CN117249656A - 一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法，包括输送机构、蒸汽发生系统、蒸汽脱水机构、水分监测机构、蒸汽回收系统、废水处理系统和控制单元，蒸汽发生系统与蒸汽回收系统之间并联有若干个蒸汽脱水机构，相邻的蒸汽脱水机构通过输送机构相承接，形成多级闪蒸系统，蒸汽回收系统连接废水处理系统和蒸汽发生系统，蒸汽脱水机构内设置有水分监测机构，各个机构和各个系统均与控制单元通讯连接。本发明蒸汽回收系统能对干燥后的蒸汽余热进行回收利用，废水处理系统可将液态水处理回收，设备可连续运行，自动化程度高，具有干燥效率高、安全性高、节能环保、智能化的特点。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭脱水提质的技术领域，特别是涉及一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法。
背景技术
煤炭资源作为一次能源的重要组成部分，一直是我国的主要能源。我国煤炭资源大部分为低变质程度煤，水分含量在20-60％左右，发热量低严重制约了其清洁高效利用。干燥提质是对褐煤进行预处理的有效手段，可在一定程度上降低褐煤中水分含量，提高褐煤转化利用效率。
目前，国内外干燥技术主要包括蒸汽管回转干燥、滚筒式干燥、管式干燥、振动混流干燥、过热蒸汽内加热流化床干燥及微波干燥技术等，而这些方法干燥速度慢，安全性差，干燥产品易自燃，并不能满足对低品质煤脱水提质的要求。因此，亟需一款高效、安全环保的煤炭干燥提质技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使煤炭干燥脱水效率高、节能环保。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，包括输送机构、蒸汽发生系统、蒸汽脱水机构、水分监测机构、蒸汽回收系统、废水处理系统和控制单元，所述蒸汽发生系统与所述蒸汽回收系统之间并联有若干个竖直分布的所述蒸汽脱水机构，相邻的所述蒸汽脱水机构通过所述输送机构相承接，形成多级闪蒸系统，所述蒸汽回收系统连接所述废水处理系统和所述蒸汽发生系统，所述蒸汽脱水机构连接所述废水处理系统，所述蒸汽脱水机构内设置有所述水分监测机构，所述输送机构、所述蒸汽发生系统、所述蒸汽脱水机构、所述水分监测机构、所述蒸汽回收系统和所述废水处理系统均与所述控制单元通讯连接。
优选的，所述蒸汽脱水机构包括闪蒸室、物料筐和卸料仓，所述闪蒸室内设置有所述物料筐，所述物料筐用于容纳湿物料，所述物料筐设置于所述输送机构上，所述闪蒸室的一端设置有进料口、另一端设置有出料口，所述出料口上设置有卸料仓。
优选的，所述闪蒸室上设置有温度计和压力表，所述进料口上密封连接有端盖，所述出料口上设置有卸料阀。
优选的，所述出料口上设置有所述水分监测机构，所述水分监测机构包括水分测定仪，所述水分测定仪设置于所述输送机构的机架上。
优选的，所述闪蒸室内的压力和温度均随着级数的增加逐级递减，所述闪蒸室内的压力为0.2MPa-10MPa，所述闪蒸室内的温度范围为120℃-200℃。
优选的，所述蒸汽回收系统与所述蒸汽脱水机构连通的管路及所述蒸汽回收系统与所述蒸汽发生系统连通的管路上分别设置有一调压阀。
优选的，所述蒸汽脱水机构与所述蒸汽发生系统连通的进气管路上设置有流量计和调压阀。
优选的，所述蒸汽回收系统包括热泵机组、闪蒸罐和蓄水箱，所述热泵机组的冷凝水泵依次通过除污器、汽蚀消除器与所述闪蒸罐连通，所述闪蒸罐与所述蓄水箱通过快排装置连通，所述蓄水箱上设置有液位变送传感器，所述闪蒸罐上设置有压力平衡装置。
本发明还涉及一种煤炭多级闪蒸脱水提质方法，基于上述的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，具体包括如下步骤：
步骤一，将湿物料通过输送机构由进料口送至物料筐中，关闭进料口和出料口；
步骤二，根据所述湿物料最终水分含量要求，设计出闪蒸室内的温度和压力，调节所述闪蒸室进气管上的流量，控制蒸汽发生系统进入所述闪蒸室内的热蒸汽流量，湿物料表面水分在所述闪蒸室内迅速沸腾汽化，所述闪蒸室内的蒸汽通过调压阀后进入蒸汽回收系统，蒸汽回收系统收集的蒸汽中余热返回蒸汽发生系统进行循环、利用，废水进入废水处理系统，所述湿物料完成一级闪蒸脱水；
