CN104479788B - 一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备及方法，包括干燥气流与脉动分选机构和褐煤干燥干选协同提质机构，通过PLC和上位机控制，通过热气流管路的分选和干燥，同时实现褐煤脱灰脱水的双重提质的高效技术，即褐煤脉动气流干燥干选协同高效提质技术，解决了现有技术中无法同时实现脱灰脱水的问题。

Description

一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备及方法

技术领域

本发明涉及褐煤干燥干选领域，具体涉及一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备及方法。

背景技术

我国褐煤不仅水分含量高(30％～50％)，而且灰分含量高(15％～30％)，因而热值低,严重限制了我国褐煤的大规模利用。无论是降低褐煤水分还是灰分，其热值都能显著提高。由于褐煤易于泥化，目前国内外已开发的褐煤脱水提质工艺都注重水的脱除而对褐煤分选脱灰重视不够，大都采用单一脱水手段提高褐煤质量，无法同时实现褐煤干燥与干选双重高效提质。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备及方法，通过热气流管路的分选和干燥，达到了脱水干燥同时进行，解决了现有技术的问题。

技术方案：一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备，包括上位机和PLC控制器，上位机连接PLC控制器，其特征在于，包括干燥气流与脉动分选机构和褐煤干燥干选协同提质机构；所述干燥气流与脉动分选机构和褐煤干燥干选协同提质机构集成在同一封闭空间中

所述干燥气流与脉动分选机构包括变频器一、鼓风机、储气稳压罐、通风管、气体流量计一、手动阀门一、电控柜、电加热器、手动阀门二、上支流管、接料管、下支流管、变频器四、脉动阀、气体流量计二、干燥柱和分选柱；

鼓风机出风口与储气稳压罐连接，PLC控制器输出端通过变频器一与鼓风机的控制端连接；储气稳压罐依次通过气体流量计一和手动阀门一后接入通风管；气体流量计一与PLC控制器输入端连接，通风管接入电加热器进口，并从出口伸出，该电加热器由电控柜控制；电加热器出口端通过通风管接入上支流管和下支流管；所述上支流支路通过手动阀门二与干燥柱连接；下支流管通过手动阀门三接入脉动阀，之后接入气体流量计二，最终接入分选柱；

其中，PLC控制器输出端通过变频器四与脉动阀上的电机控制端连接，气体流量计一与PLC控制器输入端连接；

所述褐煤干燥干选协同提质机构包括变频器二、星型给料机一、干燥柱、分选柱、变频器三、星型给料机二、旋风除尘器、集料桶一、热量快灰测定仪、水分测试仪、PLC控制器、上位机、集料桶二和除尘袋；

星型给料机一通过溜槽与干燥柱连接，干燥柱与分选柱、星型给料机二分别连接，分选柱与集料桶二连接，分选柱与旋风除尘器连接，旋风除尘器与集料桶一连接，旋风除尘器与除尘袋连接；热量快灰测定仪、水分测试仪与PLC控制器输入端连接；

其中，PLC控制器输出端通过变频器三与星型给料机二的控制端连接，通过变频器二与星型给料机一的控制端连接。

进一步的，上支流管风口管径是是通风管管径的0.5倍；下支流管管径和通风管管径相同；干燥柱的管径等于通风管管径。上支流出风口管径是是通风管径的0.5倍，使上支流管出风口的风速等于通风管气流的速度，干燥柱的管径等于通风管径，使干燥柱与分选柱连接处的风速是通风管气流的速度的0.5倍，下支流管径和通风管径相同，使下支流管出风口的风速是通风管气流的速度的0.5倍；使分选柱中气流速度等于通风管气流的速度，使分选柱有效地分选褐煤；整个系统风速高，避免褐煤堆积引发可能的自燃问题；星型给料机二可以延长高密度褐煤的干燥时间，有利于褐煤的干燥。

进一步的，分选柱具有交错设置的扩径段和缩径段。使褐煤在分选区域具有良好的加速/减速效应，同时热气流使褐煤在分选区域同时干燥，取得了良好的干燥和分选效果。

一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质方法，其特征在于，该方法包括稳压空气稳压装置、变频器、分选柱、干燥柱、星型给料机、除尘装置和集料桶。

该方法包括以下步骤：

步骤1)、干燥气流与脉动分选气流产生与控制：

空气通过空气稳压装置稳压，稳压后的气流风速标定为V1；该气流加热后通过管道分成上下两个支流，其中一路下支流通过变频器控制后进入分选柱，分选柱入口处设置有布风板，速度为V1的气流经过该布风板后速度变为V3；另一路上支流进入干燥柱，干燥柱入口处也设置有布风板，速度为V1的气流经过布风板后速度变为V2；最终，经过上支流后的空气通过变频器，以速度V4进入分选柱与下支流进入分选柱的气体汇合，此时，汇合后的气流速度标定为V5，以该速度对褐煤进行分选；

