CN201754019U - 节能型筒式褐煤干燥提质装置 - Google Patents

Abstract

一种节能型筒式褐煤干燥提质装置，它从根本上改进了现有筒式干燥机存在的料幕不完整等问题，包括机体及其驱动装置和控制器，其技术要点是：轴线与水平面平行的机体内部至少有一个两端分别设置环形挡料圈和物料流程尾端设置环带式漏空卸料口的干燥筒体，在筒体的内壁设置呈螺旋推进式排列的采用圆弧状瓦片式结构的均料抛撒器，驱动装置通过链轮和多排链条带动的环形销轴排链的中心与机体的重心在同一铅垂线上。其除保留干燥提质率高、一次降水幅度大等优点外，结构分布更趋合理，使物料流动更加有序和合理化，有效地减少蹦料现象，进一步提高干燥提质率，达到显著节能、省电、低耗、减排的效果，其适用范围广泛，提质后褐煤应用领域更加宽阔。

Description

节能型筒式褐煤干燥提质装置

技术领域

本实用新型涉及一种干燥装置，特别是一种能提高干燥提质率，达到显著节能、省电、低耗、减排效果的节能型筒式褐煤干燥提质装置，它主要用于本发明人设计的“用废热汽体制备过热蒸汽的褐煤干燥提质工艺”(已另行申请专利)中作为褐煤干燥提质装置，其适用范围广泛，提质后褐煤应用领域宽阔。它可广泛用于各行业的低粘物料的脱水干燥，还可作为城市垃圾、河道污泥等高含水物料烘干的干燥提质装备。