步骤三，出料口上的卸料阀打开，由于所述闪蒸室内与外界存在压力差，所述湿物料在压力作用下进入水分监测机构，所述水分监测机构判断水分含量是否达到要求；
步骤四，若水分含量达到要求，则将干燥后的物料由所述物料输送机构送至卸料仓进行卸料，反之，则将干燥后的物料进入压力降低的下一级闪蒸室继续进行上述干燥脱水过程，直至干燥后的物料达到水分含量要求再进行卸料。
优选的，控制器能够根据所述闪蒸室内的数据参数在干燥脱水过程调节蒸汽的加热温度、压力和保压时间。
优选的，所述废水处理系统将所述闪蒸室和所述蒸汽回收系统内的液体收集处理，分离出水分和煤渣，并进行单独处理。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明通过多级闪蒸机构进行快速闪蒸，同时蒸汽回收系统能对干燥后的蒸汽余热进行回收利用，废水处理系统可以将液态水回收并进行处理，设备可连续运行，处理量大，自动化程度高，具有干燥效率高、安全性高、节能环保、智能化水平高的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中煤炭多级闪蒸脱水提质方法的示图；
其中：1-蒸汽回收系统，2-控制单元，3-调压阀，4-卸料仓，5-进料口，6-密封圈，7-温度计，8-压力表，9-闪蒸室，10-流量计，11-物料筐，12-卸料阀，13-水分测定仪，14-蒸汽发生系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法，以解决现有技术存在的问题，使煤炭干燥脱水效率高、节能环保。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示：本实施例提供了一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，包括输送机构、蒸汽发生系统14、蒸汽脱水机构、水分监测机构、蒸汽回收系统1、废水处理系统和控制单元2，蒸汽发生系统14与蒸汽回收系统1之间并联有若干个竖直分布的蒸汽脱水机构，便于物料运输、进料及出料，相邻的蒸汽脱水机构通过输送机构相承接，形成多级闪蒸系统，蒸汽回收系统1连接废水处理系统和蒸汽发生系统14，蒸汽脱水机构连接废水处理系统，蒸汽脱水机构内设置有水分监测机构，输送机构、蒸汽发生系统14、蒸汽脱水机构、水分监测机构、蒸汽回收系统1和废水处理系统与控制单元2通讯连接。蒸汽脱水机构内蒸汽通过蒸汽回收系统1收集余热返回蒸汽发生系统14进行循环、利用。
其中，本实施例中的蒸汽发生系统是本领域常规的蒸汽发生机械设备，是一种利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备；输送机构为皮带运输机构。
具体的，本实施例中蒸汽脱水机构包括闪蒸室9、物料筐11和卸料仓4，闪蒸室9内设置有物料筐11，物料筐11用于容纳湿物料，物料筐11设置于输送机构上，闪蒸室9的一端设置有进料口5、另一端设置有出料口，出料口上设置有卸料仓4，闪蒸室9在竖直面内设置有若干个，可方便物料的进料、落料。闪蒸室9上设置有温度计7和压力表8，实时监测闪蒸室9的温度和压力，进料口5上密封连接有端盖，端盖与进料口5之间设置有密封圈6，出料口上设置有卸料阀12，卸料阀12具有缓冲泄压、维持室内压力稳定的作用。出料口上设置有水分监测机构，水分监测机构包括水分测定仪13，水分测定仪13设置机架上，对输送机构上的物料进行检测。闪蒸室9内的压力和温度均随着级数的增加逐级递减，闪蒸室9内的压力为0.2-10MPa、温度范围为120℃-200℃，蒸汽压力释放方式为瞬态释放(<0.03s)，闪蒸室9随级数(一般可设2-10级)增加，室内压力和温度均逐步降低，煤炭水分由于相邻闪蒸室9之间的压力差逐步闪蒸释放，通过调节加热蒸汽温度、蒸汽压力、保压时间，保压时间一般控制在2min左右，可提高脱水效率。
具体的，本实施例中蒸汽回收系统1与蒸汽脱水机构连通的管路及蒸汽回收系统1与蒸汽发生系统14连通的管路上分别设置有一调压阀3。蒸汽脱水机构与蒸汽发生系统14连通的进气管路上设置有流量计10和调压阀3。