其中，V2＝2V1；V3＝0.5V1；V4＝0.5V1；V5＝V1；

步骤2)、褐煤干燥干选协同提质：

原煤通过变频器控制的星型给料机进入干燥柱，低密度物料分散悬浮在热气流中并随着热气流一起流动；在物料输送过程中，物料与热气流进行传质与传热，低密度物料中的水分受热蒸发，物料与水分在输送过程中实现分离，之后送入分选柱；此时，高密度物料沉降于干燥柱底部，通过变频器控制的星型给料机将高密度物料送入分选柱；在分选柱中，低密度物料和高密度物料混合；

进入分选柱的混合物料在脉动热气流的作用下进行分选，混合物料同时被干燥，精煤作为轻组分通过除尘装置后进入集料桶，完成提质。

进一步的，该方法包括PLC控制器和上位机，所述变频器均通过PLC完成实时控制，气流流量和速度通过PLC控制器上传至上位机记录。

进一步的，该方法包括热量快灰测定仪和水分测试仪；所述热量快灰测定仪和水分测试仪位于集料桶入口处。热量快灰测定仪和水分测试仪可以随时测定精煤热量、灰分和水分，达到实时监控的作用。

有益效果：

(1)本发明中可以利用热空气对合适粒级的褐煤进行柱式脉动气流干燥分选集成工艺试验研究。电控柜和PLC控制器仅控制1个电加热器和4个变频器就可以分别确定干燥温度、脉动频率、风量等关键试验参数范围，实现合适粒级褐煤在干燥脱水和干选脱灰的双重高效提质。

(2)干燥柱通入合适气流量的热空气，上支流出风口管径是是通风管径的0.5倍，使上支流管出风口的风速等于通风管气流的速度，干燥柱的管径等于通风管径，使干燥柱与分选柱连接处的风速是通风管气流的速度的0.5倍，下支流管径和通风管径相同，使下支流管出风口的风速是通风管气流的速度的0.5倍；使分选柱中气流速度等于通风管气流的速度，使分选柱有效地分选褐煤；整个系统风速高，避免褐煤堆积引发可能的自燃问题；星型给料机二可以延长高密度褐煤的干燥时间，有利于褐煤的干燥。

(3)分选柱的具有交错设置的扩径段和缩径段，使褐煤在分选区域具有良好的加速/减速效应，同时热气流使褐煤在分选区域同时干燥，取得了良好的干燥和分选效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中，1-上位机；2-PLC控制器；3-变频器一；4-鼓风机；5-储气稳压罐；6-气体流量计一；7-手动阀门一；8-通风管；9-电控柜；10-电加热器；11-变频器三；12-变频器二；13-星型给料机一；14-手动阀门二；15-布风板一；16-上支流管；17-星型给料机二；18-接料管；19-下支流管；20-变频器四；21-手动阀门三；22-脉动阀；23-气体流量计二；24-集料桶二；25-布风板二；26-集料桶一；27-热量快灰测定仪；28-水分测试仪；29-旋风除尘器；30-除尘袋；31-分选柱；32-干燥柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：

如图1所示，一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备，包括上位机1和PLC控制器2，上位机1连接PLC控制器2，其特征在于，包括干燥气流与脉动分选机构和褐煤干燥干选协同提质机构；所述干燥气流与脉动分选机构和褐煤干燥干选协同提质机构集成在同一封闭空间中

所述干燥气流与脉动分选机构包括变频器一3、鼓风机4、储气稳压罐5、通风管8、气体流量计一6、手动阀门一7、电控柜9、电加热器10、手动阀门二14、上支流管16、接料管18、下支流管19、变频器四20、脉动阀22、气体流量计二23、干燥柱32、分选柱31

鼓风机4出风口与储气稳压罐5连接，PLC控制器2输出端通过变频器一3与鼓风机4的控制端连接；储气稳压罐5依次通过气体流量计一6和手动阀门一7后接入通风管8；气体流量计一6与PLC控制器2输入端连接，通风管8接入电加热器10进口，并从出口伸出，该电加热器10由电控柜9控制；电加热器10出口端通过通风管8接入上支流管16和下支流管19；所述上支流支路通过手动阀门二14与干燥柱32连接；下支流管19通过手动阀门三21接入脉动阀22，之后接入气体流量计二23，最终接入分选柱31；

