CN107166421A - 一种煤粉制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤粉制备系统及方法，系统包括磨煤机、磨煤机循环气加热器、煤粉收集器、粉煤贮仓及循环风机；磨煤机设有煤粉进口、循环气入口及循环气出口；循环气出口连接在煤粉收集器物料进口，煤粉收集器固体出口与煤粉贮仓相连；煤粉收集器气体出口与风机进气口相连，风机的出气口与加热器的进气口相连，加热器出气管路分两路，一路与磨煤机的循环气入口相连，另一路连接在磨煤机与煤粉收集器之间的管路上；在风机与加热器之间的连接管路上分别连接有安全放空管路、惰性气体补给管路及压缩空气补给管路。利于该系统能够在节能、安全、清洁的条件下制备合格的煤粉。

Description

一种煤粉制备系统及方法

技术领域

本发明涉及煤粉制备系统及方法，即将碎煤磨粉、干燥制成满足水分及粒径要求的煤粉的系统及方法，属于煤化工领域。

背景技术

煤化工行业中粉煤气化、煤直接液化工艺对煤粉的含水量、煤粉粒度分布均有严格的要求。因此，需要开发煤粉制备系统及方法，以使获得的煤粉满足工艺要求。

CN100486711C中公开了一种磨煤和干燥工艺方法，该案将碎煤仓中的碎煤和经热风炉加热的惰性化的干燥介质送入磨煤机中，碎煤在被碾磨成煤粉的同时被干燥介质干燥，合格煤粉由干燥介质带至煤粉袋式收集器进行分离后通过给料及输送设备输送至煤粉贮仓；分离后的干燥介质通过循环风机加压后，小部分经调节阀直接向大气排放，大部分进入热风炉重新加热，循环使用，其间，在循环线路上补充稀释干气空气其水量，补充惰性气体控制器含氧量，以保证循环线路的惰性化。尽管该案能够制备合格的煤粉，但其存在多种缺陷：

首先，该才采用热风炉加热惰性化的干燥介质，而热风炉使用的燃料一般为燃料气，这就造成热风炉周边电气环境为气体防爆，周边电气设备为防爆设备，从而增加了投资成本、增大了正常生产过程中操作危险性。同时燃料气燃烧过程中都会产生水，从而增加了循环气中的水分含量，造成循环线路上放空气量增加，干燥空气和惰性气体补充量增加。

其次，该案煤粉制备系统中补充的干燥空气在冬季时与循环气温度差异较大，在干燥空气补充至循环管线上时，由于干燥空气温度过低使循环气局部析出水分，影响循环系统的稳定性。

再者，该案煤粉制备系统中，惰性气体全部进入磨煤机进行干燥并输送合格煤粉至煤粉收集器。在碎煤水分含量波动时，循环系统需调整大气排放量、干燥空气补充量、惰性气体补充量及热风炉负荷，能耗较大。

因此，本领域有必要开发新的煤粉制备系统及工艺以解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于现实需要，本发明的主要目的在于提供一种煤粉制备系统，利于该系统能够在节能、安全、清洁的条件下制备合格的煤粉。

本发明的另一目的在于提供利于前述煤粉制备系统的方法。

为此，一方面，本发明提供一种煤粉制备系统，其包括磨煤机、磨煤机循环气加热器、煤粉收集器、粉煤贮仓及循环风机；

所述磨煤机循环气加热器为蒸气换热器；

所述煤粉收集器为气固分离器；

所述磨煤机设有煤粉进口、循环气入口及循环气出口；所述循环气出口通过管路连接在所述煤粉收集器的物料进口，所述煤粉收集器的固体出口通过管路与所述煤粉贮仓相连；所述煤粉收集器的气体出口通过管路与所述循环风机的进气口相连，所述循环风机的出气口通过管路与所述磨煤机循环气加热器的进气口相连，所述磨煤机循环气加热器的出气管路分两路，其中一路与所述磨煤机的循环气入口相连，另一路连接在所述磨煤机与所述煤粉收集器之间的连接管路上；