具体的，蒸汽回收系统包括热泵机组、闪蒸罐和蓄水箱，热泵机组的冷凝水泵依次通过除污器、汽蚀消除器与闪蒸罐连通，闪蒸罐与蓄水箱通过快排装置连通，蓄水箱上设置有液位变送传感器，可以实时感知蓄水箱内液位的变化，当液位过高时，可及时通过排水口排出过量的水；闪蒸罐上设置有压力平衡装置，压力平衡装置的上面设置有阀门和显示装置，闪蒸罐内的压力过大时可以进行泄压，防止压力过大时对闪蒸罐产生破坏。本实施例中利用热泵进行余热回收，热泵是一种能够将低温热能转化为高温热能的设备，工作原理是：通过循环工质的方式将低温热能从环境中吸收，然后通过压缩和膨胀等过程将其转化为高温热能，最终释放到需要加热的场所，热泵的工作效率高，能够将低温热能转化为高温热能，从而实现能源的高效利用。运行时，冷凝水通过冷凝水快排装置排出，经疏水器进入蒸汽回收机，当高温冷凝水进入闪蒸罐后，在罐内进行汽水分离，冷凝水通过快排装置流入蓄水箱，生产二次气通过引射装置送进冷凝水泵出水管道，使闪蒸汽得以密封回收；闪蒸罐内由于气体与液体不断排除，使闪蒸罐内的压力永远保持低于用热设备冷凝水排出口的压力，从而保证了回水背压即使在较底的情况下也能顺畅的进入。闪蒸罐与蓄水箱通过快排装置相连，可使冷凝水很快的流入蓄水箱。蒸汽回收系统通常情况下，其工作压力设置在0.1MPa以下，在实际选用时将根据回水背压的高低选择相对应的箱内工作压力，使蓄水箱内永远保持密封，不通大气。蓄水箱内的汽、液两相流体，在压力平衡装置调节下，使液面上形成一定的压力，在通过汽蚀消除器，使冷凝水泵在吸入高温冷凝水的过程中，改变了水泵汽蚀发生的条件，保证了整个回水在密闭运行条件下，蒸汽回收系统中冷凝水泵不发生汽蚀。其中，热泵机组可为本领域常规的换热结构。
如图2所示：本实施例还涉及一种煤炭多级闪蒸脱水提质方法，可适用于含水煤的脱水提质，基于实施例一中的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，具体包括如下步骤：
步骤一，将湿物料通过输送机构由进料口5送至物料筐11中，关闭进料口5和出料口；
步骤二，根据湿物料最终水分含量要求，设计出闪蒸室9内的温度和压力，调节闪蒸室9进气管上的流量，控制蒸汽发生系统14进入闪蒸室9内的热蒸汽流量，湿物料表面水分在闪蒸室9内迅速沸腾汽化，闪蒸室9内的蒸汽通过调压阀3后进入蒸汽回收系统1，蒸汽回收系统1收集的蒸汽中余热返回蒸汽发生系统14进行循环、利用，可降低能耗，废水进入废水处理系统，可实现绿色环保，湿物料完成一级闪蒸脱水；控制器能够根据闪蒸室9内的数据参数在干燥脱水过程调节蒸汽的加热温度、压力和保压时间，一般蒸汽的加热温度范围控制在120℃-200℃之间，蒸汽压力控制在0.2MPa-10MPa之间，保压时间控制在2min左右。
步骤三，出料口上的卸料阀12打开，由于闪蒸室9内与外界存在压力差，湿物料在压力作用下进入水分监测机构，水分监测机构判断水分含量是否达到要求；
步骤四，若水分含量达到要求，则将干燥后的物料由物料输送机构送至卸料仓4进行卸料，反之，则将干燥后的物料进入压力降低的下一级闪蒸室9继续进行上述干燥脱水过程，直至干燥后的物料达到水分含量要求再进行卸料。废水处理系统将闪蒸室9和蒸汽回收系统1内的液体收集处理，分离出水分和煤渣，并进行单独处理，以便回收利用。
本实施例中的废水处理系统为本领域常规的酸碱中和废水过滤、处理系统，主要包括絮凝系统、过滤系统、酸碱中和系统，废水在絮凝系统内发生絮凝反应，再流动至过滤系统进行过滤，过滤系统主要包含PP棉过滤层和活性炭吸附层，将其中较小的杂质进行吸附，最后进入酸碱中和系统进行酸碱中和。利用pH检测仪检测废水的酸碱度，然后根据酸碱度加入酸性或者碱性中和剂，直到废水呈现中性为止，然后即可从出水管排出，起到良好的废水处理效果，可避免废水对自然环境的污染。
本实施例提供了一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法，与传统方法相比本发明脱水效率高，安全性强，设备连续运行，处理量大，自动化程度高，同时能对干燥后的余热进行回收利用，废水进行处理经济性高，绿色环保。
实施例二
