CN104941905A - 一种低阶煤振动分级干燥提质实验系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种低阶煤振动分级干燥提质实验系统及方法，属于低阶煤干燥提质系统及方法。系统由振动分级筒、分级筒支架、筒体内部的多筛面机构、分级筒激振器、筒体上部的热烟气输入管路，筒体下部排料口，筒体外部的补充热烟气管路构成。将低阶煤原煤由上部加入到振动分级干燥筒内，分级干燥筒在激振器作用下，进行预先分级，筛面孔径自上而下递减，预先分级的低阶煤在不同孔径的筛面上形成料层，高温热烟气由筒体上部进入干燥筒，与最大粒级的颗粒接触，对振动筛中煤样进行干燥，筛筒持续振动，保证物料松散。热烟气通过筛面后温度降低，进入下层筛筒对下一粒级的颗粒进行干燥，依此类推，最终，最小粒级的颗粒随降温后的烟气尾气一起排出进入尾气分离器。

Description

一种低阶煤振动分级干燥提质实验系统及方法
技术领域
本发明涉及一种低阶煤干燥提质系统及方法，特别是一种低阶煤振动分级干燥提质实验系统及方法。
背景技术
低阶煤煤化程度低，含氧官能团丰富、孔隙发达、含水量高。高含水量导致原煤热值低，燃烧过程中水分蒸发造成能量的消耗，发电效率低。同时，低阶煤的高含水量对其在液化、气化等煤化工应用方面均具有不利影响。在常规的干燥应用中，由于低阶煤原煤粒度级较宽，同样温度的干燥气体与不同粒级煤样接触，较大粒级煤样传热路径长，升温慢，而较小粒级煤样传热路径短，升温过快，从而导致，较大粒级煤样尚未达到干燥温度，较小粒度煤样已经过热分解，造成热能浪费，同时带来系统安全隐患，限制了低阶煤干燥提质的大规模应用。
发明内容
本发明的目的是要提供一种结构简单、操作安全方便、干燥效率高的低阶煤振动分级干燥提质实验系统及方法，解决传统干燥方法能耗高、脱水效率低、样品受热不均等问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该低阶煤干燥提质实验系统包括：进风软管、气流分散器、一级干燥筒、第一层筛面、二级干燥筒、第二层筛面、三级干燥筒、补充气管、排料口、排料管路、气固分离器、滑轨连接板、套筛上压板、滑轨、紧固板、套筛下支撑板、回字形支撑板、套管、脚支柱、激振板和激振器；
位于干燥筒体内部的进风软管、气流分散器、一级干燥筒、二级干燥筒和三级干燥筒从上至下顺序连接；在一级干燥筒和二级干燥筒之间连接有第一层筛面，在二级干燥筒和三级干燥筒之间连接有第二层筛面；在二级干燥筒和三级干燥筒的外部均连接有补充气管，干燥筒的下部有排料口，排料口与排料管路连接，排料管路与气固分离器连接；滑轨连接板、套筛上压板、滑轨和紧固板从上至下顺序连接；激振器与激振板连接，激振板为干燥筒体的底板，在激振板上方的干燥筒体内连接有套管，在套管的上端连接有套筛下支撑板；干燥筒体的下部通过回字形支撑板与脚支柱连接。
低阶煤干燥提质实验方法，包括以下步骤：
将含水量30％-60％，粒度300mm以下的低阶煤原煤，由干燥筒上方给料，进入第一个分级筛，筛孔尺寸为25mm，分级筛在激振器作用下进行振动分级，300-25mm粒级煤样在第一层筛面形成料层，-25mm粒级煤样进入第二层分级筛；第二层分级筛筛孔尺寸为6mm，25-6mm煤样在第二层筛面形成料层，-6mm煤样透过筛面进入设备底部，随烟气尾气从排料口进入排料管路；
振动分级进行1min时，煤样进行初步分级，避免较小颗粒煤样与初始高温热烟气接触，造成过热分解；然后，由软管输入热烟气，热烟气经过气流均布板后进入分级干燥系统，干燥实验开始，此后分级和干燥作用同时进行；
