CN108444249B - 褐煤两步低温干燥方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种褐煤干燥方法，尤其是涉及一种褐煤两步低温干燥方法及设备，它包括粉碎、加入化学试剂、搅拌、提质、分离和收集，化学试剂为聚合氯化铝、磷酸二氢钾和水按比例配置形成的化学试剂，基于此方法的褐煤两步低温干燥设备包括搅拌粉碎设备、传送装置、热风提质主机、旋风分离装置和收集器，粉碎搅拌混料设备通过传送装置将粉碎后并混有化学试剂的褐煤传送至热风提质主机，旋风分离装置连接热风提质主机将提质后的褐煤进行分离，收集器通过管路连接旋风分离装置将提质分离后的干燥褐煤进行收集，本发明对褐煤进行干燥，脱水比例高，安全性高，设备体积小，便于安装，利用工业废气将褐煤干燥，减小了污染，将废气重新利用，节约了能源。

Description

褐煤两步低温干燥方法及设备

技术领域

本发明涉及褐煤的干燥提质领域，特别是涉及褐煤两步低温干燥方法及设备。

背景技术

褐煤均含有大量的水分，我国褐煤储量最丰富的蒙东地区（约占我国褐煤储量77.1%）褐煤全水份高达35-40%左右。由于褐煤中所含水份高、空气中易风化碎裂，燃点低、易自燃的特点，使其开采运输成本居高不下；直接燃烧利用，会降低炉膛温度，增加排烟热损失，降低锅炉效率，增加煤炭消耗量，这极大的限制了褐煤的开采利用；并且褐煤燃烧产生的热量低；现有技术中利用多段高温干燥法干燥，由于温度高，需要消耗大量的能源来产生高温，造成了能源的浪费并且在高温环境下，干燥褐煤，当褐煤量大拥堵设备时，易发生炸炉等安全事故，且多段高温干燥设备体积相对较大，对企业的占地要求很高，高温干燥法会损失褐煤燃烧的有效成分挥发分，浪费了能源，普通的褐煤脱水干燥工艺能耗大，脱水比例不高，因此，如何提高褐煤质量是褐煤大规模利用的前提和必然途径。

现有技术中用纯化学的方法干燥褐煤，但是由于化学成分的不同，褐煤干燥的效率也不同，并且褐煤中的结合水脱离出来后，褐煤不好提取，且化学干燥法干燥褐煤需要很大的干燥面积。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种褐煤两步低温干燥方法，它包括以下步骤：

步骤一.将褐煤粉碎成直径大小为1cm-3cm的颗粒，且在粉碎的过程中加入由聚合氯化铝、磷酸二氢钾和水组成的化学试剂；

步骤二.将褐煤与化学试剂进行搅拌；

步骤三.将搅拌后混有化学试剂的褐煤通入120℃-180℃的热风；

步骤四.将经过热风处理后的褐煤通过旋风分离装置进行分离，分离得到干燥的褐煤；

步骤五.对干燥的褐煤进行收集。

进一步的，所述步骤二中化学试剂按重量百分比计，其中聚合氯化铝7%-14%、磷酸二氢钾3%-6%和水80%-90%。

进一步的，所述步骤二的化学试剂中按重量百分比计，其中聚合氯化铝12%、磷酸二氢钾3%和水85%。

一种能够实现褐煤两步低温干燥方法的设备，它包括粉碎搅拌混料设备、传送装置、热风提质主机、旋风分离装置和收集器，所述粉碎搅拌混料设备将褐煤进行粉碎并与化学试剂混合，粉碎搅拌混料设备通过传送装置连接热风提质主机，所述旋风分离装置连接热风提质主机将经过热风处理后的褐煤进行分离，所述收集器通过管路连接旋风分离装置将分离后的干燥褐煤进行收集。

进一步的，所述热风提质主机包括舱体、底座、电动机、热气进口、搅拌装置、进料舱和热气出口，所述底座上安装有舱体，所述舱体的顶部安装有进料舱，所述进料舱与舱体连通，进料舱上设置有进料口，所述进料口连接所述传送装置，进料舱的顶部设置有热气出口，所述舱体为中空的圆柱体结构，舱体内底部安装有搅拌装置，所述搅拌装置为一圆锥体，且锥尖向舱体内部，且圆锥体内底与舱体底面直径相同，圆锥体的顶点处均匀设置有沿圆锥体母线方向的粉碎搅拌叶片，所述电动机通过转轴驱动粉碎搅拌叶片转动，所述舱体的壁为双层，包括内壁和外壁，外壁与内壁间形成气体环道，所述内壁的底部向舱体内为开口，所述热气进口切向设置在舱体外壁上，并与气体环道连通。

进一步的，所述旋风分离装置为大于等于两个的旋风分离器串联而成。

进一步的，所述搅拌装置的锥尖顶部安装有防护装置，所述防护装置为轴体，其一端与电动机连接，另一端安装有叶片。

进一步的，它还包括布袋除尘装置和引风机，所述布袋除尘装置连接旋风分离装置，所述布袋除尘装置底部设置有集料槽，所述集料槽通过管路连接收集器将通过布袋除尘装置收集起来的褐煤送至收集器，所述布袋除尘装置通过连接引风机将废气排出。

进一步的，所述收集器底部设置有存储舱。

本发明利用两步低温干燥，将褐煤进行干燥的优点效果包括：

1、比例高，安全性高，且设备体积较小，便于安装，

2、工业废气即可将褐煤干燥，因此既减小了污染，将工业废气重新利用，又节约了能源；

3、废气的温度较低不会将褐煤中的挥发分损耗，又保证了良好的脱水比例；

4、增效，提高原煤质量，改善原煤品质的作用，褐煤经过提质，发热量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便于运输和贮存，又有利于发电、造气、化工等使用。

附图说明

图1为本发明的褐煤两步低温干燥设备结构示意图；

图2为本发明的热风提质主机结构示意图；

图3为本发明的热风提质主机（A-A）剖面图。

图例：1.搅拌粉碎混料设备；2.传送装置；3.热风提质主机；31.舱体；311.内壁；312.外壁；313.气体环道；32.底座；33.电动机；34.热气进口；35.搅拌装置；351.粉碎搅拌叶片；36.进料舱；361.进料口；37.热气出口；38.防护装置；381.横梁；4.旋风分离装置；5.缓冲舱；6.收集器；61.存储舱；7.布袋除尘装置；71.集料槽；8.引风机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

一种褐煤两步低温干燥方法，它包括以下步骤：

步骤一.将褐煤粉碎成直径大小为1cm-3cm的颗粒，且在粉碎的过程中加入由聚合氯化铝、磷酸二氢钾和水组成的化学试剂；

步骤二.将褐煤与化学试剂进行搅拌，利用化学药剂将褐煤中的结合水的结合键打断；

步骤三.将搅拌后混有化学试剂的褐煤通入120℃-180℃的热风，通过热风将结合水中的结合键断开使结合水分离出来并形成水蒸气；

步骤四.将经过热风处理后的褐煤通过旋风分离装置进行分离，将水蒸汽和褐煤进行分离，最终得到干燥的褐煤；

步骤五.对干燥的褐煤进行收集；

步骤六.除尘，将水蒸气进行除尘，将水蒸气里的褐煤进行再次收集。

其中步骤二中化学试剂包括聚合氯化铝、磷酸二氢钾和水，按重量百分比计，先将聚合氯化铝7%-14%和磷酸二氢钾3%-6%混合，形成混合物，再将混合物和与80%-90%的水进行混合形成化学试剂，其中85%的水分刚好满足药剂完全溶于水，因为化学药剂混合物与水的重量比为15:85时，化学药剂刚好完全溶于水，水的比例太高，浓度会降低，从而使干燥效果降低，当水的比例太低时，化学药剂不能完全溶于水，造成了化学药剂的浪费，本发明所采用的技术手段为组合式，分别是利用化学药剂和低温热风干燥，首先通过化学试剂将褐煤中的结合水分离出来，再通过低温热风通过低温热风将分离出来的水形成水蒸气，此处低温热风是相对于现有技术的高温而言的，低温热风选用为120℃-180℃的工业废气，这样可以使工业废气得到再次利用，将少了能源的浪费，并且在减少了制造低温热风时所使用的能源。

以下为本发明经过多次试验的具体实验数据：

表一、

由以上数据可知，在相同条件下，褐煤含水量越低，说明效果越好，因此当聚合氯化铝为12%、磷酸二氢钾为3%时，褐煤干燥的效果最好；

表二、

由以上数据可知，当聚合氯化铝12%，磷酸二氢钾3%，化学药剂添加2%时，含水量越少，说明效果越好，因此当低温热气的温度为160℃时，褐煤干燥的效果最好；

表三、

由以上数据可知，当化学试剂添加量与褐煤的比为3%时，褐煤干燥的效果最好；且当化学试剂添加量与褐煤的比为4%或5%时，褐煤干燥的效果与化学试剂添加量与褐煤的比为3%时褐煤干燥的效果相同，造成了资源的浪费，因此，化学试剂添加量与褐煤的比为3%时为最佳实施例。

综上当化学试剂中聚合氯化铝为12%、磷酸二氢钾为3%，同时低温热风的温度为160℃，并且化学试剂与褐煤的重量比为3%时，褐煤的干燥效果最佳，含水量最少；

在褐煤干燥过程中，褐煤中的游离水较为容易脱除，而结合水的脱除十分困难，现有的褐煤提质多数采用高温蒸发水分的方法，能去除约15%的水份，而结合水较难蒸发，通过本方案可使水的存在形态由结合水转变为游离水，经处理后，水份显著降低，含水量可降低70%-80%左右，该技术能达到节能增效，提高原煤质量，改善原煤品质的作用，褐煤经过提质，发热量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便于运输和贮存，又有利于发电、造气、化工等使用，并且工业废气中的含氧量较低，可减少褐煤的自燃。

如图1所示，一种能够实现褐煤两步低温干燥方法的设备，它包括粉碎搅拌混料设备1、传送装置2、热风提质主机3、旋风分离装置4和收集器6，所述粉碎搅拌混料设备1的顶部设置有喷淋装置，在粉碎的同时向煤块颗粒上喷洒化学试剂，可以将褐煤进行粉碎并与化学试剂混合，并将大块的褐煤粉碎成1-3cm的褐煤颗粒，粉碎搅拌混料设备1通过传送装置2将粉碎后并混有化学试剂的褐煤传送至热风提质主机3，热风提质主机3将粉碎后并混有化学试剂的褐煤进行处理，使得褐煤中的水形成水蒸气，旋风分离装置4连接热风提质主机3将经过热风处理后的褐煤与水蒸气进行分离，所述旋风分离装置由旋风分离器串联而成，旋风分离器的数量大于等于两个，多个旋风分离器可以使褐煤分离的更加干净，收集器6通过管路连接旋风分离装置4将分离后的干燥褐煤进行收集，传送装置2优选为螺旋传送装置，因为螺旋传送装置可以减少粉尘污染，且噪音较小，并且不易堵塞。

如图1所示，褐煤两步低温干燥设备还包括布袋除尘装置7和引风机8，经旋风分离装置4后流出的气体中含有的细小煤粉可经布袋除尘装置7收集后再输送至收集器6中，所布袋除尘装置7连接旋风分离装置4将旋风分离装置4分离出来的废气进行除尘处理，为减小布袋除尘装置7的工作压力，所以旋风分离装置4要设置成多个串联使用，使得褐煤分离更彻底，所述布袋除尘装置7底部设置有集料槽71，集料槽71通过管路连接收集器6将通过布袋除尘装置7收集起来的褐煤送至收集器6，布袋收集装置7通过连接鼓风8将废气排出，排出废气的温度为60℃左右，为保证出口温度稳定，通过调整通入褐煤的量来控制，引风机8与工业热气管道相通，当引风机8工作时形成负压，使得温度约为100℃-180℃的工业热气进入褐煤热风提质主机3中，由于经过提质分离后的褐煤与水蒸气的温度在60℃以上，若不考虑成本问题，将布袋除尘装置优选为耐高温耐腐蚀材料的布袋除尘器。

如图2和图3所示，所述热风提质主机3包括舱体31、底座32、电动机33、热气进口34、搅拌装置35、进料舱36和热气出口37，所述底座32上安装有舱体31，所述舱体31的顶部安装有进料舱36，并与进料舱36连通，进料舱36的顶部设置有热气出口37，进料舱36上设置有进料口361，所述进料口361连接所述传送装置2，所述舱体31为中空的圆柱体结构，舱体31内在底部安装有搅拌装置35，所述搅拌装置35为一圆锥体，圆锥体的底面与舱体31的底面一体成型，且且圆锥体内底与舱体31底面直径相同，在圆锥体的顶点处，以圆锥体的顶点为轴心，沿锥面方向呈放射状活动连接有粉碎搅拌叶片351，所述电动机33与粉碎搅拌叶片351动力连接，搅拌装置35通过搅拌使得煤浆与工业热气充分接触，带走水份，并且叶片351可以将煤的形态粉碎成细粉状，最低可达80目，舱体31的壁为双层，包括内壁311和外壁312，外壁311与内壁312间形成气体环道313，所述内壁311的底部设置有开口，所述气体环道313通过开口与舱体31连通，所述热气进口34切向设置在舱体31外壁上，并与气体环道313连通，切向设置可以保证低温热风从气体环道底部均匀进入舱体31，并且以旋流的形式进入舱体31，使得低温热风可以和褐煤充分接触，热气进口与120℃-180℃的工业废气连通，并与气体环道313连通，热气出口37通过管路与旋风分离装置4连接，搅拌装置35的锥尖上安装有防护装置38，防护装置38为轴体，在轴体顶端以轴心为交点交叉设置有横梁381，横梁381间的夹角为30°-60°，这样设置可以有效阻挡由于搅拌粉碎混料设备1粉碎不彻底，导致的大块煤块直接掉落在搅拌装置35上砸坏叶片351，还可以使大块的褐煤颗粒掉落在横梁381上摔碎，起到破碎的作用，保证了叶片不被损伤，并且这样设置横梁使得，工业热风可以流经防护装置不会被阻挡，影响褐煤的干燥，为了便于安装进料舱36可设置成多段，并通过法兰连接，进料口361设置在进料舱36外壁的中间偏下的位置，以避免进料路径太长，大块煤块对设备的损坏。

如图1所示，收集器6底部设置有存储舱61，存储舱61可以预存一部分成品料，在设备出现故障时，用以生产需要，收集器6连接旋风分离装置4和布袋除尘装置的管路上可设置有引风机8，使的工业废气更易进入热风提质主机3中；热风提质主机3的顶部和旋风分离装置4的顶部均设置有防爆口，防爆口可以减小设备在运行过程中发生爆燃时对机器的损坏。

如图1所示，旋风分离装置4为两个以上的旋风分离器串联而成，经热风提质主机3后混有煤粉的气流进入到旋风分离器中，利用气固混合物在作高速旋转时所产生的离心力，将煤粉从气流中分离出来落至旋风分离器下方的收集器中，旋风分离器的底部设置有缓冲舱5，缓冲舱5可以避免工作量大的时候管路堵塞，避免煤粉堆积。

由于褐煤的挥发成分高（>40%），经本方法及设备干燥过的褐煤过多次测量发现，由于本方法的低温干燥，摒弃了高温干燥方法，使得由于高温干燥损耗的挥发成分得以保留，因此，经过本设备干燥的褐煤内所含挥发分要远远高于现有技术中高温干燥方法，从而使褐煤中有效成分提高，增大了褐煤燃烧所产生的热量，本装置整体结构紧凑，安装方便，可根据工厂的具体生产需求和工厂大小调整设备大小，本设备直接运用在需要燃煤的工厂，随干燥随时用，避免了褐煤干燥以后由于放置时间太长，造成自燃。

工作时，先将褐煤放入搅拌粉碎设备1中进行粉碎搅拌，同时在粉碎搅拌的过程中加入配置好的化学试剂，粉碎搅拌约1min后通过传送装置2传送至热风提质主机3的进料口361，褐煤进入热风提质主机中由于重力使其掉落至搅拌装置35上，同时打开引风机8，引风机8形成负压使得100℃-180℃低温热气通入到热气进口34，低温热气进入气体环道313中，通过敞口以旋流的形式进入热风提质主机3中，充分与煤浆接触，使水变为水蒸气，从而带走水份，煤的形态被扇叶351研磨打碎成细粉状，可达80目，这样使褐煤的含水量降低70%-80%，经过提质后的煤粉和水蒸气再经过旋流分离装置旋流，煤粉通过旋流分离装置的底部被分离出来，再经过管路到达收集器6中，收集器6直接连接需要用煤粉的装置，直接利用，一部分存入到存储舱61中，以备设备损坏，生产备用，经过分离的水蒸气经过布袋除尘装置7进行除尘，水蒸气带走的一些煤粉经过布袋除尘装置7除尘，被收集在集料槽内，再经过管路送至收集器6中，经过布袋除尘装置7除尘后的干净水蒸气通过引风机8排入大气中，经过此设备干燥后的褐煤煤粉的含水量降低70%-80%左右，使得褐煤燃烧时释放出的热量大大增加，并且运用了工业废气，使得工业废气进行了二次利用，节约了能源，并且本设备摒弃了现有技术的高温干燥法，减小了生产过程中的安全事故发生率，避免了发生爆燃灯安全事故，并且低温干燥法减少了由于高温损失掉的挥发分的量，保护了褐煤煤粉的有效成分，从而达到了节约能源的效果。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种褐煤两步低温干燥方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一.将褐煤粉碎成直径大小为1cm-3cm的颗粒，且在粉碎的过程中加入由聚合氯化铝、磷酸二氢钾和水组成的化学试剂；

步骤二.将褐煤与化学试剂进行搅拌；

步骤三.将搅拌后混有化学试剂的褐煤，通过传送装置（2）运输至热风提质主机（3）底部，经过位于热风提质主机（3）顶部具有交叉点位于轴体轴心的多个横梁（381）的防护装置（38），然后经过具有呈放射状的粉碎搅拌叶片（351）的搅拌装置（35），在圆锥体形状的搅拌装置（35）内，圆锥体的底面与热风提质主机（3）的底面一体成型，且圆锥体内底与热风提质主机（3）底面直径相同，在圆锥体的顶点处，以圆锥体的顶点为轴心，沿锥面方向呈放射状活动连接有粉碎搅拌叶片（351），同时通入120℃-160℃的热风进行热风处理；

步骤四.将经过热风处理后的褐煤通过旋风分离装置进行分离，分离得到干燥的褐煤；

步骤五.对干燥的褐煤进行收集。

2.根据权利要求1所述的褐煤两步低温干燥方法，其特征在于，所述步骤二中化学试剂按重量百分比计，其中聚合氯化铝7%-14%、磷酸二氢钾3%-6%和水80%-90%。

3.根据权利要求1或2所述的褐煤两步低温干燥方法，其特征在于，所述步骤二的化学试剂中按重量百分比计，其中聚合氯化铝12%、磷酸二氢钾3%和水85%。

4.一种实现权利要求1所述的褐煤两步低温干燥方法的设备，其特征在于，它包括粉碎搅拌混料设备（1）、传送装置（2）、热风提质主机（3）、旋风分离装置（4）和收集器（6），所述粉碎搅拌混料设备（1）通过传送装置（2）连接热风提质主机（3），所述热风提质主机（3）连接旋风分离装置（4），所述旋风分离装置（4）将经过热风处理后的褐煤进行分离，所述旋风分离装置（4）通过管路连接收集器（6），所述收集器（6）将分离后的干燥褐煤进行收集；

所述粉碎搅拌混料设备的顶部设置有能够喷洒聚合氯化铝、磷酸二氢钾和水组成的化学试剂的喷淋装置，所述热风提质主机（3）包括舱体（31）、底座（32）、电动机（33）、热气进口（34）、搅拌装置（35）、进料舱（36）和热气出口（37），所述底座（32）上安装有舱体（31），所述舱体（31）的顶部安装有进料舱（36），并与进料舱（36）连通，进料舱（36）的顶部设置有热气出口（37），进料舱（36）上设置有进料口（361），且所述进料舱（36）设置为多段，并通过法兰连接，所述进料口（361）设置在进料舱(36)外壁的中间偏下的位置，所述进料口（361）连接所述传送装置（2），所述舱体（31）为中空的圆柱体结构，舱体（31）内底部安装有搅拌装置（35），所述搅拌装置（35）为一圆锥体，且圆锥体内底与舱体（31）底面直径相同，所述电动机（33）与粉碎搅拌叶片（351）动力连接，舱体（31）的壁为双层，包括内壁（311）和外壁（312），外壁（312）与内壁（311）间形成气体环道（313），所述内壁（311）的底部设置有开口，所述气体环道（313）通过开口与舱体（31）连通，所述热气进口（34）切向设置在舱体（31）外壁上，热气进口（34）与120℃-160℃的工业废气连通，并与气体环道（313）连通；所述搅拌装置（35）的锥尖上安装有防护装置（38），所述防护装置（38）为轴体，在轴体顶端以轴心为交点交叉设置有横梁（381）。

5.根据权利要求4所述的褐煤两步低温干燥设备，其特征在于，所述横梁（381）间的夹角为30°-60°。

6.根据权利要求5所述的褐煤两步低温干燥设备，其特征在于，所述旋风分离装置（4）由旋风分离器串联而成，旋风分离器的数量大于等于两个。

7.根据权利要求5所述的褐煤两步低温干燥设备，其特征在于，它还包括布袋除尘装置（7）和引风机（8），所述布袋除尘装置（7）连接旋风分离装置（4），布袋除尘装置（7）底部设置有集料槽（71），所述集料槽（71）通过管路连接收集器（6）将通过布袋除尘装置（7）收集的褐煤送至收集器（6），所述布袋除尘装置（7）通过连接引风机（8）将废气排出。

8.根据权利要求4所述的褐煤两步低温干燥设备，其特征在于，所述收集器（6）底部设置有存储舱（61）。