CN107513396A - 一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉及基于该干燥炉的干燥装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉及基于该干燥炉的干燥装置及工艺，包括干燥炉和及干燥气处理装置；干燥炉包括干燥箱和旋涡分离器；干燥箱上端设置有原料煤仓，下端设置有排料管，侧面连接有旋涡分离器；干燥气处理装置包括水环真空泵、气液分离器、沉淀池、供水泵和冷却器；旋涡分离器的排气口与水环真空泵入口相连，水环真空泵的出口与气液分离器的入口相连，气液分离器的液体出口与沉淀池相连，沉淀池经供水泵和冷却器之后与水环真空泵相连。有效解决了现有煤热解过程中原料煤不进行干燥造成的废水产量大，能耗高的缺点。同时采用气固直接接触预热干燥，干燥气流除尘，同时回收干燥产生水，工艺过程简单、紧凑、可靠、稳定。

Description

一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉及基于该干燥炉的干燥装 置及工艺

技术领域

本发明属于煤化工(及油页岩)热解领域，具体涉及一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉及基于该干燥炉的干燥装置及工艺。

背景技术

由于我国煤炭资源丰富，分布地域广阔，利用年代久远，煤炭在国民经济发展，能源安全保障中具有重要地位。长期以来，由于技术的限制使得煤炭利用成为大气环境的主要污染源。而煤炭的清洁高效利用是要改变传统的煤直接作为燃料的单一利用模式，通过煤热解技术，将其原煤生产为气态(煤气)、液态(焦油)、固态(半焦)三大产物。此后再对煤气进行深度处理，生产甲醇、乙二醇、醋酸、合成氨等化工产品，或液化天然气、氢气等清洁能源；煤焦油在提取分离其中的苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽等精细化工产品后，对其加氢生产优质清洁液体燃料油；去掉了氮、硫、磷及挥发分的清洁半焦，既可作为民用燃料，又可用于工业还原剂，还可以经精加工后变为活性炭、炭黑等高附加值产品；最终实现原煤中不同组分的资源化高效清洁利用。然而目前在煤热解过程中使用的原料煤，多采用湿法洗选工艺，洗后的精煤水分高于13％，该水分不进行干燥脱除，均会带入热解炉成为含酚废水，该废水常规的生化处理方法难以达标，或采用高级氧化技术带来处理成本过高的困局。由于原料煤洗选过程中所带入的均为游离水，在热解过程中这些游离水需要吸收热量使其汽化进入热解油气中，在热解油气冷凝回收过程中再一次需要吸收冷量进行冷凝，双重的能量消耗，降低了生产效率，增加了废水产量和处理难度。

专利CN205747854U提供了一种原料干燥分选装置，该装置包括煤料运送装置，煤料运送装置与原煤干燥炉连接，原煤干燥炉下方设置有原煤出料装置，原为出料装置下方设置有分选机构，分选机构下方设置有收集器、传送装置，分选机构的侧边上连通设置有降尘装置和粉尘收集装置；所述降尘装置和粉尘收集装置通过降尘管相连通。该发明干燥过程与分选过程分步骤进行，分选过程采用常温空气，对其干燥后的原料煤进行分选的同时，常温空气对干燥后的原料煤有降温冷却作用，造成能量损失，且结构复杂不适宜与热解装置直接上下结合。

专利CN206176948U提供了褐煤干燥提质及干燥水回收利用系统。该系统包括干燥器和预热器，所述预热器包括壳体，所述壳体顶部设进料口，底部设出料口，上部设引风口、下部设进气口，所述壳体内上段设有横向布置的上加热管束，下段设有横向布置的下加热管束，所述进气口经下加热管束、气液分离室、上加热管束与引风口连通；所述干燥器的进料口与预热器的出料口连接，所述干燥器的水汽出口经除尘器与预热器的进气口连接，所述气液分离室的冷凝水出口与水处理系统连接。该发明采用间接加热的方法进行干燥，干燥效率低下，虽然回收干燥水但工艺过程复杂。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉及基于该干燥炉的干燥装置及工艺，有效解决了现有煤热解过程中原料煤不进行干燥造成的废水产量大，能耗高的缺点。同时采用气固直接接触预热干燥，干燥气流除尘，同时回收干燥产生水，工艺过程简单、紧凑、可靠、稳定。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉，包括原料煤仓、干燥箱、排料管和旋涡分离器；原料煤仓顶部设有供原料煤进入的落煤口，原料煤仓内设置了在进料过程中使其原料煤颗粒均匀装填的内构件，原料煤仓底部设置有落料管，落料管下方设置有干燥箱，干燥箱分为干燥箱顶端、干燥箱中部、干燥箱底端三个部分，干燥箱的顶端连接落料管的下方水平设置有热载气布气总管，热载气布气总管顶端设有热载气进口，热载气布气总管贯穿干燥箱顶端箱体，热载气布气总管的轴向分布有多组支气管，每组支气管包括两个夹角为90～120度的热载气分布支气管，两个夹角为90～120度的热载气分布支气管设置在热载气布气总管径向截面下方，支气管与热载气布气总管连通，支气管延伸至干燥箱垂直内壁时垂直向下直至干燥箱底端，支气管的垂直管段上分别连接多个水平放置的布气罩，热载气布气总管的管底设置有多个集气管，各集气管另一端弯曲汇聚至集气总管，集气总管在干燥箱下端弯曲穿过干燥箱侧壁至其外部，每个集气管上设置有多个与其连通的集气罩，集气罩对应设置在布气罩下部，干燥箱底端设置有排料管，排料管外壁安装有振动器，集气总管上连接有旋涡分离器的进气口，集气罩下方设置有固定在干燥箱内壁的超声波发生器。

所述的布气罩的截面为倒置V形，V形开口向下，布气罩包括顶部的人字形伞和两侧的垂直翼板，人字形伞的夹角为60～90度，人字形伞的底端两侧分别连接两块翼板，翼板为直角梯形结构，直角梯形的底边垂直放置，翼板使布气罩形成一端大一端小的结构，布气罩的大端与支气管相连通，小端沿伸至干燥箱的中心，小端上设置有端盖，布气罩沿长度方向形成可变截面的气流通道，沿布气罩翼板的倾斜底端设置有燕尾形缺口。

所述的集气罩的截面为倒置V形，V形开口向下，集气罩包括顶部的人字形伞和两侧的垂直翼板，人字形伞的夹解为60～90度，人字形伞的底端两侧分别连接两块翼板，翼板为直角梯形结构，直角梯形的底边垂直放置，翼板使布气罩形成一端大一端小的结构，集气罩的大端与集气管相连通，小端沿伸至干燥箱的内壁，小端上设置有端盖，集气罩沿长度方向形成可变截面的气流通道，沿集气罩翼板的倾斜底端设置有圆形进料孔。

所述的旋涡分离器包括中心导气管和旋涡分离器壳体；所述的旋涡分离器壳体中设置有中心导气管，旋涡分离器壳体从上到下依次包括直管段、扩大段、主筒体和收缩段；直管段上设置有向上倾斜的进气口，收缩段下方设有粉仓，粉仓下端为煤尘出口，收缩段内设置导向筒，导向筒底部设置有锥形挡板，中心导气管上端外壁上设置有旋转导流叶片，旋转导流叶片依次排列三级，中心导气管下端管壁设置多个导气孔，中心导气管上端设有排气口，集气总管通过其自身的排气口连接到旋涡分离器的进气口上。

所述的进气口由旋涡分离器筒体切向进入筒体的直管段与中心导气管上端之间的空间内，旋涡分离器壳体内壁采用特氟龙喷涂技术对旋涡器进行表面处理，使表面阻力系数小于0.1。

所述的内构件由多个同轴线重合的方管形导流筒组成，导流筒从内向外顶端依次阶梯形下移，原料煤仓底部锥形出料口处设置束料斗，经由干燥箱底端连接的排料管进入底部的热解炉装置或连接排料机设备；干燥箱具有钢制壳体，干燥箱外部设置保温层，干燥箱中部内壁设置挡煤板。

一种基于所述的干燥炉的干燥装置，包括干燥炉和及干燥气处理装置；所述的干燥炉包括原料煤仓、干燥箱、排料管和旋涡分离器；所述的干燥箱上端设置有原料煤仓，下端设置有排料管，侧面连接有旋涡分离器；所述的干燥气处理装置包括水环真空泵、气液分离器、沉淀池、供水泵和冷却器；所述的旋涡分离器的排气口与水环真空泵入口相连，水环真空泵的出口与气液分离器的入口相连，气液分离器的液体出口与沉淀池相连，沉淀池经供水泵和冷却器之后与水环真空泵相连。

一种基于所述干燥装置的干燥工艺，包括以下步骤：

1)粒径为0～30mm，水分为12～14％wt的原料煤由原料煤仓顶部的落煤口进入原料煤仓，在内部的内构件的作用下使原料煤均匀装填至原料煤仓内，原料煤经原料煤仓底部的束料斗由落料管进入干燥箱内；

2)自装置外来的温度为210～320℃，压力为2～3.5KPa，相对湿度≤15％的热载气经由热载气进口、布气总管、支气管进入干燥箱中部的填充床层内的布气罩中，在填充床内向下移动的原料煤被渗流穿过的热载气逐级加热至96～135℃，原料煤中的水分为0.7～3.2％wt，干燥煤经由干燥箱底端连接的排料管排出；干燥后的热载气温度降至110～150℃，压力为-1.2～-0.5KPa，相对湿度100％，并携带着煤尘进入对应设置在布气罩下部的由集气罩形成的六边形集气涵道中，经由集气涵道排出的含尘热载气进入集气管，并汇聚至集气总管后进入旋涡分离器，在旋涡分离器离心力的作用下脱除≥98％热载气体所携带的煤尘，得到脱尘热载气，煤尘沿旋涡分离器底部煤尘出口排出；

3)除尘后的脱尘热载气由旋涡分离器顶部脱尘出气口进入水环真空泵内，在水环真空泵内脱尘热载气体与水直接接触，在产生-1.6～-0.8KPa抽力的同时进行传热、传质，气液相混合物由水环真空泵出口排出，进入气液分离器中进行气液两相分离，由气液分离器顶部排出的分离气温度为30～35℃，压力为40～65Pa，相对湿度为100％，直接放散；由气液分离器底部排出液相水夹带着微尘进入沉淀池中进行液固两相分离，沉淀池顶部分离出的分离水，一部分作为水环真空泵的工作液，经冷却器冷却至20～25℃后进入水环真空泵循环使用，剩余部分即为干燥回收水。

步骤2)具体为：

自装置外来的温度为210～320℃，压力为2～3.5KPa，相对湿度≤15％的热载气由热载气进口进入热载气布气总管；进入干燥箱内的原料煤沿热载气布气总管的管壁两侧分别滑入干燥箱中部的填充床层，干燥箱的填充床层均匀填充满原料煤，并经底部设置的排料管连续缓慢向下移动；

而埋藏在填充床层内的布气罩和集气罩呈三角形分布，进入热载气布气总管的热载气由分布的支气管同时进入多层布气罩支撑原料煤而形成的六边形布气涵道内，在六边形布气涵道内的热载气沿布气罩长度方向上均匀分散，并由布气罩底部开口处渗流进入向下移动的原料煤颗粒空隙内，热载气渗透过原料煤颗粒与其接触的原料煤颗粒发生气固相渗流传热，完成渗流热交换后热载气体温度降低至110～150℃，压力为-1.2～-0.5KPa，相对湿度100％，后经由集气罩形成的六边形集气涵道汇集至集气管及集气总管，汇聚至集气总管后进入旋涡分离器，经多次预热干燥后的干燥煤温度为108～130℃，水分为0.7～3.2％wt，干燥煤经由干燥箱底端连接的排料管排出；与此同时向下移动的原料煤颗粒孔隙也夹滞着热载气向下移动；

步骤2)还包括以下步骤：

排料管外壁安装的振动器发生高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布；

步骤3)还包括以下步骤：在沉淀池底部沉降分离出的煤泥经脱水处理后作为燃料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉及基于该干燥炉的干燥装置及工艺，有效解决了现有煤热解过程中原料煤不进行干燥造成的废水产量大，能耗高的缺点。同时采用气固直接接触预热干燥，干燥气流除尘，同时回收干燥产生水，工艺过程简单、紧凑、可靠、稳定。

本发明还具有以下特点：

1、干燥炉采用上进下出，气固两相并流的多层—错向热载气渗流传热法进行预热干燥，具有初始温差大，传热效率高的特点。

2、干燥箱内的填充床层中多层—错向排布有布气罩与集气罩，布气罩与集气罩沿长度方向具有可变截面的气流通道。

3、集气罩底部料层内设置超声波发生器，超声波的震荡、分散作用强化了原煤粉尘的气流携带脱除效率。

4、采用高效旋涡分离器进行气固分离，脱除粒径小于1um，效率≥98％。

5、采用辅助真空抽气，同等温度条件提高烟气带水能力，减少能量消耗，回收干燥水。

6、干燥炉出口设置振动脱气装置，使固体颗粒位移重排，间隙缩小，经固体颗粒的阻塞和节流效应实现气流的隔离。

7、气固两相并流提高气固两相流温差，有利于表面水向气相蒸发。

8、较小的原煤粒径降低原料煤颗粒内部传热阻力，多级、多通道热载气渗流传热法进行预热干燥，加快了颗粒的绕动和渗流传热效率。

9、多级加热有利于在热载气始终保持较低的水蒸汽浓度，同时辅助真空抽气，降低了气相压力，降低了水的沸点，提高了气相饱和浓度。

本发明的集气罩下方设置有超声波发生器，原料煤干燥结束之后原料煤颗粒表面黏度降低，原来黏附在大颗粒表面上的≤0.2mm以下的煤尘，在超声波的震荡、分散作用下使煤尘而随热载气带离干燥煤，达到除尘脱尘的目的。

本发明的干燥箱具有钢制壳体，外部设置保温层，干燥箱中部内壁设置挡煤板，使其沿干燥炉内壁堆积的原料煤滞留在内壁处为内隔热层，由于煤为热的不良导体，原料煤不流动时其气流渗流效应减弱，同时保护干燥箱内壁不受煤颗粒的磨损。

附图说明

图1为干燥装置工艺流程图。

图2为干燥炉的结构示意图。

图3为干燥炉气体流向示意图。

图4为干燥炉内部结构示意图。

图5为布气罩结构示意图。

图6为集气罩结构示意图。

图7为旋涡分离器结构示意图。

其中图中S1为原料煤，S2为热载气，S3为干燥煤，S4为含尘热载气，S5为煤尘，S6为脱尘热载气，S7为气液相混合物，S8为分离气，S9为液相水，S10为煤泥，S11为分离水，S12为回收水，S13为工作液。

其中图中，1为原料煤仓，2为干燥箱，3为排料管，4为旋涡分离器，5为水环真空泵，6为气液分离器，7为沉淀池，8为供水泵，9为冷却器，11为落煤口，12为内构件，13为束料斗，14为落料管，15为料仓壳体，21为热载气进口，22为热载气布气总管，23为支气管，24为布气罩，241为人字形伞，242为翼板，243为燕尾形缺口，244为大端，245为小端，246为端盖，25为集气罩，251为人字形伞，252为翼板，253为圆形进料孔，254为大端，255为小端，256为端盖，26为集气管，27为集气总管，28为排气口，29为干燥箱壳体，31为振动器，32为排料管壳体，33为排料口，41进气口，42为煤尘出口，43为排气口，44，为中心导气管，441为中心导气管上端，442为旋转导流叶片，443为中心导气管下端，444为导气孔，45为旋涡分离器壳体，451为直管段，452为扩大段，453为主筒体，454为收缩段，46为粉仓，47为导向筒，48为锥形挡板。

其中图中D1为干燥箱顶端，D2为干燥箱中部，D3为干燥箱底端，C1为布气涵道，C2为集气涵道。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1至图7，一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉，包括原料煤仓1、干燥箱2、排料管3和旋涡分离器4；原料煤仓顶部设有供原料煤进入的落煤口11，原料煤仓内设置了在进料过程中使其原料煤颗粒均匀装填的内构件12，原料煤仓1底部设置有落料管14，落料管14下方设置有干燥箱2，干燥箱2分为干燥箱顶端D1、干燥箱中部D2、干燥箱底端D3三个部分，干燥箱2的顶端连接落料管的下方水平设置有热载气布气总管22，热载气布气总管22顶端设有热载气进口21，热载气布气总管22贯穿干燥箱顶端箱体，热载气布气总管22的轴向分布有多组支气管，每组支气管包括两个夹角为90～120度的热载气分布支气管23，两个夹角为90～120度的热载气分布支气管23设置在热载气布气总管22径向截面下方，支气管与热载气布气总管连通，支气管延伸至干燥箱垂直内壁时垂直向下直至干燥箱底端，支气管的垂直管段上分别连接多个水平放置的布气罩24，热载气布气总管22的管底设置有多个集气管26，各集气管26另一端弯曲汇聚至集气总管27，集气总管在干燥箱下端弯曲穿过干燥箱侧壁至其外部，每个集气管26上设置有多个与其连通的集气罩25，集气罩25对应设置在布气罩24下部，干燥箱底端设置有排料管3，排料管3外壁安装有振动器，集气总管27上连接有旋涡分离器4的进气口，集气罩25下方设置有固定在干燥箱2内壁的超声波发生器。

其中，所述的布气罩24的截面为倒置V形，V形开口向下，布气罩24包括顶部的人字形伞241和两侧的垂直翼板242，人字形伞的夹角为60～90度，人字形伞的底端两侧分别连接两块翼板242，翼板242为直角梯形结构，直角梯形的底边垂直放置，翼板242使布气罩形成一端大一端小的结构，布气罩的大端244与支气管相连通，小端245沿伸至干燥箱的中心，小端245上设置有端盖246，布气罩24沿长度方向形成可变截面的气流通道，沿布气罩翼板的倾斜底端设置有燕尾形缺口243。

所述的集气罩25的截面为倒置V形，V形开口向下，集气罩25包括顶部的人字形伞251和两侧的垂直翼板252，人字形伞的夹解为60～90度，人字形伞的底端两侧分别连接两块翼板，翼板为直角梯形结构，直角梯形的底边垂直放置，翼板使布气罩形成一端大一端小的结构，集气罩的大端254与集气管相连通，小端255沿伸至干燥箱的内壁，小端255上设置有端盖256，集气罩沿长度方向形成可变截面的气流通道，沿集气罩翼板的倾斜底端设置有圆形进料孔253。

所述的旋涡分离器4包括中心导气管44和旋涡分离器壳体45；所述的旋涡分离器壳体45中设置有中心导气管44，旋涡分离器壳体45从上到下依次包括直管段451、扩大段452、主筒体453和收缩段454；直管段451上设置有向上倾斜的进气口41，收缩段454下方设有粉仓46，粉仓46下端为煤尘出口42，收缩段内设置导向筒47，导向筒47底部设置有锥形挡板48，中心导气管上端441外壁上设置有旋转导流叶片442，旋转导流叶片442依次排列三级，中心导气管下端443管壁设置多个导气孔444，中心导气管上端设有排气口43，集气总管27通过其自身的排气口28连接到旋涡分离器4的进气口上。

所述的进气口41由旋涡分离器筒体切向进入筒体的直管段与中心导气管上端之间的空间内，旋涡分离器壳体45内壁采用特氟龙喷涂技术对旋涡器进行表面处理，使表面阻力系数小于0.1。

所述的内构件由多个同轴线重合的方管形导流筒组成，导流筒从内向外顶端依次阶梯形下移，原料煤仓底部锥形出料口处设置束料斗，经由干燥箱底端连接的排料管进入底部的热解炉装置或连接排料机设备；干燥箱具有钢制壳体，干燥箱外部设置保温层，干燥箱中部内壁设置挡煤板。

参见图1，一种基于所述的干燥炉的干燥装置，包括干燥炉和及干燥气处理装置；所述的干燥炉包括原料煤仓1、干燥箱2、排料管3和旋涡分离器4；所述的干燥箱2上端设置有原料煤仓1，下端设置有排料管，侧面连接有旋涡分离器4；所述的干燥气处理装置包括水环真空泵5、气液分离器6、沉淀池7、供水泵8和冷却器9；所述的旋涡分离器4的排气口43与水环真空泵5入口相连，水环真空泵5的出口与气液分离器6的入口相连，气液分离器6的液体出口与沉淀池7相连，沉淀池7经供水泵8和冷却器9之后与水环真空泵5相连。

其中，1、干燥炉采用上进下出，气固两相并流的多层—错向热载气渗流传热法进行预热干燥，具有初始温差大，传热效率高的特点。

2、干燥箱内的填充床层中多层—错向排布有布气罩与集气罩，布气罩与集气罩沿长度方向具有可变截面的气流通道。

3、集气罩底部料层内设置超声波发生器，超声波的震荡、分散作用强化了原煤粉尘的气流携带脱除效率。

4、采用高效旋涡分离器进行气固分离，脱除粒径小于1um，效率≥98％。

5、采用辅助真空抽气，同等温度条件提高烟气带水能力，减少能量消耗，回收干燥水。

6、干燥炉出口设置振动脱气装置，使固体颗粒位移重排，间隙缩小，经固体颗粒的阻塞和节流效应实现气流的隔离。

煤的干燥是在对原料煤固体颗粒加热过程中发生的。通常情况，在大气压力时发生在环境温度到106℃左右的温度范围内。煤的干燥是涉及复杂的液态水、蒸汽在煤固体颗粒孔隙的迁移。当热载气渗流至原料煤颗粒间隙时，在原料煤颗粒周围的热载气压力下，其热载气的温度等于或高于水的沸点，则颗粒表面上的液态水趋向于饱和温度。若在原料煤颗粒周围的热载气压力下，其热载气的温度低于水的沸点，则颗粒表面上的液态水趋向于湿球温度。

当干燥过程开始时，液态水储存在固体颗粒结构的内部孔隙中，液态水通过原料煤固体颗粒内部孔隙的毛细管作用等机制迁移到表面，固体表面形成非常湿润边界，即原料煤表面由薄层液态水连续覆盖。在原料煤颗粒周围的热载气压力下，若热载气的温度等于或高于水的沸点，该水蒸发到颗粒周围的气相，并被热载气带走。当干燥过程持续进行时，游离水在颗粒表面不再可用，湿润边界回缩到颗粒的内部。此时，从液体水到蒸汽的相变发生在颗粒内部，为了离开颗粒，蒸汽必须穿过围绕原料煤颗粒中心的干燥层，由于其干燥层的厚度增加，干燥速率逐步降低。

以上所述的煤干燥过程中从煤颗粒表面度到气相的质量传递速率受到以下三个因素影响：

(1)颗粒的温度，特别是水的液气界面温度。

(2)气相和颗粒之间的热传递速率。

(3)周围气层中的水蒸气浓度。

本发明针对上述影响因素，提供了如下措施：

(1)气固两相并流提高气固两相流温差，有利于表面水向气相蒸发。

(2)较小的原煤粒径降低原料煤颗粒内部传热阻力，多级、多通道热载气渗流传热法进行预热干燥，加快了颗粒的绕动和渗流传热效率。

(3)多级加热有利于在热载气始终保持较低的水蒸汽浓度，同时辅助真空抽气，降低了气相压力，降低了水的沸点，提高了气相饱和浓度。

具体的，本发明的干燥装置包含干燥炉及干燥气处理装置两大部分，其中干燥炉由原料煤仓、干燥箱、排料管、旋涡分离器四部分组成；干燥气处理装置包括：水环真空泵、气液分离器、沉淀池、供水泵和冷却器等组成。特别对本发明的干燥炉设备结构做详细说明。

原料煤仓设置在干燥箱的顶端，原料煤仓顶部有供原料煤进入的落煤口，原料煤仓内设置了在进料过程中使其原料煤颗粒均匀装填的内构件，该内构件由多个同轴线重合的方管形导流筒组成，导流筒从内向外顶端依次阶梯形下移。由落料口进入的原料煤受导流筒约束由中心位置开始依次向外围导流筒装填。导流筒约束可防止原料煤下落过程中形成大型锥堆而使大小原料煤颗粒发生离析。原料煤在原料煤仓内进行缓冲停留后，经原料煤仓底部设置的落料管进入干燥箱。

原料煤仓内的原料煤经由底部的落料管进入干燥箱，干燥箱分为顶端、中部、底端三个部分。干燥箱的顶端连接落料管的下方水平设置有热载气布气总管，热载气布气总管贯穿干燥箱顶端箱体，热载气布气总管径向截面下方设置两个夹角为90～120度的供热载气分布的支气管，支气管与热载气布气总管连通，支气管延伸至干燥箱垂直内壁时垂直向下直至干燥箱底端。沿热载气布气总管的轴向分布多组支气管，一组即两个夹角为90～120度的支气管。支气管的垂直管段上分别连接多个水平放置的布气罩，该布气罩截面为倒置V形，V形开口向下。V形布气罩由顶部的人字形伞和两侧的垂直翼板组成，人字形伞的夹解为60～90度，人字形伞的底端两侧分别连接两块翼板，翼板为直角梯形结构，直角梯形的底边垂直放置，使其倒置的V形布气罩形成一端大一端小，布气罩的大端与支气管相连通，小端沿伸至干燥箱的中心。同时布气罩沿长度方向形成可变截面的气流通道，具有优化热载气气流均匀进入，强化下移颗粒床层的扰动和渗流传热。与此同时，沿布气罩翼板的倾斜底端设置燕尾形缺口，使原料煤颗粒沿翼板表面下移时，在V形布气罩内腔体中，形成一道道横向布气罩轴向的原料颗粒沟垄，横向的沟垄不仅使流经的热载气产生了扰动，同时也增加了原料颗粒在布气罩内的表面积；形成沟垄的原料煤颗粒向下移动的同时又不断的补充形成新的沟垄，使其表面颗粒流动性增加，与其一并流下的热载气快速融合，更好的分散气体，强化渗流传热效果。

由于沿支气管的垂直段连接着多个水平放置的布气罩，使其干燥箱的干燥过程分成多级同时进行。渗流穿过原料煤层的热载气，经由布气罩下部对应设置的集气罩汇集。集气罩结构截面为倒置V形，V形开口向下。V形布气罩由顶部的人字形伞和两侧的垂直翼板组成，人字形伞的夹解为60～90度，人字形伞的底端两侧分别连接两块翼板，翼板为直角梯形结构，直角梯形的底边垂直放置，翼板的结构使倒置的V形布气罩形成一端大一端小，集气罩的大端与集气管相连通，小端沿伸至干燥箱的内壁。同时集气罩沿长度方向形成可变截面的气流通道，具有优化热载气气流均匀排出，强化下移颗粒床层的扰动和渗流传热。与此同时，沿集气罩翼板的倾斜底端设置圆形进料孔，使原料煤颗粒与热载气沿翼板表面下移时，经圆形进料孔进入集气罩内腔体内，在集气罩空腔内发生气固分离，热载气沿内空腔小端向大端汇集，并由各个集气罩进入集气管，各集气管一端与热载气布气总管的管底相连接，另一端弯曲汇聚至集气总管。集气总管在干燥箱下端弯曲穿过干燥箱壁至其外部。

原料煤在干燥箱内经逐级干燥后，经由干燥箱底端连接的排料管进入底部的热解炉装置或连接排料机设备。在此过程中，排料管外壁安装有振动器，振动器高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布，细颗粒有序的填充至大颗粒形成的间隙，同时颗粒间隙中夹带的气体挤压向上排出，颗粒的堆积密度增大，有效的隔断了干燥用热载气与底部连接的热解炉的热解气之间的连通或与环境大气的连通。

集气总管倾斜后经干燥箱底端侧壁伸出干燥箱外后连接至旋涡分离器入口，该旋涡分离器设置有向上倾斜的进气口，同时该进气口由旋涡分离器筒体切向进入筒体的直管段与中心导气管上端之间的空间内，中心导气管上端外壁上设置有旋转导流叶片，该叶片依次排列三级，使进入该空间内的气体将其自身的静压能转化为速度能，气体在自身螺旋转的同时向下运动，进入筒体的扩大段。此时，气流旋转半径逐渐变大，对其旋转气流夹带的颗粒产生更大的离心力，使其离心分离出的煤尘颗粒紧紧的贴付在主筒体内壁上螺旋向下运动进入收缩段。收缩段内设置导向筒，导向筒将沿主筒体内壁向下移动的煤尘颗粒与旋转的气流分隔开来，煤尘颗粒沿主筒体的收缩段内壁与导向筒外壁之间的缝隙进入底部的粉仓内。旋转的气流继续旋转向下移动，气流旋转半径变小，速度降低，贴付在导向筒内壁的粉尘颗粒，螺旋进入下部连接的粉仓内，气流受到锥形挡板作用而向上运动。

中心导气管下端管壁设置多个导气孔，由于旋涡分离器中心线区域气流速度最低，通过导气管径向出气，可使旋涡管内的气流均匀导出，同时避免常规导气管底端导出时容易造成气流短路失稳而影响除尘效率降低。进入导气管内的气流向上运动，经顶部排气口排出。同时为了降底颗粒气流与筒体之间的摩擦阻力，与煤尘颗粒接触的内壁采用特氟龙喷涂技术对旋涡分离器进行表面处理，使表面阻力系数小于0.1，粗糙度低、润滑性能增强。

本发明的集气罩下方设置有超声波发生器，原料煤干燥结束之后原料煤颗粒表面黏度降低，原来黏附在大颗粒表面上的≤0.2mm以下的煤尘，在超声波的震荡、分散作用下使煤尘而随热载气带离干燥煤，达到除尘脱尘的目的。

本发明的干燥箱具有钢制壳体，外部设置保温层，干燥箱中部内壁设置挡煤板，使其沿干燥炉内壁堆积的原料煤滞留在内壁处为内隔热层，由于煤为热的不良导体，原料煤不流动时其气流渗流效应减弱，同时保护干燥箱内壁不受煤颗粒的磨损。

本发明的干燥炉还可应用于粮谷、花生、大枣等不粘结的颗粒物的干燥过程。

参见图1，一种基于干燥装置的干燥工艺，包括以下步骤：

1)粒径为0～30mm，水分为12～14％wt的原料煤S1由原料煤仓1顶部的落煤口11进入原料煤仓1，在内部的内构件12的作用下使原料煤S1均匀装填至原料煤仓1内，原料煤S1经原料煤仓1底部的束料斗13由落料管14进入干燥箱2内；

2)自装置外来的温度为210～320℃，压力为2～3.5KPa，相对湿度≤15％的热载气经由热载气进口、布气总管、支气管进入干燥箱中部D2的填充床层内的布气罩中，在填充床内向下移动的原料煤被渗流穿过的热载气逐级加热至96～135℃，原料煤中的水分为0.7～3.2％wt，干燥煤经由干燥箱底端连接的排料管排出；干燥后的热载气温度降至110～150℃，压力为-1.2～-0.5KPa，相对湿度100％，并携带着煤尘进入对应设置在布气罩下部的由集气罩形成的六边形集气涵道中，经由集气涵道排出的含尘热载气进入集气管，并汇聚至集气总管后进入旋涡分离器，在旋涡分离器离心力的作用下脱除≥98％热载气体所携带的煤尘，得到脱尘热载气，煤尘沿旋涡分离器底部煤尘出口42排出；步骤2还包括以下步骤：排料管外壁安装的振动器发生高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布；

3)除尘后的脱尘热载气由旋涡分离器顶部脱尘出气口进入水环真空泵内，在水环真空泵内脱尘热载气体与水直接接触，在产生-1.6～-0.8KPa抽力的同时进行传热、传质，气液相混合物由水环真空泵出口排出，进入气液分离器中进行气液两相分离，由气液分离器顶部排出的分离气温度为30～35℃，压力为40～65Pa，相对湿度为100％，直接放散；由气液分离器底部排出液相水夹带着微尘进入沉淀池中进行液固两相分离，沉淀池顶部分离出的分离水，一部分作为水环真空泵的工作液，经冷却器冷却至20～25℃后进入水环真空泵循环使用，剩余部分即为干燥回收水。步骤3)还包括以下步骤：在沉淀池底部沉降分离出的煤泥经脱水处理后作为燃料。

其中，步骤2)具体为：

自装置外来的温度为210～320℃，压力为2～3.5KPa，相对湿度≤15％的热载气S2由热载气进口21进入热载气布气总管22；进入干燥箱2内的原料煤S1沿热载气布气总管22的管壁两侧分别滑入干燥箱中部D2的填充床层，干燥箱2的填充床层均匀填充满原料煤S1，并经底部设置的排料管3连续缓慢向下移动；

而埋藏在填充床层内的布气罩24和集气罩25呈三角形分布，进入热载气布气总管22的热载气S2由分布的支气管23同时进入多层布气罩24支撑原料煤而形成的六边形布气涵道C1内，在六边形布气涵道C1内的热载气沿布气罩长度方向上均匀分散，并由布气罩24底部开口处渗流进入向下移动的原料煤颗粒空隙内，热载气S2渗透过原料煤颗粒与其接触的原料煤颗粒发生气固相渗流传热，完成渗流热交换后热载气体温度降低至110～150℃，压力为-1.2～-0.5KPa，相对湿度100％，后经由集气罩形成的六边形集气涵道汇集至集气管及集气总管，汇聚至集气总管后进入旋涡分离器，经多次预热干燥后的干燥煤S3温度为108～130℃，水分为0.7～3.2％wt，干燥煤经由干燥箱底端连接的排料管排出；与此同时向下移动的原料煤颗粒孔隙也夹滞着热载气向下移动；

进一步地，本发明工艺过程为：

0～30mm的原料煤由原料煤仓顶部的落煤口进入原料煤仓，在原料煤仓内进行短暂缓冲储存，原料煤仓内设置了使进入其内部的原料煤颗粒粒径分布均匀的内构件，该内构件可使进入原料煤仓内的煤颗粒混合均匀而不发生大小颗粒离析的状况。原料煤仓底部锥形出料口处设置束料斗，有助于减缓原料煤仓中心的原料煤下落速度，使其料仓下料趋于均匀。

原煤料仓落料管来的原料煤，由干燥箱顶部进入，并沿热载气布气总管的管壁两侧分别滑入干燥箱的填充床层，干燥箱均匀填充满原料煤，并经底部设置的排料管连续缓慢向下移动。而埋藏在填充床层内的布气罩和集气罩呈三角形分布，进入布气总管的热载气由分布的支气管进入布气罩支撑原料煤而形成的六边形布气涵道内，在六边形布气涵道内的热载气沿布气罩长度方向上均匀分散，并由布气罩底部开口处渗流进入向下移动的原料煤颗粒空隙内，与此同时向下移动的原料煤颗粒孔隙也夹滞着热载气向下移动。在热载气压差的作用下，热载气下移的速率大于原料煤颗粒下移的速率，热载气渗透过原料煤颗粒与其接触的原料煤颗粒发生气固相渗流传热，完成渗流热交换后热载气体温度降低，后经由集气罩形成的六边形集气涵道汇集至排气管及排气总管。

自装置外来的温度为210～320℃，压力为2～3.5KPa，相对湿度≤15％的热载气经由热载气进口、布气总管、支气管进入填充床内的布气罩中，在填充床内向下移动的原料煤被渗流穿过的热载气逐级加热至96～135℃，原料煤中的水分由进料时12～14％wt，降至0.7～3.2％wt。干燥煤经由干燥箱底端连接的排料管排出，在此过程中，排料管外壁安装的振动器发生高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布，细颗粒有序的填充至大颗粒形成的间隙，同时颗粒间隙中夹带的气体挤压向上排出，由于颗粒间的阻塞和节流效应使沿干燥煤颗粒间隙流动的气流通道阻断。干燥后的热载气温度降至110～150℃，压力为-1.2～-0.5KPa，相对湿度100％，并携带着煤尘进入对应设置在布气罩下部集气罩行成的涵道。经由集气罩涵道排出的含尘热载气进入集气管，并汇聚至集气总管后进入旋涡分离器，完成渗流干燥后的含尘热载气进入旋涡分离器内，在离心力的作用下脱除≥98％热载气体所携带的煤尘，煤尘沿底部煤尘出口排出；除尘后的脱尘热载气由旋涡分离器顶部脱尘气出口进入水环真空泵内，在水环真空泵内脱尘热载气体与水直接接触，在产生-1.6～-0.8KPa抽力的同时进行传热、传质，气液相混合物由水环真空泵出口排出，进入气液分离器中进行气液两相分离。由气液分离器顶部排出的分离气温度为30～35℃，压力为40～65Pa，相对湿度为100％，直接放散；由气液分离器底部排出液相水夹带着微尘进入沉淀池中进行液固两相分离。在沉淀池底部沉降分离出的煤泥(即含水的微尘)经脱水处理后作为燃料；沉淀池顶部分离出的分离水，一部分作为水环真空泵的工作液，经冷却器冷却至20～25℃后进入水环真空泵循环使用，剩余部分即为干燥回收水。

本发明采用多层错向-向下渗流气固相直接接触换热干燥，具有换热效率高，气流阻力低，气体携带粉尘能力强。既能干燥脱水，又可气流除尘，同时可回收干燥水。

实施例1

取自神木西沟的粒径为0～30mm，水分为12.5％wt的原料煤S1由原料煤仓1顶部的落煤口11进入原料煤仓1，在此过程中由设置在内部的内构件12作用使原料煤S1均匀装填至原料煤仓1内，原料煤S1经原料煤仓1底部的束料斗13由落料管14进入干燥箱2内。自装置外来的温度为265℃，压力为2.2KPa，相对湿度为13％的热载气S2由热载气进口21进入热载气布气总管22。进入干燥箱2内的原料煤S1沿热载气布气总管22的管壁两侧分别滑入干燥箱中部D2的填充床层，干燥箱2为均匀填充满原料煤S1，并经底部设置的排料管3连续缓慢向下移动。而埋藏在填充床层内的布气罩24和集气罩25呈三角形分布，进入热载气布气总管22的热载气S2由分布的支气管23同时进入多层布气罩24支撑原料煤而形成的六边形布气涵道C1内，并由布气罩24底部开口处渗流进入向下移动的原料煤颗粒空隙内，热载气S2渗透过原料煤颗粒与其接触的原料煤颗粒发生气固相渗流传热，经多次预热干燥后的干燥煤S3温度为108℃，水分为0.9％wt。干燥煤S3经由干燥箱底端D3连接的排料管3排出，在此过程中，排料管3外壁安装的振动器31发生高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布，细颗粒有序的填充至大颗粒形成的间隙，同时颗粒间隙中夹带的气体挤压向上排出，由于颗粒间的阻塞和节流效应使沿干燥煤颗粒间隙流动的气流通道阻断。设置在集气罩25下方的超声波发生器不断释放出高频超声波，在超声波的震荡、分散作用下强化了热载气S2对≤0.2mm煤尘的携带能力，使完成渗流换热后的含尘热载气S4携带着煤尘后经由集气罩25形成六边形集气涵道C2汇集至集气管26及集气总管27，其温度降至125℃，压力为-0.7KPa，相对湿度100％。含尘热载气S4汇聚至集气总管27后进入旋涡分离器4，在旋涡分离器4的离心力作用下脱除≥98％含尘热载气S4体所携带的煤尘S5，煤尘S5沿底部煤尘出口42排出；除尘后的脱尘热载气S6由旋涡分离器顶部出气口43进入水环真空泵5内，在水环真空泵5内脱尘热载气体S6与水直接接触，在产生-1.2KPa抽力的同时进行传热、传质，气液相混合物S7由水环真空泵5出口排出，进入气液分离器6中进行气液两相分离，由气液分离器6顶部排出的分离气S8温度为32℃，压力为45Pa，相对湿度为100％，直接放散；由气液分离器6底部排出液相水S9夹带着微尘进入沉淀池7中进行液固两相分离。在沉淀池7底部沉降分离出的煤泥S10(即含水的微尘)经脱水处理后作为燃料；沉淀池7顶部分离出的分离水S11，一部分作为水环真空泵的工作液S13，经冷却器冷却至23℃后进行水环真空泵5循环使用，剩余部分即为干燥回收水S12。

实施例2

取自神木孙家岔的粒径为0～30mm，水分为13％wt的原料煤S1由原料煤仓1顶部的落煤口11进入原料煤仓1，在此过程中由设置在内部的内构件12作用使原料煤S1均匀装填至原料煤仓1内，原料煤S1经煤原料煤仓1底部的束料斗13由落料管14进入干燥箱2内。自装置外来的温度为265℃，压力为2.9KPa，相对湿度为9％的热载气S2由热载气进口21进入布气总管22。进入干燥箱2内的原料煤S1沿热载气布气总管22的管壁两侧分别滑入干燥箱中部D2的填充床层，干燥箱2为均匀填充满原料煤S1，并经底部设置的排料管3连续缓慢向下移动。而埋藏在填充床层内的布气罩24和集气罩25呈三角形分布，进入热载气布气总管22的热载气S2由分布的支气管23同时进入多层布气罩24支撑原料煤而形成的六边形布气涵道C1内，并由布气罩24底部开口处渗流进入向下移动的原料煤颗粒空隙内，热载气S2渗透过原料煤颗粒与其接触的原料煤颗粒发生气固相渗流传热，经多次预热干燥后的干燥煤S3温度为115℃，水分为1.0％wt。干燥煤S3经由干燥箱底端D3连接的排料管3排出，在此过程中，排料管3外壁安装的振动器31发生高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布，细颗粒有序的填充至大颗粒形成的间隙，同时颗粒间隙中夹带的气体挤压向上排出，由于颗粒间的阻塞和节流效应使沿干燥煤颗粒间隙流动的气流通道阻断。设置在集气罩25下方的超声波发生器不断释放出高频超声波，在超声波的震荡、分散作用下强化了热载气S2对≤0.2mm煤尘的携带能力，使完成渗流换热后的含尘热载气S4携带着煤尘后经由集气罩25形成六边形集气涵道C2汇集至集气管26及集气总管27，其温度降至130℃，压力为-0.85KPa，相对湿度100％。含尘热载气S4汇聚至集气总管27后进入旋涡分离器4，在旋涡分离器4的离心力作用下脱除≥98％含尘热载气S4体所携带的煤尘S5，煤尘S5沿底部煤尘出口42排出；除尘后的脱尘热载气S6由旋涡分离器顶部出气口43进入水环真空泵5内，在水环真空泵5内脱尘热载气体S6与水直接接触，在产生-1.4KPa抽力的同时进行传热、传质，气液相混合物S7由水环真空泵5出口排出，进入气液分离器6中进行气液两相分离，由分离器6顶部排出的分离气S8温度为34℃，压力为55Pa，相对湿度为100％，直接放散；由分离器6底部排出液相水S9夹带着微尘进入沉淀池7中进行液固两相分离。在沉淀池7底部沉降分离出的煤泥S10(即含水的微尘)经脱水处理后作为燃料；沉淀池7顶部分离出的分离水S11，一部分作为水环真空泵的工作液S13，经冷却器冷却至25℃后进行水环真空泵5循环使用，剩余部分即为干燥回收水S12。

实施例3

取自神木红柳林的粒径为0～30mm，水分为14％wt的原料煤S1由原料煤仓1顶部的落煤口11进入原料煤仓1，在此过程中由设置在内部的内构件12作用使原料煤S1均匀装填至原料煤仓1内，原料煤S1经煤原料煤仓1底部的束料斗13由落料管14进入干燥箱2内。自装置外来的温度为320℃，压力为3.1KPa，相对湿度为10％的热载气S2由热载气进口21进入热载气布气总管22。进入干燥箱2内的原料煤S1沿热载气布气总管22的管壁两侧分别滑入干燥箱中部D2的填充床层，干燥箱2为均匀填充满原料煤S1，并经底部设置的排料管3连续缓慢向下移动。而埋藏在填充床层内的布气罩24和集气罩25呈三角形分布，进入布气总管22的热载气S2由分布的支气管23同时进入多层布气罩24支撑原料煤而形成的六边形布气涵道C1内，并由布气罩24底部开口处渗流进入向下移动的原料煤颗粒空隙内，热载气S2渗透过原料煤颗粒与其接触的原料煤颗粒发生气固相渗流传热，经多次预热干燥后的干燥煤S3温度为130℃，水分为0.7％wt。干燥煤S3经由干燥箱底端D3连接的排料管3排出，在此过程中，排料管3外壁安装的振动31发生高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布，细颗粒有序的填充至大颗粒形成的间隙，同时颗粒间隙中夹带的气体挤压向上排出，由于颗粒间的阻塞和节流效应使沿干燥煤颗粒间隙流动的气流通道阻断。设置在集气罩25下方的超声波发生器不断释放出高频超声波，在超声波的震荡、分散作用下强化了热载气S2对≤0.2mm煤尘的携带能力，使完成渗流换热后的含尘热载气S4携带着煤尘后经由集气罩25形成六边形集气涵道C2汇集至集气管26及集气总管27，其温度降至148℃，压力为-0.5KPa，相对湿度100％。含尘热载气S4汇聚至集气总管27后进入旋涡分离器4，在旋涡分离器4的离心力作用下脱除≥98％含尘热载气S4体所携带的煤尘S5，煤尘S5沿底部煤尘出口42排出；除尘后的脱尘热载气S6由旋涡分离器顶部出气口43进入水环真空泵5内，在水环真空泵5内脱尘热载气体S6与水直接接触，在产生-1.5KPa抽力的同时进行传热、传质，气液相混合物S7由水环真空泵5出口排出，进入气液分离器6中进行气液两相分离，由气液分离器6顶部排出的分离气S8温度为35℃，压力为60Pa，相对湿度为100％，直接放散；由气液分离器6底部排出液相水S9夹带着微尘进入沉淀池7中进行液固两相分离。在沉淀池7底部沉降分离出的煤泥S10(即含水的微尘)经脱水处理后作为燃料；沉淀池7顶部分离出的分离水S11，一部分作为水环真空泵的工作液S13，经冷却器冷却至23℃后进行水环真空泵5循环使用，剩余部分即为干燥回收水S12。

实施例4

取自神木柠条塔的粒径为0～30mm，水分为13.8％wt的原料煤S1由原料煤仓1顶部的落煤口11进入原料煤仓1，在此过程中由设置在内部的内构件12作用使原料煤S1均匀装填至原料煤仓1内，原料煤S1经煤原料煤仓1底部的束料斗13由落料管14进入干燥箱2内。自装置外来的温度为258℃，压力为3.0KPa，相对湿度为12％的热载气S2由热载气进口21进入热载气布气总管22。进入干燥箱2内的原料煤S1沿热载气布气总管22的管壁两侧分别滑入干燥箱中部D2的填充床层，干燥箱2为均匀填充满原料煤S1，并经底部设置的排料管3连续缓慢向下移动。而埋藏在填充床层内的布气罩24和集气罩25呈三角形分布，进入热载气布气总管22的热载气S2由分布的支气管23同时进入多层布气罩24支撑原料煤而形成的六边形布气涵道C1内，并由布气罩24底部开口处渗流进入向下移动的原料煤颗粒空隙内，热载气S2渗透过原料煤颗粒与其接触的原料煤颗粒发生气固相渗流传热，经多次预热干燥后的干燥煤S3温度为109℃，水分为1.4％wt。干燥煤S3经由干燥箱底端D3连接的排料管3排出，在此过程中，排料管3外壁安装的振动31发生高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布，细颗粒有序的填充至大颗粒形成的间隙，同时颗粒间隙中夹带的气体挤压向上排出，由于颗粒间的阻塞和节流效应使沿干燥煤颗粒间隙流动的气流通道阻断。设置在集气罩25下方的超声波发生器不断释放出高频超声波，在超声波的震荡、分散作用下强化了热载气S2对≤0.2mm煤尘的携带能力，使完成渗流换热后的含尘热载气S4携带着煤尘后经由集气罩25形成六边形集气涵道C2汇集至集气管26及集气总管27，其温度降至134℃，压力为-0.8KPa，相对湿度100％。含尘热载气S4汇聚至集气总管27后进入旋涡分离器4，在旋涡分离器4的离心力作用下脱除≥98％含尘热载气S4体所携带的煤尘S5，煤尘S5沿底部煤尘出口42排出；除尘后的脱尘热载气S6由旋涡分离器顶部出气口43进入水环真空泵5内，在水环真空泵5内脱尘热载气体S6与水直接接触，在产生-1.1KPa抽力的同时进行传热、传质，气液相混合物S7由水环真空泵5出口排出，进入气液分离器6中进行气液两相分离，由气液分离器6顶部排出的分离气S8温度为31℃，压力为52Pa，相对湿度为100％，直接放散；由气液分离器6底部排出液相水S9夹带着微尘进入沉淀池7中进行液固两相分离。在沉淀池7底部沉降分离出的煤泥S10(即含水的微尘)经脱水处理后作为燃料；沉淀池7顶部分离出的分离水S11，一部分作为水环真空泵的工作液S13，经冷却器冷却至23℃后进行水环真空泵5循环使用，剩余部分即为干燥回收水S12。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于填充床干燥的粉煤干燥炉，其特征在于，包括原料煤仓(1)、干燥箱(2)、排料管(3)和旋涡分离器(4)；原料煤仓顶部设有供原料煤进入的落煤口(11)，原料煤仓内设置了在进料过程中使其原料煤颗粒均匀装填的内构件(12)，原料煤仓(1)底部设置有落料管(14)，落料管(14)下方设置有干燥箱(2)，干燥箱(2)分为干燥箱顶端(D1)、干燥箱中部(D2)、干燥箱底端(D3)三个部分，干燥箱(2)的顶端连接落料管的下方水平设置有热载气布气总管(22)，热载气布气总管(22)顶端设有热载气进口(21)，热载气布气总管(22)贯穿干燥箱顶端箱体，热载气布气总管(22)的轴向分布有多组支气管，每组支气管包括两个夹角为90～120度的热载气分布支气管(23)，两个夹角为90～120度的热载气分布支气管(23)设置在热载气布气总管(22)径向截面下方，支气管与热载气布气总管连通，支气管延伸至干燥箱垂直内壁时垂直向下直至干燥箱底端，支气管的垂直管段上分别连接多个水平放置的布气罩(24)，热载气布气总管(22)的管底设置有多个集气管(26)，各集气管(26)另一端弯曲汇聚至集气总管(27)，集气总管在干燥箱下端弯曲穿过干燥箱侧壁至其外部，每个集气管(26)上设置有多个与其连通的集气罩(25)，集气罩(25)对应设置在布气罩(24)下部，干燥箱底端设置有排料管(3)，排料管(3)外壁安装有振动器，集气总管(27)上连接有旋涡分离器(4)的进气口，集气罩(25)下方设置有固定在干燥箱(2)内壁的超声波发生器。

2.根据权利要求1所述的基于填充床干燥的粉煤干燥炉，其特征在于，所述的布气罩(24)的截面为倒置V形，V形开口向下，布气罩(24)包括顶部的人字形伞(241)和两侧的垂直翼板(242)，人字形伞的夹角为60～90度，人字形伞的底端两侧分别连接两块翼板(242)，翼板(242)为直角梯形结构，直角梯形的底边垂直放置，翼板(242)使布气罩形成一端大一端小的结构，布气罩的大端(244)与支气管相连通，小端(245)沿伸至干燥箱的中心，小端(245)上设置有端盖(246)，布气罩(24)沿长度方向形成可变截面的气流通道，沿布气罩翼板的倾斜底端设置有燕尾形缺口(243)。

3.根据权利要求1或2所述的基于填充床干燥的粉煤干燥炉，其特征在于，所述的集气罩(25)的截面为倒置V形，V形开口向下，集气罩(25)包括顶部的人字形伞(251)和两侧的垂直翼板(252)，人字形伞的夹解为60～90度，人字形伞的底端两侧分别连接两块翼板，翼板为直角梯形结构，直角梯形的底边垂直放置，翼板使布气罩形成一端大一端小的结构，集气罩的大端(254)与集气管相连通，小端(255)沿伸至干燥箱的内壁，小端(255)上设置有端盖(256)，集气罩沿长度方向形成可变截面的气流通道，沿集气罩翼板的倾斜底端设置有圆形进料孔(253)。

4.根据权利要求1所述的基于填充床干燥的粉煤干燥炉，其特征在于，所述的旋涡分离器(4)包括中心导气管(44)和旋涡分离器壳体(45)；所述的旋涡分离器壳体(45)中设置有中心导气管(44)，旋涡分离器壳体(45)从上到下依次包括直管段(451)、扩大段(452)、主筒体(453)和收缩段(454)；直管段(451)上设置有向上倾斜的进气口(41)，收缩段(454)下方设有粉仓(46)，粉仓(46)下端为煤尘出口(42)，收缩段内设置导向筒(47)，导向筒(47)底部设置有锥形挡板(48)，中心导气管上端(441)外壁上设置有旋转导流叶片(442)，旋转导流叶片(442)依次排列三级，中心导气管下端(443)管壁设置多个导气孔(444)，中心导气管上端设有排气口(43)，集气总管(27)通过其自身的排气口(28)连接到旋涡分离器(4)的进气口上。

5.根据权利要求4所述的基于填充床干燥的粉煤干燥炉，其特征在于，所述的进气口(41)由旋涡分离器筒体切向进入筒体的直管段与中心导气管上端之间的空间内，旋涡分离器壳体(45)内壁采用特氟龙喷涂技术对旋涡器进行表面处理，使表面阻力系数小于0.1。

6.根据权利要求1所述的基于填充床干燥的粉煤干燥炉，其特征在于，所述的内构件由多个同轴线重合的方管形导流筒组成，导流筒从内向外顶端依次阶梯形下移，原料煤仓底部锥形出料口处设置束料斗，经由干燥箱底端连接的排料管进入底部的热解炉装置或连接排料机设备；干燥箱具有钢制壳体，干燥箱外部设置保温层，干燥箱中部内壁设置挡煤板。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的干燥炉的干燥装置，其特征在于，包括干燥炉和及干燥气处理装置；所述的干燥炉包括原料煤仓(1)、干燥箱(2)、排料管(3)和旋涡分离器(4)；所述的干燥箱(2)上端设置有原料煤仓(1)，下端设置有排料管，侧面连接有旋涡分离器(4)；所述的干燥气处理装置包括水环真空泵(5)、气液分离器(6)、沉淀池(7)、供水泵(8)和冷却器(9)；所述的旋涡分离器(4)的排气口(43)与水环真空泵(5)入口相连，水环真空泵(5)的出口与气液分离器(6)的入口相连，气液分离器(6)的液体出口与沉淀池(7)相连，沉淀池(7)经供水泵(8)和冷却器(9)之后与水环真空泵(5)相连。

8.一种基于权利要求7所述干燥装置的干燥工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)粒径为0～30mm，水分为12～14％wt的原料煤(S1)由原料煤仓(1)顶部的落煤口(11)进入原料煤仓(1)，在内部的内构件(12)的作用下使原料煤(S1)均匀装填至原料煤仓(1)内，原料煤(S1)经原料煤仓(1)底部的束料斗(13)由落料管(14)进入干燥箱(2)内；

2)自装置外来的温度为210～320℃，压力为2～3.5KPa，相对湿度≤15％的热载气经由热载气进口、布气总管、支气管进入干燥箱中部(D2)的填充床层内的布气罩中，在填充床内向下移动的原料煤被渗流穿过的热载气逐级加热至96～135℃，原料煤中的水分为0.7～3.2％wt，干燥煤经由干燥箱底端连接的排料管排出；干燥后的热载气温度降至110～150℃，压力为-1.2～-0.5KPa，相对湿度100％，并携带着煤尘进入对应设置在布气罩下部的由集气罩形成的六边形集气涵道中，经由集气涵道排出的含尘热载气进入集气管，并汇聚至集气总管后进入旋涡分离器，在旋涡分离器离心力的作用下脱除≥98％热载气体所携带的煤尘，得到脱尘热载气，煤尘沿旋涡分离器底部煤尘出口(42)排出；

3)除尘后的脱尘热载气由旋涡分离器顶部脱尘出气口进入水环真空泵内，在水环真空泵内脱尘热载气体与水直接接触，在产生-1.6～-0.8KPa抽力的同时进行传热、传质，气液相混合物由水环真空泵出口排出，进入气液分离器中进行气液两相分离，由气液分离器顶部排出的分离气温度为30～35℃，压力为40～65Pa，相对湿度为100％，直接放散；由气液分离器底部排出液相水夹带着微尘进入沉淀池中进行液固两相分离，沉淀池顶部分离出的分离水，一部分作为水环真空泵的工作液，经冷却器冷却至20～25℃后进入水环真空泵循环使用，剩余部分即为干燥回收水。

9.根据权利要求8所述的干燥工艺，其特征在于，步骤2)具体为：

自装置外来的温度为210～320℃，压力为2～3.5KPa，相对湿度≤15％的热载气(S2)由热载气进口(21)进入热载气布气总管(22)；进入干燥箱(2)内的原料煤(S1)沿热载气布气总管(22)的管壁两侧分别滑入干燥箱中部(D2)的填充床层，干燥箱(2)的填充床层均匀填充满原料煤(S1)，并经底部设置的排料管(3)连续缓慢向下移动；

而埋藏在填充床层内的布气罩(24)和集气罩(25)呈三角形分布，进入热载气布气总管(22)的热载气(S2)由分布的支气管(23)同时进入多层布气罩(24)支撑原料煤而形成的六边形布气涵道(C1)内，在六边形布气涵道(C1)内的热载气沿布气罩长度方向上均匀分散，并由布气罩(24)底部开口处渗流进入向下移动的原料煤颗粒空隙内，热载气(S2)渗透过原料煤颗粒与其接触的原料煤颗粒发生气固相渗流传热，完成渗流热交换后热载气体温度降低至110～150℃，压力为-1.2～-0.5KPa，相对湿度100％，后经由集气罩形成的六边形集气涵道汇集至集气管及集气总管，汇聚至集气总管后进入旋涡分离器，经多次预热干燥后的干燥煤(S3)温度为108～130℃，水分为0.7～3.2％wt，干燥煤经由干燥箱底端连接的排料管排出；与此同时向下移动的原料煤颗粒孔隙也夹滞着热载气向下移动。

10.根据权利要求8所述的干燥工艺，其特征在于，步骤2)还包括以下步骤：

排料管外壁安装的振动器发生高频激振力传递至排料管内部的干燥煤颗粒，使其向下移动的干燥煤颗粒发生颗粒位置重新排布；

步骤3)还包括以下步骤：在沉淀池底部沉降分离出的煤泥经脱水处理后作为燃料。