CN103447137B - 一种安全高效的煤粉制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安全高效的煤粉制备系统及方法，该系统包括选煤系统、磨煤系统、分离系统和过热蒸汽产生系统；磨煤系统设有原料入口、过热蒸汽入口、煤粉出口和粉尘热蒸汽出口，选煤系统出口与磨煤系统原料入口连通，过热蒸汽产生系统出口与磨煤系统过热蒸汽入口连通，磨煤系统粉尘热蒸汽出口与分离系统入口连通，分离系统设有煤粉出口和热蒸汽出口，分离系统热蒸汽出口与过热蒸汽产生系统循环蒸汽入口连通；以过热蒸汽作为保护气体，解决了煤粉制备中的安全问题；过热蒸汽保护介质基本可实现全循环利用，解决了污染物排放和热量浪费问题；过热蒸汽在磨煤机中对煤粉进行了干燥，省去了干燥工序，简化了工艺流程，降低了原料加工成本。

Description

一种安全高效的煤粉制备系统及方法

技术领域

本发明属于煤炭加工领域，涉及以原料煤、半焦或石油焦为原料的煤粉制备技术，尤其涉及一种安全高效的煤粉制备系统及方法。

背景技术

我国是世界第一产煤大国，也是煤炭消费的大国。中国煤炭探明可采储量居世界前列，全行业年煤炭开采量达到近10亿吨。我国以煤炭为主的格局决定了必须采用清洁、高效的煤炭加工利用方式来解决能源问题。

煤粉制备是电力、化工、冶金等行业常采用的煤炭加工方式，煤粉制备一般分为湿法制备工艺和干法制备工艺。其中湿法制备安全性好,被广泛用于水煤浆制备工艺中，但存在磨矿效率低、应用范围窄、运输成本高等问题；干法制粉可广泛用于各种行业，具有磨矿效率高、运输成本低的优点，但存在粉尘污染严重、煤粉易自燃爆炸。

为了防止干法煤粉制备中的安全隐患问题，通常采取惰性气体如氮气或烟道气进行保护，其工艺流程见图1。具体工艺为原料煤经破碎后利用高温烟气或预热氮气进行干燥，干燥后的煤粒进入磨煤机中磨制，气体携带部分粉尘直接排放，磨煤机中煤粒磨制成煤粉进入分离装置，煤粉作为产品输出，气体直接外排或经冷凝器除去水后继续加热循环使用。此工艺存在的主要问题是：（1）尾气排放量大，造成了环境污染和能源浪费；（2）工序复杂，设备投资成本较高；（3）磨煤机出口保护气体循环利用，均需要进行冷凝除去水分重新加热升温，运行成本较高，且保护气体的循环量在80%以下，造成大量的能量损失。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术缺陷提供一种安全高效的煤粉制备系统及方法，解决了现有干法制备煤粉过程中气体排放造成热量损失严重和环境污染严重的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种安全高效的煤粉制备系统，包括选煤系统、磨煤系统、分离系统和过热蒸汽产生系统；选煤系统包括给料机，磨煤系统包括设有原料入口、气体入口、煤粉出口和气体出口的磨煤机，分离系统包括分离装置，过热蒸汽产生系统包括设有水蒸气补充入口、水蒸气循环入口和水蒸气循环出口的加热器，所述给料机出口与磨煤机原料入口连通，加热器的水蒸气循环出口与磨煤机气体入口连通，磨煤机气体出口与分离装置入口连通，分离装置气体出口与加热器的水蒸气循环入口相连。

所述选煤系统包括依次与给料机出口相连的破碎机和分选机，分选机出口分为粗颗粒原料出口和细颗粒原料出口；所述磨煤机包括粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机；分选机粗颗粒原料出口与粗颗粒磨煤机原料入口连通，分选机细颗粒原料出口与细颗粒磨煤机原料入口连通，粗颗粒磨煤机气体入口与加热器的水蒸气循环出口连通，粗颗粒磨煤机气体出口与细颗粒磨煤机气体入口连通，细颗粒磨煤机气体出口与分离装置入口连通。