均布的热烟气以垂直的方向从第一层分级筛上部进入，在高温热烟气作用下，第一层筛面上方300-25mm粒级煤样温度整体上升，逐步干燥；高温热烟气穿过第一层筛面上方300-25mm粒级煤样，第一阶段传热干燥之后，烟气温度降低，形成第二烟气；第二烟气穿过第二层筛面上25-6mm煤样，使该层煤样升温，同时烟气温度继续降低，形成第三烟气；
第二和第三烟气温度受300-25mm和25-6mm粒级煤样质量影响；由于煤样粒度的分布的变化，可能造成第二层及其以下分级干燥筒内烟气温度过低或者气量不足的情况，此时可通过分级干燥筒四周的补充气体气路直接通入热烟气；为防止较小粒级颗粒过热，此烟气温度比其上层烟气温度降低20-50℃；
最后一层筛面下的最小粒级的低阶煤颗粒随热烟气尾气排出排料口，通过排料管路进入气固分离装置进行分离。
所述的热烟气来源于发电厂锅炉燃烧得到的烟气尾气，在线监测烟气成分。
所述的筛面为多个，为N+1个粒级干燥煤样，N≥1。
所述的筛面尺寸包括50mm、25mm、13mm和6mm，根据产品要求进行布置。
所述的干燥筒中设置不同高度卡槽，筛面卡在卡槽内，根据需要调整不同筛面间距离。
所述的热烟气输入初始热烟气不高于500℃，温度和流量根据煤质情况和干燥效果调整；每降低一层筛面，输入热烟气温度降低20-50℃。
所述的分级干燥系统中，分级干燥筒不同高度设置温度和压力传感器，实时监控干燥筒的温度和分级干燥筒内压强，通过调节热烟气温度、流量来调控脱水效果。
所述的排料经气固分离器分离后方可排放。
有益效果，由于采用了上述方案，由于采用了上述方案，本发明有效解决了传统干燥方法不同粒级样品干燥不均的问题，达到了不同粒级样品分级干燥的效果。本发明采用振动分级干燥一体化系统，预先筛分将样品分级，较大粒级颗粒与高温烟气接触，保证较大颗粒传热传质效果，同时避免较小粒级样品过热分级。然后振动分级的同时进行料层干燥，干燥筒振动保证料层不断混合，促进传热过程，保证干燥均匀。
优点：
1、将煤炭的分级和干燥结合在一起，工艺简化，节约成本。
2、按照不同的粒级煤炭颗粒的需要，提供不同温度的烟气。
3、较大颗粒煤样，在高温初始烟气环境下脱水，为大颗粒、长路经传热提供能量保证。
4、降温的后的烟气未直接排放，用来干燥较小粒级的颗粒，提高能量利用效率，降低脱水能耗。
5、保证较小粒级煤炭颗粒接触的温度较低，防止较小粒级颗粒接触高温烟气，过热分解。
6、防止煤炭在干燥环节发生粒群温度分布不均，提高干燥过程的安全性。
附图说明：
图1是本发明一种低阶煤振动分级干燥提质实验系统的流程图。
图2是图1的A-A向视图。
图中：1、进风软管；2、气流分散器；3、一级干燥筒；4、第一层筛面；5、二级干燥筒；6、第二层筛面；7、三级干燥筒；8、补充气管；9、排料口；10、排出管路；11、气固分离器；12、滑轨连接板；13、套筛上压板；14、滑轨；15、紧固板；16、套筛下支撑板；17、回字形支撑板；18、套管；19、脚支柱；20、激振板；21、激振器。
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描述：
实施例1：该低阶煤干燥提质实验系统包括：进风软管1、气流分散器2、一级干燥筒3、第一层筛面4、二级干燥筒5、第二层筛面6、三级干燥筒7、补充气管8、排料口9、排料管路10、气固分离器11、滑轨连接板12、套筛上压板13、滑轨14、紧固板15、套筛下支撑板16、回字形支撑板17、套管18、脚支柱19、激振板20和激振器21；
