CN106221850A - 一种罐式超温超声波洗煤机 - Google Patents

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Abstract

本发明特别涉及一种罐式超温超声波洗煤机。该罐式超温超声波洗煤机，包括罐体，所述罐体上部设有进料口，下部通过气动蝶阀连接出料口，同时罐体内部还设有搅拌器和超声波发生棒；所述搅拌器设置在罐体的中央，通过减速机支架连接变频搅拌电机及减速机；所述超声波发生棒嵌在所述罐体的外壁上。该罐式超温超声波洗煤机，通过在换能器外包覆冷却装置解决了换能器工作温度不能超过85℃的问题，使超声波发生棒能够达到在120℃及以上温度工作环境下正常工作，满足了超声波脱硫工艺的需要，有利于节约能源的同时提高煤炭脱硫率，有利于我国经济可持续发展，适宜推广应用。

Description

一种罐式超温超声波洗煤机
技术领域
本发明涉及煤炭脱硫技术领域，特别涉及一种罐式超温超声波洗煤机。
背景技术
煤中的硫不仅对煤的转化加工有害，而且对环境也造成了严重的污染，因此，煤中硫的燃前脱除是煤利用过程中的一个重要问题。
目前煤的脱硫技术与工艺主要分为燃前脱硫、燃中固硫和燃后脱硫。其中，燃前脱硫在脱除煤中硫分方面效率较低，因此难以满足环保的要求。而燃中脱硫主要是在煤中添加一些固硫剂，在煤燃烧的过程，SO2等含硫物就被其固定在煤渣中，流化床固硫技术、型煤固硫技术、炉内直接喷射脱硫技术等等都属于燃中固硫。燃中固硫投资少，运行费用低，不产生废气，但燃中固硫会对炉膛的温度有一定的限制，影响煤炭加工过程的正常运行，使得效率大大降低，并且该方法的脱硫效率也很低；燃烧后的烟气脱硫技术的发展和应用已经几近成熟，燃后脱硫的方法很多，如喷雾干燥法烟气脱硫、湿法烟气脱硫等，不过这种脱硫的方法虽然脱硫效率比较高，但工艺过程比较复杂，投资及运行费用都比较高，且占用场地较大等等，这些不足限制了它的广泛应用。
综合考虑各种方法的优劣，目前我们采用最多的还是燃前脱硫。煤的燃前脱硫的方法很多，大体上可以分为物理脱硫、化学脱硫和生物法脱硫三种。
1、物理脱硫法
物理法脱硫是根据煤炭颗粒与含硫化合物在表面化学性质、导电性、密度和磁性等方面的差异而去除煤中无机硫的方法。迄今为止，物理净化法是惟一已经工业化的煤炭净化技术。煤炭物理净化系统的中心环节是把产品与废渣分离的分选过程。一般包括以下三个过程：即煤炭的预处理、煤的分选和产品的脱水。目前常用的物理脱硫法有常规洗选法、跳汰法、重介质法、浮选等。
（1）常规洗选法
这是煤中脱灰、脱硫的主要方法之一，目前已经具有一定的工业生产规模。我国是世界上唯一一个以原煤作为产量计量的国家，德、澳、法、日等国的原煤入选率都在90%以上，而我国只有40%左右，其中动力煤入洗率仅为7.6%，远低于其它国家。
（2）跳汰法
它的基木原理是：煤层在脉动的液体中，由于液体周期性的上下运动，交替的收缩和膨胀，导致煤粒因密度按从上到下逐渐增加的顺序进行分层，从而达到分选的目的。由于跳汰法适合于各种不同的原煤，具有流程简单，投资少，设备操作和检修维护均比较方便，处理能力强，成本低等优点，因此跳汰法是目前应用最广泛的一种脱无机硫方法。
近年来，选煤生产技术发展较快，但选煤基础研究还满足不了生产的发展需要。到目前为止，煤的物理净化技术仅能降低煤炭中灰的含量和黄铁矿硫含量，只能脱除部分的黄铁矿，且这种方法对脱除细粒散布的有机矿物质并不实用，同时选煤厂排出的废渣中包括煤岩石和煤泥，含有大量的细煤，从而造成了能源的浪费。
2、微波化学脱硫法
（1）化学脱硫法
化学方法脱硫主要是利用氧化剂把硫氧化或把硫置换出来从而达脱硫的目的。化学法脱硫的效率较高，能脱除大部分无机硫和相当部分的有机硫。根据所用化学试剂的种类及反应原理的不同，可以将化学脱硫法分为：氧化法、碱处理法、热解法、溶剂萃取法等。
多数的化学脱硫法均是在高温高压下进行，有的还使用不同的氧化剂，因此，操作费用和设备投资费用比较高。此外，反应条件也比较强烈，可能导致煤质发生变化。
综上所述，物理脱硫虽然经济，工艺简单，却只能脱除煤中的无机硫，不能脱除有机硫；而尽管化学脱硫法可以脱去几乎所有的无机硫和大部分有机硫，但其工艺复杂，经常需要在一定的酸碱条件下进行，有时甚至需要较高的温度，对煤的性质影响较大，如引起煤的粘结性变差、发热量降低等。
在此基础上，人们又提出了一种超声波脱硫的方法。该方法依据超声波清洗工作原理，利用超声波渗透力强的机械振动冲击工作表面，结合萃取剂，加速煤炭颗粒与萃取液的相互作用，使反应能够在常压、较低温度下进行，最小程度地破坏煤的结构和性质的一种净煤方法，且对煤炭热值不会有太大影响，具有很好的市场潜力。
然而受到现有的超声波设备的换能器工作温度不能超过85℃的限制，超声波脱硫方法一直无法发挥出应有的效果。基于此，本发明提出了一种罐式超温超声波洗煤机。
发明内容
为了弥补现有技术的缺陷，本发明提供了一种高脱硫率的罐式超温超声波洗煤机。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种罐式超温超声波洗煤机，其特征在于：包括罐体，所述罐体上部设有进料口，下部通过气动蝶阀连接出料口，同时罐体内部还设有搅拌器和超声波发生棒；所述搅拌器设置在罐体的中央，通过减速机支架连接变频搅拌电机及减速机；所述超声波发生棒嵌在所述罐体的外壁上。
所述罐体底部还设有加热棒。
所述超声波发生棒包括换能器，超声波变幅杆和信号发生器，所述换能器通过法兰连接超声波变幅杆，所述超声波变幅杆连接有工具头；所述换能器外层设有外壳，所述外壳外层包覆有冷却装置；所述信号发生器通过电极引线连接到换能器；
所述超声波发生棒嵌在罐体的外壁上，其中外壳和信号发生器位于罐体外部，超声波变幅杆和工具头位于罐体内部。
所述超声波变幅杆采用不锈钢材料。
本发明的有益效果是：该罐式超温超声波洗煤机，通过在换能器外包覆冷却装置解决了换能器工作温度不能超过85℃的问题，使超声波发生棒能够达到在120℃及以上温度工作环境下正常工作，满足了超声波脱硫工艺的需要，有利于节约能源的同时提高煤炭脱硫率，有利于我国经济可持续发展，适宜推广应用。
附图说明
附图1为本发明超声波发生棒结构示意图。
附图2为本发明罐式超温超声波洗煤机结构示意图。
附图中，1工具头，2超声波变幅杆，3法兰，4换能器，5外壳，6预应力螺栓，7冷却装置，8电极引线，9信号发生器，10变频搅拌电机及减速机，11减速机支架，12搅拌器，13进料口，14罐体，15超声波发生棒，16加热棒，17气动蝶阀，18出料口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
该罐式超温超声波洗煤机，包括罐体14，所述罐体14上部设有进料口13，下部通过气动蝶阀17连接出料口18，同时罐体14内部还设有搅拌器12和超声波发生棒15；所述搅拌器12设置在罐体14的中央，通过减速机支架11连接变频搅拌电机及减速机10；所述超声波发生棒15嵌在所述罐体14的外壁上。
所述罐体14底部还设有加热棒16。
所述超声波发生棒15包括换能器4，超声波变幅杆2和信号发生器9，所述换能器4通过法兰3连接超声波变幅杆2，所述超声波变幅杆2连接有工具头1；所述换能器4外层设有外壳5，所述外壳5外层包覆有冷却装置7；所述信号发生器9通过电极引线8连接到换能器4；
所述超声波发生棒15嵌在罐体14的外壁上，其中外壳5和信号发生器9位于罐体14外部，超声波变幅杆2和工具头1位于罐体14内部。
所述超声波变幅杆2采用不锈钢材料。
反应后的煤粉与复合萃取液的混合物在118~128℃时，后边的固液分离效果达到最佳，煤中复合萃取液残留量最少。故而在罐体14底部设计加热棒16。
由于超声波换能器工作温度不能超过85℃的条件，传统的超声波换能器达不到技术要求。基于此本发明改进了换能器4的输出方式，以棒状为基础，在换能器4四周包裹一层冷却装置7，使换能器4工作温度在85℃以下，用超声波变幅杆2连接工具头1，使工具头1作为换能器的传递介质，工具头1可以处于高温环境下工作，保证了超声波设备的正常工作且突破了温度的限制。该罐式超温超声波洗煤机，使用方法如下：
（1）从进料口13按照复合萃取液与原料煤按照重量比10:1加入原料煤和萃取液的混合物，预热达到118～128℃后进入该罐式超温超声波洗煤机内，变频搅拌电机及减速机10启动搅拌器12开始搅拌，避免煤粉在工作过程中沉淀影响清洗效果。
（2）超声波发生棒15（可在115～123℃溶液中工作）启动，对煤粉和萃取液的混合物进行充分混合，加速煤炭颗粒与复合萃取液的作用，为该反应提供最佳环境。
（3）加热棒16启动，对罐体14内部进行保温，使罐体14温度维持在118～128℃范围之间。
（4）超声波清洗完成后气动蝶阀17打开，充分反应好的混合物从出料口18放出，进入下一道工序。
大量实验数据表明，在此环境下，通过搅拌器12持续搅拌及超声波作用下，保温60min，能够达到较好的脱硫效果。
其他参数：
所述罐体14有效容积约1.5立方米，材质SUS201；
超声波发生棒15功率约为18KW；
变频搅拌电机及减速机10功率约为2.2KW；
生产效率：100KG/H（煤粉）。

