CN202008279U - 物料烘干塔、物料烘干系统及炼焦煤调湿系统 - Google Patents

物料烘干塔、物料烘干系统及炼焦煤调湿系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种物料烘干塔,包括上料部分、塔体以及排料部分。塔体内设置有至少一个烘干区,对应于每一个烘干区的下部区域设置烟气进气通道,对应于每一个烘干区的中部或上部区域设置烟气出气通道,在每一个烘干区内均设有至少一组叠式振动床。每一组叠式振动床均连接激振器,且包括至少两层彼此层叠设置的悬臂振动床,每一个悬臂振动床均倾斜设置在烘干区内并包括床体及间隙设置的多根振动臂,所述振动臂的一端固定于床体而另一端悬空设置。本实用新型还提供一种物料烘干系统及炼焦煤调湿系统。本实用新型提供的物料烘干塔、物料烘干系统及炼焦煤调湿系统具有高效、环保、安全、节能、可大规模化生产并且不易堵料、易于清理、磨损小等特点。

Description

物料烘干塔、物料烘干系统及炼焦煤调湿系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于物料处理技术领域,具体涉及物料烘干技术领域。更具体地,本实用新型涉及一种物料烘干塔、应用该烘干塔的物料烘干系统及炼焦煤调湿系统。
背景技术
[0002] 在实际工业应用中,诸如褐煤、焦炭、炼焦煤、高炉渣或粮食等的颗粒散料型物料中都存在水分,为了使这些物料在使用、运输及储存等环节中满足相应地含水量要求,需要采用诸如烘干等的技术手段来降低物料中的含水量。下面以褐煤为例来详细说明如何降低物料中的含水量。
[0003] 众所周知,我国烟煤、无烟煤等优质煤资源已被充分利用,拓展空间有限,而对褐煤的大规模开发利用才刚刚开始。而且,我国褐煤资源相对丰富,已探明的储量就达1303 亿吨,占全国煤炭储量的13%。然而,我国褐煤普遍存在湿度大(含水量约为30%至 50% )、燃点低和二氧化碳排放量大等缺点,直接使用未提质的褐煤原煤,会产生严重的环境污染,并且工业应用效率较低。这种含水量高的褐煤若用于发电,则会增加电厂装置建设和运行成本,若运输这样褐煤,则会导致运输费用增加,这严重限制了褐煤资源的外运及利用。
[0004] 为此,就需要对褐煤进行烘干处理以降低其含水量。目前公知的褐煤烘干装备和生产工艺流程主要有如下方式:直接热交换烘干和间接热交换烘干两种装备形式。其中, 直接热交换主要分为:立式、带式、固定床式和回转式;间接热交换主要分为回转式和滚筒式。
[0005] 尽管现有的褐煤烘干方式、烘干装备多种多样,但是在实际应用中,上述烘干方式及装备都不同程度地存在一些问题,详见表一所示。
[0006] 表一:现有的褐煤烘干装备生产工艺流程利弊比较表
[0007]
4
Figure CN202008279UD00051
[0008] 如上述表一所示,间接热交换装备生产工艺流程存在着设备投资大、运行费用高、 生产能力小、烘干效率低等缺点。直接热交换装备生产工艺流程存在着生产能力小、生产安全性差、操作不易控制、易发生爆炸事故等缺陷,而且由于换热烟气循环使用,换热烟气中水分压较高,从而导致烟气烘干效率较低。固定床热交换装备生产工艺流程存在着操作要求高、温度场分布不均以及易堵料等缺陷,容易造成局部过热,易产生可燃气体以及易发生爆炸等缺陷。至于振动床热交换装备生产工艺流程,其不仅易导致温度场分布不均、易产生边缘效应,而且还存在以下缺陷:动力消耗大、设备强度高、筛网磨损大且不易更换、筛孔易堵且不易清理。
[0009] 由上可知,现有的褐煤烘干系统在生产运行中受限于装备生产能力小、加工费用高、运行效率低、工艺故障频繁、不能稳定连续生产、安全性差、装备易发生爆炸、环境污染以及装备投资巨大等问题,这使褐煤烘干的工业化生产受到限制。而且,在实际生产运行中采用现有的固定床或者振动床式烘干设备,往往会出现堵料、堵塞筛孔且不易清理等问题。
[0010] 为此,迫切需要一种运行效率高、安全性能好且不易堵料、易于清理的烘干设备/ 系统。
实用新型内容[0011] 为解决上述技术问题,本实用新型提供一种物料烘干塔,其具有烘干效率高、能耗低、安全性能好、且不易堵料以及易于清理等特点。
[0012] 此外,本实用新型还提供一种物料烘干系统及炼焦煤调湿系统,其同样具有运行效率高、能耗低、安全性能好且不易堵料、易于清理等特点。
[0013] 为此,本实用新型采用下述技术方案:即,提供一种物料烘干塔,其包括上料部分、 塔体以及排料部分。在所述塔体内设置有至少一个烘干区,对应于每一个所述烘干区的下部区域均设置有用于将烘干用烟气引入该烘干区的烟气进气通道,对应于每一个所述烘干区的上部区域均设置有用于将换热后烟气排出塔体的烟气出气通道,并且在每一个所述烘干区内均设置有至少一组叠式振动床。其中,每一组所述叠式振动床均连接激振器,并且包括至少两层彼此层叠设置的悬臂振动床,每一个所述悬臂振动床均倾斜设置在所述烘干区内并且包括床体及在床体上间隙设置的多根振动臂;所述振动臂由弹性材料制成,其一端固定于床体而另一端悬空设置,当振动臂受到物料颗粒在竖直方向上的撞击后,其悬空端产生向下的位移,使得该振动臂与相邻振动臂之间在竖直方向上的间隙增大。
