，值得大规模推广使用。

本发明的有益效果是：

（1）尾气处理量小，污染少。少量过热蒸汽仅作为携湿气体进入系统，减少了尾气处理量小，而且微波干燥的选择性也使该技术能同时脱水脱硫，且干燥后的含硫湿热气体不直接排放，经脱硫装置脱硫处理后才排出系统，减小了直接排放的危害。

（2）产品质量高、能耗低。携湿气体可以及时带走蒸发出来的水蒸汽，形成更加均匀的温度场和湿度场，避免了物质过热而损坏，能有效地提高产品的优质率和合格率，同时也提高了干燥速率，降低了能源的消耗。

附图说明

图1为内加热流化床微波干燥系统的工艺流程图；

图2为回转圆筒微波干燥系统的工艺流程图；

图3为气流微波干燥系统的工艺流程图；

其中，1.料仓，2.传送装置，3.内加热流化床干燥机，4.回转圆筒干燥机，5.气流干燥机，

6.微波干燥机，7.旋风除尘器，8.脱硫塔，9风扇磨煤机，10干料仓，11过热蒸汽。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：内加热流化床微波干燥系统

图1中，低阶煤或煤泥由料仓1经传送装置2进入内加热流化床干燥机3，给料装置的出料高度要高于内加热流化床干燥机3的进料口；内加热流化床干燥机3内置换热器的进风口与过热蒸汽热源连接，内加热流化床干燥机3出风口与微波干燥机6进风口连接，内加热流化床干燥机3的出料口与微波干燥机6的进料口连接；微波干燥机6出风口与除尘装置7、脱硫装置8依次连接，脱硫装置8还与单质硫回收装置连接；微波干燥机6出料口和除尘装置7出料口分别与干料仓10连接。

实施例2：回转圆筒微波干燥系统

图2中，低阶煤或煤泥由料仓1经传送装置2进入回转圆筒干燥机4，给料装置的出料高度要高于回转圆筒干燥机4的进料口；回转圆筒干燥机4内置换热器的进风口与过热蒸汽热源连接，回转圆筒干燥机4出风口与微波干燥机6进风口连接，回转圆筒干燥机4的出料口与微波干燥机6的进料口连接；微波干燥机6出风口与除尘装置7、脱硫装置8依次连接，脱硫装置8还与单质硫回收装置连接；微波干燥机6出料口和除尘装置7出料口分别与干料仓10连接。

实施例3：气流微波干燥系统

图3中，低阶煤或煤泥由料仓1经传送装置2进入气流干燥机5，给料装置的出料高度要高于气流干燥机5的进料口；气流干燥机5的进风口与过热蒸汽热源连接，气流干燥机5出风口与微波干燥机6进风口连接，气流干燥机5的出料口与微波干燥机6的进料口连接；微波干燥机6出风口与除尘装置7、脱硫装置8依次连接，脱硫装置8还与单质硫回收装置连接；微波干燥机6出料口和除尘装置7出料口分别与干料仓10连接。

上述三个实施例的低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫工艺为：

（1）粉碎后含水质量比为20%～30%的低阶煤或煤泥由料仓经传送装置，进入过热蒸汽干燥机（即内加热流化床干燥机3、回转圆筒干燥机4或气流干燥机5）内；

（2）部分过热蒸汽作为携湿气体由过热蒸汽干燥机的气体入口进入过热蒸汽干燥机内；

（3）过热蒸汽11送入过热蒸汽干燥机内置的换热器作为干燥热源，所述过热蒸汽11的压力为0.3～0.6MPa，与低阶煤或煤泥换热后成冷凝水返回锅炉；

（4）通过控制低阶煤或煤泥在干燥机内的停留时间，将低阶煤或煤泥干燥完其外在水分后，送入微波干燥机；

（5）通过控制低阶煤或煤泥在微波干燥室内的停留时间，干燥至要求的水分后，由微波干燥机出料口排出，与除尘装置收集的干粉一起输送至干料仓，所述干燥后的低阶煤或煤泥温度为100～120℃；

（6）干燥析出的水分及部分干低阶煤或煤泥由微波干燥机内的部分过热蒸汽乏气（携湿气体）携带，经除尘装置除尘、脱硫装置脱硫后体积比为50～70%的尾气返回过热蒸汽干燥机内，其余经外部换热器与由风机加压后的空气换热后排空，所述除尘后的尾气温度为150～200℃；

