CN110173967A - 含水煤炭产品的干化系统及含水煤炭产品的干化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含水煤炭产品的干化系统，所述含水煤炭产品的干化系统包括对所述含水煤炭产品进行加热干化的干化设备，所述干化设备具有：物料流动通道，所述物料流动通道设置于所述干化设备的壳体内部，用于传送所述含水煤炭产品；以及至少一个加热管道，所述加热管道布置于所述物料流动通道的周围，在所述加热干化的过程中，外部蒸汽在所述加热管道中流动而对所述含水煤炭产品进行间接加热干化，干燥热载气被引入所述物料流动通道中并且对所述含水煤炭产品进行直接加热干化。本发明还涉及一种含水煤炭产品的干化方法，通过上述含水煤炭产品的干化系统对所述含水煤炭产品进行干化。

Description

含水煤炭产品的干化系统及含水煤炭产品的干化方法

技术领域

本发明涉及一种含水煤炭产品的干化系统及一种含水煤炭产品的干化方法。

背景技术

很多煤炭产品的含水量较高，例如褐煤、长焰煤等低阶煤、以及煤炭洗选过程中产生的煤泥等，都具有较高的含水量，这些含水煤炭产品可通过干化来得到合理利用并提高燃烧效率。低阶煤经过脱水提质后能够使热值得到大幅提高而作为动力或电力煤使用，煤泥也可以通过干化而得到有效利用。此外，未经处理的煤泥露天堆放也将给环境造成严重的污染。因此，煤泥、低阶煤等含水煤炭产品的干燥提质已成为资源合理利用以及环境保护的重要课题。

以往，煤炭产品的干化主要是采用“燃煤炉+滚筒干燥机”的干燥系统来进行，即通过燃烧低热值煤炭来产生的高温烟气来为滚筒干燥机提供热量，在滚筒干燥机中对含水煤炭产品进行直接加热干化。但这种直接加热干化方式耗能很大，并且存在排烟量大、除尘及脱硫脱硝困难的问题，在环保方面难以达标，而且由于高温烟气直接与煤炭产品接触，系统存在爆炸等安全隐患。

除了传统的“燃煤炉+滚筒干燥机”的干燥系统，还开发了其他干燥系统，但这些干燥系统也仅将干化过程产生的蒸发湿气简单除尘后直接外排，除尘过程中产生的冷凝水排入水池。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的含水煤炭产品的干化系统及含水煤炭产品的干化方法。

根据本发明的一方面，提供一种含水煤炭产品的干化系统，所述含水煤炭产品的干化系统包括对所述含水煤炭产品进行加热干化的干化设备，所述干化设备具有：物料流动通道，所述物料流动通道设置于所述干化设备的壳体内部，用于传送所述含水煤炭产品；以及至少一个加热管道，所述加热管道布置于所述物料流动通道的周围，在所述加热干化的过程中，外部蒸汽在所述加热管道中流动而对所述含水煤炭产品进行间接加热干化，干燥热载气被引入所述物料流动通道中并且对所述含水煤炭产品进行直接加热干化。

通过在所述干化设备的物料流动通道引入干燥热载气，可以在干化设备对所述含水煤炭产品进行非接触的间接加热干化的同时辅以直接接触的加热干化，既能实现对含水煤炭产品进行直接加热干化的效果，还能提高所述干化设备中的气体流通性，有助于含水煤炭产品中蒸发出的湿气的快速流出。

在本发明的一方面中，优选地，所述干燥热载气的温度处于100℃至180℃之间。通过使用于直接接触地干化含水煤炭产品的干燥热载气的温度处于100℃至180℃之间，可以有效地防止煤炭产品变质。

在本发明的一方面中，优选地，在对所述含水煤炭产品进行加热干化的过程中在所述物料流动通道内产生的蒸发湿气可以从所述干化设备排出后经过处理成为所述干燥热载气。在含水煤炭产品的加热干化过程中，从物料蒸发出的蒸发湿气蕴含大量的潜热，将其经过处理后重新加入干化系统的内部用作热载气，能够使其潜热热能得到充分利用，令干化系统的整体热效率得到大幅提升。