[0014] 在实际工艺过程中,所述物料经由上料部分而进入最顶层的悬臂振动床,所述悬臂振动床在所述激振器的带动下振动而使部分大粒径物料沿该悬臂振动床向下运动而不滞留,直至到达并离开该悬臂振动床底端而进入下一层悬臂振动床;同时振动臂因受到部分物料颗粒在竖直方向上的撞击而使其悬空端产生向下的位移,使得该振动臂与相邻振动臂之间在竖直方向上的间隙增大,所述物料中的一部分经由所述增大的间隙而垂落至下一层悬臂振动床;以此类推,直至所述物料到达并随后离开最底层的悬臂振动床,最终经由所述排料部分而离开所述物料烘干塔。并且在所述物料借助于悬臂振动床而在塔体内自上而下地运动的过程中,经由所述烟气进气通道而进入到所述烘干区内的烘干用烟气在该烘干区内自下而上地流动,并在其流动过程中与所述物料进行逆流传质热交换而使所述物料脱水以达到烘干的目的,在烘干换热后,所述换热后烟气经由所述烟气出气通道而离开所述塔体。
[0015] 其中,所述烘干区的数量为多个,并且所述多个烘干区的烘干用烟气的进入温度沿所述塔体高度方向自上而下使依次降低。
[0016] 其中,对于每一组所述叠式振动床而言,所述至少两层彼此层叠设置的悬臂振动床采用“之”字形方式或者菱形方式而叠置在一起。
[0017] 优选地,本实用新型提供的物料烘干塔还包括间接换热器,所述间接换热器包括: 以换热模式壁形式设置的烘干塔侧壁和/或设置在塔体内的换热管。
[0018] 其中,本实用新型中所述的物料为颗粒散料,例如可以是褐煤、焦炭、炼焦煤或高炉渣等。
[0019] 作为本实用新型的另一个技术方案,本实用新型还提供一种物料烘干系统,其包括换热烟气炉和烘干塔,所述烘干塔为本实用新型提供的上述任一种烘干塔。
[0020] 其中,所述烘干塔内设置有高温烘干区、中温烘干区和低温烘干区,对应于所述烘干塔内设置的所述三个烘干区而在换热烟气炉内设置高温换热器、中温换热器以及低温换热器,并使经由各换热器而得到的相应温度的烘干用烟气分别经由烟气进气通道对应地进入到烘干塔内的相应烘干区。
[0021] 优选地,在所述换热烟气炉和烘干塔之间还设置有换热介质通道,在换热烟气炉中换热后的换热介质经由所述换热介质通道而进入到塔体内的间接换热器,以对物料进行间接加热并保持烘干塔内温度场的均勻。
[0022] 优选地,本实用新型提供的物料烘干系统还包括热管冷凝器和除尘单元,所述除尘单元连接所述烘干塔的烟气出气通道并对烟气进行除尘处理;在所述热管冷凝器的下部和除尘单元之间设置有废烟气输送通道,在所述热管冷凝器的上部和所述烘干塔间接换热器之间设置有换热介质输送通道,在所述热管冷凝器的上部和所述换热烟气炉之间设置有换热介质回收通道。其中,来自除尘单元的废烟气经由所述废烟气输送通道到达热管冷凝器下部区域,并在该区域内进行冷却,废烟气中的水汽相变冷凝为水,该相变过程产生的热传送到热管冷凝器的上部区域,并且冷却后的废烟气经由引风机而排放到大气中;来自所述烘干塔的换热介质经由所述换热介质输送通道到达热管冷凝器上部区域,并借助于传送来的所述相变热而被加热,所述加热后的换热介质经由所述换热介质回收通道而返回至所述换热烟气炉以循环使用。
[0023] 优选地,本实用新型提供的物料烘干系统还包括变压吸附制氮装置,在所述换热烟气炉和变压吸附制氮装置之间设置有氧气输送通道,在所述烘干塔和变压吸附制氮装置之间设置有氮气输送通道,所述变压吸附制氮装置制备的氧气经由所述氧气输送通道而输送至换热烟气炉以助燃,所述变压吸附制氮装置制备的氮气经由所述氮气输送通道而输送至烘干塔以根据工艺进行吹扫或降低氧含量或降低温度。
[0024] 此外,作为本实用新型的再一个技术方案,本实用新型还提供一种炼焦煤调湿系统,其包括炼焦炉、储煤仓和烘干塔。其中,烘干塔可以采用本实用新型提供的上述物料烘干塔,并且所述储煤仓位于所述烘干塔下方且与所述烘干塔密闭连通,在所述储煤仓的底部设置有放煤口。
[0025] 其中,所述烘干塔内设置有高温烘干区和低温烘干区,来自热风炉的高温烟气经由所述烟气进气通道而进入到烘干塔内的高温烘干区,并且来自焦炉烟道的低温烟气经由所述烟气进气通道而进入到烘干塔内的低温烘干区。
[0026] 优选地,炼焦煤调湿系统的烘干塔还包括间接换热器,所述间接换热器包括以换热模式壁形式设置的烘干塔侧壁和/或设置在塔体内的换热管,所述间接换热器内通有换热介质以对物料进行间接加热并保持烘干塔内温度场的均勻。
[0027] 其中,所述炼焦炉设置在所述储煤仓的直下方,所述储煤仓的放煤口所在平面高于所述炼焦炉的进料口所在平面。
[0028] 可替代地,本实用新型提供的炼焦煤调湿系统还包括加煤罐及用于将加煤罐自所述储煤仓的放煤口下方提升至所述炼焦炉的进料口上方的加煤罐提升机,并且所述炼焦炉设置在所述储煤仓侧方的下部位置处,并且所述储煤仓的放煤口所在平面低于所述炼焦炉的进料口所在平面。
[0029] 相对于现有技术,本实用新型具有如下有益效果:
[0030] 由于本实用新型提供的物料烘干塔中设置的叠式振动床包括至少两层彼此层叠设置并连接激振器的悬臂振动床,每一个悬臂振动床均倾斜设置在烘干区内,在悬臂振动床的床体上间隙设置多根振动臂,并使振动臂的一端固定于床体而另一端悬空,这种结构使得整个悬臂振动床可在激振器的带动下振动而使部分大粒径物料沿该悬臂振动床向下运动而不滞留,直至到达并离开该悬臂振动床底端而进入下一层悬臂振动床;同时由于振动臂因受到部分物料颗粒在竖直方向上的撞击而使其悬空端产生向下的位移,以使该振动臂与相邻振动臂之间在竖直方向上的间隙增大,所述物料中的一部分经由所述增大的间隙而垂落至下一层悬臂振动床。每一层悬臂振动床均因具有上述结构特点而使其上的物料颗粒进行如上所述的运动方式,直至物料到达并随后离开最底层的悬臂振动床,最终经由所述排料部分而离开所述物料烘干塔,这样可以充分增加物料(特别是物料中的大粒径颗粒)在悬臂振动床及烘干区内的行程和运动时间,相应地增大物料与烘干用烟气的接触机会及接触时间,从而提高烘干塔的烘干效率、降低能耗。
