CN1935958A - 用于从原料煤生产固体燃料的方法和设备 - Google Patents

Abstract

对于其中煤与包含重油和溶剂油的混合油混合的原料浆，使用汽化器进行水汽化处理并且使用机械固液分离器进行固液分离。在使载气流动的同时采用干燥器对分离的固体加热以使所述油汽化并制备固体燃料。通过管道将所述载气输送到冷却器中，并且使上述汽化油冷凝和回收。在用于生产固体燃料的方法和设备中，可以防止在上述干燥器和冷却器之间的管道内堵塞的发生。油在干燥器和冷却器之间的管道的冷却器入口部分附近的管道的内壁表面上流动。

Description

用于从原料煤生产固体燃料的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于从原料煤生产固体燃料的方法和设备的技术领域。

背景技术

用于从原料煤生产固体燃料的已知技术的实例包括在日本未审查专利申请公开No.7-233383中描述的用于生产固体燃料的方法。在该专利文件中描述的用于生产固体燃料的方法中，将包含重油和溶剂油的混合油与多孔煤混合以制备原料浆，对生成的浆加热以促进多孔煤的脱水，另外，使所述包含重油和溶剂油的混合油被包含在所述多孔煤的孔中。之后，将生成的浆进行固液分离。

根据在上述专利文件中公开的用于生产固体燃料的方法使煤脱水，另外可以制备具有低的自燃性、优异的可运输性和优异的耐储存性的高热量固体燃料。

这种方法尤其可用于通常包含高含量水分和具有低热量的低级煤。因为所述多孔煤包含大量水，所述多孔煤的运输相当于水的运输，因此运输成本较高。从这种观点来看可运输性差，并且与高水分含量相应的是热量降低。因此，使多孔煤脱水是适宜的。然而，如果这种脱水是通过其中使用管式干燥器等的干燥汽化型脱水法进行的，存在的危险是，由于氧在存在于脱水多孔煤的孔中的活性位置的吸附和氧化反应可能发生自燃事故。

另一方面，在上述专利文件公开的用于生产固体燃料的方法中，通过对原料浆(包含重油和溶剂油的混合油与多孔煤的混合物)加热使多孔煤中的水气化并蒸发，另外孔内部被包含重油的混合油覆盖，并最终这种混合油特别是更优先的重油填充在孔中。因此，抑制了上述的氧在存在于孔中的活性位置的吸附和氧化反应，从而抑制自燃。此外，通过上述加热发生脱水，并且由于如上所述的脱水和孔被油的填充，热量得以增加。因而实现了脱水，另外可以制备具有低的自燃性、优异的可运输性和优异的储存性的高热量固体燃料。

关于用于生产上述固体燃料的设备，上述专利文件(日本非审查专利申请公开No.7-233383)公开了一种用于生产固体燃料的设备，所述设备包括：其中将包含重油和溶剂油的混合油与多孔煤混合以制备原料浆的混合槽、用于对所述原料浆加热以除去水汽的汽化器和用于将已加热并处理的浆进行固液分离的固液分离器。在此，所述多孔煤相当于低级煤。这种用于生产固体燃料的设备是制备上述固体燃料的基本设备。

在上述专利文件公开的用于生产固体燃料的方法中，例如如下所述进行在经过脱水处理(水汽化处理)后的浆的固液分离。采用机械固液分离器例如离心分离器对脱水浆进行固液分离，并且在通入载气的同时在干燥器中对由此分离的固体(处于潮湿状态)加热以使油汽化。将生成的被汽化的油(以下可称为汽化油)随同载气输送到冷却器中并冷凝(将气态油转化为液态油)，以进行回收(参照在上述专利文件中[0040]段)。

当在上述干燥器中使油汽化时，制备了固体燃料，并且另外生成一种细粉状固体燃料，即固体燃料(煤)的细粉(以下可称为细煤粉)。这种细粉固体燃料是微粒，因此随载气从干燥器中带走以被输送到冷却器中。

尽管可以通过在干燥器和冷却器之间安置集尘器除去这种细粉固体燃料，但是不能完全除去这种细粉。因此，这种细粉粘附并堆积在管道内，并且产生例如堵塞管道的问题。

即，关于在集尘器和冷却器之间的管道，在冷却器入口部分邻近温度低，并且有些地方的温度低于或等于被汽化的油的露点温度，油在这些地方冷凝使得细粉被粘附。细粉堆积并最终堵塞管道内部。

