CN205528601U - 用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，包括第一段调湿工艺回路和第二段调湿工艺回路，所述第一段调湿工艺回路包括第一段流化风室（19）、空气预热器（14）和第一流化风机（20），所述第一段流化风室（19）内无蛇形管加热模块，底部存有一层500～600mm厚的床料；第二段调湿工艺回路包括第二段流化风室（6）和第二流化风机（10），所述第二段流化风室（6）主要由若干调湿模块组成，调湿模块内设有蛇形管加热器。本实用新型中通过两段调湿工艺回路来进行分段干燥梯级调湿，使得装置对煤料湿度适应性广，能有序控制煤料粉尘产生和扬析，能量按照工艺流程梯级投入，系统运行调节可靠、灵活，节能性强。

Description

用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置

技术领域

本实用新型涉及焦化行业炼焦技术领域，尤其是涉及一种用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置。

背景技术

煤调湿工艺(CMC)是指“炼焦装炉煤水分控制”工艺，它是在干燥煤炼焦技术的基础上发展起来的，基本原理是将炼焦用煤在装炉前利用外热进行加热干燥、脱水，达到煤的水分调节和控制，按照目前炼焦工艺要求把煤中水分控制在6％左右，从而实现降低炼焦过程的能耗量、保证焦炉运行操作稳定性、提高焦炭质量或增加弱粘结性煤的配入量、减少炼焦污水量的目的。同时，装炉焦煤的含湿量降低，煤的堆密度加大，相应提高了焦炭产量。

随着我国煤调湿技术的发展，已有多种煤调湿技术方案，主要包括以低压蒸汽为热载体的多管回转式干燥及以焦炉烟道气为热载体的流化床干燥方案等。经过运行实践的考验，现行煤调湿工艺装置均存在着一些缺陷，采用低压蒸汽作为热载体，需要蒸汽源，耗用高品位的能源。也有利用焦炉烟道气作为热载体，但需要将高温烟气长距离输送，大风量高温风机能耗和烟气热损失较大，并且烟气流量有限，热容量较低，可调性差。其次，国内的众多的独立焦化企业焦炉热源采用焦炉煤气，产生的烟道气水分含量高，因此，烟道气载湿能力低，影响调湿效率。上述方案除了存在能耗高、调节能力低、基础投资大、运行成本高、控制调节复杂及维护维修量大等问题。当煤料含水分过高时，许多煤调湿干燥装置受之影响，严重影响煤调湿工艺的效果和效率。

实用新型内容

本实用新型为了解决目前煤调湿能耗高、调节能力低的问题，为此提供了一种用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，包括第一段调湿工艺回路和第二段调湿工艺回路，所述第一段调湿工艺回路包括第一段流化风室19、空气预热器14和第一流化风机20，所述第一段流化风室19内无蛇形管加热模块，底部存有一层500～600mm厚的床料；第二段调湿工艺回路包括第二段流化风室6和第二流化风机10，所述第二段流化风室6由若干调湿模块组成，内设有蛇形管加热模块。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，所述第一段流化风室19和第二段流化风室6在同一流化床式调湿机内，在第一段流化风室19的顶部还设有进料口1，第一段流化风室19和第二段流化风室6之间设有一可调式溢流板12，通过可调式溢流板来控制进入到第二段流化风室6的煤料流量；第一流化风机20和第二流化风机10均外接在流化床式调湿机上，空气预热器14位于第一流化风机20和流化床式调湿机之间，空气从第一流化风机20处进入，通过空气预热器14进入第一段流化风室19与进料口落下的煤料进行第一次对流换热，落到流化床底部的煤料和干燥的床料呈流化态传热，进一步干燥脱湿。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，在流化床式调湿机的顶部朝外设有流化风排风口17，流化床式调湿机内的上部有一个统仓式流化风排气缓冲区，主要为降低流化风速，形成粉尘的沉降室3，第二段流化风室6与沉降室3之间为流化干燥区4，起到煤料流化干燥稳定作用。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，所述流化风排风口17中还设有再热器18。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，所述空气预热器14、再热器18和每个调湿模块内均设有蛇形管加热器。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，第二段流化风室6内布置的蛇形管加热器上部设有滑轮挂钩，滑轮挂钩与流化床式调湿机外框架连接；蛇形管加热器主要由光管管束组成，管束呈水平错列布置，管内热介质为高温热水。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，所述进料口1的末端还设有均料结构2，尽快使煤料形成流化态。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，第一段流化风室19和每个调湿模块的底部均设置了布风仓，布风仓由布风室8、布风板7及布风帽组成。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，每个调湿模块内还独立带有小型流化风室，第二流化风机10和每个小型流化风室之间均设有调节阀门9，每个风仓的风量可以单独控制调节。第一段调湿工艺回路中，风量通过风机变频调速来控制，风温可以通过调节空气预热器的加热工质的流量或者调节加热工质的温度来控制。第二段调湿工艺回路中，风量通过进风口设置的调节阀来控制，风温为环境温度。