所述选煤系统包括依次与给料机出口相连的破碎机和分选机，分选机出口分为粗颗粒原料出口和细颗粒原料出口；所述磨煤机包括粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机；分选机粗颗粒原料出口与粗颗粒磨煤机原料入口连通，分选机细颗粒原料出口与细颗粒磨煤机原料入口连通，粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机气体入口分别与加热器的水蒸气循环出口连通，粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机气体出口与分离装置入口连通。

所述磨煤系统包括添加剂加入装置，粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机均设有添加剂入口，添加剂加入装置分别与粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机添加剂入口相连。

所述分离装置包括旋风分离器和布袋除尘器，旋风分离器入口与磨煤机气体出口连通，旋风分离器粉尘气体出口与布袋除尘器入口连通，布袋除尘器气体出口与加热器的水蒸气循环入口相连。

所述过热蒸汽产生系统包括燃煤锅炉，燃煤锅炉过热蒸汽出口与加热器水蒸气循环入口连通，分离装置的煤粉出口与燃煤锅炉燃料入口相连通。

一种安全高效的煤粉制备方法，包括以下步骤:

（1）将煤、半焦或石油焦经给料机输送至破碎机中破碎成小颗粒煤粒，然后送入分选机中将不同粒径的煤粒分开，其中粒径大于3mm的煤粒送往粗颗粒磨煤机中，粒径小于等于3mm的煤粒送往细颗粒磨煤机中；

（2）粒径大于3mm的煤粒在粗颗粒磨煤机中进行磨制，粒径小于等于3mm的煤粒在细颗粒磨煤机中进行磨制，同时，分别向粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机通入过热蒸汽作为磨煤保护气体，并对煤粒进行干燥，磨制成的煤粉排出，经过粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机的热蒸汽送入旋风分离器和布袋除尘器进行气固分离，分离出的煤粉排出，热蒸汽加热后再次送入粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机中循环使用。

所述步骤（2）磨煤过程中在粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机中分别加入占磨煤质量0-5%的添加剂，所述添加剂以干粉或雾状形式加入磨煤机中。

所述步骤（2）中通入粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机中的过热蒸汽由燃煤锅炉产生、并循环使用，同时，由燃煤锅炉不断补充过热蒸汽，旋风分离器和布袋除尘器分离出的煤粉作为燃料送入燃煤锅炉中。

所述燃煤锅炉产生的过热蒸汽压力为0.1-0.5Mpa，温度为150-390℃。

本发明具有以下有益效果：

本发明磨煤机与过热蒸气产生系统连接，过热蒸汽作为保护气体通入磨煤机中，并对原料进行加热，不仅解决了煤粉制备中的安全问题，而且过热蒸汽作为保护介质可实现全循环利用，气体不用外排和冷凝处理彻底解决了污染物排放和热量浪费问题；同时，过热蒸汽在磨煤机中对煤粉进行了干燥，省去了现有技术的干燥工序，不仅简化了工艺流程，而且降低了原料加工成本。

进一步，还具有以下优点；

（1）不同煤粒进入不同的磨煤机中磨制，提高了磨煤机生产能力；

（2）制成的煤粉、煤尘等不同粒径的煤粉作为产品或产生过热蒸汽的锅炉原料，实现了煤炭资源的清洁高效利用；

（3）不同粒径的煤粉产品可单独利用，也可以混合利用，易实现煤粉粒度级配；

（4）在煤粉中加入添加剂对原料煤有一定润湿作用，可缓减磨煤机磨损、扬尘大的问题。

附图说明

图1为现有技术氮气或烟道气保护的煤粉制备工艺流程示意图。

图2为本发明煤粉制备系统的示意图。

1-给料机  2-破碎机  3-分选机  4-添加剂加入装置  5-1-粗颗粒磨煤机5-2-细颗粒磨煤机  6-旋风分离器  7-布袋除尘器  8-燃煤锅炉  9-加热器  10-原料  11-计量后的原料  12-破碎煤  13-大于3mm的煤粒  14-小于3mm的煤粒  15-添加剂  16-混合过热蒸汽  17-粗煤粉  18-一级过热蒸汽  19-细煤粉  20-二级过热蒸汽  21-旋粉分离器后的煤粉  22-旋风分离后的水蒸气  23-布袋除尘后的煤粉  24-循环水蒸气  25-煤尘颗粒  26-过热蒸汽  27-补充过热蒸汽  28-产品过热蒸汽  29-水 A-选煤系统 B-磨煤系统 C-分离系统 D-过热蒸汽产生系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述：