背景技术

我国褐煤资源储量丰富，烟煤和无烟煤等优质煤资源稀缺，对低热值燃料资源高水分湿基褐煤只有干燥提质后，才能被广为利用。为此，国内的煤矿业、煤化工业、型煤产业、城市煤气业和电厂等企业纷纷采用各类干燥设备干燥褐煤。其主要设备有：单层滚筒干燥机、圆盘式干燥机、立式横流干燥机、振动干燥机、流化床干燥机和网带式干燥机等等，但能够实现高降水能力的较少，都存在很多技术问题和工艺缺陷。经比较：按热介质使用分类：应用较多的或者被市场所关注的主要有：(一)单层滚筒干燥机；(二)蒸汽导热式转鼓干燥机；(三)过热蒸汽热解式流化床干燥机等等。据专利文献报导：公开号为CN101519617A的“一种煤泥、褐煤干燥提质工艺及设备”，所用设备的前部是刮板给料机匹配的给料及导料装置，中部是干燥机，后部是卸料排料装置。物料从前向后依靠干燥主机倾斜角度及滚筒的转动扬料位移或运动，物料干燥系统通入高温烟气，烟气与物料在干燥主机内顺流进行加速等速质热交换。现有单层滚筒干燥机，卧式3-8°倾斜置放，用挡轮限位大型筒体的轴向滑动，周向自转1-6r/min。由于倾斜置放，齿轮易磨损，翻转换向的难度会更大。采用高温550-720℃直接烟气火力干燥，挥发份中的一氧化碳、氢、炭氢化合物、甲烷等易燃易爆气体的大量流失，即损失了有用的物质成分，又对设备的安全性构成威胁，不管是采用顺向顺流干燥，还是逆向逆流干燥，其不安全因素都同时存在，并且排除的废气温度过高，袋式除尘器被烧毁的现象时有发生，热效率仅为30-50％，采用湿法除尘，又人为的产生污水，增加环保难度，是亟待改进和提高的技术。目前，在国际市场上比较有影响的是外国导热式转鼓干燥机，该机采用若干根钢管与两端的管板焊接的结构，其外罩厚钢板为鼓板，鼓板壳内为蒸汽通道，钢管(φ50-150mm)内是褐煤干燥重要通道，褐煤在卧式7-20°倾角的转鼓内，通过驱动装置及转鼓4-15r/min的周向自转和依靠钢管内的螺旋导板的作用，实现物料位移、进出物料；蒸汽压力较低，一般为4巴，温度≤180℃，对褐煤的挥发分确实能起到保护作用。但其对于高水分湿基褐煤，管束内的弹簧导板会经常出现不导料的堵死现象，造成设备停产，检修需要抽出弹簧导板、疏通管道，较为麻烦。另外轴向进汽阀要求精度较高，单台设备处理能力较小，一个年产100万吨提质煤的企业，要设置数台设备并列工作，其一次性投资较大，设备维护量也较大，维修费用高，运行成本高，尚不能完全被市场所接受，亟待改进和提高。公开号为CN101519614A的“一种富含水褐煤干燥成型提质工艺”，就是在其基础上的转鼓干燥技术，只是在造粒环节上增加新的配套设备，但仍然存在上述问题和缺陷。公开号为CN101260307A的“一种褐煤干燥提质装置及工艺方法”其以过热蒸汽为介质，采用流化床干燥装置，热解式干燥。所用装置包括褐煤分室干燥装置、流化床热解装置、热解气体燃烧装置及其辅助装置。经过干燥后的褐煤进入热解装置析出挥发分与液体产物，挥发分送入燃烧装置燃烧，并产生烟气与蒸汽、烟气与部分蒸汽被送入干燥装置内作为干燥介质。其余蒸汽被送入热能装置内提供热能热源，干燥装置采用链条移动式物料输送方式，烟气与蒸汽分室干燥与排除。该工艺需要高温度300-500℃和较高压力的蒸汽，褐煤中挥发分是煤化工考查的重要指标，而该技术经过热解干燥，褐煤中大量挥发分释出并送入燃烧室燃烧，挥发分在提质过程中就被烧掉有些可惜。烘干后褐煤只能用于做为电煤和动力煤，销售渠道变窄，用途受到了限制，售价也会受影响。公开号为CN101581532A的“多效过热蒸汽褐煤干燥系统及其工艺”，它包括串联的多级干燥装置，其中每级干燥装置均设有加料装置，出料装置及至少一级除尘装置，除尘装置末端通过加压装置将一部分尾气送回本级干燥装置，另一部分尾气作为热源送入下一级干燥装置；其中，一级干燥装置与蒸汽热源连接，末级干燥装置的除尘装置通过加压装置将一部分尾气送回本级干燥装置，另一部分尾气排空。该工艺采用多级流化床干燥机与由多级串联的旋风除尘器和电除尘器组成的多级除尘装置，多级内加热流化床干燥机串联操作，第一级所产生的乏气经除尘后用作第二级的加热介质，第二级的乏气经除尘后作为第三级的加热介质，冷凝水全部回流锅炉再利用，蒸汽锅炉为该工艺的主要热源，并且系统设备重复设置，工艺较繁锁。设备结构也存在着一定的技术缺陷和不足，公开号为CN101519617A的“一种煤泥褐煤干燥提质工艺及设备”，采用齿传动技术，该传动技术在生产运行中仅仅是单齿根啮合，为保证重型筒体运行安全，其齿圈、齿轮等部件体积大，铸件加工费用高，用挡轮限位大型筒体轴向滑动，又增加多余的工序和设备；为了防止齿轮的锥度磨损，齿轮需要经常翻转换向也较为麻烦；采用直角折边“抄板”作为抛撒器，为通体直线型布局，其物料运动状态仍为通体条线形落料，料幕不完整，漏空系数大，影响传热和干燥效果，影响降水率，因此，其也是亟待改进的技术。公告号为CN201255563Y的“过热蒸汽滚筒式干燥机”，该机试图以产出过热蒸汽的发生器对排出的过热蒸汽加热与滚筒干燥相结合的方式，形成过热蒸汽滚筒式干燥装置，来实现二次蒸汽循环利用，达到降低能耗的目的。但因该机采用过热蒸汽发生器作为启动热源，并将滚筒干燥机排出的蒸汽也送入过热蒸汽发生器进行加热，以循环利用，故仍属于现有采用高热值燃料加热设备产出的过热蒸汽来作为不经济热源的结构。如再采用预热器和过热蒸汽发生器将滚筒干燥机排出的蒸汽进行加热，则不仅存在工艺繁锁、设备重复设置的问题，而且这种二次蒸汽的循环利用还多耗能，根本达不到节能的效果。