发明内容

本发明是考虑到上述情况完成的。

本发明的发明人进行了大量研究以克服上述问题，结果完成了本发明。根据本发明可以克服上述问题。

本发明涉及用于从充当原料的低级煤生产固体燃料的方法和设备并且具有如下的构造。

根据本发明的第一方面的用于从原料煤生产固体燃料的方法包括如下步骤：将煤混入包含重油和溶剂油的混合油中以制备原料浆；在汽化器中对所述原料浆加热以使水汽化；采用机械固液分离器将生成的原料浆进行固液分离以得到分离的固体(饼)；在使载气流动的同时在干燥器中对所述分离的固体加热以使油汽化并制备固体燃料；和在冷却器中使来自干燥器的载气冷却以回收载气中的油，其中油在用于将载气引入到冷却器中的管道的冷却器入口部分附近流动。

根据本发明的第二方面，在第一方面的用于生产固体燃料的方法中，将在上述冷却器中冷凝的油；通过采用上述机械固液分离器的固液分离而分离的油；和采用上述冷却器冷凝和回收的油中的至少一种用作流入用于将载气引入到所述冷却器中的管道的油。

根据第三方面，在第一或第二方面的用于生产固体燃料的方法中，采用上述冷却器回收的油是从上述冷却器的上部引入的并与载气接触。

根据第四方面，在第一方面至第三方面中任一方面的用于生产固体燃料的方法中，将采用上述冷却器回收的油用作在上述原料浆的制备中与煤混合的油的一部分。

根据本发明的第五方面，用于生产固体燃料的设备包括汽化器，所述汽化器用于对通过将煤混入包含重油和溶剂油的混合油中而制备的原料浆加热以使水分汽化；机械固液分离器，所述机械固液分离器用于将原料浆进行机械固液分离以得到其中水已经被汽化的分离固体；干燥器，所述干燥器用于在使载气流动的同时对所述分离固体加热以使油汽化；和冷却器，所述冷却器用于使来自所述干燥器的载气冷却以回收载气中的油，其中包括一种装置，该装置用于在将载气引入所述冷却器的管道的冷却器入口部分附近使油流动。

根据第六方面，在第五方面的用于生产固体燃料的设备中，用于使油在上述管道的内壁上流动的设备包括连接到所述管道的上侧壁的油流入管和用于供应油到油流入管中的设备。

根据第七方面，在第六方面的用于生产固体燃料的设备中，用于供应油到上述油流动管中的设备是用于供应在上述冷却器中冷凝的油到上述油流动管中的供油设备。

根据第八方面，在第六方面的用于生产固体燃料的设备中，将用于供应油到上述油流动管中的设备连接到上述油流动管和冷却器的上部上。

在根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的方法中，使用汽化器使通过将煤与包含重油和溶剂油的混合油混合而制备的原料浆中的水汽化，并且使用机械固液分离器对生成的原料浆进行固液分离。随后，在使载气流动的同时在干燥器中对分离的固体加热，以使油汽化并制备固体燃料。将在干燥器中汽化的油(汽化油)随载气输送到冷却器中，并且对上述汽化油进行冷凝和回收。此时，通过在用于将载气引入到冷却器中的管道的冷却器入口部分附近使油流动，可以防止管道内堵塞的发生。

根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的设备可以实现根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的上述方法，并且通过扩展，可以发挥上述使用效果。

附图说明

图1是显示根据本发明的实施例1和比较例1的用于生产固体燃料的方法的流程图。

图2是显示在根据比较例1的用于生产固体燃料的方法中最后干燥部分的细节的示意图。

图3是显示在根据本发明的实施例1的用于生产固体燃料的方法中最后干燥部分的细节的示意图。

具体实施方式

通过使用加热器等保持管道的温度，可以抑制用于将载气引入到冷却器中的管道的堵塞。然而，难以在所述管道的冷却器入口部分附近保持所述温度，并发生汽化油的冷凝。包含在载气中的细粉固体燃料在该冷凝部分粘附并堆积，从而发生管道的堵塞。在本发明中，油在干燥器和冷却器之间的管道上冷却器入口部分附近的管道的内壁表面上流动，从而细粉在粘附到管道内壁上之前被冲走，所以在管道内没有细粉的堆积，也不会发生堵塞。当在干燥器和冷却器之间的管道中安置集尘器时，可以降低载气中的细粉的量，并且可以抑制堵塞。然而，从难以经济地完全除去细粉。因此，本发明还用于安置集尘器的情况中。