在本发明的一方面中，优选地，所述含水煤炭产品的干化系统还可以包括气体调节设备，所述气体调节设备与所述干化设备的所述物料流动通道连通形成闭式回路，由对所述含水煤炭产品进行加热干化而产生的蒸发湿气从所述干化设备排出后经过所述气体调节设备的处理成为所述干燥热载气。闭式系统能够最大限度地减少热量散失，达到高效节能的目的，而且相较于现有技术直接排放到外界空气中，闭式系统杜绝了气体的向外排放中，能够更好地符合环保要求。

在本发明的一方面中，优选地，所述气体调节设备可以包括至少一个除湿装置，所述蒸发湿气经过所述至少一个除湿装置的除湿处理后成为干燥气体。

在本发明的一方面中，优选地，所述气体调节设备还可以包括至少一个加热装置，所述干燥气体经过所述至少一个加热装置的加热后成为所述干燥热载气，所述干燥热载气被送入所述干化设备的所述物料流动通道。

在本发明的一方面中，优选地，所述气体调节设备可以包括热泵装置，所述热泵装置包括热泵蒸发器、热泵压缩机、热泵冷凝器和热泵膨胀阀，所述热泵装置的冷凝器可以作为所述至少一个加热装置之一。热泵工质在所述热泵装置的蒸发器处吸收了热量后进入所述热泵装置的压缩机，被压缩增压成高温高压的热泵工质，并在所述热泵装置的冷凝器中对流经此处的干燥气体进行加热。进一步优选地，所述气体调节设备可以包括多个串联或并联的热泵装置。

在本发明的一方面中，优选地，所述至少一个除湿装置还可以包括冷凝装置，所述冷凝装置设置在所述热泵装置之前。在冷凝装置的冷凝除湿的过程中所述蒸发湿气会析出大部分冷凝水，并且同时能够实现充分的除尘效果，经过冷凝装置处理后的清洁流通气体能够在热泵装置中流通而不影响热泵装置的正常运转。进一步优选地，所述冷凝装置可利用冷却水对所述蒸发湿气进行降温除湿，所述冷却水在升温后可经过冷却塔的冷却而循环使用，由此实现了水资源的节约。替代地，所述冷凝装置也可以是喷淋冷却器或者蒸发冷凝器等。进一步优选地，所述冷凝装置也可以由多个冷凝器串联或并联形成。

在本发明的一方面中，优选地，所述热泵蒸发器作为所述至少一个除湿装置之一。“热泵”除了作为一种使热能从低位热源流向高位热源的装置还能起到除湿效果。在气体调节设备中流通的气体流经所述热泵蒸发器，能够通过降温实现除湿的效果，经过热泵除湿的气体变为干燥气体。

在本发明的一方面中，优选地，所述气体调节设备还可以包括位于所述至少一个除湿装置之前的第一换热器，从所述干化设备的所述物料流动通道流出的所述蒸发湿气被引入所述第一换热器，同时经过所述至少一个除湿装置除湿的所述干燥气体被送回所述第一换热器，所述蒸发湿气与所述干燥气体在所述第一换热器中进行换热，所述蒸发湿气经过换热后进入所述至少一个除湿装置，所述干燥气体经过换热后进入所述至少一个加热装置。

经过所述至少一个除湿装置除湿后的干燥气体的含水量很低，但经过降温除湿后其温度可降低至室温，从而成为干冷气体。一方面，可利用所述干冷气体对流经所述第一换热器的蒸发湿气进行初步降温和除湿；另一方面，对于已经干燥的所述干冷气体，使其流回位于系统前端的第一换热器进行预热升温能够充分利用蒸发湿气在系统前端的降温过程中释放的热量。

在本发明的一方面中，优选地，所述至少一个除湿装置包括多级喷淋装置。

进一步优选地，所述多级喷淋装置中的后一级喷淋装置喷淋的冷却介质被送入前一级喷淋装置中用于所述前一级喷淋装置的喷淋。

进一步优选地，所述至少一个加热装置包括以二氧化碳为工质的二氧化碳冷热联供设备，所述二氧化碳冷热联供设备包括气冷器、换热器、蒸发器，所述干燥气体在所述二氧化碳冷热联供设备的气冷器处被加热。

进一步优选地，所述多级喷淋装置还包括喷淋装置换热器，所述多级喷淋装置中的前一级喷淋装置喷淋的冷却介质经过所述喷淋装置换热器的进一步降温后被送入后一级喷淋装置中用于所述后一级喷淋装置的喷淋，其中，所述喷淋装置换热器与所述二氧化碳冷热联供设备的蒸发器相耦合，工质在所述喷淋装置换热器和所述二氧化碳冷热联供设备的蒸发器之间循环，使得流经所述喷淋装置换热器的经过喷淋的冷却介质进一步降温，并且使得流经所述二氧化碳冷热联供设备的蒸发器的二氧化碳工质升温。