本发明人曾针对现有干燥设备存在的问题，设计出公告号为CN100573003C的“双回程筒式干燥机”和公告号为CN100570253C的“三回程筒式干燥机”。其充分利用“热”和“湿”两种物质运动的潜在势能为动力，采用“多单元”、“多腔体”、“多回程”的结构特点，以“多回程传热”、“顺流传热”、“逆流传热”、“低温度干燥”、“温和脱水”等新技术，使褐煤挥发分受到有效地保护，解决了褐煤干燥着火和爆炸、挥发分流失、降水能力低下、热效率低下及一次性投资费用高、运行成本高等问题。尽管经实践证明，该技术具有热效率高(大于81％)，单位热耗指标低(小于1182kcal/kg·H₂O)，一次降水幅度大(50％以上)，脱水率高(为69-83％)，干燥提质率高(湿基褐煤低位发热量为3100kcal/kg，烘后煤可达到5500kcal/kg，其干燥提质率为77.42％，完全可实现低热值燃料质量的提升)等优点，但在结构设计上仍有需要改进或提高之处，如筒体端部卸料口的物料有时易产生蹦料现象；造成物料的无序运动，影响干燥效果，其驱动装置采用常规技术驱动齿轮和与之啮合的齿圈的开式齿轮传动，为单齿啮合，动力消耗较大，安全系数较低，齿轮和齿圈用料较多、加工费用高、加大了生产成本。为此有必要对现有筒式干燥机的结构进行改造，以进一步完善其功能，提高其使用性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种改进的节能型筒式褐煤干燥提质装置，它从根本上改进了现有筒式干燥机存在的某些结构不尽合理等问题，使其除保留干燥提质率高、一次降水幅度大、挥发分不流失等优点外，结构分布更趋合理，干燥工艺流畅，使物料流动更加有序和合理化，有效地减少蹦料现象，与其同类设备相比，运行稳定，筒体整个容积空间形成完整的料幕，进一步提高产量，降水幅度，干燥提质率，达到显著节能、省电、低耗、减排的效果，其适用范围广泛，不但适合单回程筒式褐煤提质干燥、双回程筒式褐煤提质干燥机和三回程筒式褐煤提质干燥机，提质后褐煤应用领域更加宽阔。

本实用新型所采用的技术方案是：该节能型筒式褐煤干燥提质装置包括带有支架、支承装置的机体及其驱动装置和控制器，其技术要点是：轴线与水平面平行的所述机体内部至少有一个两端分别设置环形挡料圈和物料流程尾端的环型挡料圈内的筒壁上设置环带式漏空卸料口的干燥筒体，在所述干燥筒体的内壁设置呈螺旋推进式排列的均料抛撒器，所述均料抛撒器采用圆弧状瓦片式结构，其弧面所对的弦面沿径向固定，其凹面为接料抛撒面，驱动装置的通过链轮和多排链条带动的环形销轴排链固定组装在所述机体外周，并使所述环形销轴排链的中心与所述机体的重心在同一铅垂线上。

所述机体内部至少设置两个同心布置、相互错位套装在一起的干燥筒体时，应使设置在所述相邻干燥筒体内壁的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器的螺旋线推进方向相反，干燥筒体之间利用按径向排列的调节支撑及其补强缓冲垫板连接定位。

所述均料抛撒器的圆弧状瓦片允许采用折边体替代或采用直角折边体替代或采用多棱折边体替代。

所述驱动装置的通过链轮和多排链条带动的环形销轴排链采用通过齿轮带动的齿圈固定组装在所述机体外周，并使所述齿圈的中心与所述机体的重心在同一铅垂线上。

本实用新型具有的优点及积极效果是：由于是在本发明人的公告号为CN100573003C的“双回程筒式干燥机”和公告号为CN100570253C的“三回程筒式干燥机”的结构基础上改进的，所以保留了其具有热效率高，单位水热耗指标低，一次降水幅度大，干燥提质率高等优点外，因其干燥筒体采用带有环型挡料圈的环带式漏空卸料口，结构分布更趋合理，使物料流动更加有序和合理化，有效地减少蹦料现象；干燥筒体的内周面设置呈螺旋推进式布局的均料抛撒器，采用圆弧状瓦片式结构，其弧面所对的弦面沿径向固定，其凹面为接料抛撒面，进一步将物料不断的托起、提升、抛撒开，弥散在干燥筒体的整个容积空间内，形成完整的料幕，该料幕的完整程度及其均匀度决定了热介质的传递与交换、关系着热效率、降水能力和产出量。另外，螺旋推进式排列的均料抛撒器实现新物料的不断补充、受烘物料不停向前移动换位，烘后的提质煤，按设计要求高质量地完成烘干的全过程，再经环带式漏空卸料口，即可直接排出或进入下一级流程环节。因水平置放的干燥筒体和内螺旋推进式布局的采用圆弧状瓦片式结构的均料抛撒器，有效的控制或规定物料的流动速度，无限延长了物料的运动轨迹，使工艺更加流畅，热介质在穿透料幕的过程中与物料进行较强烈的热和质的传递与交换，表面游离水分不断的被蒸发汽化、，物料落在筒体内的短暂的停留过程为“热”和“湿”两种物质运动的深度传递和交换过程，即大颗粒物料体内所含的结构水和化合水不断的被外溢，抛撒时又被蒸发和汽化，故加大了一次降水幅度，增加了褐煤单位容重水分的去除和干物质量，实现褐煤质量的迅速提升。其水分去除量越大，单位容重的干物质量则增加的越多，其热值提升越显著，排出的废气温度就越接近露点、湿度近饱和状态，从而大幅度提高热效率，达到节能低耗的目的。驱动装置通过多排链条驱动机体外周的环形销轴排链，并使环形销轴排链的中心与机体的重心在同一铅垂线上，从而形成大包角多排链传动，其载荷能力强、包角系数大，部件用料省、加工费用低、且更换容易，降低了生产成本，使用安全可靠。由于本实用新型是一种重心在中心的回转运动，所以启动扭距小，省时省功省力，其磨损拉伸变型率低，并且保险系数大。另外本装置属于中低温干燥，物料升温并不高，外周面设置隔热保温罩，其机体或环形销轴排链的导热系数极低，因此，不会对润滑油构成威胁或危害，使用更安全。综上所述，该装置不但有利于高水分大颗粒物料的结构水和游离水等全水分的去除，显著节省了用户的土建工程量，减少一次性投资，而且经实际检验表明，与其同类设备相比较，其容积装满率提高近2-3倍，产量提高3倍多，一次降水能力提高4倍以上，相当于现有单层滚筒干燥机3-4台串联能力的总和，该节能型筒式褐煤干燥提质装置在干燥过程中产生的废热汽体可循环使用，废热汽体中假如其含有一氧化碳、氢和甲烷等物质成分时，可以有目的进行分离并回收，一般不会发生热解反应和汽化反应，及其它化学反应；单位水热耗指标可以降低到800kcal/kg·H₂O以下，真正地达到显著节能、省电、低耗、减排的效果，其适用范围广泛，使提质后的褐煤应用领域更加宽阔。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的一种机体内具有三回程干燥筒体的具体结构示意图；