如图1所示，本发明包括4个系统，A为选煤系统，B为磨煤系统，C为分离系统，D为过热蒸汽产生系统。选煤系统A中包括给料机1、破碎机2和分选机3；磨煤系统B中包括添加剂加入装置4、粗颗粒磨煤机5-1和细颗粒磨煤机5-2；分离系统C中包括旋风分离器6和布袋除尘器7；过热蒸汽产生系统D中包括燃煤锅炉8和加热器9。

选煤系统A中，给料机1出口与破碎机2入口相连接，破碎机2出口与分选机3入口连接。磨煤系统B中添加剂加入装置4出口分别与粗颗粒磨煤机5-1和细颗粒磨煤机5-2的添加剂入口相连接，粗颗粒磨煤机5-1有两个出口，其中一级过热蒸汽18出口与细颗粒磨煤机5-2入口相连接，粗颗粒磨煤机5-1底部出口直接排出粗煤粉17；细颗粒磨煤机5-2设有两个出口，其中底部出口直接排出细煤粉19，另一个出口为二级过热蒸汽20。分离系统C中，旋风分离器6底部出口为旋粉分离后煤粉21，顶部出口与布袋除尘器7入口相连接，布袋除尘器7的顶部出口为循环水蒸气24，底部出口为布袋除尘后的煤粉23。过热蒸汽产生系统D中，燃煤锅炉8出口为过热蒸汽26，过热蒸汽26中抽取部分补充过热蒸汽27作为保护介质，其余作为产品过热蒸汽28直接输出，加热器9入口与补充过热蒸汽27管线相连接。

选煤系统A中的分选机3有两个出口，其中分选机3大于3mm煤粒13的出口与磨煤系统B中粗颗粒磨煤机5-1原料入口相连接；小于等于3mm的煤粒14出口与磨煤系统B中细颗粒磨煤机5-2原料入口相连接。磨煤系统B中粗颗粒磨煤机5-1的混合过热蒸汽16入口与过热蒸汽产生系统D中加热器9出口相连接；磨煤系统B中细颗粒磨煤机5-2二级过热蒸汽20出口与分离系统C中旋风分离器6入口相连接。分离系统C中旋风分离后的煤粉21和布袋除尘后的煤粉23合并后的煤尘颗粒25与过热蒸汽产生系统D中的燃煤锅炉8燃料入口相连接；分离系统C中的循环水蒸气24与过热蒸汽产生系统D中加热器9入口相连接。

本发明煤粉制备方法具体如下：

原料10首先进入给料机1中，原料可以是煤或半焦或石油焦，经给料机1输送至破碎机2，原料在破碎机2中破碎成小颗粒后送往分选机3；分选机3将不同粒径的煤粒分开，其中大于3mm的煤粒13送往粗颗粒磨煤机5-1中，小于等于3mm的煤粒14送往细颗粒磨煤机5-2中；

粗颗粒磨煤机5-1中通过添加剂加料装置4加入质量比0-5%的添加剂15，并通入混合过热蒸汽16，过热蒸汽不仅可干燥原煤，而且可保护粗颗粒磨煤机的磨煤安全性，经粗颗粒磨煤机5-1磨制后的煤粉颗粒粒径为20-300μm，粗颗粒磨煤机5-1有两个出口，其中底部出口直接输出产品粗煤粉17，另一个出口的一级过热蒸汽18送入细颗粒磨煤机5-2中，用于干燥煤粉和保护细颗粒磨煤机磨煤的安全性；细颗粒磨煤机5-2中通过添加剂加料装置4加入质量比0-5%的添加剂15，细颗粒磨煤机5-2有两个出口，其中底部出口直接生产产品细煤粉，另一个出口的二级过热蒸汽20送入旋风分离器6中；经旋风分离器6将煤粉与气体进行初步分离，分离后的底部出口的旋风分离后的煤粉21，顶部出口为旋风分离后的水蒸气22；