位于干燥筒体内部的进风软管1、气流分散器2、一级干燥筒3、二级干燥筒5和三级干燥筒7从上至下顺序连接；在一级干燥筒3和二级干燥筒5之间连接有第一层筛面4，在二级干燥筒5和三级干燥筒7之间连接有第二层筛面6；在二级干燥筒5和三级干燥筒7的外部均连接有补充气管8，干燥筒的下部有排料口9，排料口9与排料管路10连接，排料管路10与气固分离器11连接；滑轨连接板12、套筛上压板13、滑轨14和紧固板15从上至下顺序连接；激振器21与激振板20连接，激振板20为干燥筒体的底板，在激振板20上方的干燥筒体内连接有套管18，在套管18的上端连接有套筛下支撑板16；干燥筒体的下部通过回字形支撑板17与脚支柱19连接。
低阶煤干燥提质实验方法，包括以下步骤：
将含水量30％-60％，粒度300mm以下的低阶煤原煤，由干燥筒上方给料，进入第一个分级筛，筛孔尺寸为25mm，分级筛在激振器作用下进行振动分级，300-25mm粒级煤样在第一层筛面形成料层，-25mm粒级煤样进入第二层分级筛；第二层分级筛筛孔尺寸为6mm，25-6mm煤样在第二层筛面形成料层，-6mm煤样透过筛面进入设备底部，随烟气尾气从排料口进入排料管路；
振动分级进行1min时，煤样进行初步分级，避免较小颗粒煤样与初始高温热烟气接触，造成过热分解；然后，由软管输入热烟气，热烟气经过气流均布板后进入分级干燥系统，干燥实验开始，此后分级和干燥作用同时进行；
均布的热烟气以垂直的方向从第一层分级筛上部进入，在高温热烟气作用下，第一层筛面上方300-25mm粒级煤样温度整体上升，逐步干燥；高温热烟气穿过第一层筛面上方300-25mm粒级煤样，第一阶段传热干燥之后，烟气温度降低，形成第二烟气；第二烟气穿过第二层筛面上25-6mm煤样，使该层煤样升温，同时烟气温度继续降低，形成第三烟气；
第二和第三烟气温度受300-25mm和25-6mm粒级煤样质量影响；由于煤样粒度的分布的变化，可能造成第二层及其以下分级干燥筒内烟气温度过低或者气量不足的情况，此时可通过分级干燥筒四周的补充气体气路直接通入热烟气；为防止较小粒级颗粒过热，此烟气温度比其上层烟气温度降低20-50℃；
最后一层筛面下的最小粒级的低阶煤颗粒随热烟气尾气排出排料口，通过排料管路进入气固分离装置进行分离。
所述的热烟气来源于发电厂锅炉燃烧得到的烟气尾气，在线监测烟气成分。
所述的筛面为多个，为N+1个粒级干燥煤样，N≥1。
所述的筛面尺寸包括50mm、25mm、13mm和6mm，根据产品要求进行布置。
所述的干燥筒中设置不同高度卡槽，筛面卡在卡槽内，根据需要调整不同筛面间距离。
所述的热烟气输入初始热烟气不高于500℃，温度和流量根据煤质情况和干燥效果调整；每降低一层筛面，输入热烟气温度降低20-50℃。
所述的分级干燥系统中，分级干燥筒不同高度设置温度和压力传感器，实时监控干燥筒的温度和分级干燥筒内压强，通过调节热烟气温度、流量来调控脱水效果。
所述的排料经气固分离器分离后方可排放。
具体的：
如图1和图2所示：低阶煤干燥提质实验系统包括：筒体上部的热烟气进风软管1、与软管1端口连接的气流分散器2、振动分级一级干燥筒3、振动分级二级干燥筒5、振动分级是三级干燥筒7、设置在振动分级一级干燥筒3和振动分级二级干燥筒5之间的第一层筛面4、设置在振动分级二级干燥筒5和振动分级三级干燥筒7之间的第二层筛面6、所述振动分级二级干燥筒5和所述振动分级三级干燥筒7外部的补充热烟气管路8、干燥筒下部的排料口9、与所述排料口9相连的排料管路10，与排料管路10相连的细粒和尾气气固分离器11、滑轨连接板(12)、套筛上压板13、滑轨14、紧固杆15、所述振动分级干燥筒的下支撑板16、回字形支撑板17、套管18、脚支柱19激振板20、分级筒激振器21。