在如上所述的根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的方法中，如上所述，油在干燥器和冷却器之间的管道的冷却器入口部分附近的管道的内壁表面上流动。对油在管道内壁表面上流动的频率和速度没有特别限制。然而，使油连续流动以更可靠地防止管道内堵塞的发生是适宜的。此外，油的流速(油的流动量)更大是适宜的。即使在管道的内壁表面上的油流动到汽化器一侧，该油也被再次加热并汽化以变成汽化油，并最终进入冷却器。因此，不会存在油在汽化器一侧流动的问题。然而，适宜的是在管道内壁表面上流动的油在冷却器一侧流动并进入该冷却器，以防止用于使油汽化所需的能耗。

在冷却器中冷凝的油、通过使用上述机械固液分离器的固液分离而分离的油和使用上述冷却器冷凝和回收的油中的至少一种可以用作在这种管道的内壁表面上流动的油。因此，不需要单独制备在管道内流动的油。

在根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的方法中，可以从上述冷却器的上部引入在该冷却器中冷凝的油并使其与载气接触。当从冷却器的上部引入(循环)油时，可以促进在冷却器中汽化油的冷凝。因为油冲走了随同载气进入冷却器中的细粉，所以可以有效地从载气中分离(除去)细粉。

在根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的方法中，在冷却器中冷凝的油可以用作在原料浆的制备中与煤混合的油的一部分。当如上所述，使用(循环)在冷却器中冷凝的油作为在原料浆制备中的混合油的一部分时，实现了经济节约，因为在连续实施本发明时减少了油的加入量。

此外，当如上所述，使用(循环)在冷却器中冷凝的油作为在原料浆制备中的油的一部分时，可以最终将包含在这种油中的细粉回收作为固体燃料。

根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的设备包括：汽化器，用于对通过将煤混入包含重油和溶剂油的混合物中制备的原料浆加热以使水汽化；机械固液分离器，用于使其中水已经汽化的原料浆经过机械固液分离以得到分离的固体；干燥器，用于在使载气流动的同时对分离的固体加热以使油汽化；和冷却器，用于使来自干燥器的载气冷却，以回收载气中的油，其中包含使油在用于将载气引入冷却器的管道的冷却器入口部分附近流动的装置。

根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的设备，可以实现根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的上述方法，并且通过扩展，可以发挥与在根据本发明各方面的用于生产固体燃料的方法中的使用效果类似的使用效果。即，因为安置上述汽化器、机械固液分离器、干燥器和冷却器，所以可以实现根据本发明各方面的用于生产固体燃料的方法的水汽化处理、使用机械固液分离器的固液分离、使用干燥器的油的汽化，和使用冷却器的汽化油的冷凝和回收。另外，用于使油在冷却器附近(在冷却器入口部分附近)的管道的内表面上流动的装置是安置在干燥器和冷却器之间的管道上的。因此，在管道内没有细粉粘附和堆积并可以防止管道内的堵塞。

在根据本发明一个方面的用于生产固体燃料的设备中，可以使用油流入管，其中在管道部分的上侧壁中安置孔并且连接一根管以使油流入该管道中，和用于供应油到该油流入管中的装置，作为使油在干燥器和冷却器之间的管道上冷却器附近的管道的内壁表面上流动的装置。

用于供应油到上述油流入管的装置可以供应在冷却器中冷凝的油到上述油流入管中。作为选择，用于供油的装置可以供应冷却器中冷凝的油到上述油流入管和冷却器的上部。

在本发明中，对于载气没有特别限制，例如可以使用惰性气体例如氩气或氮气。载气具有在干燥器中促进干燥的使用效果。

可用的干燥器的实例包括加热型、减压型以及加热和减压型的干燥器。即，采用其中通过加热使水汽化的系统、其中通过减压使水汽化的系统、其中通过加热和减压使水汽化的系统等，可以实现使用汽化器的水汽化处理。

对机械固液分离器的类型没有特别限制并可以使用多种类型。例如，可以使用离心分离机、压缩机、沉积槽和过滤器。然而，通常使用离心分离机。

在本发明中，对于用作固体燃料的原料的煤没有特别限制。然而，本发明对于高水分含量的低级煤非常有用。低级煤指水含量大于等于20％并希望其脱水的煤。低级煤的实例包括褐煤、褐煤和次烟煤。褐煤的实例包括Victorian煤、North Dakota煤、Beluga煤。次烟煤的实例包括WestBanko煤、Binungan煤和Samarangau煤。所述低级煤并不受限于上述实例，并且在本发明中的低级煤包括所有水含量大并希望其脱水的煤。

