CN104776686B - 一种适用于高水分宽粒径低阶煤的流化床分级干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高水分宽粒径低阶煤的流化床分级干燥装置，包括流化床分级预热室、粗粒流化床干燥室、中粒流化床干燥室和细粉流化床干燥室，粗粒流化床干燥室设置在流化床分级预热室下部，中粒流化床干燥室和细粉流化床干燥室分别设置在流化床分级预热室一侧的前后部，煤粒通过分级预热室进行分级和预热，经分级后的煤粒从不同的溢流管溢出，分别送入粗粒干燥室和中粒干燥室中，随排气带出的细粉由旋风分离器分离后送入细粉干燥室中干燥，干燥完成后由排气带出的微粉被单独收集。本发明采用先分级后干燥的分级干燥方式，使煤粒得到充分均匀的干燥，节能效果好。

Description

一种适用于高水分宽粒径低阶煤的流化床分级干燥装置

技术领域

本发明属于煤矿干燥设备技术领域，更具体地，涉及一种适用于高水分宽粒径低阶煤的流化床分级干燥装置。

背景技术

低阶煤是指碳含量低、挥发分高、发热量较低、低变质较年轻的煤种，主要包括褐煤、不粘煤、长焰煤、弱粘煤等煤种，其主要特点是水分高达20％-60％、热值为1000-3500Kcal/kg、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、易风化和自燃、难以洗选和储存，这对低阶煤的利用和运输带来了困难，而对其进行干燥预处理则是解决此难题的途径之一

流化床干燥机已广泛地用于煤干燥工艺，按其结构形式可分为单层流化床干燥器、多层流化床干燥器、卧式多室流化床干燥器等，流化床干燥装置具有较高的传热传质速率、结构紧凑、温度分布均匀、操作形式多样、物料停留时间可调、投资费用低廉和维修工作量较小等优点，在干燥过程中，流化床干燥装置内的固体湿颗粒悬浮于干燥介质中，使得物料颗粒与气体充分接触，进行快速的热传递与水分传递，具有很高的热容量系数，热效率可达60％-80％。

例如，专利CN99803206.9公开的一种多室型流化床分级装置，CN99803390.1公开的一种流化床干燥分级装置，以及CN201010156548.7公开的一种用于炼焦煤湿度控制和分级的振动流化床装置及其流化工艺等。

然而，进一步的研究表明，这些现有设备仍然存在以下缺陷：首先，上述设备均是对所有煤粒同时进行干燥，干燥后再对煤粒进行分级，而对于水分含量大、粒径分布广的低阶煤来说，采用上述设备进行分级干燥，会导致同时进入干燥器的细粒径煤已完全干燥，而粗粒径煤还未完全干燥就出炉，造成干燥不均匀；其次，会造成已被完全干燥的细粒径煤重复干燥，从而造成能量浪费。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于高水分宽粒径低阶煤的流化床分级干燥装置，其中结合低阶煤自身高水分宽粒径的特征及其干燥工艺特点，相应设计了流化床分级干燥装置，并对其关键组件如粗粒流化床干燥室、中粒流化床干燥室和细粉流化床干燥室的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应可有效解决低阶煤干燥不均匀的问题，同时还具备干燥效率高、节能效果好等优点，因而尤其适用于水分含量大、粒径分布广的低阶煤的干燥等应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种适用于高水分宽粒径低阶煤的流化床分级干燥装置，其特征在于，该流化床分级干燥装置包括一个流化床分级预热室和三个流化床干燥室，所述三个流化床干燥室分别为粗粒流化床干燥室、中粒流化床干燥室和细粉流化床干燥室，其中：

所述流化床分级预热室包括进料口、粗粒溢流管、中粒溢流管和排气出口，其中，所述进料口用于将待干燥的低阶煤煤粒送入流化床分级预热室中；所述粗粒溢流管设置在流化床分级预热室的底部，用于将流化床分级预热室分级后呈大粒径形式的低阶煤粒送入所述粗粒流化床干燥室中；所述中粒溢流管设置在流化床分级预热室中部，用于将流化床分级预热室分级后呈中等粒径形式的低阶煤粒送入中粒流化床干燥室中；所述排气出口则设置在流化床分级预热室的顶部，其连接有旋风分离器，用于将流化处理后由气流带出的低阶煤细粉予以收集，并将收集后的细粉输送至细粉流化床干燥室，由此通过流化床分级预热室将煤粒分成粗粒、中粒、细粉三级；此外，经过分级的三级煤粒在相应的干燥室内，针对不同粒径形式的低阶煤各自采用不同的干燥条件进行单独干燥，以此执行先分级再干燥的操作，进而实现对不同粒径煤粒的均匀干燥。

作为进一步优选地，对于粗粒流化床干燥室而言，煤粒的粒径譬如为5-30mm，其干燥温度优选被设定为140℃，其干燥时间优选被设定为30分钟；对于中粒流化床干燥室而言，煤粒的粒径譬如为0.5-5mm，其干燥温度优选被设定为140℃，其干燥时间优选被设定为20分钟；对于细粉流化床干燥室而言，煤粒的粒径譬如为0-0.5mm，其干燥温度优选被设定为140℃，其干燥时间优选被设定为15分钟。

作为进一步优选地，所述中粒流化床干燥室和细粉流化床干燥室优选设置在流化床分级预热室的同侧，并且呈前后并列排列的形式，由此使得流化床分级干燥装置结构进一步紧凑化，而且便于流化床分级预热室向各个干燥室输送煤粒。

作为进一步优选地，每个所述干燥室均设置有排气出口，每个排气出口均连接一个旋风分离器，经上述旋风分离器分离后的微粉被单独收集，以此将煤粒分为粗粒、中粒、细粉、微粉四级。

作为进一步优选地，还包括循环风机，该循环风机用于将各干燥室中与微粉分离的排气再次输送至流化床分级预热室中，实现煤粒的分级、预热及排气的余热回收，减少煤粒在干燥室内的加热时间，降低干燥室内的能耗。

作为进一步优选地，在每个所述干燥室中设置多个隔板，将干燥室分成多室结构，以增加煤粒在干燥室中停留的时间，使得煤粒得到充分均匀的干燥。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明利用流化床分级干燥装置先对高水分、宽粒径的低阶煤进行分级，再对分级后的煤样进行干燥，该装置能够维持良好而稳定的流化状态，能够同时调节干燥度和分级粒径，且能使不同粒径的煤样干燥更加均匀，同时降低干燥的能耗。

2.本发明还对干燥后的排气余热进行了充分的回收利用，对含水量大于30％的高水分、粒径介于0-30mm之间的宽粒径煤粒进行分级，再根据相应的需求，对分级后的煤粒采用不同的干燥条件进行干燥，可以使宽粒径分布的煤粒干燥更加均匀，也可以达到更好的节能效果，因此，本发明能实现“分级、干燥和节能”三大功效，具有很大的应用价值。

3.本发明的装置结构简单紧凑、占地面积小、价格低廉、设备运行安全和维护方便，具有较高的传热和传质速率，干燥速率高，热效率高，基本投资和维修费用低，便于操作。

附图说明

图1是低阶煤流化床分级干燥装置的正视图；

图2是低阶煤流化床分级干燥装置的后视图；

图3是低阶煤流化床分级干燥装置的俯视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1、低阶煤流化床分级干燥装置的进料口；2、流化床分级预热室；3a、粗粒流化床干燥室；3b、中粒流化床干燥室；3c、细粉流化床干燥室；4、流化床分级预热室进气口；5a、流化床分级预热室粗粒溢流管；5b、流化床分级预热室中粒溢流管；6、流化床分级预热室排气出口；7、流化床分级预热室排气出口旋风分离器；8a、粗粒流化床干燥室进气口；8b、中粒流化床干燥室进气口；8c、细粉流化床干燥室进气口；9a、粗粒流化床干燥室排气出口；9b、中粒流化床干燥室排气出口；9c、细粉流化床干燥室排气出口；10a、粗粒流化床干燥室排气出口旋风分离器；10b、中粒流化床干燥室排气出口旋风分离器；10c、细粉流化床干燥室排气出口旋风分离器；11、隔板；12a、粗粒流化床干燥室出料口；12b、中粒流化床干燥室出料口；12c、细粉流化床干燥室出料口；13、循环风机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-3所示，本发明主要包含流化床分级预热室2、粗粒流化床干燥室3a、中粒流化床干燥室3b和细粉流化床干燥室3c，高水分(>30％)宽粒径(0-30mm)的低阶煤通过进料口1进入流化床分级预热室2，由循环风机13鼓入的来自粗粒干燥室3a、中粒干燥室3b和细粉干燥室3c的排气由进气口4送入分级预热室中，将煤粒流化并分级，粒径为5-30mm的煤粒由设置在分级预热室底部的粗粒溢流管5a溢出，进入设置在流化床分级预热室2下部的粗粒干燥室3a中，粒径为0.5-5mm的煤粒由设置在分级预热室2中部中粒溢流管5b溢出，进入设置在分级预热室2右侧前部的中粒干燥室3b中，而粒径为0-0.5mm的煤粒由排气经出气口6带出，在旋风分离器7中被分离出来，送入设置在分级预热室2右侧后部的细粉干燥室3c中，而除去细粉的排气最终排入大气中，煤粒在分级预热室2中，可以通过调节气体流速来调节分级后的粒度分布，因此，本发明对煤粒的分级有很大的灵活性，可以根据实际需求来调节煤粒的分级效果。

煤粉在流化床分级预热室2中被分级预热后，粗粒经粗粒溢流管5a送入粗粒流化床干燥室3a，中粒径中粒溢流管5b送入中粒流化床干燥室3b，细粉经旋风分离器7分离后，送入细粉流化床干燥室3c，其中粗粒干燥室3a设置在分级预热室2下部，中粒干燥室3b和细粉干燥室3c前后并列排列，设置在分级预热室2右侧，如此使得装置结构更加紧凑简单，减少占地面积，同时也方便分级预热室2向各个干燥室输送分级后的煤粒，粗粒在粗粒干燥室3a中充分干燥后，由出料口12a溢出收集，中粒在中粒干燥室3b中充分干燥后，由出料口12b溢出收集，细粉在细粉干燥室12c中充分干燥后，由出料口12c溢出收集，而各个干燥室的排气经各个干燥室排气出口9a、9b、9c流出，在旋风分离器10a、10b、10c中与微粉分离，之后由循环风机13送入分级预热室2中对煤粒进行分级和预热，以回收利用排气的余热，进而减少煤粒在干燥室内的加热时间、降低干燥室内的能耗，而由旋风分离器10a、10b、10c分离出来的微粉单独收集，而在各个干燥室中均设置有多个隔板11，将干燥室分为多个小干燥室，这样有利于增加煤粒在干燥室中的停留时间，使得煤粒得到充分均匀的干燥。

在煤粒流态化干燥过程中，由于粒径不同，完全干燥不同粒径煤粒所需的条件也不同，鉴于此，本发明在干燥时，可以对不同的干燥室采用不同的干燥条件，如干燥粗粒时，可以采用更高的风速或者更长的停留时间来对粗粒进行干燥；干燥细粉时，则可以采用较低的风速或者更短的停留时间来对细粉进行干燥；而干燥中粒时，则采用前两者中间的风速或停留时间来对中粒进行干燥，这样可以达到很好的节能效果，干燥用的介质为热空气或者其他工业装置所排烟气。

通过反复研究对比得出，对于粒径为5-30mm的粗粒煤而言，其干燥温度优选被设定为140℃，其干燥时间优选被设定为30分钟；对于粒径为0.5-5mm的中粒煤而言，其干燥温度优选被设定为140℃，其干燥时间优选被设定为20分钟；对于粒径为0-0.5mm的细粉煤而言，其干燥温度优选被设定为140℃，其干燥时间优选被设定为15分钟。研究表明上述工艺参数的选择可以使得不同粒径的煤粒干燥更加充分均匀，缩短干燥时间，使干燥操作更加简便易实现，且可以利用工业装置的废热作为热源，节能效果更好等。

综上，本发明可以对高水分(>30％)宽粒径(0-30mm)的低阶煤进行分级干燥，在煤粒处理量较大时，可以在保证产品质量的情况下使装置结构更加紧凑，减少占地面积，且可以将煤粒分级为粗粒、中粒、细粉、微粉四类，产品分级质量较高，同时还有很好的节能效果，拥有很大应用价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种适用于高水分宽粒径低阶煤的流化床分级干燥装置，其特征在于，该流化床分级干燥装置包括一个流化床分级预热室(2)和三个流化床干燥室，所述三个流化床干燥室分别为粗粒流化床干燥室(3a)、中粒流化床干燥室(3b)和细粉流化床干燥室(3c)，其中：

所述流化床分级预热室(2)包括进料口(1 )、粗粒溢流管(5a)、中粒溢流管(5b)和出气口(6)，其中，所述进料口(1 )用于将待干燥的高水分宽粒径低阶煤煤粒送入流化床分级预热室中，并在由进气口(4)送入此流化床分级预热室中的排气作用下对煤粒执行流化和分级，该排气来自所述粗粒流化床干燥室(3a)、中粒流化床干燥室(3b)和细粉流化床干燥室(3c)并由循环风机(13)而鼓入；所述粗粒溢流管(5a)设置在该流化床分级预热室的底部，用于将经流化床分级预热室分级后呈大粒径形式的低阶煤粒溢出并进入到所述粗粒流化床干燥室中，并且该粗粒流化床干燥室(3a)同样设置在此流化床分级预热室的下部；所述中粒溢流管(5b)设置在该流化床分级预热室的中部，用于将经流化床分级预热室分级后呈中等粒径形式的低阶煤粒溢出并进入到所述中粒流化床干燥室中，并且该中粒流化床干燥室(3b)设置处于此流化床分级预热室的右侧前部；所述出气口(6)则设置在该流化床分级预热室的顶部，其连接有旋风分离器(7)，用于将经该流化床分级预热室流化处理后由气流带出的低阶煤细粉予以收集，并将收集后的细粉输送至所述细粉流化床干燥室，并且该细粉流化床干燥室(3c)设置处于此流化床分级预热室的右侧后部；以此方式，通过上述流化床分级预热室将煤粒分成粗粒、中粒、细粉三级，并且经过分级的三级煤粒在相应的所述干燥室内，针对不同粒径形式的低阶煤各自采用不同的干燥条件进行单独干燥，以此执行先分级再干燥的操作，进而实现对不同粒径煤粒的均匀干燥。

2.如权利要求1所述的一种适用于高水分宽粒径低阶煤的流化床分级干燥装置，其特征在于，所述粗粒流化床干燥室(3a)、中粒流化床干燥室(3b)和细粉流化床干燥室(3c)中均设置有多个隔板，这些隔板分别将各个干燥室分成多室结构，以增加煤粒在干燥室中停留的时间，使得煤粒得到充分均匀的干燥。