本实用新型用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，所述第二段流化风室的一侧设有出料口5，出料口5处设有可调节的出料挡板，以控制流化煤层的高度。

第一段流化风室依次串接了外置式的空气预热器和第一流化风机，在此第一段调湿工艺回路中，煤料加热干燥主要采用二种热交换形式，一种是煤料通过第一段流化风室顶部的进料口设置的给料均料结构均匀地从上而下散落下来，与上升的高温流化风形成强烈的直接式对流换热，能迅速带走煤的水分。然后落到流化床底部的煤料进一步和干燥的床料进行另一种流化态传热，能快速干燥脱湿，使得煤料形成流化态，进一步干燥脱湿。

第二段调湿工艺回路内有多个调湿模块，其内部均设置由蛇形管组成的加热器，第二段流化风室串接了第二流化风机，在此第二段调湿工艺回路中，第二流化风机对多个调湿模块进行并联供风，但每个调湿模块也可以独立调节风量和加热器的热水流量和温度，形成单个干燥模块的调湿温度及流化风速可调的梯级调湿的工艺回路。随着干燥的进行，煤料逐步干燥，每个干燥模块内的蛇形管管束的管间距也逐步拉开，投入的热量也相应减少，流化风速也逐渐下降，其主要作用是控制煤料温度和粉尘的扬析，确保了流化床的安全性和粉尘的回收率。

第一段调湿工艺回路和第二段调湿工艺回路之间通过可调式溢流板连接，主要作用是在第一段流化风室中形成一定高度的床料层。第一段煤调湿工艺回路出来的煤料，通过可调式溢流板直接进入到第二段调湿工艺回路，煤料流程为串流布置。

本实用新型中的蛇形管加热器以及空气预热器，均以饱和热水为加热器热载体、以空气为流化床流化介质。饱和热水加热热源的主要热源来自焦炉烟道气余热。当湿煤水分过高时，流化床式干燥机内的煤料较难流化干燥脱水时，第一段调湿工艺回路可用空气预热器将流化空气温度加热到90℃以上，使得第一段调湿工艺回路中的流化风温和流化风量提高，加大了流化床内的容积流化风速，使得高水分煤料与热风产生强烈的对流换热，快速脱除煤料中水分，然后与床内的底料形成流化态干燥。并且通过空气预热器提高了流化风风温，提升了流化风载湿能力。

传热介质采用高比热的高温热水作为湿煤干燥调湿和流化床流化介质加热热源，空气作为流化介质。与用热烟气直接参与煤调湿的工艺技术相比，工艺流程所需热量仅为无内置加热器的20％，流化气体量也比采用烟道气作流化介质要少20％～30％左右。第一段流化床工艺回路中的流化风速一般为1.1～1.6m/s，风温视煤料湿度可提高到90℃以上，可控制煤料在高温状态下爆燃的安全性；第二段流化床工艺回路的流化速度为0.5～1.3m/s内可调，风温在50℃～80℃内可调；热源采用压力0.4～0.6MPa，温度为120℃～160℃的饱和热水；二段式干燥梯级调湿工艺装置有较高的的负荷调节范围和高湿度煤适应性。