该低阶煤干燥提质实验的方法：将粒度在300mm以下低阶煤原煤由上部加入振动分级干燥筒3，在第一层分级筛面4与第二层分级筛面6进行预先分级，第一层分级筛面4筛孔尺寸为25mm，第二层分级筛面6筛孔尺寸为6mm。高温热烟气由软管1进入系统，经过气流分散器2通入第一层分级干燥筛面4，筛面4上方的一级干燥筒内300～25mm粒级煤样在热烟气作用下干燥的同时，热烟气温度降低，穿过筛面4的烟气进入二级干燥筒，成为第二烟气，与第二层分级筛面5上部25～6mm煤样接触，25～6mm煤样干燥的同时，烟气温度进一步降低，穿过第二层筛面形成第三烟气。当二级干燥筒5和三级干燥筒7中分级干燥筒烟气出现温度过低或者气量不足的情况，由分级干燥筒四周的补充气路8通入热烟气保证干燥效果。每降低一层筛面，输入补充热烟气温度降低25-50℃。最后一层筛面下的热烟气尾气和最小粒级的低阶煤颗粒混合物，通过排料管路进入气固分离装置进行分离。
振动分级干燥筒由振动分级一级干燥筒3、振动分级二级干燥筒5和振动分级是三级干燥筒7组成。
干燥对象为粒度300mm以下的低阶煤，干燥介质热烟气来源于发电厂锅炉燃烧得到的烟气尾气。
低阶煤由上方进入振动分级干燥筛筒3，逐步通过第一层筛面4与第二层筛面6进行预先分级，第一层筛面4孔径尺寸为25mm，第二层筛面6孔径尺寸为6mm。
预筛分后，煤样在激振器21作用下，在第一层筛面4、第二层筛面6筛面形成流动分散料层。
高温热烟气由进气软管1进入，通过气流分散器2后进入一级干燥筒3。
高温热烟气依次通过第一层筛面4与第二层筛面6上不同粒级颗粒料层，温度逐渐降低。
粒级依次降低的低阶煤，在温度梯度降低的烟气气流下，进行干燥，得到分级干燥的低阶煤产品。
二级干燥筒5和三级干燥筒7中进行干燥时，烟气温度过低或者气量不足的情况下，所述振动分级二级干燥筒5和所述振动分级三级干燥筒7外部的补充热烟气管路8可以直接通入补充热烟气，补充热烟气温度低于进气软管1输入的烟气温度。
实验系统最细粒和尾气，由排料口9排出，进入排料管路10，随后进入气固分离装置11进行分离。
一级干燥筒3、二级干燥筒5和三级干燥筒7中设置多个筛板卡槽，第一层分级筛面4和第二层分级筛面6的设置高度可以根据需要进行调整。
除振动分级一级干燥筒3、振动分级二级干燥筒5和振动分级是三级干燥筒7外，振动分级干燥筒数量和中间设置干燥筛面的数量均可以根据需要添加。
干燥筒中间设置的筛面可以调换为不同筛孔尺寸的筛面，但是，筛孔尺寸从上到下依次减小。
以上所述，仅为本发明在具体实施中采用的具体实施方式，而非对实施方式的限制。任何熟悉本领域的工程技术人员，在本发明的基础上，可以轻易想到变换或变动。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应该包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低阶煤振动分级干燥提质实验系统及方法，其特征是：该低阶煤干燥提质实验系统包括：进风软管、气流分散器、一级干燥筒、第一层筛面、二级干燥筒、第二层筛面、三级干燥筒、补充气管、排料口、排料管路、气固分离器、滑轨连接板、套筛上压板、滑轨、紧固板、套筛下支撑板、回字形支撑板、套管、脚支柱、激振板和激振器；
