CN107808039B - 一种流化床干燥分级设备的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流化床干燥分级设备的设计方法，包括：1)将分级流化床分为流化干燥段和干燥分离段，利用公式计算干燥段的长度。2)干燥分离段与干燥段成阶梯状，干燥分离段低于干燥段，其距离H为物料当量粒度dmix的0～10倍。3)干燥分离段采用侧进风和底部进风混合的方式。风量利用公式计算得到。4)流化床的内部设置隔板，隔板下部到布风板的距离Hd最大为进料最大粒度dmax的2倍；5)内部隔板的安装位置L2的设计原则为能够达到保证细粉煤分离，且不形成短流即可。本发明设计的流化床的内部结构，有效利用干、湿物料之间的性质差异，利用区域间的高低差和布风方式的变化，使得细粉煤更加容易被气流带走，从而提高分级的效率。

Description

一种流化床干燥分级设备的设计方法
技术领域
本发明涉及一种炼焦煤预处理设备的设计方法，具体涉及用流化床对炼焦煤进行干燥分级的装置结构的设计方法，属于焦化行业炼焦煤预处理设备技术领域。
背景技术
随着煤调湿、干燥技术在我国的兴起，采用流化床干燥的方式对宽幅粒度范围的炼焦煤进行干燥，用流化床的风选特性进行干燥分级一体化的设计也越来越多，但众多的设计方案中，均没有解决流化床对煤料的分离效果的问题。炼焦煤的相对的宽幅粒度范围是其难以获得较好分离的关键问题。作为均匀干燥未主要目的通用流化床的设计技术已经不能满足炼焦煤干燥过程中存在的问题，因此需要更有针对性的开发煤的流化床的干燥分级设备。
发明内容
本发明针对用于类似炼焦煤的宽幅粒度物料的干燥分级流化床提出了一种内部的结构特征，及其设计方法。根据方法设计的流化床，能有效降低成品物料中的粉尘含量。
本发明是这样实现的：
一种流化床干燥分级设备的设计方法，包括：
1)将分级流化床分为流化干燥段和干燥分离段，干燥段的长度L，根据进料水分Moisture0，和该阶段的设定干燥水分Moisture1，进料量m，进风温度t1，最终出口风温t2，流化速度V，流化床宽度S，空气密度ρ空，热换算参数K1，K2，K3，其中K1取值范围为2100～2700，K2取值范围为1.0～2.0，K3的取值范围为1.01～1.03，按照如下公式进行计算：
Figure BDA0001432794420000011
上述公式中质量单位为kg/s，温度单位为℃，速度单位为m/s，长度计算单位为m，换热参数在式中做无纲量计算；
2)干燥分离段与干燥段成阶梯状，干燥分离段低于干燥段，其距离H为物料当量粒度dmix的0～10倍，且不等于0；
3)干燥分离段采用侧进风和底部进风混合的方式。风量可用下列公式计算，特别是侧进风速Vt，则根据选定的分离颗粒的粒度d，物料的颗粒密度ρs，流体的运动粘度μg，流体的密度ρg，重力加速度g，物料的堆积密度ρb，孔隙率ε0按下列公式计算得出：(式中未列参数为过程参数)
Figure BDA0001432794420000021
Figure BDA0001432794420000022
Figure BDA0001432794420000023
Figure BDA0001432794420000024
Figure BDA0001432794420000025
4)流化床的内部设置隔板，该隔板的作用是稳定并控制流化床内部气流携带的粉煤流向，防止细粉煤在出口前形成短路。隔板长度L隔按照物料的分离特点进行通用计算并设置；隔板下部到布风板的距离Hd配合隔板的纵向安装方式进行设计，最大为进料最大粒度dmax的2倍；隔板的纵向安装一般采用中部按照，即顶、底部均留有空隙，此时Hd选择依据为全粒径的当量直径β与最大粒径dmax的比值θ的大小进行，当θ＞0.5时，Hd望大，当θ＜0.5时，Hd望小，当Hd＜dmax时需要设置清床时间防止大颗粒堵料；隔板的纵向安装采用顶部封闭安装时，需要设置Hd＞dmax；
5)上述内部隔板的安装位置L2的设计原则为能够达到保证细粉煤分离，且不形成短流即可。
本发明设计的流化床的内部结构，有效利用干、湿物料之间的性质差异，利用区域间的高低差和布风方式的变化，使得细粉煤更加容易被气流带走，从而提高分级的效率。
附图说明
图1为本发明的流化床干燥分级设备设计示意图。
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的说明。
如附图1所示，一种流化床干燥分级设备的设计方法，包括：
1)将分级流化床分为流化干燥段1和干燥分离段2，干燥段的长度L，根据进料水分Moisture0，和该阶段的设定干燥水分Moisture1，进料量m，进风温度t1，最终出口风温t2，流化速度V，流化床宽度S，空气密度ρ空，热换算参数K1，K2，K3，其中K1取值范围为2100～2700，K2取值范围为1.0～2.0，K3的取值范围为1.01～1.03，按照如下公式进行计算：
Figure BDA0001432794420000031
上述公式中质量单位为kg/s，温度单位为℃，速度单位为m/s，长度计算单位为m，换热参数在式中做无纲量计算；
2)干燥分离段与干燥段成阶梯状，干燥分离段低于干燥段，其距离H为物料当量粒度dmix的0～10倍且不等于0；
3)干燥分离段采用侧进风和底部进风混合的方式。风量可用下列公式计算，特别是侧进风速Vt，则根据选定的分离颗粒的粒度d，物料的颗粒密度ρs，流体的运动粘度μg，流体的密度ρg，重力加速度g，物料的堆积密度ρb，孔隙率ε0按下列公式计算得出：(式中未列参数为过程参数)
Figure BDA0001432794420000032
Figure BDA0001432794420000033
Figure BDA0001432794420000034
Figure BDA0001432794420000035
Figure BDA0001432794420000036
4)流化床的内部设置隔板，隔板的作用是稳定并控制流化床内部气流携带的粉煤流向，防止细粉煤在出口前形成短路；隔板长度L隔按照物料的分离特点进行通用计算并设置；隔板下部到布风板的距离Hd配合隔板的纵向安装方式进行设计，最大为进料最大粒度dmax的2倍；隔板的纵向安装一般采用中部按照，即顶、底部均留有空隙，此时Hd选择依据为全粒径的当量直径β与最大粒径dmax的比值θ的大小进行，当θ＞0.5时，Hd望大，当θ＜0.5时，Hd望小，当Hd＜dmax时需要设置清床时间防止大颗粒堵料；隔板的纵向安装采用顶部封闭安装时，需要设置Hd＞dmax；
5)上述内部隔板的安装位置L2的设计原则为能够达到保证细粉煤分离，且不形成短流即可。
下面以更具体的两个实施例对本发明作更详细的说明。
实施例1：
一种物料煤的粒度为0～10mm，全尺寸当量粒径β为6mm，选定的分离粒度为0.7mm，则进料水分15％，干燥段预计脱水至4％，进料量100kg/s，进风温度170℃，最终出口风温90℃，流化速度3m/s，流化床宽度4m，热换算参数K1为2200，K2为1.2，K3为1.02，则干燥段的长度按照公式计算为
Figure BDA0001432794420000041
干燥分离段2和干燥段1的高度差设计10倍的煤料的全尺寸当量直径，则H为60mm。
根据全尺寸当量直径β与最大粒径dmax之间的变化关系θ＝0.6选择Hd的高度为11mm。再根据公式2～6计算出侧面进风的风量Vt≥2.7m/s。
经过该设计的床内，成品粒度中＜0.7mm的比例由原料的10％降至2％以下。
实施例2：
一种物料煤的粒度为0～10mm，全尺寸当量粒径β为2mm，选定的分离粒度为0.7mm，则进料水分15％，干燥段预计脱水至4％，进料量100kg/s，进风温度170℃，最终出口风温90℃，流化速度3m/s，流化床宽度4m，热换算参数K1为2200，K2为1.2，K3为1.02，则干燥段的长度按照公式计算为
Figure BDA0001432794420000042
干燥分离段和干燥段的高度差设计10倍的煤料的全尺寸当量直径，则H为60mm。
根据全尺寸当量直径β与最大粒径dmax之间的变化关系θ＝0.2选择Hd的高度为5mm。再根据公式2～6计算出侧面进风的风量Vt≥2.7m/s。因为Hd＜dmax，则设置清床时间为24小时一次。
经过该设计的床内，成品粒度中＜0.7mm的比例由原料的10％降至2％以下。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (1)

1.一种流化床干燥分级设备的设计方法，其特征在于包括：
1)将分级流化床分为流化干燥段和干燥分离段，干燥段的长度L，根据进料水分Moisture0，和该阶段的设定干燥水分Moisture1，进料量m，进风温度t1，最终出口风温t2，流化速度V，流化床宽度S，空气密度ρ空，热换算参数K1，K2，K3，其中K1取值范围为2100～2700，K2取值范围为1.0～2.0，K3的取值范围为1.01～1.03，按照如下公式进行计算；
Figure FDA0002664996480000011
上述公式中质量单位为kg，温度单位为℃，速度单位为m/s，长度计算单位为m，换热参数在式中做无纲量计算；
2)干燥分离段与干燥段成阶梯状，干燥分离段低于干燥段，干燥分离段和干燥段的高度差H为物料当量粒度dmix的0～10倍且不等于0；
3)干燥分离段采用侧进风和底部进风混合的方式；风量用下列公式计算，其中侧进风速Vt根据选定的分离颗粒的粒度d，物料的颗粒密度ρs，流体的运动粘度μg，流体的密度ρg，重力加速度g，物料的堆积密度ρb，孔隙率ε0按下列公式计算得出；
Figure FDA0002664996480000012
Figure FDA0002664996480000013
Figure FDA0002664996480000014
Figure FDA0002664996480000015
Figure FDA0002664996480000016
4)流化床的内部设置隔板，隔板的作用是稳定并控制流化床内部气流携带的粉煤流向，防止细粉煤在出口前形成短路；隔板长度L隔按照物料的分离特点进行通用计算并设置；隔板下部到布风板的距离Hd配合隔板的纵向安装方式进行设计，最大为进料最大粒度dmax的2倍；隔板的纵向安装采用中部按照，即顶、底部均留有空隙，此时Hd选择依据为全粒径的当量直径β与最大粒径dmax的比值θ的大小进行，当θ＞0.5时，Hd望大，当θ＜0.5时，Hd望小，当Hd＜dmax时需要设置清床时间防止大颗粒堵料；隔板的纵向安装采用顶部封闭安装时，需要设置Hd＞dmax；
5)上述内部隔板的横向安装位置L2的设计原则为能够达到保证细粉煤分离，且不形成短流即可。
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