其中，PLC控制器2输出端通过变频器四20与脉动阀22上的电机控制端连接，气体流量计一6与PLC控制器2输入端连接；

所述褐煤干燥干选协同提质机构包括变频器二12、星型给料机一13、干燥柱32、分选柱31、变频器三11、星型给料机二17、旋风除尘器29、集料桶一26、热量快灰测定仪27、水分测试仪28、PLC控制器2、上位机1、集料桶二24和除尘袋30；

星型给料机一13通过溜槽与干燥柱32连接，干燥柱32与分选柱31、星型给料机二17分别连接，分选柱31与集料桶二24连接，分选柱31与旋风除尘器29连接，旋风除尘器29与集料桶一26连接，旋风除尘器29与除尘袋30连接；热量快灰测定仪27、水分测试仪28与PLC控制器2输入端连接；

其中，PLC控制器2输出端通过变频器三11与星型给料机二17的控制端连接，通过变频器二12与星型给料机一13的控制端连接。

上支流管16风口管径是是通风管8管径的0.5倍；下支流管19管径和通风管8管径相同；干燥柱32的管径等于通风管8管径。上支流出风口管径是是通风管径的0.5倍，使上支流管出风口的风速等于通风管气流的速度，干燥柱的管径等于通风管径，使干燥柱与分选柱连接处的风速是通风管气流的速度的0.5倍，下支流管径和通风管径相同，使下支流管出风口的风速是通风管气流的速度的0.5倍；使分选柱中气流速度等于通风管气流的速度，使分选柱有效地分选褐煤；整个系统风速高，避免褐煤堆积引发可能的自燃问题；星型给料机二可以延长高密度褐煤的干燥时间，有利于褐煤的干燥。

分选柱具有交错设置的扩径段和缩径段。使褐煤在分选区域具有良好的加速/减速效应，同时热气流使褐煤在分选区域同时干燥，取得了良好的干燥和分选效果。

一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质方法，其特征在于，该方法包括稳压空气稳压装置、变频器、分选柱、干燥柱、星型给料机、除尘装置和集料桶。

该方法包括以下步骤：

步骤1)、干燥气流与脉动分选气流产生与控制：

空气通过空气稳压装置稳压，稳压后的气流风速标定为V1；该气流加热后通过管道分成上下两个支流，其中一路下支流通过变频器控制后进入分选柱，分选柱入口处设置有布风板，速度为V1的气流经过该布风板后速度变为V3；另一路上支流进入干燥柱，干燥柱入口处也设置有布风板，速度为V1的气流经过布风板后速度变为V2；最终，经过上支流后的空气通过变频器，以速度V4进入分选柱与下支流进入分选柱的气体汇合，此时，汇合后的气流速度标定为V5，以该速度对褐煤进行分选；

其中，V2＝2V1；V3＝0.5V1；V4＝0.5V1；V5＝V1；

步骤2)、褐煤干燥干选协同提质：

原煤通过变频器控制的星型给料机进入干燥柱，低密度物料分散悬浮在热气流中并随着热气流一起流动；在物料输送过程中，物料与热气流进行传质与传热，低密度物料中的水分受热蒸发，物料与水分在输送过程中实现分离，之后送入分选柱；此时，高密度物料沉降于干燥柱底部，通过变频器控制的星型给料机将高密度物料送入分选柱；在分选柱中，低密度物料和高密度物料混合；

进入分选柱的混合物料在脉动热气流的作用下进行分选，混合物料同时被干燥，精煤作为轻组分通过除尘装置后进入集料桶，完成提质。

进一步的，该方法包括PLC控制器和上位机，所述变频器均通过PLC完成实时控制，气流流量和速度通过PLC控制器上传至上位机记录。

进一步的，该方法包括热量快灰测定仪和水分测试仪；所述热量快灰测定仪和水分测试仪位于集料桶入口处。热量快灰测定仪和水分测试仪可以随时测定精煤热量、灰分和水分，达到实时监控的作用。

具体实施例：

一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备，包括干燥气流与脉动分选机构和褐煤干燥干选协同提质机构；

所述的干燥气流与脉动分选机构包括：变频器一3、鼓风机4、储气稳压罐5、通风管8、气体流量计一6、手动阀门一7、电控柜9、电加热器10、手动阀门二14、上支流管16、接料管18、下支流管19、变频器四20、脉动阀22、气体流量计二23、干燥柱32、分选柱31、PLC控制器2、上位机1；鼓风机4出风口与储气稳压罐5连接，PLC控制器2输出端通过变频器一3与鼓风机4的控制端连接；储气稳压罐5通过通风管8与气体流量计一6、手动阀门一7连接，气体流量计一6、手动阀门一7串联连接，气体流量计一6与PLC控制器2输入端连接，手动阀门一7通过通风管8与电控柜9控制的电加热器10进口端连接，电加热器10出口端通过通风管8与上支流管16和下支流管19连接，上支流支路上有手动阀门二14，上支流管16与干燥柱32连接；下支流管19上依次有手动阀门二14、脉动阀22、气体流量计二23，PLC控制器2输出端通过变频器四20与脉动阀22上的电机控制端连接，气体流量计一6与PLC控制器2输入端连接，下支流管19与分选柱31连接。

所述的褐煤干燥干选协同提质机构包括：变频器二12、星型给料机一13、干燥柱32、分选柱31、变频器三11、星型给料机二17、旋风除尘器29、集料桶一26、热量快灰测定仪27、水分测试仪28、PLC控制器2、上位机1、集料桶二24、除尘袋30；星型给料机一13通过溜槽与干燥柱32连接，PLC控制器2输出端通过变频器二12与星型给料机一13的控制端连接；干燥柱32与分选柱31、星型给料机二17分别连接，PLC控制器2输出端通过变频器三11与星型给料机二17的控制端连接，分选柱31与集料桶二24连接，分选柱31与旋风除尘器29连接，旋风除尘器29与集料桶一26连接，旋风除尘器29与除尘袋30连接；热量快灰测定仪27、水分测试仪28与PLC控制器2输入端连接，PLC控制器2与上位机1连接。

一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质方法主要包括以下步骤：

针对整个系统内部褐煤的性质及产品指标要求，整个系统干燥温度、脉动频率、风量、星型给料机的给料速度等关键试验参数存在最优的组合值。整个系统工作时先打开手动阀门一7和手动阀门27，将控制柜9控制的电加热器10先加热到预设最佳温度T。

步骤一、干燥气流与脉动分选气流产生与控制：

空气在变频器一3控制的鼓风机4的作用下进入储气稳压罐5，稳压后的气流风速为V1，经过气体流量计一6、手动阀门一7在电控柜9控制的电加热器10加热后，气流被分成上下2个分流；其中下支流经过手动阀门三21、变频器四20控制的脉动阀22、气体流量计二23、布风板二25以速度V3(V3＝0.5V1)进入分选柱31；上支流经过手动阀门二14、布风板一15以速度V2(V2＝2V1)进入干燥柱32，上支流最后以速度V4(V4＝0.5V1)进入分选柱31与下支流汇合一起以速度V5(V5＝V1)对褐煤进行分选；所述变频器通过PLC完成实时控制，所述气流流量通过PLC控制器2实时储存并传至上位机实时记录；

步骤二、褐煤干燥干选协同提质：

原煤通过变频器二12控制的星型给料机一13、溜槽进入干燥柱32，低密度物料分散悬浮在热气流中并随着热气流一起流动，低密度物料在输送过程中，与热气流进行传质与传热，使物料与水分在流动中实现分离，水分受热变成水蒸汽，低密度物料和高密度物料一起进入分选柱31；高密度物料沉降于干燥柱32底部，通过变频器三11控制的星型给料机二17与低密度物料一起进入分选柱，星型给料机二17可以延长高密度物料的干燥时间；进入分选柱31的混合物料在脉动热气流的作用下进行分选，混合物料同时被干燥，精煤作为轻组分进入旋风除尘器29，进入集料桶一26，热量快灰测定仪27和水分测试仪28可以随时测定精煤热量、灰分、水分并通过PLC控制器2实时储存并传至上位机实时记录，矸石作为重组分进入集料桶二24，粉尘进入除尘袋30；所述变频器通过PLC完成实时控制，此工艺实现了褐煤干燥干选协同提质。

本发明中可以利用热空气对合适粒级的褐煤进行柱式脉动气流干燥分选集成工艺试验研究。电控柜和PLC控制器仅控制1个电加热器和4个变频器就可以分别确定干燥温度、脉动频率、风量等关键试验参数范围，实现合适粒级褐煤在干燥脱水和干选脱灰的双重高效提质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备，包括上位机(1)和PLC控制器(2)，上位机(1)连接PLC控制器(2)，其特征在于，包括干燥气流与脉动分选机构和褐煤干燥干选协同提质机构；所述干燥气流与脉动分选机构和褐煤干燥干选协同提质机构集成在同一封闭空间中；

所述干燥气流与脉动分选机构包括变频器一(3)、鼓风机(4)、储气稳压罐(5)、通风管(8)、气体流量计一(6)、手动阀门一(7)、电控柜(9)、电加热器(10)、手动阀门二(14)、上支流管(16)、接料管(18)、下支流管(19)、变频器四(20)、脉动阀(22)、气体流量计二(23)、干燥柱(32)和分选柱(31)；

鼓风机(4)出风口与储气稳压罐(5)连接，PLC控制器(2)输出端通过变频器一(3)与鼓风机(4)的控制端连接；储气稳压罐(5)依次通过气体流量计一(6)和手动阀门一(7)后接入通风管(8)；气体流量计一(6)与PLC控制器(2)输入端连接，通风管(8)接入电加热器(10)进口，并从出口伸出，该电加热器(10)由电控柜(9)控制；电加热器(10)出口端通过通风管(8)接入上支流管(16)和下支流管(19)；所述上支流支路通过手动阀门二(14)与干燥柱(32)连接；下支流管(19)通过手动阀门三(21)接入脉动阀(22)，之后接入气体流量计二(23)，最终接入分选柱(31)；

其中，PLC控制器(2)输出端通过变频器四(20)与脉动阀(22)上的电机控制端连接，气体流量计一(6)与PLC控制器(2)输入端连接；

所述褐煤干燥干选协同提质机构包括变频器二(12)、星型给料机一(13)、干燥柱(32)、分选柱(31)、变频器三(11)、星型给料机二(17)、旋风除尘器(29)、集料桶一(26)、热量快灰测定仪(27)、水分测试仪(28)、PLC控制器(2)、上位机(1)、集料桶二(24)和除尘袋(30)；

星型给料机一(13)通过溜槽与干燥柱(32)连接，干燥柱(32)与分选柱(31)、星型给料机二(17)分别连接，分选柱(31)与集料桶二(24)连接，分选柱(31)与旋风除尘器(29)连接，旋风除尘器(29)与集料桶一(26)连接，旋风除尘器(29)与除尘袋(30)连接；热量快灰测定仪(27)、水分测试仪(28)与PLC控制器(2)输入端连接；

其中，PLC控制器(2)输出端通过变频器三(11)与星型给料机二(17)的控制端连接，通过变频器二(12)与星型给料机一(13)的控制端连接。

2.如权利要求1所述的一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备，其特征在于，所述上支流管(16)风口管径是是通风管(8)管径的0.5倍；下支流管(19)管径和通风管(8)管径相同；干燥柱(32)的管径等于通风管(8)管径。

3.如权利要求1或2所述的一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质设备，其特征在于，所述分选柱(31)具有交错设置的扩径段和缩径段。

4.一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质方法，其特征在于，该方法包括稳压空气稳压装置、变频器、分选柱、干燥柱、星型给料机、除尘装置和集料桶；

该方法包括以下步骤：

1)、干燥气流与脉动分选气流产生与控制：

空气通过空气稳压装置稳压，稳压后的气流风速标定为V1；该气流加热后通过管道分成上下两个支流，其中一路下支流通过变频器控制后进入分选柱，分选柱入口处设置有布风板，速度为V1的气流经过该布风板后速度变为V3；另一路上支流进入干燥柱，干燥柱入口处也设置有布风板，速度为V1的气流经过布风板后速度变为V2；最终，经过上支流后的空气通过变频器，以速度V4进入分选柱与下支流进入分选柱的气体汇合，此时，汇合后的气流速度标定为V5，以该速度对褐煤进行分选；

其中，V2＝2V1；V3＝0.5V1；V4＝0.5V1；V5＝V1；

2)、褐煤干燥干选协同提质：

原煤通过变频器控制的星型给料机进入干燥柱，低密度物料分散悬浮在热气流中并随着热气流一起流动；在物料输送过程中，物料与热气流进行传质与传热，低密度物料中的水分受热蒸发，物料与水分在输送过程中实现分离，之后送入分选柱；此时，高密度物料沉降于干燥柱底部，通过变频器控制的星型给料机将高密度物料送入分选柱；在分选柱中，低密度物料和高密度物料混合；

进入分选柱的混合物料在脉动热气流的作用下进行分选，混合物料同时被干燥，精煤作为轻组分通过除尘装置后进入集料桶，完成提质。

5.如权利要求4所述的一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质方法，其特征在于，该方法包括PLC控制器和上位机，所述变频器均通过PLC完成实时控制，气流流量和速度通过PLC控制器上传至上位机记录。

6.如权利要求4或5所述的一种褐煤柱式脉动气流干燥干选协同提质方法，其特征在于，该方法包括热量快灰测定仪和水分测试仪；所述热量快灰测定仪和水分测试仪位于集料桶入口处。