本实施例以原煤水分为25％，产品目标水分为15％为例说明煤炭多级闪蒸脱水提质过程：原煤经过物料输送系统进入闪蒸室9内的物料筐11，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入蒸汽脱水系统中的内室，使室内压力达到1.0MPa，温度达到180℃，原煤表面沸腾汽化进行初步脱水，完成一级闪蒸过程。在水分监测系统中设定目标水分值为15％，干燥后的原煤经过水分监测系统，测得水分含量为22％。物料进入二级闪蒸室，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入二级闪蒸室，使室内压力达到0.6MPa，温度达到160°C，物料进行二级闪蒸脱水。干燥后的煤块经过水分监测系统，测得水分含量为18％。物料继续进入三级闪蒸室，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入三级闪蒸室，使室内压力达到0.2MPa，温度达到120℃，物料进行三级闪蒸脱水。干燥后的原煤经过水分监测系统，测得水分含量为14％，水分含量达标，物料被运送至卸料点。释放后的蒸汽及回收的热量返回系统循环利用；废水处理系统将室内的液态水和蒸汽回收系统1废液回收，分离出水分和煤渣，并进行单独处理。
实施例三
本实施例以原煤水分为35.00％，产品目标水分为8％为例说明煤炭多级闪蒸脱水提质过程：原煤经过物料输送系统进入闪蒸室9内的物料筐11，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入蒸汽脱水系统中的内室，使室内压力达到2.0MPa，温度达到220℃，原煤表面沸腾汽化进行初步脱水，完成一级闪蒸过程。在水分监测系统中设定目标水分值为8％，干燥后的物料经过水分监测系统，测得水分含量为28％。物料进入二级闪蒸室，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入二级闪蒸室，使室内压力达到1.5MPa，温度达到200℃，物料进行二级闪蒸脱水。干燥后的煤块经过水分监测系统，测得水分含量为23％。物料进入三级闪蒸室，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入三级闪蒸室，使室内压力达到1.0MPa，温度达到180℃，物料进行三级闪蒸脱水。干燥后的煤块经过水分监测系统，测得水分含量为19％。物料进入四级闪蒸室，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入四级闪蒸室，使室内压力达到0.8MPa，温度达到170℃，物料进行四级闪蒸脱水。干燥后的煤块经过水分监测系统，测得水分含量为15％。物料进入五级闪蒸室，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入五级闪蒸室，使室内压力达到0.6MPa，温度达到160℃，物料进行五级闪蒸脱水。干燥后的煤块经过水分监测系统，测得水分含量为10％。物料进入六级闪蒸室，蒸汽发生系统14产生的蒸汽进入六级闪蒸室，使室内压力达到0.4MPa，温度达到145℃，物料进行六级闪蒸脱水。干燥后的煤块经过水分监测系统，测得水分含量为7％，水分含量达标，物料被运送至卸料点。释放后的蒸汽及回收的热量返回系统循环利用；废水处理系统将室内的液态水和蒸汽回收系统1废液回收，分离出水分和煤渣，并进行单独处理。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，其特征在于：包括输送机构、蒸汽发生系统、蒸汽脱水机构、水分监测机构、蒸汽回收系统、废水处理系统和控制单元，所述蒸汽发生系统与所述蒸汽回收系统之间并联有若干个竖直分布的所述蒸汽脱水机构，相邻的所述蒸汽脱水机构通过所述输送机构相承接，形成多级闪蒸系统，所述蒸汽回收系统连接所述废水处理系统和所述蒸汽发生系统，所述蒸汽脱水机构连接所述废水处理系统，所述蒸汽脱水机构内设置有所述水分监测机构，所述输送机构、所述蒸汽发生系统、所述蒸汽脱水机构、所述水分监测机构、所述蒸汽回收系统和所述废水处理系统均与所述控制单元通讯连接。
2.根据权利要求1所述的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，其特征在于：所述蒸汽脱水机构包括闪蒸室、物料筐和卸料仓，所述闪蒸室内设置有所述物料筐，所述物料筐用于容纳湿物料，所述物料筐设置于所述输送机构上，所述闪蒸室的一端设置有进料口、另一端设置有出料口，所述出料口上设置有卸料仓。
3.根据权利要求2所述的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，其特征在于：所述闪蒸室上设置有温度计和压力表，所述进料口上密封连接有端盖，所述出料口上设置有卸料阀。