在本发明的一方面中，优选地，所述至少一个加热装置还可以包括第二换热器，所述第二换热器的热介质为所述外部蒸汽在间接加热干化所述含水煤炭产品后形成的并从所述干化设备的所述加热装置流出的高温冷凝水。外部蒸汽在所述干化设备中流动地对含水煤炭产品进行间接放热时释放了部分热量，但当其从干化装置的加热管道中冷凝流出时，冷凝热水仍具有很高的温度，利用冷凝水的余热进一步加热干燥气体是对能源的优化利用。所述干燥气体在所述至少一个加热装置的第二换热器中进行第二换热后可形成为所述干燥热载气并被送入所述干化设备用于所述直接加热干化。

所述高温冷凝水在所述第二换热器处换热后仍具有较高的温度，因此进一步优选地，所述高温冷凝水在所述第二换热器换热后能够被重新利用，例如可以作为社区供暖用水等被重新利用。

在本发明的一方面中，优选地，所述干化设备为蒸汽间接加热列管式干燥机，所述干燥机的列管在所述干燥机的密闭壳体内呈不同半径的同心圆分布。

在本发明的一方面中，优选地，所述加热干化的过程中产生的蒸发湿气在处理过程中形成的冷凝水被排出至冷凝水池。系统中由所述含水煤炭产品的蒸发湿气产生的冷凝水最终统一排入冷凝水池，能够得到重新利用。

在本发明的一方面中，优选地，所述含水煤炭产品的干化系统具有从所述干化设备的所述物料流动通道中引出所述加热干化的过程中产生的蒸发湿气的引风机。

在本发明的一方面中，优选地，所述气体调节设备还可以包括至少一个传感器和至少一个控制器，所述传感器用来获取从所述除湿装置流出的所述流通气体的湿度，所述控制器根据所述湿度来对所述除湿装置进行调节。蒸发湿气的除湿效果对能否最终产生能够进行直接加热干化的干燥热载气影响很大，通过传感器和控制器能够很好地通过调节冷凝装置以及热泵来调节流通气体的湿度。

在本发明的一方面中，优选地，所述气体调节设备还可以包括除尘装置，例如布袋除尘装置等，所述除尘装置布置在所述热泵装置之前。经过除尘装置处理后可获得清洁的气体，其能够在热泵装置中流通而不影响热泵装置的正常运转。

根据本发明的另一方面，还提供了一种含水煤炭产品的干化方法，通过上述任一种含水煤炭产品的干化系统对所述含水煤炭产品进行干化，所述含水煤炭产品的干化方法包括如下步骤：

将所述含水煤炭产品送入设置于所述干化设备的壳体内部的用于传送所述含水煤炭产品的物料流动通道；

将外部蒸汽引入布置于所述物料流动通道的周围的至少一个加热管道；以及

将干燥热载气引入所述物料流动通道；

所述外部蒸汽在所述加热管道中流动从而对所述含水煤炭产品进行间接加热干化，所述干燥热载气在所述物料流动通道中流动从而对所述含水煤炭产品进行直接加热干化。

通过所述含水煤炭产品的干化方法同样能够实现上文结合所述含水煤炭产品的干化系统所描述的各种优点。通过所述含水煤炭产品的干化系统和干化方法能够对含水煤炭产品同时进行间接加热干化和直接加热干化，大幅提高换热效率和干燥设备的生产能力，同时降低能源消耗。而且蒸发湿气中蕴含的潜热通过在空气调节设备中的除湿换热循环得到了充分利用，特别是除湿后的干燥气体在整个加热过程只产生温度变化而含水量保持不变，节能效果显著。与以往的间接加热干化设备相比，通过所述含水煤炭产品的干化系统和干化方法，产量能够提高1.5倍、蒸汽消耗量能够下降50％。而且，蒸发湿气产生的冷凝水、冷却塔冷凝水以及外部蒸汽产生的冷凝水均能得到合理利用，在节能方面也具有明显作用。此外，干化设备和气体调节设备构成的闭环系统避免了气体排放，完全能够达到环保要求，符合行业的发展趋势和国家的发展战略。

附图说明

下面，根据附图详细说明根据本发明优选实施方式的含水煤炭产品的干化系统和含水煤炭产品的干化方法。

图1以示意图示出了根据本发明一示例性实施方式的含水煤炭产品的干化系统；

图2以示意图示出了图1中的干化设备；

图3以示意图示出了根据本发明另一示例性实施方式的含水煤炭产品的干化系统；

图4以示意图示出了根据本发明又一示例性实施方式的含水煤炭产品的干化系统。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一种示例性实施方式的含水煤炭产品的干化系统1。所述含水煤炭产品的干化系统1包括干化设备2和气体调节设备3。

所述干化设备2为蒸汽间接加热干燥机，该蒸汽间接加热干燥机可使含水煤炭产品在其内部缓慢翻转，利用蒸汽与含水煤炭产品的间接换热而对其进行加热干化。图2示出了图1所示的干化系统1可选用的干化设备的示意图。干化设备2可以包括：壳体21，所述壳体为旋转筒体且为密闭壳体；用于在干化设备2内传送含水煤炭产品的物料流动通道22；设置于物料流动通道22进出两端的入料端23和出料端24；围绕物料流动通道22设置于壳体21内的多个用于加热含水煤炭产品并蒸发水分的加热管道25；与多个加热管道25连通的供外部蒸汽流入的蒸汽入口26；与多个加热管道25连通的供外部蒸汽冷凝后的冷凝水排出的冷凝水排出口29，所述冷凝水排出口29与所述蒸汽入口26位于同一侧，所述旋转筒体略微倾斜，便于冷凝水排出；与物料流动管道22连通的供蒸发湿气排出的排气口27；与物料流动管道22连通的供干燥热载气流入的进气口28；用于向壳体21内输送含水煤炭产品的进料机构(图中未示出)；以及用于驱动壳体21的驱动装置(图中未示出)。图2所示的干化设备2可以为列管式干燥机，加热管道25为在干燥机的壳体21内呈不同半径的同心圆分布的列管。蒸汽入口26可以通过管道连接到热电厂等的锅炉设备(图中未示出)，从而能够利用锅炉的蒸汽余热来进行间接加热干化，极大地降低了能源消耗。

气体调节设备3用于对在加热干化过程中从物料流动通道22产生的饱和蒸发湿气进行循环处理。所述气体调节设备3的进气端35与所述干化设备2的排气口27相连通，所述气体调节设备3的出气端36与所述干化设备2的进气口28相连通，由此，所述气体调节设备3与所述干化设备2的物料流动通道22连通而形成闭式系统。进气端35的前端可以设置引风机37，用于将从干化设备2的物料流动通道22排出的饱和蒸发湿气引入气体调节设备3。

在进行所述含水煤炭产品的干化时，高温外部蒸汽进入干化设备2的加热管道25中而对输送来的含水煤炭产品进行间接加热干化，在干化过程中含水煤炭产品产生饱和蒸发湿气，该饱和蒸发湿气从物料流动通道22进入气体调节设备3后，经过除湿加热后形成为干热气体，该干热气体再次被送回干化设备2的物料流动通道22中作为干燥热载气而与含水煤炭产品进行直接接触的换热，与高温外部蒸汽共同对含水煤炭产品进行加热干化。

在图1所示的实施方式中，所述气体调节设备3包括第一换热器6、冷凝器4、热泵装置5和第二换热器7。所述气体调节设备对闭式系统中的气体进行多级除湿、除尘以及换热。

所述冷凝器4既能作为降温除湿装置对在气体调节设备3中流通的气体起到降温除湿作用，也能作为冷凝除尘装置对流通气体进行除尘。冷凝器4包括冷却装置41，例如冷却塔，可通过来自冷却塔的常温凉水对流过冷凝器4的气体进行冷凝，常温凉水在换热升温后通过循环水泵42返回冷却塔进行冷却，返回冷却塔的升温的水也可以回收利用于社区取暖等。

所述热泵装置5包括热泵蒸发器51、热泵压缩机52、热泵冷凝器53和热泵膨胀阀54。所述热泵装置5的热泵蒸发器51一侧能对在气体调节设备3中流通的气体起到降温除湿作用，所述热泵装置5的热泵冷凝器53一侧能与经过冷凝除湿后的流通气体换热而使其温度升高。蒸发湿气在经过冷凝器4的降温除湿后，由热泵蒸发器51进一步降温除湿成为干冷气体。