图2是图1沿B-B线的剖视图；

图3是图1中的一种机体内具有三回程干燥筒体的沿A-A线的剖视图；

图4是图1中的一种机体内具有双回程干燥筒体的沿A-A线的剖视图；

图5是图1中的一种机体内具有单回程干燥筒体的沿A-A线的剖视图。

图中序号说明：1密封箱、2进料装置、3均料抛撒器、4滚圈、5机体、6环形销轴排链、7内干燥筒体、8中间干燥筒体、9外干燥筒体、10环带式漏空卸料口、11热介质进口或废热出口、12环型挡料圈、13出料口、14托轮、15多排链条、16链轮、17驱动装置、18支架、19废热出口或热介质进口、20调节支撑。

具体实施方式

根据图1～5详细说明本实用新型的具体结构。该节能型筒式褐煤干燥提质装置是在本发明人的公告号为CN100573003C的“双回程筒式干燥机”和公告号为CN100570253C的“三回程筒式干燥机”的结构基础上改进的，故其基本构件的规格、型号和制造工艺应按现有干燥设备的标准和相关规定确定，特别是结构设计和制造使用更应符合安全生产措施的要求和相关标准的规定。该装置包括带有支架18、由滚圈4和托轮14构成的支承装置的机体5及其驱动装置和控制器(图中未示出)等部件。其中机体5的进料端密封箱1和出料端密封箱1、设置在干燥筒体的进料端的进料装置2、出料端的出料口13等通用部件的结构同现有筒式干燥机。驱动装置17包括组装在基础上的常用的电机、减速机、链轮16及通过链轮16和多排链条15带动的环形销轴排链6等部件。环形销轴排链6为采用多排节距相等并用铆钉铆合在一起的链板与销轴组成的销轴式链圈(相当于大型链轮)，固定组装在外周设置隔热保温罩的机体5的外周。

该装置属于中低温干燥，物料升温并不高，环形销轴排链6的导热系数极低。因此，不会对环形销轴排链6、多排链条15的润滑油构成危害，使用更安全。驱动装置17的电机、减速机带动的链轮16通过多排链条15驱动环形销轴排链6构成的大包角多排链传动，其载荷能力强、包角系数大，链轮16、环形销轴排链6的用料省、加工费用低，安全系数大，且更换容易，可以降低制造成本。为了使驱动装置17的动力分配得到进一步改善，让其驱动性能更加稳定，减少动力消耗，应使环形销轴排链6的中心与机体5的重心在同一铅垂线上。支撑装置的数量可根据机体5的长度和需要设置两组或多组，每组支撑装置包括常用的滚圈4及其通过支座支承的一对支撑托轮14。安装后的机体5的轴线与水平面平行，而不采用传统筒式干燥机的机体呈倾斜布置的形式。