4.根据权利要求2所述的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，其特征在于：所述出料口上设置有所述水分监测机构，所述水分监测机构包括水分测定仪，所述水分测定仪设置于所述输送机构的机架上。
5.根据权利要求2所述的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，其特征在于：所述闪蒸室内的压力和温度均随着级数的增加逐级递减，所述闪蒸室内的压力为0.2MPa-10MPa，所述闪蒸室内的温度范围为120℃-200℃。
6.根据权利要求1所述的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，其特征在于：所述蒸汽回收系统与所述蒸汽脱水机构连通的管路及所述蒸汽回收系统与所述蒸汽发生系统连通的管路上分别设置有一调压阀；所述蒸汽脱水机构与所述蒸汽发生系统连通的进气管路上设置有流量计和调压阀。
7.根据权利要求1所述的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，其特征在于：所述蒸汽回收系统包括热泵机组、闪蒸罐和蓄水箱，所述热泵机组的冷凝水泵依次通过除污器、汽蚀消除器与所述闪蒸罐连通，所述闪蒸罐与所述蓄水箱通过快排装置连通，所述蓄水箱上设置有液位变送传感器，所述闪蒸罐上设置有压力平衡装置。
8.一种煤炭多级闪蒸脱水提质方法，基于权利要求1-7中任一项所述的适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一，将湿物料通过输送机构由进料口送至物料筐中，关闭进料口和出料口；
步骤二，根据所述湿物料最终水分含量要求，设计出闪蒸室内的温度和压力，调节所述闪蒸室进气管上的流量，控制蒸汽发生系统进入所述闪蒸室内的热蒸汽流量，湿物料表面水分在所述闪蒸室内迅速沸腾汽化，所述闪蒸室内的蒸汽通过调压阀后进入蒸汽回收系统，蒸汽回收系统收集的蒸汽中余热返回蒸汽发生系统进行循环、利用，废水进入废水处理系统，所述湿物料完成一级闪蒸脱水；
步骤三，出料口上的卸料阀打开，由于所述闪蒸室内与外界存在压力差，所述湿物料在压力作用下进入水分监测机构，所述水分监测机构判断水分含量是否达到要求；
步骤四，若水分含量达到要求，则将干燥后的物料由所述物料输送机构送至卸料仓进行卸料，反之，则将干燥后的物料进入压力降低的下一级闪蒸室继续进行上述干燥脱水过程，直至干燥后的物料达到水分含量要求再进行卸料。
9.根据权利要求8所述的煤炭多级闪蒸脱水提质方法，其特征在于：控制器能够根据所述闪蒸室内的数据参数在干燥脱水过程调节蒸汽的加热温度、压力和保压时间。
10.根据权利要求8所述的煤炭多级闪蒸脱水提质方法，其特征在于：所述废水处理系统将所述闪蒸室和所述蒸汽回收系统内的液体收集处理，分离出水分和煤渣，并进行单独处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311199613.8A CN117249656A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311199613.8A CN117249656A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117249656A true CN117249656A (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=89132456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311199613.8A Pending CN117249656A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 一种适用于高含水煤炭多级瞬态脱水系统及方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN117249656A (zh) |
-
2023
- 2023-09-18 CN CN202311199613.8A patent/CN117249656A/zh active Pending
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