在所述循环风机与所述磨煤机循环气加热器之间的连接管路上分别连接有安全放空管路、惰性气体补给管路及压缩空气补给管路，所述安全放空管路的连接点位于惰性气体补给管路及压缩空气补给管路之前；所述安全放空管路上设有调节阀。

作为本发明前述煤粉制备系统的一具体实施方式，其还可以包括空气预热器和/或惰性气体预热器，所述惰性气体预热器设在所述惰性气体补给管路上；所述空气预热器设在所述压缩空气补给管路上。

作为本发明前述煤粉制备系统的一具体实施方式，所述煤粉制备系统还可设有在线露点分析仪。

作为本发明前述煤粉制备系统的一具体实施方式，所述煤粉制备系统还可设有在线氧分析仪。

作为本发明前述煤粉制备系统的一具体实施方式，所述煤粉制备系统还可包括向所述磨煤机供煤的碎煤仓及称重给煤机。

作为本发明前述煤粉制备系统的一具体实施方式，所述煤粉制备系统还可包括旋转给料器及纤维分离器，所述旋转给料器的进料口通过管路与所述煤粉收集器的固体出口相连，所述旋转给料器的出料口通过管路与所述纤维分离器的进料口相连，所述纤维分离器的出料口与所述粉煤贮仓相连。

作为本发明前述煤粉制备系统的一具体实施方式，所述空气预热器为电加热器。

作为本发明前述煤粉制备系统的一具体实施方式，所述惰性气体预热器为电加热器。

如不冲突，本发明前述煤粉制备系统中的各技术特征可相互组合以获得效果更好的煤粉制备系统。

另一方面，本发明提供一种煤粉制备方法，其使用前述的煤粉制备系统，包括如下步骤：

向所述磨煤机供给碎煤，同时使经所述磨煤机循环气加热器加热的循环气分为两路，其中一路进入所述磨煤机，为主路循环气；另一路进入连接在所述磨煤机与所述煤粉收集器的连接管路上，为旁路循环气；所述碎煤在磨煤机中被研磨成煤粉且被进入的主路循环气干燥，合格的煤粉由主路循环气送出所述磨煤机，且在旁路循环气共同携带下输送至所述煤粉收集器；经所述煤粉收集器分离后，所得煤粉进入所述粉煤贮仓，所得循环气被所述循环风机增压后，小部分经调节阀控制放空，大部分循环气在依次补充压缩空气和惰性气体后进入所述磨煤机循环气加热器进行加热；所述磨煤机、煤粉收集器、磨煤机至煤粉收集器之间的管道均在负压工况下运行。

选择性地，经碎煤仓和称重给煤机向所述磨煤机供给碎煤。

选择性地，经所述煤粉收集器分离所得的煤粉经旋转给料器进入纤维分离器，在纤维分离器中分离出纤维杂物后再进入所述粉煤贮仓进行贮存。

选择性地，经空气预热器将压缩空气预热至20～30℃及调压后补充至循环气管线。

选择性地，经惰性气体预热器将惰性气体预热至20～30℃及调压后补充至循环气管线。

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，优选地，所述循环风机将循环气增压至2～5KPa。

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，优选地，所述旁路循环气的气量为主路循环气气量的6％～15％；

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，优选地，经安全放空管路放空的循环气占循环气总量的10％～25％。

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，优选地，经所述磨煤机循环气加热器加热后的循环气，其温度为115～200℃，压力为1～3KPa，主路循环气及旁路循环气的温度均为115～200℃，压力均为1～3KPa；主路循环气与旁路循环气合并后温度为100～110℃，压力为-3至-6Kpa。

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，优选地，采用压力0.35～0.5MPa的蒸汽对磨煤机、煤粉收集器、旋转给料器、纤维分离器、煤粉贮仓以及以上设备之间的管道进行伴热。

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，优选地，经所述煤粉收集器分离后的煤粉的温度为70～80℃；经所述煤粉收集器分离后的循环气温度为100～107℃，压力为-11KPa至-13KPa。

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，优选地，根据在线露点分析仪控制向循环气管线补充的压缩空气量；该压缩空气优选为清洁的干空气。

