CN211227022U - 一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，该装置包括由粉碎机、筛分机、料斗、套筒式运输管内管、干燥塔、螺旋运输带和炼焦炉顺序连接构成的物料运输路径，由炼焦炉的余热回收装置、余热回收管道、套筒式运输管外筒、冷凝水管道、蒸汽发生器、蒸汽管道、过热器和过热蒸汽管道和干燥塔顺序连接构成的蒸汽循环路径。本实用新型解决了煤调湿技术中煤水分降低后，导致粉尘污染增大、炭化室炉墙和上升管结石墨加速，焦粉质量不均一，以及采用过热蒸汽干燥技术进行煤调湿中因炼焦煤进料过程导致设备密闭性大幅下降和炼焦煤原料与过热蒸汽热交换而导致物料含水率上升，降低调湿工艺效果的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于煤调湿技术领域，具体涉及一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置。
背景技术
结晶碳前驱体，是指用于生产结晶碳的前驱体材料，包括不定形的、板状的、片状的、球状的或纤维状的天然石墨或人造石墨或其组合，软碳、硬碳、中间相沥青碳化的产物、烧结的焦炭或其组合。烧结的焦煤粉是一种理想的结晶碳前驱体，但是在用煤制备烧结的焦煤粉的过程中，由于煤的含水量过高，往往导致煤焦粉烧结过程能耗大、废水排放大、获得的焦碳粉质量差，因而实际操作中，往往在烧结前增加一步煤调湿技术。煤调湿技术(coal moisture control,CMC)是“装炉煤水分控制工艺”的简称，即将炼焦煤料在装炉前去掉一部分水分，保持装炉煤水分控制在6％左右，然后装炉进行炼焦生产。煤调湿技术不同于煤预热和煤干燥，其有严格的水分控制措施，能确保焦炉煤水分的恒定。
现有的煤调湿技术，主要有直接换热型煤调湿技术、复合床煤调湿技术、间接煤调湿技术等。煤调湿技术使得装炉煤水分控制在约6％水平，有效降低炼焦总能耗，提高焦炭产量，改善焦炭质量，弱黏结性煤配入比例增加，可以减少炼焦废水。但是，现有煤调湿技术也存在一定的不足，煤水分降低后，转运和装煤过程中灰尘增加约1倍，炭化室炉墙和上升管结石墨加速，粗焦油中含渣量增大。
过热蒸汽干燥技术是一种较为理想的干燥技术，由于过热蒸汽干燥存在一个逆转点，因而相较于传统的干燥方法，过热蒸汽干燥法的干燥速率更快，且由于蒸汽的存在，能够有效减少炼焦过程中的灰尘，从而减缓炭化室炉墙和上升管结石墨的速度。但是，当前过热蒸汽干燥技术尚未用到煤调湿工艺中，主要困难在于，热蒸汽干燥对于设备的密闭性要求较高，而炼焦煤进料过程导致设备密闭性大幅下降，并且过热蒸汽的温度在100℃以上，而炼焦煤原料温度仅为环境温度，在物料进入设备初期，往往会发生能量交换，导致蒸汽凝结，使得物料含水率上升，降低调湿工艺效果。
但现有煤调湿技术又导致粉尘污染增大、炭化室炉墙和上升管结石墨加速，焦粉质量不均一，进而导致所得焦煤粉制备的结晶碳成本高、质量不稳定。
实用新型内容
本实用新型是针对现有的煤调湿技术中煤水分降低后，导致粉尘污染增大、炭化室炉墙和上升管结石墨加速，焦粉质量不均一，以及采用过热蒸汽干燥技术进行煤调湿中因炼焦煤进料过程导致设备密闭性大幅下降和炼焦煤原料与过热蒸汽热交换而导致物料含水率上升，降低调湿工艺效果的问题，提供一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，利用过热蒸汽干燥技术进行煤调湿，以克服上述问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：
一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，包括炼焦炉，其中，还包括粉碎机、筛分机、料斗、套筒式运输管、干燥塔、螺旋运输带、蒸汽发生器、过热器、物料输送管道、余热回收管道、冷凝水管道、蒸汽管道和过热蒸汽管道，所述套筒式运输管包括外筒和设置其内的内管，所述粉碎机出口与筛分机入口连接，筛分机出口与料斗入口连接，所述料斗出口与套筒式运输管内管的入口连接，内管的出口通过物料输送管道与干燥塔的入料口连接，螺旋运输带设置在干燥塔内，其上端和下端分别与干燥塔的进料口和出料口连接，干燥塔的出料口通过原料输送管道与炼焦炉的入口连接，构成物料运输路径；