经过热泵蒸发器51降温除湿处理后形成的所述干冷气体流回位于冷凝器4的前端的第一换热器6，与流经第一换热器6的饱和蒸发湿气进行第一换热，干冷气体温度升高后返回热泵装置5并进一步在热泵装置5的热泵冷凝器53一侧换热升温成为热泵加热干燥气体。流经第一换热器6的饱和蒸发湿气经过第一换热后降温流入冷凝器4。

在热泵装置5的热泵冷凝器53一侧换热升温形成的热泵加热干燥气体流入第二换热器7，经加热成为干热气体后通过进气口28流入干化设备2作为干燥热载气用于对含水煤炭产品进行直接加热干化。在图1所示的实施方式中，所述第二换热器7的热源是所述外部蒸汽在对含水煤炭产品进行间接加热干化中冷凝的并从干化设备2的冷凝水排出口29流出的高温冷凝水，所述高温冷凝水可以通过冷凝水泵71被抽入第二换热器7中，并可在换热后排出回收利用于社区取暖等。

所述气体调节设备3中设置有冷凝水池8作为冷凝水回收装置，所述蒸发湿气在第一换热器6处进行换热、在冷凝器4处降温除湿以及在热泵装置5的热泵蒸发器51一侧再度降温除湿过程中形成的冷凝水都可排出至冷凝水池8，冷凝水可以重新利用并提取煤泥等。

所述含水煤炭产品的干化系统1还可包括用于向系统补充流通气体的补气装置(图中未示出)以及排出多余气体的溢流阀等。

所述气体调节设备3还具有湿度传感器和PLC控制器。湿度传感器例如设置在冷凝器4或热泵装置5的热泵蒸发器51后的相应位置，PLC控制器根据湿度传感器的信号调节冷凝器4或热泵装置5的工作功率。也可以设置多个湿度传感器和PLC控制器。

下面，以煤泥为例对图1所示的含水煤炭产品的干化系统的工作方式以及干化方法描述如下：

在干化过程中，常温煤泥被输送至干化设备2的物料流动通道22中，外部蒸汽通过管道被送入干化设备2的加热管道25内部。

高温外部蒸汽通过加热管道25对干化设备2中的煤泥进行间接加热干化，煤泥中的水分蒸发成饱和蒸发湿气，通过干化设备2的排气口27经引风机37引入气体调节设备3，对煤泥进行了间接加热干化后的外部蒸汽降温冷凝成为高温冷凝水，并从干化设备2的冷凝水排出口29流出。

饱和蒸发湿气在气体调节设备3中完成降温除湿以及升温过程。饱和蒸发湿气在第一换热器6中与之前已经完成除湿的干冷气体进行第一换热，温度下降，蒸发湿气的含水量也有所下降，在第一换热过程中冷凝析出的少量冷凝水流入冷凝水池8。温度和湿度下降后的蒸发湿气进入冷凝器4中冷凝除尘，蒸发湿气中的大部分水分和灰尘在此阶段流入冷凝水池8，气体温度大幅下降，形成为能够不影响热泵正常运转的可在热泵装置5中流通的清洁气体，同时在冷凝器4中对蒸发湿气进行冷凝的常温凉水温度大幅升高后例如流入冷却塔放凉。从冷凝器4流出的清洁气体进入热泵装置5的热泵蒸发器51一侧进一步降温除湿，形成为温度下降至例如室温的干冷气体，在此阶段产生的冷凝水也流入冷凝水池8，湿度传感器对于从热泵装置5的热泵蒸发器51一侧流出的干冷气体进行监测，如果湿度不符合标准则通过PLC控制器对热泵装置5的功率进行调节。所述干冷气体流回位于冷凝器4的前端的第一换热器6，在被第一换热器6中流动的饱和蒸发湿气预热后流至热泵冷凝器53一侧加热升温。从热泵冷凝器53一侧流出的热泵加热干燥气体经过第二换热器7与从干化设备2的冷凝水排出口29流出的高温冷凝水进行换热，形成为温度达到110℃左右的干热气体，所述干热气体最终通过干化设备2的进气口28流回干化设备2并作为干燥热载气对煤泥进行直接加热干化，高温冷凝水在第二换热器7中换热降温后流出系统并重新利用。

根据干化设备的要求(例如其加热管道能承受的压强)，例如向干化设备的加热管道25内送入0.4Mpa-0.8Mpa、约140-170℃的外部蒸汽。在对含水煤炭产品进行干化的过程中，在干化设备的物料流动通道中产生约90℃的饱和蒸发湿气，所述饱和蒸发湿气经过如图1所示的气体调节设备3处理之后，成为干燥热载气，所述干燥热载气的温度在100℃至180℃之间，利用该温度范围的干燥热载气直接接触地干化含水煤炭产品，不会使煤炭产品产生变质。

图3以示意图示出了根据本发明另一示例性实施方式的含水煤炭产品的干化系统。图3所示的含水煤炭产品的干化系统同样包括干化设备和气体调节设备3’，其干化设备与图1所示的含水煤炭产品干化系统的干化设备相同，为了简便起见，在图3中没有示出干化设备，仅示出了气体调节设备3’。

与图1所示的含水煤炭产品的干化系统类似，气体调节设备3’的进气端35’与所述干化设备的排气口相连通，所述气体调节设备3’的出气端36’与所述干化设备的进气口相连通，由此，所述气体调节设备3’与所述干化设备的物料流动通道连通而形成闭式系统，用于对干化过程中产生的饱和蒸发湿气进行循环处理。类似地，可以在所述气体调节设备3’的进气端35’的前端设置引风机，用于将从干化设备的物料流动通道排出的饱和蒸发湿气引入所述气体调节设备3’。

在图3所示的实施方式中，所述气体调节设备3’包括第一换热器6’、表冷器4’和第二换热器7’。所述第一换热器6’在此采用传热效率高的换热器，例如板翅式换热器。所述表冷器4’包括冷却装置41’，例如密闭式冷却塔，通过来自冷却装置41’的冷却介质对流过表冷器4’的气体进行冷凝，例如为常温的冷却介质在所述表冷器4’处被换热升温后通过循环水泵42’又返回到冷却装置41’，在冷却装置41’处重新冷却至常温。在图3所示的实施方式中，所述第二换热器7’的热源同样可以是所述外部蒸汽在对含水煤炭产品进行间接加热干化中冷凝的并从干化设备的冷凝水排出口流出的高温冷凝水，并可在换热后排出回收利用于社区取暖等。

干化过程中产生的饱和蒸发首先流入第一换热器6’，在第一换热器6’处与第一换热器6’中的冷媒进行热交换，经过第一级的降温除湿后流入表冷器4’，又在所述表冷器4’处与表冷器4’中的冷却介质进行热交换，经过第二级的降温除湿后，成为干冷气体。所述干冷气体从表冷器4’再度流回到所述换热器6’中，作为所述换热器6’的冷媒与流经所述换热器6’的饱和蒸发湿气进行热交换，所述干冷气体由此被升温，然后被风机9’送入加热器7’，被加热器7’加热为干热气体，送入所述干化设备的物料流动通道作为干燥热载气对含水煤炭产品进行干化。

在图3所示的含水煤炭产品的干化系统中，没有设置热泵装置，整套干化系统对其中循环的气体的清洁度要求不高，因此可以省去除尘装置。

图4以示意图示出了根据本发明又一示例性实施方式的含水煤炭产品的干化系统。图4所示的含水煤炭产品的干化系统同样包括干化设备和气体调节设备3”，其干化设备与图1所示的含水煤炭产品干化系统的干化设备相同，为了简便起见，在图4中没有示出干化设备，仅示出了气体调节设备3”。

与图1所示的含水煤炭产品的干化系统类似，气体调节设备3”的进气端35”与所述干化设备的排气口相连通，所述气体调节设备3”的出气端36”与所述干化设备的进气口相连通，由此，所述气体调节设备3”与所述干化设备的物料流动通道连通而形成闭式系统，用于对干化过程中产生的饱和蒸发湿气进行循环处理。类似地，可以在所述气体调节设备3”的进气端35”的前端设置引风机37”，用于将从干化设备的物料流动通道排出的饱和蒸发湿气引入所述气体调节设备3”。

在图4所示的实施方式中，所述气体调节设备3”包括多级喷淋系统4”作为冷凝装置，还包括设置在所述多级喷淋系统4”之后的以二氧化碳为工质的二氧化碳冷热联供设备5”以及可选的加热器7”。

所述多级喷淋系统4”包括初喷淋装置43”、一级喷淋装置44”和二级喷淋装置45”。各个喷淋装置的底部分别设有溢流口46”、47”、48”，喷淋的冷却水可通过所述溢流口流出。后一级喷淋装置喷淋的冷却水可通过循环水泵被泵送到上一级喷淋装置中用于喷淋，如一级喷淋装置44”喷淋后的冷却水可通过循环水泵42”被送入初喷淋装置43”中，二级喷淋装置45”喷淋后的冷却水可通过另一循环水泵被送入一级喷淋装置44”中。此外，一级喷淋装置44”喷淋后的一部分冷却水经过喷淋装置换热器49”(例如板式换热器)降温后可被送二级喷淋装置45”中用于喷淋。

所述二氧化碳冷热联供设备5”例如包括气冷器53”、换热器55”(例如板式换热器)、蒸发器51”。流经所述二氧化碳冷热联供设备5”的低温气体在所述气冷器53”处与二氧化碳工质换热而温度升高，温度降低的二氧化碳工质流入所述换热器55”，与所述换热器55”中的冷却介质(如通过循环水泵57”从冷却塔56”中送过来的冷却水)进行换热而进一步降温，进一步降温的二氧化碳工质随后流入所述蒸发器51”，在所述蒸发器51”处吸热成为所述高温的二氧化碳工质，所述高温的二氧化碳工质又循环至所述气冷器53”处。在此，所述蒸发器51”与所述喷淋装置换热器49”相耦合，换热介质在所述蒸发器51”与所述喷淋装置换热器49”之间循环流动，所述换热介质在所述蒸发器51”处被二氧化碳工质吸走热量而降温，流回至所述所述喷淋装置换热器49”处与从所述一级喷淋装置44”喷淋后升温的一部分冷却水换热，由此所述换热介质温度升高而所述冷却水温度降低，所述温度降低的冷却水被送入所述二级喷淋装置45”用于喷淋，温度升高的所述换热介质又流到所述蒸发器51”处与所述二氧化碳冷热联供设备5”的二氧化碳工质换热。

与图1和图3所示的实施方式类似，在图4所示的实施方式中，所述第二换热器7”的热源同样可以是所述外部蒸汽在对含水煤炭产品进行间接加热干化中冷凝的并从干化设备的冷凝水排出口流出的高温冷凝水，并可在换热后排出回收利用于社区取暖等。

所述多级喷淋系统4”将流入其中的饱和蒸发湿气降温除湿为大约至室温的干冷气体，而且多级喷淋系统4”具有很好的除尘效果，可获得足够清洁的干冷气体。清洁的干冷空气流入二氧化碳热泵5”，在所述二氧化碳热泵5”被从室温加热至100摄氏度左右，然后被送入加热器7”再被加热为干热气体，然后所述干热气体被送入所述干化设备的物料流动通道作为干燥热载气对含水煤炭产品进行干化。

以上所述的根据本发明的实施方式仅是示例性的，本发明并不局限于此。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，本发明也意于将这些改动和变型包含在本发明的范围之内。

Claims (21)

1.一种含水煤炭产品的干化系统，所述含水煤炭产品的干化系统包括对所述含水煤炭产品进行加热干化的干化设备，所述干化设备具有：

物料流动通道，所述物料流动通道设置于所述干化设备的壳体内部，用于传送所述含水煤炭产品；以及

至少一个加热管道，所述加热管道布置于所述物料流动通道的周围，

在所述加热干化的过程中，所述加热管道中的热介质对所述含水煤炭产品进行间接加热干化，干燥热载气被引入所述物料流动通道中并且对所述含水煤炭产品进行直接加热干化。

2.根据权利要求1所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述干燥热载气的温度处于100℃至180℃之间。

3.根据权利要求1所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，在对所述含水煤炭产品进行加热干化的过程中在所述物料流动通道内产生的蒸发湿气从所述干化设备排出后经过处理成为所述干燥热载气。

4.根据权利要求3所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述含水煤炭产品的干化系统还包括气体调节设备，所述气体调节设备与所述干化设备的所述物料流动通道连通形成闭式回路，由对所述含水煤炭产品进行加热干化而产生的蒸发湿气从所述干化设备排出后经过所述气体调节设备的处理成为所述干燥热载气。

5.根据权利要求4所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述气体调节设备包括至少一个除湿装置，所述蒸发湿气经过所述至少一个除湿装置的除湿处理后成为干燥气体。

6.根据权利要求5所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述气体调节设备还包括至少一个加热装置，所述干燥气体经过所述至少一个加热装置的加热后成为所述干燥热载气，所述干燥热载气被送入所述干化设备的所述物料流动通道。

7.根据权利要求6所述的含水煤炭产品的干化系统，所述气体调节设备包括热泵装置，所述热泵装置包括热泵蒸发器、热泵压缩机、热泵冷凝器和热泵膨胀阀，所述热泵冷凝器作为所述至少一个加热装置之一。

8.根据权利要求7所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述至少一个除湿装置还包括冷凝装置，所述冷凝装置设置在所述热泵装置之前。

9.根据权利要求7所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述热泵蒸发器作为所述至少一个除湿装置之一。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述气体调节设备还包括位于所述至少一个除湿装置之前的第一换热器，从所述干化设备的所述物料流动通道流出的所述蒸发湿气被引入所述第一换热器，同时经过所述至少一个除湿装置除湿的所述干燥气体被送回所述第一换热器，所述蒸发湿气与所述干燥气体在所述第一换热器中进行换热，所述蒸发湿气经过换热后进入所述至少一个除湿装置，所述干燥气体经过换热后进入所述至少一个加热装置。

11.根据权利要求6所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述至少一个除湿装置包括多级喷淋装置。

12.根据权利要求11所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述多级喷淋装置中的后一级喷淋装置喷淋的冷却介质被送入前一级喷淋装置中用于所述前一级喷淋装置的喷淋。

13.根据权利要求11或12所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述至少一个加热装置包括以二氧化碳为工质的二氧化碳冷热联供设备，所述二氧化碳冷热联供设备包括气冷器、换热器、蒸发器，所述干燥气体在所述二氧化碳冷热联供设备的气冷器处被加热。

14.根据权利要求13所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述多级喷淋装置还包括喷淋装置换热器，所述多级喷淋装置中的前一级喷淋装置喷淋的冷却介质经过所述喷淋装置换热器的进一步降温后被送入后一级喷淋装置中用于所述后一级喷淋装置的喷淋，其中，所述喷淋装置换热器与所述二氧化碳冷热联供设备的蒸发器相耦合，换热介质在所述喷淋装置换热器和所述二氧化碳冷热联供设备的蒸发器之间循环，使得流经所述喷淋装置换热器的经过喷淋的冷却介质进一步降温，并且使得流经所述二氧化碳冷热联供设备的蒸发器的二氧化碳工质升温。

15.根据权利要求6所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述至少一个加热装置包括第二换热器，所述第二换热器的热介质为所述外部蒸汽在间接加热干化所述含水煤炭产品后形成的并从所述干化设备的所述加热管道流出的高温冷凝水。

16.根据权利要求1所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述干化设备为蒸汽间接加热列管式干燥机，所述干燥机的列管在所述干燥机的壳体内呈不同半径的同心圆分布。

17.根据权利要求3所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述蒸发湿气在处理过程中形成的冷凝水被排出至冷凝水池。

18.根据权利要求1所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述含水煤炭产品的干化系统具有从所述干化设备的所述物料流动通道中引出所述蒸发湿气的引风机。

19.根据权利要求5所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述气体调节设备还包括至少一个传感器和至少一个控制器，所述传感器用来获取从所述至少一个除湿装置流出的气体的湿度，所述控制器根据所述湿度来对所述至少一个除湿装置进行调节。

20.根据权利要求7所述的含水煤炭产品的干化系统，其特征在于，所述气体调节设备还包括除尘装置，所述除尘装置布置在所述热泵装置之前。

21.一种含水煤炭产品的干化方法，通过如上述权利要求1至20中任一项所述的含水煤炭产品的干化系统对所述含水煤炭产品进行干化，所述含水煤炭产品的干化方法包括如下步骤：

将所述含水煤炭产品送入设置于所述干化设备的壳体内部的用于传送所述含水煤炭产品的物料流动通道；

将外部蒸汽引入布置于所述物料流动通道的周围的至少一个加热装置；以及

将干燥热载气引入所述物料流动通道；

所述外部蒸汽在所述加热管道中流动从而对所述含水煤炭产品进行间接加热干化，所述干燥热载气在所述物料流动通道中流动从而对所述含水煤炭产品进行直接加热干化。