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，优选地，根据在线氧分析仪控制向循环气管线补入的惰性气体的量，该惰性气体优选为氮气和/或二氧化碳。

作为本发明前述煤粉制备方法的一具体实施方式，更优选地，补充完惰性气体及压缩空气后，循环气温度为95～105℃，压力为2～5KPa。

如不冲突，本发明前述煤粉制备方法中的各技术特征可相互组合以获得效果更好的煤粉制备方法。

与现有煤粉制备系统及工艺相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的循环气由蒸汽通过换热器进行加热，不需要引入燃料气，换热器周边电气无防爆要求，从而提高了生产安全性，减少了电气设备投资。同时，循环气在加热过程中未引入水分，煤粉制备系统中循环系统放空只需平衡碎煤引入的水份即可，减少了循环气的放空量，减少了惰性气体及压缩空气的补充量，从而减少了能耗。所述磨煤机、煤粉收集器、磨煤机至煤粉收集器之间的管道都在负压工况下运行，避免了煤粉的泄漏，保证了生产场所的安全及清洁。

(2)所述磨煤机、煤粉收集器、煤粉收集器、纤维分离器、煤粉贮仓以及各设备之间的管道可均由0.35～0.5MPa低压蒸汽伴热，保证煤粉温度能够保持在70～80℃之间，保证煤粉具有良好的流动性。

(3)压缩空气可在空气预热器中加热至20～30℃，经过调压注入循环气管线；惰性气体在惰性气体预热器中加热至20～30℃，经过调压进入循环气管线。这样避免了压缩空气和惰性气体在进入循环气过程中由于温度过低使循环气局部析出水分，确保循环系统稳定运行，这在北方冬天尤其明显。

(4)循环气在循环气加热器加热至115～200℃后分为两路：主路进入磨煤机，旁路补充进磨煤机出口主路循环气管线中，磨煤机旁路循环气不参与磨煤机中碎煤的研磨、破碎及干燥，在磨煤机出口处补充进主路循环气中，即保证了循环气对煤粉的输送能力，又保证了在输送过程中循环气的温度始终高于循环气露点25～40℃，不会结露，同时还降低了能耗。

附图说明

图1为本发明实施例1的煤粉制备系统的示意图，图中标出了物料的流动方向，图中标号具有如下意义：

1：磨煤机；2：煤粉收集器；3：旋转给料器；4：纤维分离器；5：粉煤贮仓；6：称重给煤机；7：磨煤机循环气加热器；8：惰性气体预热器；9：循环风机；10：空气预热器。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例中，各原始试剂材料均可商购获得，未注明具体条件的实验方法为所属领域熟知的常规方法和常规条件，或按照仪器制造商所建议的条件。

实施例1

请参见图1，其为本实施例提供的煤粉制备系统的示意图，图中标出了物料的流动方向，该煤粉制备系统包括碎煤仓、称重给煤机6、磨煤机1、磨煤机循环气加热器7、煤粉收集器2、旋转给料器3、纤维分离器粉4、煤贮仓5、循环风机9、空气预热器10及惰性气体预热器8；所述磨煤机循环气加热器7为蒸气换热器；所述煤粉收集器2为气固分离器；所述空气预热器为电加热器；所述惰性气体预热器为电加热器；

所述磨煤机1设有煤粉进口、循环气入口及循环气出口；所述循环气出口通过管路连接在所述煤粉收集器2的物料进口，所述煤粉收集器2的固体出口通过管路与所述煤粉贮仓相连；所述煤粉收集器的气体出口通管路与所述循环风机的进气口相连，所述旋转给料器3的进料口相连，所述旋转给料器3的出料口通过管路与所述纤维分离器4的进料口相连，所述述纤维分离器4的出料口通过管路与所述粉煤贮仓4相连；所述煤粉收集器2的气体出口通管路与所述循环风机9的进气口相连，所述循环风机9的出气口通过管路与所述磨煤机循环气加热器7的进气口相连，所述磨煤机循环气加热器7的出气管路分两路，其中一路与所述磨煤机1的循环气入口相连，另一路连接在所述磨煤机1与所述煤粉收集器2的连接管路上；在所述循环风机9与所述磨煤机循环气加热器7之间的连接管路上分别连接有安全放空管路、惰性气体补给管路及压缩空气补给管路，所述安全放空管路的连接点位于惰性气体补给管路及压缩空气补给管路之前；所述安全放空管路上设有调节阀；