[0031] 同时,由于悬臂振动床倾斜设置并可在激振器的带动下振动,且振动臂具有弹性并可在受到部分物料颗粒在竖直方向上的撞击后产生自振(即,其悬空端产生向下的位移,并在弹力的作用下产生向上的回复性位移),因此,位于悬臂振动床上的物料不仅可以在重力作用下易于向下运动,而且还可借助于悬臂振动床及振动臂振动来减少甚至避免物料的粘滞及堆积,并且使其上已经粘滞或堆积的物料通过振动而脱落,从而实现振动臂及悬臂振动床的自清理,进而避免因物料粘滞或堆积而出现堵料及局部过热的现象,并消除因局部过热而导致的易于爆炸等安全隐患、减少悬臂振动床的磨损。
[0032] 而且,在本实用新型提供的物料烘干塔中,烘干用烟气是经由烘干区的下部区域而进入该烘干区,并经由烘干区的上部区域排出塔体,也就是说,烘干用烟气在各烘干区及整个烘干塔内是自下而上流动的,且与物料自上而下的流动方向相反,这实现了物料与烘干用烟气之间的逆流传质热交换并使所述物料脱水以达到烘干的目的。进一步地,借助于这种逆流传质热交换可以增大物料与烘干用烟气的接触机会及接触时间,从而进一步提高烘干塔的烘干效率、降低能耗。
[0033] 进一步地,本实用新型一个优选实施例提供的物料烘干塔中还设置有间接加热器,该间接加热器的热源来自于换热烟气炉中经换热后的换热介质。借助于间接换热器可以对物料进行间接加热并可消除烘干塔边缘效应,使物料烘干塔内的温度场更加均勻。
[0034] 类似地,在本实用新型提供的物料烘干系统中,由于包含有本实用新型提供的上述物料烘干塔,因而该系统同样具有烘干效率高、能耗低等优点。
[0035] 而且,在本实用新型一个优选实施例提供的物料烘干系统中,由于设置有除尘单元,使得经由该除尘单元除尘处理后的废烟气符合国家相应的排放标准,这便使该系统在高效、节能的同时还能够实现环境保护。
[0036] 进一步地,当所述物料为褐煤、焦炭或炼焦煤时,还可以将经除尘单元分离得到的这些物料进行收集,并将其作为燃料而输送至换热烟气炉以继续使用,从而进一步节约了能源,减小了能耗,实现了物料的充分利用。
[0037] 在本实用新型一个优选实施例提供的物料烘干系统中,由于设置有热管冷凝器, 来自除尘单元的含饱和水的废烟气在系统的下部区域可以进一步冷却到70°C以下,使废烟气中的水汽冷凝为水,同时部分二氧化硫、二氧化碳等温室气体溶解在冷凝的水中。这样可以减少排放废烟气中的诸如二氧化硫、二氧化碳等的有害气体,实现绿色生产。而且,将冷凝回收的水通入加碱的中和水池过滤净化后可以再利用,从而节约能源,降低能耗。同时, 上述由气体到液体的相变过程所产生的热被传送到热管冷凝器的上部区域,用于加热来自烘干塔的经过间接加热后的换热介质,并将加热再利用的换热介质返回至换热烟气炉循环使用。这样可以进一步节约能源,避免热量的浪费。[0038] 此外,在本实用新型一个优选实施例提供的物料烘干系统中设置有变压吸附制氮装置,其可制备出99%的高纯度氮气,同时附带产生低纯度氧气。因此,该系统不仅可以充分利用由变压吸附制氮装置所生产出的高纯度氮气,而且还可以充分利用作为副产品的低纯度氧气,即将该低纯度氧气输送至换热烟气炉助燃,提高炉膛温度,使炉膛内的煤粉更充分的燃烧,同时降低烟气中的氧含量。这样不仅充分利用了低纯度氧气,而且还降低了烟气中的氧含量,降低了爆炸隐患,从而提高物料烘干系统的安全性。
[0039] 由此可见,本实用新型优选实施例提供的物料烘干塔及物料烘干系统具有生产规模大,效率高,能耗小,不粘料,不堵料,安全性高,不燃烧,不爆炸,生产过程可实现全部循环利用等特点。
[0040] 同样类似地,在本实用新型提供的炼焦煤调湿系统中,由于包含有本实用新型提供的上述物料烘干塔,借助于烘干塔内的叠式振动床可以使炼焦煤在储煤仓内的粒度分布更加合理,从而大大减少炼焦煤的粒度偏析问题。并且,由于该炼焦煤调湿系统中包含有本实用新型提供的上述物料烘干塔,因而该系统同样具有烘干效率高、能耗低等优点。经由该炼焦煤调湿系统可以高效地将炼焦煤中的水分降到5%以下,从而减小炼焦煤在储煤仓内的堆积角,避免出现仓壁上粘煤、棚煤等现象,而且还可以增加炼焦煤的堆比重、提高炼焦炉装煤量,进而大大缩短炼焦时间(一般可降低3-5小时/炉),并显著提高焦炭的质量,同时大大降低焦化污水处理量。
[0041] 再有,在本实用新型提供的炼焦煤调湿系统中,储煤仓设置在烘干塔下方且与烘干塔密闭连通,这实际上是改变了炼焦煤运输与烘干的先后顺序。具体地,在现有炼焦煤调湿系统中,经配煤仓配合好的炼焦煤先进入传统的烘干塔进行烘干脱水处理,而后再借助于上料皮带将烘干后的炼焦煤运送至储煤仓上方并倒入其内,即,首先烘干,而后再借助于上料皮带来长距离运输,然而,烘干后的炼焦煤因含水量较少而在运输过程中易出现扬尘, 为此必须配置除尘机构;而在本实用新型提供的炼焦煤调湿系统中,经配煤仓配合好的炼焦煤则是先通过上料皮带等运输机构运送至烘干塔上方,而后才进入到烘干塔内部进行烘干处理,也就是说,本实用新型中的炼焦煤在上料皮带等运输机构上运送时因其未被烘干而含有较多水分,这样便会减少甚至避免炼焦煤在上述运输过程中出现扬尘,因而无需为该运输环节配置除尘机构,从而简化了系统结构并且降低了成本。