所述炼焦炉的余热回收装置通过余热回收管道与套筒式运输管的外筒连接，所述套筒式运输管外筒的出口经冷凝水管道与蒸汽发生器的入口连接，所述蒸汽发生器的出口经蒸汽管道与过热器的入口连接，所述过热器的出口经过热蒸汽管道与设置在干燥塔底部的蒸汽入口连接，设置在干燥塔上部的蒸汽出口通过冷凝水管道与蒸汽发生器的入口连接，构成蒸汽循环路径。采用套筒式运输管，内管在物料运输路径中，外筒在蒸汽循环路径中，外筒的余热蒸汽对内管的炼焦煤原料进行间接加热，提高物料温度，使得物料在进入干燥塔时温度已经较高，不会导致过热蒸汽大量发生冷凝，解决了过热蒸汽冷凝问题，从而提高了煤调湿的效果，能够保障煤调湿工艺后的原料煤湿度低于6％，同时减少炼焦过程中灰尘的产生。
进一步地，所述螺旋运输带自上而下为螺旋式，在所述干燥塔的进料口和出料口分别设有进料阀和出料阀；在所述进料阀前面的物料输送管道上设有流量阀。螺旋运输带可以使炼焦原料在干燥塔里充分与过热蒸汽接触，被吸水干燥，干燥效果好。
再进一步地，所述进料阀和出料阀均为螺旋闸阀，所述流量阀为腭式闸门、扇形闸门或插板阀。螺旋闸阀密封效果好，能保证干燥塔的密闭性，采用上述流量阀可便捷控制炼焦原料的运输速度。
更进一步地，所述干燥塔为立式干燥塔，所述螺旋运输带与干燥塔的进料口和出料口通过密封件连接。立式干燥塔能使炼焦原料在干燥塔里充分与过热蒸汽接触，被吸水干燥，干燥效果好。
更进一步地，所述密封件为法兰或密封环。选用法兰或密封环密封，密封效果好且方便维护与检修。
更进一步地，所述套筒式运输管的外筒为中空环状柱体。
更进一步地，所述余热回收管道、冷凝水管道、蒸汽管道和过热蒸汽管道外表面均设有保温层。增加保温层实现节能目的。
利用本实用新型一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置的方法包括以下流程：
(A)物料运输流程：将炼焦煤从料仓送入粉碎机粉碎，经粉碎后的炼焦煤颗粒经筛分机筛分后，将合格的炼焦煤颗粒送入料斗作为炼焦原料，炼焦原料经过套筒式运输管的内管通过原料输送管道运输到干燥塔顶部，通过干燥塔入料口的螺旋进料阀进入螺旋运输带的始端，在螺旋运输带的作用下向干燥塔底部运输，被吸水干燥后的炼焦原料从干燥塔出料口的出料阀输出，经由原料输送管道进入炼焦炉炼焦；
(B)蒸汽循环流程:将炼焦炉产生的余热及水蒸汽利用余热回收装置进行回收，通过余热回收管道运输到套筒式运输管的外筒进行冷凝，冷凝后的冷凝水及剩余蒸汽通过冷凝水管道进入蒸汽发生器再次生成蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道进入过热器并加热形成过热蒸汽，过热蒸汽通过过热蒸汽管道由干燥塔的蒸汽入口进入干燥塔的底部，从干燥塔底部向塔顶扩散，与螺旋运输带上的炼焦原料进行能量交换并吸收炼焦原料中的水分，最后形成冷凝水由干燥塔上部的蒸汽出口输出，并循环进入蒸汽发生器。
其中，所述(A)物料运输流程中，进料阀控制干燥塔的进料，流量阀控制炼焦原料进入干燥塔的流量，通过调节流量阀的流速来控制螺旋运输带的运输面上炼焦原料层的厚度为30-50mm，优选35～45mm，最优选40mm；所述筛分机的密度为4～10目，以使炼焦煤颗粒粒径＜5mm；所述螺旋运输带的传送速度为0.5～1.5m/min；所述干燥塔的出料由出料阀控制。螺旋运输带上30-50mm的原料层厚度，颗粒粒径小于5mm，以及传输速度控制在0.5～1.5m/min，如此参数的配合，可以精确控制炼焦原料在干燥塔内与过热蒸汽的接触时间，与下面所述的过热蒸汽参数的协调配合，可使炼焦原料的湿度控制在低于6％的范围。
其中，所述(B)蒸汽循环流程中，蒸汽的加热过程为：蒸汽发生器将进入的冷凝水及剩余蒸汽加热成100℃的沸水，之后对沸水继续加热成为湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽传输到过热器后，过热器对湿饱和蒸汽不断加热，待水全部由液态变为气态后成为干饱和蒸汽，干饱和蒸汽经过不断加热成为过热蒸汽，所述过热蒸汽的温度为130～180℃，优选145～165℃，最优选160℃；所述蒸汽流量为7～10kg/h，优选8.5～9.59kg/h，最优选9kg/h。在上述参数的协调配合下，可使炼焦原料的湿度控制在低于6％的范围。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1.本实用新型的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置中，螺旋运输带与干燥塔的进料口和出料口通过密封件连接，且进料阀和出料阀采用螺旋阀使干燥塔的原料进出路径密封良好，同时干燥塔的蒸汽入口和出口由于气压的存在而保持良好的气密性，从而保证了干燥塔具有良好的密闭性。