所述惰性气体预热器8设在所述惰性气体补给管路上；所述空气预热器10设在所述压缩空气补给管路上；

所述煤粉制备系统还可设有在线露点分析仪及在线氧分析仪(图中未示出)；

应工艺需要，需制备粒度和水分有如下要求的煤粉：粒度＞1000μm的煤粉质量≤10％；粒度介于400～500μm之间的煤粉质量占50％；粒度＜20μm的煤粉质量≤10％；且含水量≤8.5％，本发明按下述方法制备该煤粉：

将粒径≤30mm的碎煤经过所述称重给煤机6计量进入所述磨煤机1；同时经过所述磨煤机循环气加热器7的温度为140～150℃，压力为2KPa的主路循环气也进入所述磨煤机1，在所述磨煤机1中，碎煤被破碎、研磨、干燥、分离，合格的煤粉由主路循环气携带出所述磨煤机，在所述磨煤机1出口，主路循环气温度为100～110℃，压力为-3至-6KPa；露点温度为60～65℃。在磨煤机出口补充进占主循环气气量8％～11％的旁路循环气后，主、旁路循环气一起输送煤粉至所述煤粉收集器2，其中旁路循环气温度为140～150℃，压力为1～3kPa；主路循环气与旁路循环气合并后温度为100～110℃，压力为-3至-6Kpa。

在所述煤粉收集器2中，煤粉与循环气进行分离；分离后的煤粉温度为70～80℃，煤粉以重力流形式经过所述旋转给料器3进入所述纤维分离器4，在所述纤维分离器4中去除纤维类杂物后进入所述煤粉贮仓5贮存；

所述磨煤机1、煤粉收集器2、旋转给料器3、纤维分离器4、煤粉贮仓5以及以上设备之间的煤粉管道均由0.35～0.5MPa低压蒸汽进行伴热。

分离后的循环气进入所述循环风机9增压至2～5kPa。循环气在所述循环风机9增压之后放空约占循环气总流量10％～25％的循环气，放空后的循环气依次补充进氮气、压缩空气。氮气经过所述惰性气体预热器8加热至20～30℃，经过调压后补充进循环气管线，保证循环系统的氧含量不高于8％，压缩空气经过所述空气预热器10加热至20～30℃，经过调压后补充进循环气管线，控制循环系统中的水含量；补充完氮气及压缩空气后，循环气温度为95～105℃，压力为2～5Kpa，循环气进入所述磨煤机循环气加热器7加热(可采用3.5～4.0MPa中压蒸汽)至140～150℃，然后分为两路：主路进入所述磨煤机1，旁路补充进磨煤机出口主路循环气管线中，旁路循环气气量占主路循环气气量的8％～11％。

经上述煤粉制备系统及方法制备得到的煤粉：粒度＞1000μm的煤粉质量≤10％；粒度介于400～500μm之间的煤粉质量占50％；粒度＜20μm的煤粉质量≤10％；且含水量≤8.5％。

最后说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的实施过程和特点，而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种煤粉制备系统，其包括磨煤机、磨煤机循环气加热器、煤粉收集器、粉煤贮仓及循环风机；

所述磨煤机循环气加热器为蒸汽换热器；

所述煤粉收集器为气固分离器；

所述磨煤机设有煤粉进口、循环气入口及循环气出口；所述循环气出口通过管路连接在所述煤粉收集器的物料进口，所述煤粉收集器的固体出口通过管路与所述煤粉贮仓相连；所述煤粉收集器的气体出口通过管路与所述循环风机的进气口相连，所述循环风机的出气口通过管路与所述磨煤机循环气加热器的进气口相连，所述磨煤机循环气加热器的出气管路分两路，其中一路与所述磨煤机的循环气入口相连，另一路连接在所述磨煤机与所述煤粉收集器之间的连接管路上；