[0042] 另外,在本实用新型提供的炼焦煤调湿系统中,由于储煤仓与烘干塔密闭连通,因而可以避免烘干后的炼焦煤进入储煤仓时产生扬尘,这同样可以简化结构并减少扬尘所造成的环境污染,而且还可以减少甚至避免因配置除尘机构所产生的成本。同时,来自烘干塔的炼焦煤可以依靠重力自由落入储煤仓内,从而降低了倒运所产生的能耗。
[0043] 此外,在本实用新型一个具体实施例提供的炼焦煤调湿系统中,由于炼焦炉设置在储煤仓侧方的下部位置处,并且储煤仓的放煤口所在平面低于炼焦炉的进料口所在平面,因而无需将储煤仓局限在炼焦炉上方的空间内,从而可以增大储煤仓的体积。
[0044] 综上所述,本实用新型提供的炼焦煤调湿系统布局紧凑合理无需反复倒运,并且装煤过程为全密封式,因而可以减少甚至避免炼焦煤调湿后在运输、转运、装料所造成的二次扬尘污染问题,从而克服现有炼焦煤调湿系统因需要除尘处理而带来的结构复杂和成本高等问题。而且,采用本实用新型提供的炼焦煤调湿系统可以在保证同等焦炭质量的前提下,提高劣质煤的利用量,扩展可利用煤炭资源的范围,进而解决当前资源短缺与需求量快
9速增长的矛盾。 附图说明
[0045] 图1为本实用新型第一实施例提供的烘干塔的结构示意图;
[0046] 图2为图1所示烘干塔内所采用的叠式振动床的结构示意图;
[0047] 图3为沿图2中的“A向”所看到的悬臂振动床的示意图;
[0048] 图4为物料在烘干塔内的下落轨迹示意图;
[0049] 图5为本实用新型提供的物料烘干系统的示意图;
[0050] 图6为图5所示物料烘干系统中所采用的换热烟气炉的结构示意图;
[0051] 图7为图5所示物料烘干系统中所采用的旋风除尘器的结构示意图;
[0052] 图8为图5所示物料烘干系统中所采用的布袋除尘器的结构示意图;
[0053] 图9为图5所示物料烘干系统中所采用的热管冷凝器的结构示意图;以及
[0054] 图10为本实用新型提供的炼焦煤调湿系统的示意图。
具体实施方式
[0055] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案,下面结合附图对本实用新型提供的物料烘干塔、应用该烘干塔的物料烘干系统及炼焦煤调湿系统进行详细描述。
[0056] 请一并参阅图1至图3,本实用新型一个具体实施例提供的物料烘干塔2包括:上料部分、塔体23以及排料部分。
[0057] 其中,上料部分的主要功能是向烘干塔2稳定地供给物料(例如,粒径< 50mm的褐煤),其主要包括受料斗21及给料机22。待烘干的物料经由上料皮带机30而进入到受料斗21中。
[0058] 当物料为褐煤时,所谓上料皮带机即为上煤皮带、受料斗21即为煤仓、给料机22 即为电振给煤机,并且给料机22与烘干塔2密封连接,防止外界环境气体进入塔内。
[0059] 排料部分主要由排出装置M将烘干的物料排出。该排出装置M也与烘干塔2密封连接,以避免环境空气进入烘干塔2内。烘干塔2采用微负压操作,以改善生产环境。由排出装置M排出的物料被成品皮带32输出厂房。
[0060] 至于塔体23,其主要功能为物料烘干换热的场所。其内设置有三个烘干区,即,高温烘干区201、中温烘干区202和低温烘干区203。在本实施例中,高温烘干区201、中温烘干区202和低温烘干区203借助于来自换热烟气炉1的烟气而在塔体23内分别形成400°C、 250°C以及150°C左右的温度场,诸如褐煤等的物料在此完成烘干,并使其产品含水量降到 <12%。对应于每一个烘干区的下部区域均设置有用于将烘干用烟气引入到该烘干区的烟气进气通道观,对应于每一个烘干区的上部区域均设置有用于将换热后烟气排出塔体23 的烟气出气通道26,并且在每一个烘干区内均设置有两组叠式振动床25。在换热烟气炉1 与烟气进气通道观之间分别设置调节阀33a、33b、33c,以控制进入高温烘干区201、中温烘干区202和低温烘干区203的烟气量。
[0061] 其中,每一组叠式振动床25均连接激振器251,并且其包括两层彼此层叠设置的悬臂振动床。每一个悬臂振动床均倾斜地设置在对应的烘干区内,并且每一个悬臂振动床均包括床体252及在床体252上间隙设置的多根振动臂253,所述振动臂253由弹性材料制成,且其一端固定于床体252而另一端悬空设置。所谓间隙设置指的是相邻振动臂253之间存在一定间隙。在实际应用中,相邻振动臂253之间的间隙可以根据实际工艺及物料种类的不同而设定。例如,当物料分别为褐煤、焦炭或炼焦煤时,相邻振动臂之间的间隙取值范围可以分别对应地设定为15〜20mm、5〜10mm、2〜3mm。
[0062] 本申请中所谓层叠设置指的是每一组叠式振动床沿竖直方向至少包括两层,在竖直方向上彼此相邻的层上的悬臂振动床至少在二者相邻近的端部相互重叠,以便物料沿上层悬臂振动床运动至其底端后垂落至下层悬臂振动床,并在该下层悬臂振动床上继续运动。而且,尽管前述实施例中每一组叠式振动床由两层共四个悬臂振动床彼此层叠设置呈菱形方式,但是在实际应用中,每一组叠式振动床的设置方式并不局限于此,例如也可以采用“之”字形方式,并且该“之”字形方式所包含的悬臂振动床的数量也不必局限于两个,也就是说,“之”字形方式所包含的层数不必局限于两层。