Claims (4)

1.一种罐式超温超声波洗煤机，其特征在于：包括罐体（14），所述罐体（14）上部设有进料口（13），下部通过气动蝶阀（17）连接出料口（18），同时罐体（14）内部还设有搅拌器（12）和超声波发生棒（15）；所述搅拌器（12）设置在罐体（14）的中央，通过减速机支架（11）连接变频搅拌电机及减速机（10）；所述超声波发生棒（15）嵌在所述罐体（14）的外壁上。
2.根据权利要求1所述的罐式超温超声波洗煤机，其特征在于：所述罐体（14）底部还设有加热棒（16）。
3.根据权利要求1所述的罐式超温超声波洗煤机，其特征在于：所述超声波发生棒（15）包括换能器（4），超声波变幅杆（2）和信号发生器（9），所述换能器（4）通过法兰（3）连接超声波变幅杆（2），所述超声波变幅杆（2）连接有工具头（1）；所述换能器（4）外层设有外壳（5），所述外壳（5）外层包覆有冷却装置（7）；所述信号发生器（9）通过电极引线（8）连接到换能器（4）；
所述超声波发生棒（15）嵌在罐体（14）的外壁上，其中外壳（5）和信号发生器（9）位于罐体（14）外部，超声波变幅杆（2）和工具头（1）位于罐体（14）内部。
4.根据权利要求3所述的罐式超温超声波洗煤机，其特征在于：所述超声波变幅杆（2）采用不锈钢材料。
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