重油指重馏分，如即使在例如400℃也基本上不显示蒸气压的真空渣油，或者包含重馏分的油。

原料浆的水汽化处理指其中使在原料浆中的低级煤脱水的处理。即，它是指其中使包含在煤中的水汽化并除去由此产生的水蒸气的处理。

实施例

下面将描述本发明的实施例和比较例。本发明并不受限于该实施例，可以在本发明的精神或范围内进行适当的修改，并且所作修改均包含于本

发明的范围内。

比较例1

图1显示了根据比较例1的用于生产固体燃料的方法(从原料煤直到固体燃料的生产的方法)的流程。图2显示了在该生产方法中的最后干燥部分(汽化分离)的细节。图1还显示了根据实施例1的用于生产固体燃料的方法。图2是涉及比较例1的，因此在图2中显示的部分不同于涉及实施例1的部分。

如图1所示，在粉碎部分中粉碎原料煤(低级煤)以后，在混合部分中将粉碎的煤与包含重油和溶剂油的混合油混合，因此制备了原料浆。此时，使用水含量为35质量％(重量％)的Indonesian Samarangau煤作为原料低级煤。对于与低级煤混合的包含重油和溶剂油的混合油，在运行的早期阶段使用沥青和煤油的混合油。之后，使下述的从固液分离部分和最后干燥部分产生的油作为循环油向混合部分循环，将重油和溶剂油加入到循环油中并使用生成的油作为混合油。煤油属于溶剂油，沥青属于重油。将混合油中的沥青的量指定为0.5重量％(质量％)。

在预热部分中将上述原料浆预热以后，在汽化部分(汽化器)中进行水汽化处理。将经过水汽化处理的浆输送到固液分离部分(机械分离)中，并且使用机械固液分离器进行固液分离。此时，使用加热型汽化器。使用离心分离机作为机械固液分离器。

将采用上述机械固液分离器分离的液体(油)作为循环油向混合部分循环。另一方面，将采用上述机械固液分离器分离的固体(饼)输送到最后干燥部分(汽化分离)中，并且在使载气流动的同时采用干燥器加热，以使油汽化并制备固体燃料。即如图2所示，将上述固体(饼)送入干燥器中，在使载气流动的同时进行加热以使油汽化，从而制备固体燃料。如图1和图2所示，将生成的固体燃料从干燥器输送到冷却部分中并冷却以变成粉末固体燃料。作为选择，使生成的固体燃料在冷却部分中冷却，之后在成型部分中模压以变成模制固体燃料，或者在不输送到冷却部分中的情况下直接输送到成型部分中，以模压成模制固体燃料。使用氮气作为上述载气。

当在上述干燥器中使油汽化时，生成了固体燃料，并且另外生成了细煤粉(飘浮的细粉固体燃料，即煤的细粉)。如图2所示，将生成的细煤粉和在干燥器中汽化的油(汽化油)随同载气从该干燥器通过加热管输送到集尘器中，并在集尘器中进行处理以除去该细煤粉。将产生的气体通过加热管输送到冷却器(气体冷却器)中，并且使用该冷却器对汽化油进行冷凝和回收。将从冷却器出来的载气通过管道引入(循环)到干燥器中。在上述干燥器和集尘器之间的管道的加热温度为160℃，并且其内壁表面的温度高于汽化油的露点温度(120℃)。在上述集尘器和冷却器之间的管道基本上在每个部分的加热温度均为150℃至170℃，并且其内壁表面的温度高于汽化油的露点温度。然而，在冷却器附近的管道部分(在图2中以″堵塞管道的低温部分″指出的区域内的管道部分)，其内壁表面的温度低于或等于汽化油的露点温度。

将在上述冷却器中冷凝的油从该冷却器的下部取出，使用泵经过管道从上述冷却器的上部引入(循环)，并且另外，经过该管的分支管道向混合部分作为循环油循环，以在原料浆的制备中作为部分油使用。

上述用于生产固体燃料的方法是连续进行的。

结果，在开始运行该方法8小时后这一时间点，在集尘器和冷却器之间的管道的内部被堵塞，从而不可能将汽化油和载气输送到冷却器中，并且载气根本不能循环。这种堵塞发生的地点是在集尘器和冷却器之间的管道上冷却器附近的管道(在冷却器入口部分附近的管道，在此加热不足，并且所述管道的内壁表面的温度低于或等于汽化油的露点温度)，即在图2中以″堵塞管道的低温部分″指出的区域内的管道内部。在此处管道，处于被油潮湿的状态的细煤粉粘附并堆积在该管道的内壁表面上以致造成堵塞。