[0063] 至于本申请中所说的振动臂,其形状可以采用棒状、条状、片状结构。事实上,凡是能够一端固定于床体251而另一端悬空,并且能够耐受烘干区内的温度且受到外来物料颗粒撞击就会产生弹性形变的物体及形状均可以采用,而不必局限于图示振动臂的具体形状。至于振动臂的材质,例如可以采用弹簧钢作为基底,在基底外附诸如陶瓷等的耐磨耐热材料而制成。由于悬臂振动床采用振动臂,物料下落时受力点不断地变化,使振动臂产生自振,从而实现自清理功能,而不再需要人工清理堵塞的悬臂振动床,这为连续长期稳定的大规模生产提供了保障。
[0064] 在实际应用中,由于叠式振动床具有结构简单、重量轻、所需动力小的特点,其可有效地降低烘干塔重量。而且,由于叠式振动床具备层叠布置的条件,从而可以大大降低烘干塔的高度,并减小换热烟气的阻力,从而使换热烟气与物料直接传质换热的时间充分均勻,这进一步降低了设备的投资成本,提高了生产效率。
[0065] 在实际物料烘干工艺中,小粒度的物料从振动臂253的间隙落下,被烘干用烟气烘干,其烘干的时间较短。而大粒度的物料沿悬臂振动床250上部的斜面向下运动,其烘干时间较长。具体地,物料经由上料部分而进入最顶层的悬臂振动床250,该悬臂振动床250 在激振器251的带动下振动而使部分大粒径物料沿该悬臂振动床向下运动而不滞留,直至到达并离开该悬臂振动床250的底端而进入下一层悬臂振动床250 ;同时振动臂253因受到部分物料颗粒在竖直方向上的撞击而使其悬空端产生向下的位移,使得该振动臂253 与相邻振动臂253之间在竖直方向上的间隙增大,物料中的一部分经由所述增大的间隙而垂落至下一层悬臂振动床250;以此类推,直至物料到达并随后离开最底层的悬臂振动床 250,最终经由排料部分而离开该物料烘干塔2。
[0066] 并且,在物料借助于悬臂振动床250而在塔体23内自上而下地运动的过程中,经由烟气进气通道观而进入到烘干区201〜203内的烘干用烟气在该烘干区内自下而上地流动,并在其流动过程中与物料进行逆流传质热交换而使物料脱水以达到烘干的目的,在烘干换热后,所述换热后烟气经由烟气出气通道26而离开塔体23。在实际应用中,可以对烘干塔2所排出的换热后烟气进行除尘处理,以使除尘后的废烟气符合国家排放标准。
[0067] 在各个烘干区的烘干过程中,高温烘干区201的烟气温度高,而诸如褐煤等的物料温度低,在高烘干强度状态下,诸如褐煤的物料表面的水份被迅速带走,这样不易造成物料过热和挥发成份挥发。中温烘干区202内的诸如褐煤等的物料水份蒸发量较大,效率较高。低温烘干区203内的诸如褐煤等的物料虽被冷却但可以继续脱水,不易产生燃烧和过热。
[0068] 需要指出的是,对于不同的物料,由于其颗粒的粒径不同(例如,褐煤粒径通常为 0〜50mm,焦炭粒径通常为5〜25mm、炼焦煤粒径通常小于等于5mm),因而所谓物料大粒度和小粒度的划分标准并不统一。例如,当物料分别为褐煤、焦炭或炼焦煤时,大粒度可以分别对应地设定为大于等于20mm、大于等于10mm、大于等于3mm ;相应地,小粒度就可以分别对应地设定为小于前述数值。
[0069] 进一步需要指出的是,在实际应用中,前述实施例中高温烘干区、中温烘干区和低温烘干区内的温度场并不局限于上述的400°C、25(TC以及150°C,而是可以根据实际工艺及物料而重新设定温度场温度,并且,各温度场温度可以为一个区间范围。例如,对于前述诸如褐煤的物料烘干而言,高温烘干区、中温烘干区和低温烘干区内的温度场可以分别设定为 350 〜500°C、200 〜350°C、130 〜200°C。
[0070] 另外,本实施例提供的烘干塔2除了采用上述烟气直接烘干方式外,还采用了间接热交换的方式来与物料进行交换热。例如,可以采用换热模式壁及换热管,使在换热烟气炉1中经换热后的高温换热介质(热媒、水、气)直接加热烘干塔2的塔体23,借助加热后的烘干塔塔体23来间接烘干诸如褐煤等的物料,或者采用间接换热器进行间接烘干。在实际使用中,间接换热器可以包括设置为换热模式壁形式的烘干塔侧壁和/或设置在塔体23 内的换热管。其中,设置在塔体23内的换热管可以对物料进行间接加热;至于换热模式壁, 其对物料进行间接加热的同时还消除了烘干塔边缘效应,使温度场更加均勻。优选地,在实际应用中,间接换热器中被冷却后的换热介质可以送往热管冷凝器,以使被加热再利用的换热介质(其相对于高温换热介质而言被称为低温换热介质)返回到换热烟气炉1以循环使用。
[0071] 可以理解的是,尽管前述实施例提供的烘干塔内的烘干区的数量为三个,但是在实际应用中并不必局限于三个烘干区,而是可以为任意多个,即烘干塔内可以包括为η个烘干区,η为大于等于1的整数。并且当烘干区的数量为多个时,多个烘干区的烘干用烟气的进入温度沿塔体高度方向自上而下使依次降低。所谓进入温度指的是烘干用烟气进入烘干区时的温度。
[0072] 还可以理解的是,本申请中所说的烟气进气通道包括但不限于在烘干塔侧壁上开设的烟气进气口和/或引入到塔体内部的烟气进气管道。类似地,本申请中所说的烟气出气通道包括但不限于在烘干塔侧壁上开设的烟气出气口和/或延伸至塔体内部的烟气出
气管道。