根据设计要求，按照机体5内的热介质传递与交换、降水能力和产出量的需求，机体5内部至少要设置一个与其轴线平行的干燥筒体，可以根据“顺流传热”或“逆流传热”的要求，在其一端设置热介质进口或废热出口11，另一端则设置热介质进口或废热出口19。该干燥筒体两端分别设置环形挡料圈12，在干燥筒体的物料流程尾端的环型挡料圈内的筒壁上设置环带式漏空卸料口10。在干燥筒体的内壁设置呈螺旋推进式排列的均料抛撒器3，该均料抛撒器3最好采用圆弧状瓦片式结构，并使其弧面所对的弦面沿径向固定，其凹面为接料抛撒面，凸面为背料面，背料面与内壁除正常接口焊接外，还要做加固支撑焊接，以防止掉件。经实践证明：半圆弧型均料抛撒器3形成完整料幕的效果最佳。也可根据使用需要将均料抛撒器3的圆弧状瓦片采用折边体替代或采用直角折边体替代或采用多棱折边体替代。当机体5内部至少设置两个同心布置、相互错位套装在一起的干燥筒体时，应使设置在相邻干燥筒体内壁的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器3的螺旋线推进方向相反，干燥筒体之间利用按径向排列的调节支撑20及其补强缓冲垫板连接定位。环型挡料圈12是一种限制物料无序流出的挡环，即圆环型钢板制成的挡环的外周与干燥筒体内壁垂直连接而成，内环面为略高或平行于均料抛撒器3的圆弧状瓦片的外周面所在的环形面，数量为一对，进料端和出料端各设一处。

本实用新型的具体结构可设计成“单回程筒式褐煤干燥提质装置”(如图5所示)、“双回程筒式褐煤干燥提质装置”(如图4所示)和“三回程筒式褐煤干燥提质装置”(如图1-3所示)。

其中“单回程筒式褐煤干燥提质装置”主要用于褐煤含水率较低，一次降水幅度小于16％时；机体5内只设置外干燥筒体9。

“双回程筒式褐煤干燥提质装置”主要用于褐煤含水率较高，一次降水幅度小于30％时；机体5内设置两个同心布置、相互错位套装在一起的内干燥筒体7、中间干燥筒体8。

“三回程筒式褐煤干燥提质装置”主要用于褐煤含水率高，一次降水幅度等于或大于30％以上时；机体5内设置三个同心布置、相互错位套装在一起的内干燥筒体7、中间干燥筒体8和外干燥筒体9。

三种结构方式的选用，主要根据用户的具体要求，如果希望占用场地面积少，则用回程数量多的筒式褐煤干燥提质装置，采用单回程筒式褐煤干燥提质装置的有效长度不应超过30米。

上述的“三回程筒式褐煤干燥提质装置”和“单回程筒式褐煤干燥提质装置”的干燥筒体的进料端的进料装置2、出料端的出料口13分别设在干燥装置的两端；而只有“双回程筒式褐煤干燥提质装置”的干燥筒体的进料端的进料装置2、出料端的出料口13是设在装置的同一端。

Claims (4)

1.一种节能型筒式褐煤干燥提质装置，包括带有支架、支承装置的机体及其驱动装置和控制器，其特征在于：轴线与水平面平行的所述机体内部至少有一个两端分别设置环形挡料圈和物料流程尾端的环型挡料圈内的筒壁上设置环带式漏空卸料口的干燥筒体，在所述干燥筒体的内壁设置呈螺旋推进式排列的均料抛撒器，所述均料抛撒器采用圆弧状瓦片式结构，其弧面所对的弦面沿径向固定，其凹面为接料抛撒面，驱动装置的通过链轮和多排链条带动的环形销轴排链固定组装在所述机体外周，并使所述环形销轴排链的中心与所述机体的重心在同一铅垂线上。

2.根据权利要求1所述的节能型筒式褐煤干燥提质装置，其特征在于：外周面设置隔热保温罩的所述机体内部至少设置两个同心布置、相互错位套装在一起的所述干燥筒体时，应使设置在所述相邻干燥筒体内壁的呈螺旋推进式排列的均料抛撒器的螺旋线推进方向相反，干燥筒体之间利用按径向排列的调节支撑及其补强缓冲垫板连接定位。

3.根据权利要求1所述的节能型筒式褐煤干燥提质装置，其特征在于：所述均料抛撒器的圆弧状瓦片采用折边体替代或采用直角折边体替代或采用多棱折边体替代。

4.根据权利要求1所述的节能型筒式褐煤干燥提质装置，其特征在于：所述驱动装置的通过链轮和多排链条带动的环形销轴排链采用通过齿轮带动的齿圈固定组装在所述机体外周，并使所述齿圈的中心与所述机体的重心在同一铅垂线上。

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