在所述循环风机与所述磨煤机循环气加热器之间的连接管路上分别连接有安全放空管路、惰性气体补给管路及压缩空气补给管路，所述安全放空管路的连接点位于惰性气体补给管路及压缩空气补给管路之前；所述安全放空管路上设有调节阀；

优选地，所述煤粉制备系统还包括空气预热器和/或惰性气体预热器，所述惰性气体预热器设在所述惰性气体补给管路上；所述空气预热器设在所述压缩空气补给管路上；

优选地，所述煤粉制备系统还设有在线露点分析仪；

优选地，所述煤粉制备系统还设有在线氧分析仪。

2.根据权利要求1所述的煤粉制备系统，其还包括向所述磨煤机供煤的碎煤仓及称重给煤机。

3.根据权利要求1或2所述的煤粉制备系统，其还包括旋转给料器及纤维分离器，所述旋转给料器的进料口通过管路与所述煤粉收集器的固体出口相连，所述旋转给料器的出料口通过管路与所述纤维分离器的进料口相连，所述纤维分离器的出料口与所述粉煤贮仓相连。

4.根据权利要求1或2所述的煤粉制备系统，其中，所述空气预热器为电加热器。

5.根据权利要求1或2所述的煤粉制备系统，其中，所述惰性气体预热器为电加热器。

6.一种煤粉制备方法，其使用权利要求1～5中任一项所述的煤粉制备系统，包括如下步骤：

向所述磨煤机供给碎煤，同时使经所述磨煤机循环气加热器加热的循环气分为两路，其中一路进入所述磨煤机，为主路循环气；另一路进入连接在所述磨煤机与所述煤粉收集器的连接管路上，为旁路循环气；所述碎煤在磨煤机中被研磨成煤粉且被进入的主路循环气干燥，合格的煤粉由主路循环气送出所述磨煤机，且在旁路循环气共同携带下输送至所述煤粉收集器；经所述煤粉收集器分离后，所得煤粉进入所述粉煤贮仓，所得循环气被所述循环风机增压后，小部分经调节阀控制放空，大部分循环气在依次补充压缩空气和惰性气体后进入所述磨煤机循环气加热器进行加热；所述磨煤机、煤粉收集器、磨煤机至煤粉收集器之间的管道均在负压工况下运行；

选择性地，经碎煤仓和称重给煤机向所述磨煤机供给碎煤；

选择性地，经所述煤粉收集器分离所得的煤粉经旋转给料器进入纤维分离器，在纤维分离器中分离出纤维杂物后再进入所述粉煤贮仓进行贮存；

选择性地，经空气预热器将压缩空气预热至20～30℃及调压后补充至循环气管线；

选择性地，经惰性气体预热器将惰性气体预热至20～30℃及调压后补充至循环气管线。

7.根据权利要求6所述的煤粉制备方法，其中，经所述磨煤机循环气加热器加热后的循环气，其温度为115～200℃，压力为1～3KPa，主路循环气及旁路循环气的温度均为115～200℃，压力均为1～3KPa；主路循环气与旁路循环气合并后温度为100～110℃，压力为-3至-6Kpa。

8.根据权利要求6所述的煤粉制备方法，其中，采用压力0.35～0.5MPa的蒸汽对磨煤机、煤粉收集器、旋转给料器、纤维分离器、煤粉贮仓以及以上设备之间的管道进行伴热。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的煤粉制备方法，其中，经所述煤粉收集器分离后的煤粉的温度为70～80℃；经所述煤粉收集器分离后的循环气温度为100～107℃，压力为-11KPa至-13KPa。

10.根据权利要求6～8中任一项所述的煤粉制备方法，其中，根据在线露点分析仪控制向循环气管线补充的压缩空气量；该压缩空气优选为清洁的干空气；

优选地，根据在线氧分析仪控制向循环气管线补入的惰性气体的量，该惰性气体优选为氮气和/或二氧化碳；

更优选地，补充完惰性气体及压缩空气后，循环气温度为95～105℃，压力为2～5KPa。