[0073] 下面结合图4对物料在烘干塔内的下落轨迹进行详细说明。
[0074] 如图4所示,诸如褐煤等的物料中的小粒度物料由振动臂253之间的间隙直接落到下一个悬臂振动床250上,其路径最短;而大粒度物料从悬臂振动床250上部斜面滑下, 其路径轨迹较长,相应地烘干时间也较长,这样可以改善塔内的透气性,使传质热交换更均勻。
[0075] 此外,本实用新型还提供一种物料烘干系统。下面结合附图对该物料烘干系统进行详细说明。[0076] 请一并参阅图5至图9,本实用新型一个具体实施例提供的物料烘干系统包括换热烟气炉1和烘干塔2,其中烘干塔2可以采用本实用新型提供的上述烘干塔。
[0077] 在本实施例提供的物料烘干系统中,所述烘干塔2内设置有高温烘干区201、中温烘干区202和低温烘干区203,对应于所述烘干塔2内设置的这三个烘干区而在换热烟气炉1内设置高温换热器37a、中温换热器37b以及低温换热器37c,并使经由各换热器而得到的相应温度的烘干用烟气分别对应地进入到烘干塔内的相应烘干区。
[0078] 具体地,煤粉或粒煤作为燃料送到换热烟气炉1的炉膛11中燃烧,产生高温烟气, 通过烟道穿过高温换热器进行热交换,在烟气温度降低到400°C后抽出,并经由高温烘干区 201的烟气进气通道观而进入高温烘干区201 ;烟气与中温换热器进行热交换,在烟气温度进一步降低到250°C后抽出,并经由中温烘干区202的烟气进气通道观而进入中温烘干区202 ;烟气进一步与低温换热器进行热交换,温度降低到150°C最终抽出,并经由低温烘干区203的烟气进气通道28而进入低温烘干区203。
[0079] 如图5所示,在所述换热烟气炉1和烘干塔2之间还设置有换热介质通道,在换热烟气炉1中换热后的高温换热介质(热媒、水、气等)经由所述换热介质通道而进入到烘干塔2塔体内的间接换热器,以对物料进行间接加热、消除边缘效应并保持烘干塔内温度场的均勻。其中,间接换热器可以包括设置为换热模式壁形式的烘干塔侧壁和/或设置在塔体内的换热管,这样,为烘干塔提供间接热源的所述换热后换热介质即被送到烘干塔内部的换热管及侧壁。
[0080] 本实施例提供的物料烘干系统还可以包括除尘单元3,其连接烟气出气通道并对烘干塔排出的换热后烟气进行处理,以分离出物料粉尘和废烟气。具体地,该除尘单元3包括三级依次级联的重力除尘器(图未示)、旋风除尘器3-1和布袋除尘器3-2。在诸如烟气汇集竖管的重力除尘器中借助于重力作用使烟气中所带有的大粒径物料沉降落下,并将经过重力除尘处理的烟气排放到旋风除尘器3-1中。在旋风除尘器3-1中借助于离心力的作用而使烟气中的物料颗粒分离出来,从而达到烟气净化的目的,而后将旋风除尘后的烟气排放到离线布袋除尘器3-2中进一步过滤除尘,以使最终排入大气的废烟气符合国家烟尘排放标准。
[0081 ] 在除尘过程中,可以对经除尘处理而分离出的物料进行收集、回收。特别是,在物料为褐煤、焦炭或炼焦煤时,在除尘单元3和换热烟气炉1之间设置有回收物料通道,这样, 由除尘单元3除尘分离出的褐煤、焦炭或炼焦煤可以经由该回收物料通道而返回换热烟气炉1,并作为燃料继续使用。
[0082] 本实施例提供的物料烘干系统还可以包括热管冷凝器4,在该热管冷凝器4的下部和除尘单元3之间设置有废烟气输送通道,在热管冷凝器4的上部和烘干塔2的间接换热器之间设置有换热介质输送通道,并且在热管冷凝器4的上部和换热烟气炉1之间设置有换热介质回收通道。
[0083] 这样,来自布袋除尘器3-2的废烟气经由所述废烟气输送通道到达热管冷凝器4 的下部区域的换热段,并在此将含饱和水的废烟气进一步冷却到70°C以下,使废烟气中的水汽相变冷凝为水,同时部分二氧化硫(SO2)、二氧化碳(CO2)等温室气体溶解在冷凝的水中,从而减少废烟气中的二氧化硫、二氧化碳等温室气体。该相变过程产生的热传送到热管冷凝器4的上部区域,并且冷却后的废烟气经由引风机34并通过烟囱35而排放到大气中。
13同时,来自烘干塔2的间接换热器的冷却后换热介质经由所述换热介质输送通道到达热管冷凝器4的上部区域,并借助于传送来的所述相变热而被加热,从而形成加热再利用的换热介质。加热再利用的换热介质经由换热介质回收通道而返回至换热烟气炉1以循环使用。
[0084] 在实际应用中,由于来自除尘单元3的废烟气中往往含有二氧化硫、二氧化碳等温室气体,并在废烟气冷凝过程中有可能会变成硫酸或碳酸等,这些酸性物质会对该热管冷凝器4产生腐蚀。因此,为了减少酸性物质对该热管冷凝器4的腐蚀侵害,该热管冷凝器 4还附设有净水利用系统和喷淋清洗系统38。这样,废烟气在热管冷凝器4的下部区域被冷凝而得到的水首先进入到中和水池36以进行酸碱中和而成为净水,而后该净水被送至净水利用系统,并借助于喷淋清洗系统38而对热管冷凝器4的下部区域进行清洗,以减少甚至避免热管冷凝器4受到酸性物质的腐蚀。
[0085] 为了更进一步地防止腐蚀,热管冷凝器4的下部换热段可以采用不锈钢耐腐蚀材料制成。至于上部区域中的热管可以采用普碳钢热管。