2.采用套筒式运输管实现了对进入干燥塔的炼焦原料的预加热，使得物料在进入干燥塔时温度已经较高，不会导致过热蒸汽大量发生冷凝，从而提高了煤调湿的效果，能够保障煤调湿工艺后的原料煤湿度低于6％，解决了现有技术中因炼焦煤原料温度为环境温度，在物料进入设备初期而发生能量交换，导致蒸汽凝结，使得物料含水率上升的问题。
3.本实用新型的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置和方法是利用过热蒸汽干燥技术进行煤调湿，干燥速率更快，且由于蒸汽的存在，能够有效减少炼焦过程中的灰尘，从而减缓炭化室炉墙和上升管结石墨的速度。
4.本实用新型的干燥塔采用立式干燥塔，充分保证了干燥塔中过热蒸汽与炼焦原料的能量交换和吸水效率，从而提高了煤调湿的效果。
5.本实用新型采用余热利用，实现节能目的。
附图说明
图1为本实用新型的结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置的结构示意图。
其中，1-粉碎机、2-筛分机、3-料斗、4-套筒式运输管、5-进料阀、6-干燥塔、7-出料阀、8-炼焦炉、9-蒸汽发生器、10-过热器、11-流量阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，包括炼焦炉、粉碎机、筛分机、料斗、套筒式运输管、干燥塔、螺旋运输带、蒸汽发生器、过热器、物料输送管道、余热回收管道、冷凝水管道、蒸汽管道和过热蒸汽管道，所述套筒式运输管包括外筒和设置其内的内管，所述粉碎机出口与筛分机入口连接，筛分机出口与料斗入口连接，所述料斗出口与套筒式运输管内管的入口连接，内管的出口通过物料输送管道与干燥塔的入料口连接，在所述干燥塔的进料口和出料口分别设有进料阀和出料阀；在所述进料阀前面的物料输送管道上设有流量阀；所述螺旋运输带自上而下为螺旋式，设置在干燥塔内，其上端和下端分别通过法兰与干燥塔的进料口和出料口连接，干燥塔的出料口通过原料输送管道与炼焦炉的入口连接，构成物料运输路径；其中，流量阀为腭式闸门，所述套筒式运输管的外筒为中空环状柱体。
所述炼焦炉的余热回收装置通过余热回收管道与套筒式运输管的外筒连接，所述套筒式运输管外筒的出口经冷凝水管道与蒸汽发生器的入口连接，所述蒸汽发生器的出口经蒸汽管道与过热器的入口连接，所述过热器的出口经过热蒸汽管道与设置在干燥塔底部的蒸汽入口连接，设置在干燥塔上部的蒸汽出口通过冷凝水管道与蒸汽发生器的入口连接，构成蒸汽循环路径。
其中，所述余热回收管道、冷凝水管道、蒸汽管道和过热蒸汽管道均设有保温层。
一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿方法，包括以下流程：
(A)物料运输流程：将炼焦煤从料仓送入粉碎机粉碎，经粉碎后的炼焦煤颗粒经筛分机筛分后，将合格的炼焦煤颗粒送入料斗作为炼焦原料，炼焦原料经过套筒式运输管的内管通过原料输送管道运输到干燥塔顶部，通过干燥塔入料口的螺旋进料阀进入螺旋运输带的始端，在螺旋运输带的作用下向干燥塔底部运输，被吸水干燥后的炼焦原料从干燥塔出料口的出料阀输出，经由原料输送管道进入炼焦炉炼焦；其中，进料阀控制干燥塔的进料，通过调节流量阀的流速来控制螺旋运输带的运输面上炼焦原料层的厚度为30mm；所述筛分机的密度为4目，以使炼焦煤颗粒粒径＜5mm；所述螺旋运输带的传送速度为0.5m/min；所述干燥塔的出料由出料阀控制。
(B)蒸汽循环流程:将炼焦炉产生的余热及水蒸汽利用余热回收装置进行回收，通过余热回收管道运输到套筒式运输管的外筒进行冷凝，冷凝后的冷凝水及剩余蒸汽通过冷凝水管道进入蒸汽发生器再次生成蒸汽，蒸汽通过蒸汽管道进入过热器并加热形成过热蒸汽，过热蒸汽通过过热蒸汽管道由干燥塔的蒸汽入口进入干燥塔的底部，从干燥塔底部向塔顶扩散，与螺旋运输带上的炼焦原料进行能量交换并吸收炼焦原料中的水分，最后形成冷凝水由干燥塔上部的蒸汽出口输出，并循环进入蒸汽发生器。其中，蒸汽的加热过程为：蒸汽发生器将进入的冷凝水及剩余蒸汽加热成100℃的沸水，之后对沸水继续加热成为湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽传输到过热器后，过热器对湿饱和蒸汽不断加热，待水全部由液态变为气态后成为干饱和蒸汽，干饱和蒸汽经过不断加热成为过热蒸汽，所述过热蒸汽的温度为130℃；所述蒸汽流量为10kg/h。
