CN105779071A

CN105779071A - 一种高水分褐煤的脱水提质加工系统及方法

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Publication number: CN105779071A
Application number: CN201610165745.2A
Authority: CN
Inventors: 王定坤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2016-07-20

Abstract

本发明提供一种高水分褐煤的脱水提质加工系统及方法，系统，包括流化床干燥器、除尘器、循环风机、换热器、热风炉、蒸汽透平压缩机，方法是将褐煤送入流化床干燥器中，通入过热蒸汽直接与褐煤接触，形成流态化；同时通入饱和蒸汽对褐煤进行间接加热，得到水分含量为20%的提质褐煤，脱出来的水分以蒸汽形式混入过热蒸汽中形成混合蒸汽，经除尘、热交换后返回流化床干燥器中继续使用，节能降耗效果显著，运行成本接近现有技术的一半，实现系统内的闭路循环，热效率和水的利用率大大提高。本发明同样可用来对泥炭进行脱水提质处理，且脱水效果显著，值得推广应用。

Description

一种高水分褐煤的脱水提质加工系统及方法

技术领域

本发明涉及一种高水分褐煤的脱水提质加工系统及加工方法，属于煤化工技术领域。

背景技术

云南省昭通市昭阳区的褐煤储量为82亿吨，是我国长江以南最大的褐煤矿区，其中的海子向斜煤层厚度大，比较稳定，可采煤层为M2、M3两层，剥采比小于2，一般可采纯煤厚度为100米，最厚达197.4米，构造较好，绝大部分适宜露天开采。昭通褐煤全水分高达55%，不仅如此，还具有灰分高、挥发份高、硫含量低、热值低、灰熔点低、热稳定性差、容易自燃等特点，属于低阶软褐煤。因此，昭通褐煤的工业化利用难度较大，若直接用于发电或进行煤化工加工，不仅效率低下，而且耗费能源。近几年，云南省科技厅曾将“昭通褐煤的工业化应用”列为重大科研课题，委托相关企业进行科技攻关，但至今仍未找到一条经济可行的加工路线。原因是：现有的褐煤脱水提质技术——热力干燥技术和非蒸发脱水技术，经济效益均不理想。

热力干燥是将部分褐煤燃烧产生的高温烟气与褐煤一同送入回转干燥机内，直接用高温烟气加热烘干褐煤而完成脱水。此工艺虽然简单，但要消耗大量热能，经初步计算，每脱出1吨水，需消耗褐煤原煤约0.5吨。以年加工100万吨昭通褐煤计算，需脱出46万吨水，则要消耗褐煤原煤23万吨，并且脱水提质后的褐煤含水仍有20%，加上昭通褐煤具有的活性高、着火点温度低等特点，导致其在干燥过程中容易着火燃烧，存在严重的安全隐患。

非蒸发脱水是将原煤破碎后筛分除去≦6mm的粉煤后加入处理器中，向处理器中通入饱和蒸汽，并加压处理一段时间后减压而完成脱水，使褐煤中的水分在一定温度、压力条件下“挤”出来，这样可将褐煤的水分降到20-30%，通常脱水褐煤粒度要求为6-50mm。虽然脱出的水以液态排出，没有发生相变，从而使干燥能耗得到降低，【100℃时水的蒸发气化所需热量为2.26MJ/kg（即540大卡/kg），是将水从20℃加热到100℃所需热量的6.7倍】远低于热力干燥方法，且干燥过程几乎不产生二次破碎。但此工艺技术处理费用高，每处理1吨褐煤的费用为130元，且在“挤”出水分的同时，部分有机质如腐殖酸等也一同被“挤”出来，使脱出的水为黑色的废水，需要进行废水处理，以每年加工100万吨昭通褐煤计算，需脱出并处理36万吨以上的废水，该废水处理工程之大，费用之高，是可想而知的。因此用该技术加工昭通褐煤所得到的提质煤（含水量为30%）的成本高达每吨330多元（昭通褐煤原煤价每吨为80元计），远远高于其它褐煤的市场价，经济性差，无法进行工业化应用。

因此，有必要研发低能耗、低成本、热利用率高、经济效益好、切实可行的高水分褐煤的脱水提质加工技术，使昭通褐煤资源得到行之有效的工业化应用。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足，尽可能降低高水分褐煤脱水提质的能耗和成本，本发明提供一种高水分褐煤的脱水提质加工系统及加工方法。

本发明通过下列技术方案完成：一种高水分褐煤的脱水提质加工系统，包括流化床干燥器、除尘器、循环风机、换热器、热风炉、蒸汽透平压缩机，其特征在于流化床干燥器顶部气体出口通过管道与除尘器相连，除尘器气体出口通过管道与循环风机入口相连，循环风机出口分别通过管道与换热器内的蒸汽管低温入口及蒸汽透平压缩机入口相连，换热器内的蒸汽管高温出口通过管道与流化床干燥器底部的加热用气体入口相连；蒸汽透平压缩机出口通过管道与流化床干燥器换热列管入口相连，流化床干燥器换热列管出口与冷凝水管相连；换热器管间高温入口通过管道与热风炉烟气出口相连，换热器管间低温出口通过管道与空气换热器管间热气入口相连，空气换热器管间冷气出口经管道与气体净化系统相连，空气换热器冷空气入口与空气鼓风机出口相连，空气换热器热空气出口通过管道与热风炉进风口相连；流化床干燥器、除尘器底部与提质煤输送系统相连。

所述除尘器为旋风除尘器串接布袋收尘器，至少各设一台。

所述蒸汽透平压缩机至少设二台，实现多级增压。

本发明提供的高水分褐煤的脱水提质加工方法，以过热蒸汽为干燥介质，包括下列步骤：

1）将粒度为0-15mm的褐煤自流化床干燥器顶部送入，将压力为0.01MPa的过热蒸汽自流化床干燥器下部通入，使过热蒸汽直接与褐煤接触，形成流态化状态；同时将温度为130—150℃、压力为0.3MPa的饱和蒸汽送入流化床干燥器换热列管中，对褐煤进行间接加热，使褐煤升温至120-130℃，脱出褐煤中的水分，得到的提质褐煤自流化床干燥器底部排出；

2）步骤1）脱出来的水分以蒸汽形式混入过热蒸汽中形成混合蒸汽，并经流化床干燥器顶部送入除尘器中除尘，除尘后的煤尘经除尘器底部排出；

3）经步骤2）除尘后的混合蒸汽自除尘器顶部经循环风机送出，出来的一部分混合蒸汽送入热交换器中，另一部分混合蒸汽经蒸汽透平压缩机增压后，加入冷凝水，使之成为饱和蒸汽后，返回到步骤1）的流化床干燥器换热列管中对新加入的褐煤进行间接加热，脱除水分；间接加热后的饱和蒸汽变成冷凝水自流化床干燥器侧边排出；

4）进入步骤3）的热交换器中的混合蒸汽与来自热风炉的高温烟气进行换热成为过热蒸汽后，返回步骤1）的流化床干燥器中对新加入的褐煤进行直接加热，并使煤粒形成流化态；

5）经步骤4）换热器换热后的低温烟气送入空气换热器中，与空气换热后送入气体净化系统中净化后排空；同时吸热后的热空气送入热风炉中，提高热风炉进风温度，降低煤耗。

所述步骤2）排除的提质褐煤的水份含量低于20%，直接送后序工艺进行加工、处理。

所述步骤3）排除的煤尘送后序工艺进行加工、处理。

所述步骤3）排出的冷凝水品质相当于蒸馏水，含盐量几乎为零，是优质的锅炉给水和工艺补充水。

本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，脱出高水分褐煤中的水分，得到水分含量低于20%的提质褐煤，并使褐煤中蒸发出来的水分以蒸汽形式混入加热用的过热蒸汽中，经除尘器除尘后，又能回收煤尘，进一步降低褐煤在干燥过程中的损耗，而除尘后的一部分混合蒸汽与来自热风炉的高温烟气进行换热后成为过热蒸汽后，自流化床干燥器底部送入，与新加入的褐煤直接接触并使之形成流态化，另一部分混合蒸汽经蒸汽透平压缩机增压后定量加入冷凝水，形成饱和蒸汽后，自流化床干燥器中部送入其中的热交换管中，对新加入的褐煤进行间接加热，使高水分褐煤得到双重加热，不外排废水，有利于环保，另外通过二次利用烟气余热加热空气后，供热风炉使用，有利于降低热风炉煤耗，节能降耗效果显著。总节能效果达50-70%，在投资省的情况下完全实现了系统内的闭路循环生产，使热效率和水的利用率大大提高，节约了宝贵的水资源。本发明同样可用来对泥炭进行脱水提质处理，且脱水效果显著，值得推广应用。

以处理100万吨昭通褐煤为例，每年可回收冷凝水约45-46万吨。这些优质的冷凝水基本能满足煤化工企业的锅炉用水和工艺循环冷却水的需要。而且这部分补充水的含盐量几乎为零，可以大大提高工艺循环水的浓缩倍数，从而大大减少煤化工工艺过程中污水处理的负荷，节约污水处理的投资费用和成本费用。

附图说明

图1为本发明系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。

本发明所用设备均为市购的常规设备。

如图1，本发明提供的高水分褐煤的脱水提质加工系统，包括流化床干燥器1、除尘器3、5、换热器14、空气换热器12、循环风机7、蒸汽透平压缩机20、热风炉18、气体净化系统10，其中流化床干燥器1顶部气体出口通过管道2与旋风除尘器3相连，旋风除尘器3气体出口通过管道4与袋式除尘器5相连，袋式除尘器5气体出口通过管道6与循环风机7入口相连，循环风机7出口分别通过管道8、管道19与换热器14内的蒸汽管低温入口及蒸汽透平压缩机20入口相连，换热器14内的蒸汽管高温出口通过管道15与流化床干燥器1底部的加热用气体入口相连，同时蒸汽透平压缩机20出口通过管道26与流化床干燥器1换热列管入口相连，流化床干燥器1换热列管出口与冷凝水管23相连，换热器14管间高温烟气入口通过管道17与热风炉18烟气出口相连，换热器14管间低温烟气出口通过管道13与空气换热器12管间热烟气入口相连，空气换热器12管间冷烟气出口经管道11与烟气净化系统10相连，空气换热器12冷空气入口与空气鼓风机出口相连，热空气出口通过管道16与热风炉18进风口相连，流化床干燥器1底连接有脱水提质煤输送系统22，旋风除尘器、袋式除尘器3、5底部通过粉煤输送系统21与提质煤输送系统22相连，流化床干燥器1顶部设有褐煤输入系统24；所述蒸汽透平压缩机设二台，实现多级增压。

实施例

1）将粒度为0-15mm的褐煤经输入系统24自流化床干燥器1顶部送入，将压力为0.01MPa（表压）的过热蒸汽经管道15自流化床干燥器1下部通入，使过热蒸汽直接与褐煤接触而形成流态化状态，同时将温度为130—150℃、压力为0.3MPa（表压）的饱和蒸汽经管道26送入流化床干燥器1的换热列管中，对褐煤进行间接加热，使褐煤升温至120-130℃，脱出褐煤中的水分，得到的提质褐煤自流化床干燥器1底部输送系统22排出；

2）步骤1）脱出来的水分以蒸汽形式混入加热用的过热蒸汽中形成混合蒸汽，并经流化床干燥器1顶部的管道2依次送入旋风除尘器3和袋式除尘器5中除尘，除尘后的煤尘分别经旋风除尘器3和袋式除尘器5底部的粉煤输送系统21排出至提质煤输送系统22中；

3）经步骤2）除尘后的混合蒸汽自袋式除尘器5顶部经管道6、风机7送出，出来的一部分混合蒸汽经管道8送入热交换器14内的蒸汽管中，另一部分混合蒸汽经管道19、蒸汽透平压缩机20增压后，再视具体情况经管道25补充冷疑水，使之成为饱和蒸汽后，返回到步骤1）的流化床干燥器1的换热列管中，对新加入的褐煤进行间接加热，脱除水分；间接加热后的饱和蒸汽变成冷凝水自流化床干燥器1侧边的冷凝水管23排出；

4）进入步骤3）的热交换器14内的蒸汽管中的混合蒸汽与来自热风炉18的高温烟气进行换热成为过热蒸汽后，返回步骤1）的流化床干燥器1中对新加入的褐煤进行直接加热，并使煤粒形成流化态，以方便脱除水分；

5）经步骤4）换热器14换热后的低温烟气送入空气换热器12中，与空气换热后送入气体净化系统10中净化后经管道9排空；同时吸热后的热空气经管道16送入热风炉18中，提高热风炉进风温度，降低煤耗。

所述步骤3）排除的煤尘送后序工艺进行加工、处理。

本发明的效果通过下列对比加以证明：第一方案为现有的非蒸发脱水工艺，第二方案为本发明技术方案。

以每年处理100万吨昭通褐煤为比较基准。

两种脱水方案技术经济指标对照表单位：元、吨、

结论：本发明所得提质煤含水量为20%，而现有非蒸发技术所得提质煤含水量为30%，且本发明工艺处理吨煤的成本仅为123.9元/吨、现有非蒸发脱水工艺处理吨煤的成本为213.2元/吨，本发明处理成本降低近一半，投资是现有非蒸发脱水工艺的一半，其经济效益十分显著。

Claims

1.一种高水分褐煤的脱水提质加工系统，包括流化床干燥器、除尘器、循环风机、换热器、热风炉、蒸汽透平压缩机，其特征在于流化床干燥器顶部气体出口通过管道与除尘器相连，除尘器气体出口通过管道与循环风机入口相连，循环风机出口分别通过管道与换热器内的蒸汽管低温入口及蒸汽透平压缩机入口相连，换热器内的蒸汽管高温出口通过管道与流化床干燥器底部的加热用气体入口相连；蒸汽透平压缩机出口通过管道与流化床干燥器换热列管入口相连，流化床干燥器换热列管出口与冷凝水管相连；换热器管间高温入口通过管道与热风炉烟气出口相连，换热器管间低温出口通过管道与空气换热器管间热气入口相连，空气换热器管间冷气出口经管道与气体净化系统相连，空气换热器冷空气入口与空气鼓风机出口相连，空气换热器热空气出口通过管道与热风炉进风口相连；流化床干燥器、除尘器底部与提质煤输送系统相连。

2.根据权利要求1所述的高水分褐煤的脱水提质加工系统，其特征在于所述除尘器为旋风除尘器串接布袋收尘器，至少各设一台。

3.根据权利要求1所述的高水分褐煤的脱水提质加工系统，其特征在于所述蒸汽透平压缩机至少设二台，实现多级增压。

4.一种利用权利要求1所述系统对高水分褐煤进行脱水提质的加工方法，其特征在于以过热蒸汽为干燥介质，包括下列步骤：

5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于所述步骤2）排除的提质褐煤的水份含量低于20%，直接送后序工艺进行加工、处理。

6.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于所述步骤3）排除的煤尘送后序工艺进行加工、处理。

7.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于所述步骤3）排出的冷凝水品质相当于蒸馏水，含盐量几乎为零，是优质的锅炉给水和工艺补充水。