[0086] 此外,本实施例提供的物料烘干系统还可以包括变压吸附制氮装置5,其能生产出高纯度氮气和作为副产品的低纯度氧气。如图5所示,在换热烟气炉1和变压吸附制氮装置5之间设置有氧气输送通道,在烘干塔2和变压吸附制氮装置5之间设置有氮气输送通道。变压吸附制氮装置5制备的氧气作为助燃气体经由所述氧气输送通道而输送至换热烟气炉助燃,以提高炉膛温度,使炉膛内煤粉燃烧更充分,同时降低烟气中的氧含量。所述变压吸附制氮装置5制备的氮气可以经由所述氮气输送通道而输送至烘干塔2,在变压吸附制氮装置5与烘干塔2之间设有快速切断阀31,用于切断变压吸附制氮装置5与烘干塔2 之间的气体通路。氮气在以下几个工序中通入烘干塔2内以获得对应的目的,例如,在工艺之前向烘干塔2内通入氮气以吹扫、清洁烘干塔2 ;再如,在烘干塔2内氧气含量达到控制标准时向烘干塔2内通入氮气以降低氧气含量,避免烘干塔2内发生爆炸,确保工艺系统安全;或者在烘干塔2内温度过高而不符合工艺条件时,向烘干塔2内通入氮气以降低其温度。
[0087] 需要指出的是,尽管前面以褐煤为例对本实用新型提供的物料烘干塔及物料烘干系统进行了详细说明,然而本实用新型并不局限于此,而是也可以用于炼焦煤调湿、焦炭、 高炉渣或粮食等其他需要烘干的颗粒型物料。
[0088] 此外,本实用新型还提供了一种炼焦煤调湿系统,其包括炼焦炉、储煤仓和烘干塔,该烘干塔可以采用本实用新型提供的上述物料烘干塔,并且储煤仓位于烘干塔下方且与烘干塔密闭连通。在该储煤仓的底部设置有放煤口,储煤仓内的炼焦煤经由该放煤口而排放到加煤罐中并最终填加到炼焦炉中,或者直接排放到炼焦炉中。
[0089] 下面结合附图对本实用新型提供的炼焦煤调湿系统进行详细说明。
[0090] 如图10所示,本实用新型一个具体实施例提供的炼焦煤调湿系统包括热风炉、炼焦炉39、烘干塔2和储煤仓四以及除尘单元3。
[0091] 其中,储煤仓四位于烘干塔3的下方且与烘干塔3密闭连通。所谓密闭连通指的是烘干塔3与储煤仓彼此之间是相连通的,并且二者与外界保持密封以避免环境空气进入烘干塔3以及避免烘干后的炼焦煤飞散到外界环境中而引起污染。在实际应用中,储煤仓 29可以是与烘干塔3 —体成型的,也可以是两个独立的腔体并通过密封部件而相对于外界密闭地连接形成一个整体密闭空间。
[0092] 炼焦炉39设置在储煤仓四的直下方,储煤仓四的放煤口所在平面高于炼焦炉39 的进料口所在平面,这样,储煤仓四内的炼焦煤可以经由该放煤口而直接排放到炼焦炉39 中;或者先经由该放煤口排放到加煤罐中,而后通过加煤车40将加煤罐运送至炼焦炉39的进料口,并最终将炼焦煤填加到炼焦炉39中。
[0093] 本实施例中,烘干塔2内设置有高温烘干区201和低温烘干区203。对应于每一个烘干区的下部区域均设置有用于将烘干用烟气引入到该烘干区的烟气进气通道观;对应于高温烘干区201的上部区域而设置用于将换热后烟气排出高温烘干区201的烟气出气通道26,以及对应于低温烘干区203的中部区域而设置用于将换热后烟气排出低温烘干区 203的烟气出气通道26。并且,在高温烘干区201内设置有两组叠式振动床25,在低温烘干区203内设置有四组叠式振动床25。高温烘干区201内通入高温区烘干用烟气,低温烘干区203内通入低温区烘干用烟气。在实际应用中,热风炉燃烧高炉煤气或炼焦炉煤气而生产热烟气,将热风炉产生的1100°C的热烟气与来自炼焦炉烟道的230°C的烟气进行混合而得到500°C高温区烘干用烟气,并使其经由烟气进气通道观而进入高温烘干区201以与高温烘干区201内的炼焦煤快速地进行热交换而使其脱水。同时,向低温烘干区203通入来自炼焦炉烟道的230°C的低温区烘干用烟气,使其与低温烘干区203内的炼焦煤充分地进行热交换而使其进一步脱水。这样,含水较多的炼焦煤通过烘干塔2后可将其自身含水量降到5%以下。
[0094] 具体地,炼焦煤经过筛分与破碎后进入配煤仓(图未示),在配煤仓内配合好的炼焦煤经由上料皮带而进入到受料斗21中并在给料机22的作用下而被均勻地送入烘干塔2 内。在烘干塔2内,在炼焦煤借助于悬臂振动床250而在塔体23内自上而下地运动的过程中,经由烟气进气通道观而进入到烘干区201和烘干区203内的烘干用烟气在各烘干区内自下而上地流动,并在其流动过程中与炼焦煤进行逆流传质热交换而使炼焦煤脱水以达到烘干的目的。最终,烘干后的炼焦煤通过重力作用自由下落到储煤仓四内。
[0095] 而且,在烘干换热后,换热后烟气经由烟气出气通道沈而离开塔体23,并经由除尘单元3进行除尘处理而使炼焦煤与烟气分离,以减少二氧化硫、二氧化碳等温室气体的排放并回收炼焦煤。除尘后的废烟气符合国家排放标准并最终通过烟® 35排放到大气中; 对分离后的炼焦煤煤尘进行收集并将其加入储煤仓以与烘干后的炼焦煤一起用于炼焦。本实施例中的除尘单元3可以包括两级级联的旋风除尘器3-1和布袋除尘器3-2,其具体工作原理及过程类似于前面结合图5至图9所示物料烘干系统所作的描述,在此不再赘述。
[0096] 优选地,本实施例提供的炼焦煤调湿系统所采用的烘干塔还可以包括间接换热器。该间接换热器可以包括设置为换热模式壁形式的烘干塔侧壁和/或设置在塔体内的换热管。在该间接换热器内通入换热介质以对炼焦煤进行间接加热并保持烘干塔内温度场的均勻。本实施例中,换热介质例如可以采用蒸汽,其可以取自焦化厂内的蒸汽管网,并在换热后进入焦化厂的蒸汽冷凝回收系统。