旋风分离后的水蒸气22送入布袋除尘器7中将细煤尘与气体进一步分离，经布袋除尘器7分离后的顶部出口为循环水蒸气24，底部出口的布袋除尘后的煤粉23与旋风分离后的煤粉21合并为煤尘颗粒25送入燃煤锅炉8中，作为锅炉的原料；燃煤锅炉8生产出过热蒸汽26，其中部分为补充过热蒸汽27作为磨煤机的保护介质，其余部分作为产品过热蒸汽28直接输出；循环水蒸气24、补充过热蒸汽27送入加热器9中，经加热升温后转化为过热蒸汽后继续输入粗颗粒磨煤机5-1中，完成过热蒸汽的循环利用。本发明中的保护介质是由煤尘颗粒25燃烧后，加热燃煤锅炉8中的水，水吸热升温转化成饱和蒸汽后，继续升温后得到的过热蒸汽，其压力是0.1-0.5Mpa，温度是150-390℃。

以下为本发明煤粉制备方法的具体实施例：

将粒度为0-200mm原料经给料机并计量后送入破碎机中破碎，原料可以是烟煤或半焦或石油焦，破碎后的煤粒经分选机进行分选，其中大于3mm的煤粒送入棒磨机中，小于等于3mm的煤粒送入球磨机中，棒磨机中通入过热蒸汽保护系统安全，过热蒸汽温度240-350℃，压力0.1-0.3MPa，1%（wt%）的添加剂以干粉或雾状形式加入球磨机中，添加剂可以是烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐和木质素磺酸盐中的一种或几种，经棒磨机磨制后的粗煤粉直接排出作为产品，粗颗粒的粒度分布范围是30-300μm，其中<75μm的颗粒占50%以上，棒磨机的一级过热蒸汽出口直接与球磨机入口相连接，起到保护系统安全的作用，1%（wt%）的添加剂以干粉或雾状形式加入球磨机中，添加剂可以是烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐和木质素磺酸盐中的一种或几种，球磨机底部直接排出产品细煤粉，细煤粉粒度<45μm，其中<20μm的颗粒占40%以上，球磨机的二级过热蒸汽依次经旋风分离器、布袋除尘器将煤粉与过热蒸汽分离，旋风分离后的煤粉和布袋除尘后的煤粉作为锅炉原料生产过热蒸汽，其中的部分过热蒸汽作为补充过热蒸汽，其余作为产品直接输出，布袋除尘后的循环水蒸气与补充过热蒸汽在加热器中混合升温转化为合格的过热蒸汽继续循环利用，工艺中的粗煤粉和细煤粉产品可直接用于制水煤浆或燃烧或气化或炼铁工艺或材料加工中，也可以包装运输，过热蒸汽产品可作为换热介质、加热源或用于汽轮机发电。

将实施例1中的粗煤粉和细煤粉按质量比9:1-1:9的比例，通过粒度级配制备高浓度水煤浆，首先称取实施例1中的粗煤粉缓慢加入水并搅拌混合均匀得到浓度为50%-65%的初级水煤浆，其次称取实施例1中的细煤粉加入上述初级水煤浆中，经高速搅拌混合均匀，得到60%-85%的高浓度水煤浆产品。

本发明中对于高灰分和/高硫份的原料，在分选机可适当加入一定脱灰剂或脱硫剂进行脱灰和脱硫处理。本发明中根据需要可在磨煤系统B中设置一个或多个磨煤机，粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机可并联或串联操作；本发明中粗颗粒磨煤机和细颗粒磨煤机中加入的添加剂可以相同也可以不同。

本发明磨煤系统B中的磨煤机中通入过热蒸汽和添加剂可改善煤粉表面性能，减少磨煤机磨损与扬尘的扩散，对于可磨指数较高的原煤在磨煤机系统中也可以不加添加剂。

Claims (8)

1.一种安全高效的煤粉制备系统，其特征在于：包括选煤系统(A)、磨煤系统(B)、分离系统(C)和过热蒸汽产生系统(D)；选煤系统(A)包括给料机(1)，磨煤系统(B)包括设有原料入口、气体入口、煤粉出口和气体出口的磨煤机，分离系统(C)包括分离装置，过热蒸汽产生系统(D)包括设有水蒸气补充入口、水蒸气循环入口和水蒸气循环出口的加热器(9)，所述给料机(1)出口与磨煤机原料入口连通，加热器(9)的水蒸气循环出口与磨煤机气体入口连通，磨煤机气体出口与分离装置入口连通，分离装置气体出口与加热器(9)的水蒸气循环入口相连；