在第二段调湿工艺回路中，随着工艺流程煤料水分逐渐脱除，沿着流程的干燥模块内的风速及风温梯级降低，可保证煤料出口温度保持在30℃～40℃之间，同时流化风风速也有显著降低，使得干燥的煤料处于低温状态，可以有效地避免煤调湿工艺流程中的煤挥发分析出爆燃的危险性；低流化速度可防止内置加热器管束与湿煤磨损，同时低温低速调湿工艺可以有效防止煤料返潮和粉尘的扬析。

本实用新型的调湿能力从湿煤水分含量14.0％调至6％状况下，热源由焦炉烟道气余热提供，当湿煤水分含量大于14％时，可以通过第一段流化工艺回路的空气预热器调整流化风风温以及流化风速，来加强其对流换热效果和流化传热效率。

本实用新型的有益效果是：

1、采用框架结构，空气预热器、流化床式干燥调湿模块均为模块化组合，保证工艺装置的安装检修方便，并且可以根据生产要求多个模块化，也可以任意组合大的工艺装置系统，只需备用一台备份模块即可保证调湿系统的正常生产，减小了现有调湿系统的备用设备的规模，设备互换性好，便于检修，运行可靠；

2、采用分段干燥梯级调湿的工艺流程，使得装置对煤料湿度适应性广，能有序控制煤料粉尘产生和扬析，能量按照工艺流程梯级投入，系统运行调节可靠、灵活，节能性强；

3、以传热学和流体动力学基本机理，调湿机的加热工质与流化床流化工质分别采用二种工质，使得工艺流程中载热、载湿、流化介质分开，便于系统的能量传递，运行调节灵活，一是可提高调湿机所需热量转换有效能力，二是可保证流化介质流动稳定性和其载湿能力；

4.采用内置式蛇形管加热器，热源适应性更广，可多热源联用，灵活，适应性强，可适应20％以上高湿度煤料的干燥脱湿；

5、分段式干燥采用不同的换热方式，对煤料的适应性更强，热量投入也更合理，达到能量平衡和物料平衡；

6、采用空气作为流化介质，只是起到煤料流化作用和载湿功能，与烟道气直接接触式流化床调湿方法相比较，流化气体量仅为烟道气量的25％左右；可降低流化风机的电功率，可节省40～50％的电能；

7、采用低温低速流化干燥方法，粉尘产生率控制在4％之内，并通过除尘回收造粒，粉尘排放浓度为8.9mg/Nm3，满足超低排放；

8、调湿机内的物料处于低温加热，平均温度为50℃～85℃，低流化速度为0.5～1.3m/s的流化强化传热状态，提高了流态化的煤料与内置式蛇形管加热器的换热效率，输送热水管的散热损失是输送烟道气的散热损失的4.65％，从基础投资及运行成本等方面考虑，热水的热量输送效率及载热能力远远优于烟道气。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，包括第一段调湿工艺回路和第二段调湿工艺回路，所述第一段调湿工艺回路包括第一段流化风室19、空气预热器14和第一流化风机20，所述第一段流化风室19内无调湿模块，底部存有一层500～600mm厚的干燥煤料作为床料；第二段调湿工艺回路包括第二段流化风室6和第二流化风机10，所述第二段流化风室6内设有若干调湿模块，所述空气预热器14和每个调湿模块内均设有蛇形管加热器，蛇形管加热器主要由光管管束组成，管束呈水平错列布置，管内热介质为高温热水。所述第一段流化风室19和第二段流化风室6在同一流化床式调湿机内，滑轮挂钩与流化床式调湿机外框架连接。在第一段流化风室19的顶部还设有进料口1，进料口1的末端还设有尽快使煤料形成流化态的均料结构2。第一段流化风室19和第二段流化风室6之间设有一可调式溢流板12，通过可调式溢流板可控制进入到第二段流化风室6的煤料流量；第一流化风机20和第二流化风机10均外接在流化床式调湿机上，空气预热器14位于第一流化风机20和流化床式调湿机之间，空气从第一流化风机20处进入，通过空气预热器14进入第一段流化风室19与进料口落下的煤料进行第一次对流换热，落到流化床底部的煤料和干燥的床料呈流化态传热，进一步干燥脱湿。

在流化床式调湿机的顶部朝外设有流化风排风口17，所述流化风排风口17中还设有再热器18，再热器18中设有蛇形管加热器。流化床式调湿机内的顶部有一个统仓式流化风排气缓冲区，主要为降低流化风速，形成粉尘的沉降室3，第二段流化风室6与沉降室3之间为流化干燥区4，起到煤料流化干燥稳定作用。所述第二段流化风室的一侧设有出料口5，出料口5处设有可调节的出料挡板，以控制流化煤层的高度。

第一段流化风室19和每个调湿模块的底部均设置了布风仓，布风仓由布风室8、布风板7及布风帽组成。每个调湿模块内还独立带有小型流化风室，第二流化风机10和每个小型流化风室之间均设有调节阀门9，每个风仓的风量可以单独控制调节。第一段调湿工艺回路中，风量通过风机变频调速来控制，风温可以通过调节空气预热器的加热工质的流量或者调节加热工质的温度来控制。第二段调湿工艺回路中，风量通过进风口设置的调节阀来控制，风温为环境温度。

第一段流化风室依次串接了外置式的空气预热器和第一流化风机，在此第一段调湿工艺回路中，煤料加热干燥主要采用二种热交换形式，一种是煤料通过第一段流化风室顶部的进料口设置的给料均料结构均匀地从上而下散落下来，与上升的高温流化风形成强烈的直接式对流换热，能迅速带走煤的水分。然后落到流化床底部的煤料进一步和干燥的床料进行另一种流化态传热，能快速干燥脱湿，使得煤料形成流化态，进一步干燥脱湿。

第二段调湿工艺回路内有多个调湿模块，其内部均设置由蛇形管组成的加热器，第二段流化风室串接了第二流化风机，在此第二段调湿工艺回路中，第二流化风机对多个调湿模块进行并联供风，但每个调湿模块也可以独立调节风量和加热器的热水流量和温度，形成单个干燥模块的调湿温度及流化风速可调的梯级调湿的工艺回路。随着干燥的进行，煤料逐步干燥，每个干燥模块内的蛇形管管束的管间距也逐步拉开，投入的热量也相应减少，流化风速也逐渐下降，其主要作用是控制煤料温度和粉尘的扬析，确保了流化床的安全性和粉尘的回收率。

第一段调湿工艺回路和第二段调湿工艺回路之间通过可调式溢流板连接，主要作用是在第一段流化风室中形成一定高度的床料层。第一段煤调湿工艺回路出来的煤料，通过可调式溢流板直接进入到第二段调湿工艺回路，煤料流程为串流布置。

本实用新型中的蛇形管加热器以及空气预热器，均以饱和热水为加热器热载体、以空气为流化床流化介质。饱和热水加热热源的主要热源来自焦炉烟道气余热。当湿煤水分过高时，流化床式干燥机内的煤料较难流化干燥脱水时，第一段调湿工艺回路可用空气预热器将流化空气温度加热到90℃以上，使得第一段调湿工艺回路中的流化风温和流化风量提高，加大了流化床内的容积流化风速，使得高水分煤料与热风产生强烈的对流换热，快速脱除煤料中水分，然后与床内的底料形成流化流化态干燥。并且通过空气预热器提高了流化风风温，提升了流化风载湿能力。

采用高比热的传热介质高温热水作为湿煤干燥调湿和流化床流化介质加热热源，空气作为流化介质。与用热烟气直接参与煤调湿的工艺技术相比，工艺流程所需热量仅为无内置加热器的20％，流化气体量也比采用烟道气作流化介质要少20％～30％左右。第一段流化床工艺回路中的流化风速一般为1.1～1.6m/s，风温视煤料湿度可提高到100℃以上，可控制煤料在高温状态下爆燃的安全性；第二段流化床工艺回路的流化速度为0.5～1.3m/s内可调，风温在50℃～80℃内可调；热源采用压力0.4～0.6MPa，温度为120℃～160℃的饱和热水；二段式干燥梯级调湿工艺装置有较高的的负荷调节范围和高湿度煤适应性。

在第二段调湿工艺回路中，随着工艺流程煤料水分逐渐脱除，沿着流程的干燥模块内的风速及风温梯级降低，可保证煤料温度保持在30℃～40℃之间，同时流化风风速也有显著降低，使得干燥的煤料处于低温状态，可以有效地避免煤调湿工艺流程中的煤挥发分析出爆燃的危险性；低流化速度可防止内置加热器管束与湿煤磨损，同时低温低速调湿工艺可以有效地防止煤料返潮和粉尘的扬析。

本实用新型的调湿能力从湿煤水分含量14.0％调至6％状况下，热源由焦炉烟道气余热提供，当湿煤水分含量大于14％时，可以通过第一段流化工艺回路的空气预热器调整流化风风温以及流化风速，来加强其对流换热效果和流化传热效率。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：包括第一段调湿工艺回路和第二段调湿工艺回路，所述第一段调湿工艺回路包括第一段流化风室(19)、空气预热器(14)和第一流化风机(20)，所述第一段流化风室(19)内无蛇形管加热模块，底部存有一层床料；第二段调湿工艺回路包括第二段流化风室(6)和第二流化风机(10)，所述第二段流化风室(6)主要由若干调湿模块组成，调湿模块内设有蛇形管加热器。

2.根据权利要求1所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：所述第一段流化风室(19)和第二段流化风室(6)在同一流化床式调湿机内，在第一段流化风室(19)的顶部还设有进料口(1)，第一段流化风室(19)和第二段流化风室(6)之间设有一可调式溢流板(12)；第一流化风机(20)和第二流化风机(10)均外接在流化床式调湿机上，空气预热器(14)位于第一流化风机(20)和流化床式调湿机之间。

3.根据权利要求2所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：在流化床式调湿机的顶部朝外设有流化风排风口(17)，流化床式调湿机内的顶部有一个沉降室(3)，第二段流化风室(6)与沉降室(3)之间为流化干燥区(4)。

4.根据权利要求3所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：所述流化风排风口(17)中还设有再热器(18)。

5.根据权利要求4所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：所述空气预热器(14)和再热器(18)内均设有蛇形管加热器。

6.根据权利要求5所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：第二段流化风室(6)内布置的蛇形管加热器上部设有滑轮挂钩，滑轮挂钩与流化床式调湿机外框架连接；蛇形管加热器主要由光管管束组成，管束呈水平错列布置，管内热介质为高温热水。

7.根据权利要求2所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：所述进料口(1)的末端还设有均料结构(2)。

8.根据权利要求1所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：第一段流化风室(19)和每个调湿模块的底部均设置了布风仓，布风仓由布风室(8)、布风板(7)及布风帽组成。

9.根据权利要求8所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：每个调湿模块内还独立带有小型流化风室，第二流化风机(10)和每个小型流化风室之间均设有调节阀门(9)。

10.根据权利要求1所述的用于炼焦煤分段干燥梯级调湿工艺的装置，其特征是：所述第二段流化风室的一侧设有出料口(5)，出料口(5)处设有可调节的出料挡板，以控制流化煤层的高度。