实施例1

图1显示了根据实施例1的用于生产固体燃料的方法(从原料煤直到固体燃料的生产的方法)的流程。图3显示了在这种生产方法中的最后干燥部分(汽化分离)的细节。

根据实施例1的用于生产固体燃料的设备仅在最后干燥部分与根据比较例1的用于生产固体燃料的设备不同。即在根据实施例1的用于生产固体燃料的设备中的最后干燥部分包括油流入管(流路)，所述油流入管用于使在冷却器中冷凝的油流入在集尘器和冷却器之间的管道上冷却器附近的管道中(在冷却器入口部分附近的管道，在此加热不足，并且该管道的内壁表面的温度低于或等于汽化油的露点温度)，并且仅在该处与根据比较例1的用于生产固体燃料的设备不同。这种油流入管(流路)是这样配置的：从用于从上述冷却器的上部引入(循环)在冷却器中冷凝的油的管道分支，并以管道连接以使油可以流入上述冷却器附近的管道。

在根据实施例1的用于生产固体燃料的方法中，通过上述油流入管(流路)，使油(在冷却器中冷凝的油)流入集尘器和冷却器之间的管道上在冷却器附近的管道中，并且油在该管道的内壁表面上流动。除该处以外，用于生产固体燃料的方法以与比较例1的情形中的方法类似的方式连续进行。使油流入在上述冷却器附近的管道是连续进行的，并指定流入速率(油的流入量)为1升/分。

结果，即使在开始运行所述方法5天后这一时间点，在集尘器和冷却器之间的管道内部也不没有发生堵塞，汽化油和载气能够如同在运行初期阶段那样被输送到冷却器中，并且载气可以循环。此时终止运行，并检查集尘器和冷却器之间的管道内部的状态。在此处管道内没有细煤粉堆积，甚至也没有观察到细煤粉的粘附。

本发明可适用于通过脱水和降低自燃性将低级煤转化为转化煤，因此本发明是有用的。

Claims (8)

1.用于从原料煤生产固体燃料的方法，所述方法包括如下步骤：

将煤混入包含重油和溶剂油的混合油中以制备原料浆；

加热原料浆以使水汽化；

使用机械固液分离器对在汽化器中生成的原料浆进行固液分离以获得分离的固体；

在载气流动的同时在干燥器中对分离的固体加热，使油汽化并制备固体燃料；和

使来自干燥器的载气在冷却器中冷却以回收所述载气中的油，

其中使油在用于将所述载气引入到冷却器中的管道的冷却器入口部分附近流动。

2.根据权利要求1所述的用于生产固体燃料的方法，其中使用以下的至少一种油：

在所述冷却器中冷凝的油；

使用所述机械固液分离器通过固液分离而分离的油；和

使用所述冷却器冷凝和回收的油

作为所述的将要流入用于将所述载气引入到冷却器中的管道的油。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于生产固体燃料的方法，其中将使用冷却器回收的油从所述冷却器的上部引入以与所述载气接触。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的用于生产固体燃料的方法，其中将使用冷却器回收的油用作将要在所述原料浆的制备中与煤混合的油的一部分。

5.用于生产固体燃料的设备，所述设备包含：

汽化器，用于对通过将煤混入包含重油和溶剂油的混合物中制备的原料浆加热以使水汽化；

机械固液分离器，用于对其中水已经汽化的原料浆进行机械固液分离以获得分离的固体；

干燥器，用于在使载气流动的同时对所述分离的固体加热以使油汽化；和

冷却器，用于使来自所述干燥器的载气冷却以回收所述载气中的油，

其中包含用于使油在将所述载气引入到冷却器中的管道的冷却器入口部分附近流动的装置。

6.根据权利要求5所述的用于生产固体燃料的设备，其中所述的用于使油流入管道的装置包含：

连接到所述管道的上侧壁的油流入管；和

用于供应油到油流入管中的装置。

7.根据权利要求6所述的用于生产固体燃料的设备，其中所述的用于供应油到油流入管中的装置将在所述冷却器中冷凝的油供应到油流入管中。

8.根据权利要求6所述的用于生产固体燃料的设备，其中将所述的用于供应油到油流入管中的装置连接到所述油流入管和冷却器的上部上。

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