所述选煤系统(A)包括依次与给料机(1)出口相连的破碎机(2)和分选机(3)，分选机(3)出口分为粗颗粒原料出口和细颗粒原料出口；所述磨煤机包括粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)，粗颗粒磨煤机(5-1)为棒磨机，细颗粒磨煤机(5-2)为球磨机；分选机(3)粗颗粒原料出口与粗颗粒磨煤机(5-1)原料入口连通，分选机(3)细颗粒原料出口与细颗粒磨煤机(5-2)原料入口连通，粗颗粒磨煤机(5-1)气体入口与加热器(9)的水蒸气循环出口连通，粗颗粒磨煤机(5-1)气体出口与细颗粒磨煤机(5-2)气体入口连通，细颗粒磨煤机(5-2)气体出口与分离装置入口连通；

或者，所述选煤系统(A)包括依次与给料机(1)出口相连的破碎机(2)和分选机(3)，分选机(3)出口分为粗颗粒原料出口和细颗粒原料出口；所述磨煤机包括粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)，粗颗粒磨煤机(5-1)为棒磨机，细颗粒磨煤机(5-2)为球磨机；分选机(3)粗颗粒原料出口与粗颗粒磨煤机(5-1)原料入口连通，分选机(3)细颗粒原料出口与细颗粒磨煤机(5-2)原料入口连通，粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)气体入口分别与加热器(9)的水蒸气循环出口连通，粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)气体出口与分离装置入口连通。

2.根据权利要求1所述的安全高效的煤粉制备系统，其特征在于：所述磨煤系统包括添加剂加入装置(4)，粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)均设有添加剂入口，添加剂加入装置(4)分别与粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)添加剂入口相连。

3.根据权利要求1或2所述的安全高效的煤粉制备系统，其特征在于：所述分离装置包括旋风分离器(6)和布袋除尘器(7)，旋风分离器(6)入口与磨煤机气体出口连通，旋风分离器(6)粉尘气体出口与布袋除尘器(7)入口连通，布袋除尘器(7)气体出口与加热器(9)的水蒸气循环入口相连。

4.根据权利要求1或2所述的安全高效的煤粉制备系统，其特征在于：所述过热蒸汽产生系统包括燃煤锅炉(8)，燃煤锅炉(8)过热蒸汽出口与加热器(9)水蒸气循环入口连通，分离装置的煤粉出口与燃煤锅炉(8)燃料入口相连通。

5.一种安全高效的煤粉制备方法，其特征在于包括以下步骤:

(1)将煤、半焦或石油焦经给料机(1)输送至破碎机(2)中破碎成小颗粒煤粒，然后送入分选机(3)中将不同粒径的煤粒分开，其中粒径大于3mm的煤粒送往粗颗粒磨煤机(5-1)中，粒径小于等于3mm的煤粒送往细颗粒磨煤机(5-2)中；

(2)粒径大于3mm的煤粒在粗颗粒磨煤机(5-1)中进行磨制，粒径小于等于3mm的煤粒在细颗粒磨煤机(5-2)中进行磨制，同时，分别向粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)通入过热蒸汽作为磨煤保护气体，并对煤粒进行干燥，磨制成的煤粉排出，经过粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)的热蒸汽送入旋风分离器(6)和布袋除尘器(7)进行气固分离，分离出的煤粉排出，热蒸汽加热后再次送入粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)中循环使用。

6.根据权利要求5所述的安全高效的煤粉制备方法，其特征在于：所述步骤(2)磨煤过程中在粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)中分别加入占磨煤质量0-5％的添加剂，所述添加剂以干粉或雾状形式加入磨煤机中。

7.根据权利要求5所述的安全高效的煤粉制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中通入粗颗粒磨煤机(5-1)和细颗粒磨煤机(5-2)中的过热蒸汽由燃煤锅炉产生、并循环使用，同时，由燃煤锅炉不断补充过热蒸汽，旋风分离器(6)和布袋除尘器(7)分离出的煤粉作为燃料送入燃煤锅炉中。

8.根据权利要求7所述的安全高效的煤粉制备方法，其特征在于：所述燃煤锅炉产生的过热蒸汽压力为0.1-0.5Mpa，温度为150-390℃。