经检测，本实施例的经过热蒸汽煤调湿的炼焦原料水分含量为5％。
实施例2
本实施例与实施例1中一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置的区别在于：
流量阀选用扇形闸门，螺旋运输带通过密封环与干燥塔的进料口和出料口连接。
本实施例与实施例1中一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿方法的区别在于：
(A)物料运输流程：进料阀控制干燥塔的进料，通过调节流量阀的流速来控制螺旋运输带的运输面上炼焦原料层的厚度为40mm；所述筛分机的密度为6目，以使炼焦煤颗粒粒径＜5mm；所述螺旋运输带的传送速度为1m/min；所述干燥塔的出料由出料阀控制。
(B)蒸汽循环流程:蒸汽的加热过程为：蒸汽发生器将进入的冷凝水及剩余蒸汽加热成100℃的沸水，之后对沸水继续加热成为湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽传输到过热器后，过热器对湿饱和蒸汽不断加热，待水全部由液态变为气态后成为干饱和蒸汽，干饱和蒸汽经过不断加热成为过热蒸汽，所述过热蒸汽的温度为145℃；所述蒸汽流量为9kg/h。
经检测，本实施例的经过热蒸汽煤调湿的炼焦原料水分含量为3.9％。
实施例3
本实施例与实施例1中一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置的区别在于：
流量阀选用插板阀。
本实施例与实施例1中一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿方法的区别在于：
(A)物料运输流程：进料阀控制干燥塔的进料，通过调节流量阀的流速来控制螺旋运输带的运输面上炼焦原料层的厚度为35mm；所述筛分机的密度为8目，以使炼焦煤颗粒粒径＜5mm；所述螺旋运输带的传送速度为1.0m/min；所述干燥塔的出料由出料阀控制。
(B)蒸汽循环流程:蒸汽的加热过程为：蒸汽发生器将进入的冷凝水及剩余蒸汽加热成100℃的沸水，之后对沸水继续加热成为湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽传输到过热器后，过热器对湿饱和蒸汽不断加热，待水全部由液态变为气态后成为干饱和蒸汽，干饱和蒸汽经过不断加热成为过热蒸汽，所述过热蒸汽的温度为160℃；所述蒸汽流量为8.5kg/h。
经检测，本实施例的经过热蒸汽煤调湿的炼焦原料水分含量为5.9％。
实施例4
本实施例的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置与实施例1相同。
本实施例与实施例1中一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿方法的区别在于：
(A)物料运输流程：进料阀控制干燥塔的进料，通过调节流量阀的流速来控制螺旋运输带的运输面上炼焦原料层的厚度为45mm；所述筛分机的密度为8目，以使炼焦煤颗粒粒径＜5mm；所述螺旋运输带的传送速度为1.2m/min；所述干燥塔的出料由出料阀控制。
(B)蒸汽循环流程:蒸汽的加热过程为：蒸汽发生器将进入的冷凝水及剩余蒸汽加热成100℃的沸水，之后对沸水继续加热成为湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽传输到过热器后，过热器对湿饱和蒸汽不断加热，待水全部由液态变为气态后成为干饱和蒸汽，干饱和蒸汽经过不断加热成为过热蒸汽，所述过热蒸汽的温度为165℃；所述蒸汽流量为9.59kg/h。
经检测，本实施例的经过热蒸汽煤调湿的炼焦原料水分含量为3.6％。
实施例5
本实施例的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置与实施例1相同。
本实施例与实施例1中一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿方法的区别在于：
(A)物料运输流程：进料阀控制干燥塔的进料，通过调节流量阀的流速来控制螺旋运输带的运输面上炼焦原料层的厚度为50mm；所述筛分机的密度为10目，以使炼焦煤颗粒粒径＜5mm；所述螺旋运输带的传送速度为1.5m/min；所述干燥塔的出料由出料阀控制。