（7）脱硫后的富液和稀盐酸、压缩空气一起进入单质硫回收装置的再生塔塔底进入再生塔并流向上完成硫的再生和浮选，再生塔上部溢流分离出来的硫泡沫由压缩空气压送到高位硫泡沫槽，硫颗粒加热增大，与清液分离，清液溢流入溶液储槽，硫泡沫再经戈尔过滤器分离生成硫膏，经熔硫釜制成熔融硫磺，自然冷却成型即为商品硫。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫系统，其特征是，包括：给料装置、过热蒸汽干燥装置、微波干燥机、除尘装置、脱硫装置和单质硫回收装置；给料装置、过热蒸汽干燥装置和微波干燥机依次连接；过热蒸汽干燥装置的进风口及过热蒸汽干燥装置的内置换热器均与过热蒸汽热源连接；微波干燥机的进风口与过热蒸汽干燥装置的出风口连接，微波干燥机出风口与除尘装置的进风口和脱硫装置的进风口依次连接，脱硫装置还与单质硫回收装置连接；所述脱硫装置为填料塔，其塔内布置有若干层旋流板，脱硫剂为氢氧化钠溶液，填料塔内经脱硫剂脱硫后产生的混合溶液部分返回填料塔循环使用，底部出来的富液进入单质硫回收装置，微波干燥机的出料口和除尘装置的出料口分别与干料仓连接。

2.如权利要求1所述的低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫系统，其特征是，所述给料装置包括料仓和传送装置，低阶煤或煤泥由料仓经传送装置进入过热蒸汽干燥机，且给料装置的出料高度高于过热蒸汽干燥装置的进料口。

3.如权利要求1所述的低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫系统，其特征是，所述过热蒸汽干燥装置为以过热蒸汽为热源的流化床干燥机、气流干燥机或回转圆筒干燥机。

4.如权利要求1所述的低阶煤或煤泥干燥脱水脱硫系统，其特征是，所述除尘装置为旋风除尘器。

5.一种利用权利要求1-4中任一项所述系统的脱水脱硫工艺，其特征是，包括如下步骤：

(1)粉碎后含水质量比为20％～30％的低阶煤或煤泥由料仓经传送装置，进入过热蒸汽干燥装置内；

(2)部分过热蒸汽作为携湿气体由过热蒸汽干燥装置的气体入口进入过热蒸汽干燥装置内；

(3)过热蒸汽送入过热蒸汽干燥装置的内置换热器作为干燥热源；

(4)通过控制低阶煤或煤泥在过热蒸汽干燥装置的停留时间，将低阶煤或煤泥干燥完其外在水分后，送入微波干燥机；

(5)通过控制低阶煤或煤泥在微波干燥机的干燥室内的停留时间，干燥至要求的水分后，由微波干燥机出料口排出，与除尘装置收集的干粉一起输送至干料仓；

(6)干燥析出的水分及部分干低阶煤或煤泥由微波干燥机内的过热蒸汽乏气携带，经除尘装置除尘、脱硫装置脱硫后一路返回过热蒸汽干燥装置，另一路经外部换热器与由风机加压后的空气换热后排空；

(7)脱硫后的富液和稀盐酸、压缩空气一起进入单质硫回收装置回收单质硫。

6.如权利要求5所述的工艺，其特征是，所述步骤(2)和(3)中，所述过热蒸汽的压力为0.3～0.6MPa，与低阶煤或煤泥换热后成冷凝水返回锅炉。

7.如权利要求5所述的工艺，其特征是，所述步骤(4)中，干燥后的低阶煤或煤泥温度为100～120℃。

8.如权利要求5所述的工艺，其特征是，所述步骤(5)中，除尘后的尾气温度为150～200℃，经脱硫装置脱硫后体积比为50～70％的尾气返回过热蒸汽干燥机，其余经外部换热器与由风机加压后的空气换热后排空。

9.如权利要求5所述的工艺，其特征是，所述步骤(7)中，脱硫后的富液和稀盐酸、压缩空气一起由单质硫回收装置的再生塔塔底进入再生塔并流向上完成硫的再生和浮选，再生塔上部溢流分离出来的硫泡沫由压缩空气压送到高位硫泡沫槽，硫颗粒加热增大，与清液分离，清液溢流入溶液储槽，硫泡沫再经戈尔过滤器分离生成硫膏，经熔硫釜制成熔融硫磺，自然冷却成型即为商品硫。