位于干燥筒体内部的进风软管、气流分散器、一级干燥筒、二级干燥筒和三级干燥筒从上至下顺序连接；在一级干燥筒和二级干燥筒之间连接有第一层筛面，在二级干燥筒和三级干燥筒之间连接有第二层筛面；在二级干燥筒和三级干燥筒的外部均连接有补充气管，干燥筒的下部有排料口，排料口与排料管路连接，排料管路与气固分离器连接；滑轨连接板、套筛上压板、滑轨和紧固板从上至下顺序连接；激振器与激振板连接，激振板为干燥筒体的底板，在激振板上方的干燥筒体内连接有套管，在套管的上端连接有套筛下支撑板；干燥筒体的下部通过回字形支撑板与脚支柱连接。
2.权利要求1所述的一种低阶煤振动分级干燥提质实验系统的方法，其特征是：低阶煤干燥提质实验方法，包括以下步骤：
将含水量30%-60%，粒度300mm以下的低阶煤原煤，由干燥筒上方给料，进入第一个分级筛，筛孔尺寸为25mm，分级筛在激振器作用下进行振动分级， 300-25mm粒级煤样在第一层筛面形成料层，-25mm粒级煤样进入第二层分级筛；第二层分级筛筛孔尺寸为6mm，25-6mm煤样在第二层筛面形成料层，-6mm煤样透过筛面进入设备底部，随烟气尾气从排料口进入排料管路；
振动分级进行1min时，煤样进行初步分级，避免较小颗粒煤样与初始高温热烟气接触，造成过热分解；然后，由软管输入热烟气，热烟气经过气流均布板后进入分级干燥系统，干燥实验开始，此后分级和干燥作用同时进行；
均布的热烟气以垂直的方向从第一层分级筛上部进入，在高温热烟气作用下，第一层筛面上方300-25mm粒级煤样温度整体上升，逐步干燥；高温热烟气穿过第一层筛面上方300-25mm粒级煤样，第一阶段传热干燥之后，烟气温度降低，形成第二烟气；第二烟气穿过第二层筛面上25-6mm煤样，使该层煤样升温，同时烟气温度继续降低，形成第三烟气；
第二和第三烟气温度受300-25mm和25-6mm粒级煤样质量影响；由于煤样粒度的分布的变化，可能造成第二层及其以下分级干燥筒内烟气温度过低或者气量不足的情况，此时可通过分级干燥筒四周的补充气体气路直接通入热烟气；为防止较小粒级颗粒过热，此烟气温度比其上层烟气温度降低20-50℃；
最后一层筛面下的最小粒级的低阶煤颗粒随热烟气尾气排出排料口，通过排料管路进入气固分离装置进行分离。
3.根据权利要求2所述的一种低阶煤振动分级干燥提质实验方法，其特征是：所述的热烟气来源于发电厂锅炉燃烧得到的烟气尾气，在线监测烟气成分。
4.根据权利要求2所述的一种低阶煤振动分级干燥提质实验方法，其特征是：所述的筛面为多个，为N+1个粒级干燥煤样，N≥1。
5.根据权利要求2所述的一种低阶煤振动分级干燥提质实验方法，其特征是：所述的筛面尺寸包括50mm、25mm、13mm和6mm，根据产品要求进行布置。
6.根据权利要求2所述的一种低阶煤振动分级干燥提质实验方法，其特征是：所述的干燥筒中设置不同高度卡槽，筛面卡在卡槽内，根据需要调整不同筛面间距离。
7.根据权利要求2所述的一种低阶煤振动分级干燥提质实验方法，其特征是：所述的热烟气输入初始热烟气不高于500℃，温度和流量根据煤质情况和干燥效果调整；每降低一层筛面，输入热烟气温度降低20-50℃。
8.根据权利要求2所述的一种低阶煤振动分级干燥提质实验方法，其特征是：所述的分级干燥系统中，分级干燥筒不同高度设置温度和压力传感器，实时监控干燥筒的温度和分级干燥筒内压强，通过调节热烟气温度、流量来调控脱水效果。
9.根据权利要求2所述的一种低阶煤振动分级干燥提质实验方法，其特征是：所述的排料经气固分离器分离后方可排放。
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