[0097] 类似于前面结合图1至图4所示烘干塔所作的描述,本实施例中,在烘干塔2内, 大粒度的炼焦煤在悬臂振动床上的运动行程长,而小粒度的炼焦煤在悬臂振动床上运动行程短。而且,悬臂振动床的结构、工作原理及其上的炼焦煤运动轨迹也类似于前面结合图1 至图4所作的描述,在此不再赘述。[0098] 同样,类似于前面结合图5至图9所示物料烘干系统所作的描述,本实施例中,为清扫、防爆、降温等目的,可以向烘干塔2内通入氮气,并且本系统所使用的氮气可以取自焦化厂的氮气管网。由此可见,本系统可以充分利用现有焦化厂原有的烟道烟气、煤气、蒸汽、氮气,从而使投资费用大大降低,安全性大大提高。
[0099] 此外,作为图10所示实施例的一个替代方案,在本实用新型提供的炼焦煤调湿系统中,炼焦炉39可以不必设置在储煤仓的直下方,而是也可以设置在储煤仓侧方的下部位置处,并且储煤仓的放煤口所在平面低于炼焦炉39的进料口所在平面,这样,就无需像图 10所示实施例那样使储煤仓的体积必须满足炼焦炉39和烘干塔之间的限定空间,从而可以增大储煤仓的体积。这种情况下,炼焦煤调湿系统就需要包括加煤罐及用于将加煤罐自储煤仓的放煤口下方提升至炼焦炉39的进料口上方的加煤罐提升机。储煤仓内的炼焦煤经由放煤口而排放到加煤罐内,借助于加煤罐提升机而将加煤罐提升至炼焦炉39上方的加煤车40上,由加煤车40将加煤罐运送到炼焦炉39的进料口并经此而将炼焦煤填装到炼焦炉39中。
[0100] 可以理解的是,无论本实用新型提供的炼焦煤调湿系统中的炼焦炉39是设置在储煤仓的下方,还是设置在储煤仓侧方,该炼焦煤调湿系统都可以应用于新建焦化厂中。应用该系统不仅可以减少单独建设所带来的投资,而且还因结构紧凑而缩减占地面积。这样, 本实用新型提供的炼焦煤调湿系统中的炼焦煤调湿与储存环节(即,烘干塔与储煤仓)采用竖式叠置布置方式,其利用前景与空间巨大,具有较大的社会价值与经济效益前景,特别适合于现有焦化厂的炼焦煤调湿系统的技术改造。
[0101] 还可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式,然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
16

Claims (12)

1. 一种物料烘干塔,包括上料部分、塔体以及排料部分,其特征在于,在所述塔体内设置有至少一个烘干区,对应于每一个所述烘干区的下部区域均设置有用于将烘干用烟气引入该烘干区的烟气进气通道,对应于每一个所述烘干区的中部或上部区域而设置有用于将换热后烟气排出塔体的烟气出气通道,并且在每一个所述烘干区内均设置有至少一组叠式振动床,其中:每一组所述叠式振动床均连接激振器,并且包括至少两层彼此层叠设置的悬臂振动床,每一个所述悬臂振动床均倾斜设置在所述烘干区内并且包括床体及在床体上间隙设置的多根振动臂;所述振动臂由弹性材料制成,其一端固定于床体而另一端悬空设置,当振动臂受到物料颗粒在竖直方向上的撞击后,其悬空端产生向下的位移,使该振动臂与相邻振动臂之间在竖直方向上的间隙增大。
2.如权利要求1所述的物料烘干塔,其特征在于,所述烘干区的数量为多个,并且所述多个烘干区在所述塔体高度方向自上而下温度依次降低。
3.如权利要求1所述的物料烘干塔,其特征在于,对于每一组所述叠式振动床而言,所述至少两层彼此层叠设置的悬臂振动床采用“之”字形方式或者菱形方式而叠置在一起。
4.如权利要求1所述的物料烘干塔,其特征在于,所述物料为褐煤、焦炭、炼焦煤或高炉渣。
5.如权利要求1所述的物料烘干塔,其特征在于还包括间接换热器,所述间接换热器包括:以换热模式壁形式设置的烘干塔侧壁和/或设置在塔体内的换热管。
6. 一种物料烘干系统,包括换热烟气炉和烘干塔,其特征在于,所述烘干塔采用权利要求1-4中任一项所述的物料烘干塔。
7.如权利要求6所述的物料烘干系统,其特征在于,所述烘干塔内设置有高温烘干区、 中温烘干区和低温烘干区,对应于所述烘干塔内设置的所述三个烘干区而在换热烟气炉内设置高温换热器、中温换热器以及低温换热器,所述换热烟气炉分别经由烟气进气通道对应地与烘干塔内的相应烘干区连通。
8.如权利要求6所述的物料烘干系统,其特征在于,所述烘干塔还包括间接换热器,所述间接换热器包括以换热模式壁形式设置的烘干塔侧壁和/或设置在塔体内的换热管,并且在所述换热烟气炉和烘干塔之间还设置有换热介质通道。
9.如权利要求6所述的物料烘干系统,其特征在于还包括热管冷凝器和除尘单元,所述除尘单元连接所述烘干塔的烟气出气通道并对烟气进行除尘处理;在所述热管冷凝器的下部和除尘单元之间设置有废烟气输送通道,在所述热管冷凝器的上部和所述烘干塔间接换热器之间设置有换热介质输送通道,在所述热管冷凝器的上部和所述换热烟气炉之间设置有换热介质回收通道。
10. 一种炼焦煤调湿系统,包括炼焦炉、储煤仓和烘干塔,其特征在于,所述烘干塔采用权利要求1-3中任一项所述的物料烘干塔,并且所述储煤仓位于所述烘干塔下方且与所述烘干塔密闭连通,在所述储煤仓的底部设置有放煤口。
11.如权利要求10所述的炼焦煤调湿系统,其特征在于,所述炼焦炉设置在所述储煤仓的直下方,所述储煤仓的放煤口所在平面高于所述炼焦炉的进料口所在平面。
12.如权利要求10所述的炼焦煤调湿系统,其特征在于还包括加煤罐及用于将加煤罐自所述储煤仓的放煤口下方提升至所述炼焦炉的进料口上方的加煤罐提升机,所述炼焦炉设置在所述储煤仓侧方的下部位置处,并且所述储煤仓的放煤口所在平面低于所述炼焦炉的进料口所在平面。
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