(B)蒸汽循环流程:蒸汽的加热过程为：蒸汽发生器将进入的冷凝水及剩余蒸汽加热成100℃的沸水，之后对沸水继续加热成为湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽传输到过热器后，过热器对湿饱和蒸汽不断加热，待水全部由液态变为气态后成为干饱和蒸汽，干饱和蒸汽经过不断加热成为过热蒸汽，所述过热蒸汽的温度为180℃；所述蒸汽流量为7kg/h。
经检测，本实施例的经过热蒸汽煤调湿的炼焦原料水分含量为4.2％。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，包括炼焦炉，其特征在于：还包括粉碎机、筛分机、料斗、套筒式运输管、干燥塔、螺旋运输带、蒸汽发生器和过热器，所述套筒式运输管包括外筒和设置其内的内管，所述粉碎机出口与筛分机入口连接，筛分机出口与料斗入口连接，所述料斗出口与套筒式运输管内管的入口连接，内管的出口通过物料输送管道与干燥塔的入料口连接，所述螺旋运输带设置在干燥塔内，其上端和下端分别与干燥塔的进料口和出料口连接，干燥塔的出料口通过原料输送管道与炼焦炉的入口连接，构成物料运输路径；
所述炼焦炉的余热回收装置通过余热回收管道与套筒式运输管的外筒连接，所述套筒式运输管外筒的出口经冷凝水管道与蒸汽发生器的入口连接，所述蒸汽发生器的出口经蒸汽管道与过热器的入口连接，所述过热器的出口经过热蒸汽管道与设置在干燥塔底部的蒸汽入口连接，设置在干燥塔上部的蒸汽出口通过冷凝水管道与蒸汽发生器的入口连接，构成蒸汽循环路径。
2.根据权利要求书1所述的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，其特征在于：所述螺旋运输带自上而下为螺旋式，在所述干燥塔的进料口和出料口分别设有进料阀和出料阀；在所述进料阀前面的物料输送管道上设有流量阀。
3.根据权利要求书2所述的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，其特征在于：所述进料阀和出料阀均为螺旋闸阀，所述流量阀为腭式闸门、扇形闸门或插板阀。
4.根据权利要求书1所述的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，其特征在于：所述干燥塔为立式干燥塔，所述螺旋运输带与干燥塔的进料口和出料口通过密封件连接。
5.根据权利要求书4所述的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，其特征在于：所述密封件为法兰或密封环。
6.根据权利要求书1所述的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，其特征在于：所述套筒式运输管的外筒为中空环状柱体。
7.根据权利要求书1所述的一种结晶碳前驱体生产用过热蒸汽煤调湿装置，其特征在于：所述余热回收管道、冷凝水管道、蒸汽管道和过热蒸汽管道外表面均设有保温层。
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|---|---|---|---|---|
| CN116281945A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-23 | 福州大学 | 基于过热蒸汽快速炭化工艺的硬碳材料前驱体制备方法 |
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- 2019-11-13 CN CN201921953769.XU patent/CN211227022U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN116281945A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-06-23 | 福州大学 | 基于过热蒸汽快速炭化工艺的硬碳材料前驱体制备方法 |
| CN116281945B (zh) * | 2023-03-29 | 2024-05-31 | 福州大学 | 基于过热蒸汽快速炭化工艺的硬碳材料前驱体制备方法 |
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |