TWI475105B - 用於製造粉煤之方法 - Google Patents

Description

用於製造粉煤之方法

本發明大體上係關於一種用於製造粉煤之方法，尤其用於冶金工業之用途。

在冶金工業中，粉煤通常作為可燃物注入鼓風爐中。為確保鼓風爐良好地發揮功能，粉煤具有優良品質(亦即粉煤具有適當稠度、尺寸及濕度水準)係很重要。通常在研磨及乾燥設備中製造粉煤，其中在粉碎機中研磨原煤，且乾燥至適當濕度水準，隨後將所得粉煤饋入料斗中以作儲存或直接用於鼓風爐中。已知可使新鮮研磨之煤經受熱氣流以使粉煤乾燥。粉煤可(例如)由熱氣自粉碎機夾帶至過濾器，隨後在該過濾器中粉煤與氣體分離且饋入料斗。將一部分氣體再循環且加熱，隨後將其再引入粉碎機中。

為使研磨及乾燥設備恰當地發揮功能，監測乾燥氣體中之氧氣含量係很重要，通常監測過濾器下游處。若氧氣含量變得過高，則乾燥氣體與粉煤之組合可能成為具有潛在性危險結果之爆炸性混合物。一般而言，在再循環管線中(亦即在使乾燥氣體返回粉碎機之管線中)，自乾燥氣體中提取廢氣且注入新鮮空氣。

在已知研磨及乾燥設備中，監測乾燥氣體中之氧氣含量，且若發現所量測之氧氣含量過高，則減少引入再循環管線中之乾燥氣體中之新鮮空氣的量。此舉可降低乾燥氣 體中之氧氣含量。

然而，在一些情況下，例如若原煤極其乾燥及/或設備在減少之負載下運作，則減少引入乾燥氣體中之新鮮空氣之量可能不足以充分降低氧氣含量。確實，將引入乾燥氣體中之新鮮空氣之量減少至零(亦即不再引入新鮮空氣)之後，在該等情況下氧氣含量可能仍過高。為避免對設備之任何損害，隨後可能需要關閉研磨及乾燥設備。該關閉不僅導致產量損失，而且產生與更換乾燥氣體或調節乾燥氣體相關之額外費用。

發明目的

本發明之目的在於提供一種用於製造粉煤之改良方法，該方法不呈現先前技術方法之缺陷。此目的由如申請專利範圍第1項所請之方法達成。

以達成此目的，本發明提出一種用於製造粉煤之方法，該方法包含以下步驟：- 在熱氣產生器中將乾燥氣體，較佳惰性氣體加熱至預定溫度；- 將經加熱之乾燥氣體饋入粉碎機中；- 將原煤引入該粉碎機中，粉碎機將該原煤研磨成粉煤；- 收集來自該粉碎機之乾燥氣體與粉煤之混合物，且將該混合物饋入過濾器中，該過濾器使經乾燥之粉煤與乾燥氣體分離； - 收集該經乾燥之粉煤以供進一步使用，且將來自過濾器之乾燥氣體饋入再循環管線中以使至少一部分該乾燥氣體返回該熱氣產生器；- 測定(較佳在該再循環管線)乾燥氣體中之氧氣含量，且將所測定之氧氣含量與預定氧氣含量臨限值比較。

根據本發明之較佳具體實例，若所測定之氧氣含量高於預定氧氣臨限值，則在將經加熱之乾燥氣體饋入粉碎機中之前將水注入其中，所注入水之體積經計算以使氧氣含量降低至低於預定氧氣含量臨限值。將水注入乾燥氣體中使得乾燥氣體之總體積增加，從而減少相對氧氣體積。因此，注水可將氧氣含量降低至可接受含量，且從而避免對設備之任何損害或避免關閉研磨及乾燥設備之需要。

根據較佳具體實例，該方法進一步包含在再循環管線中將新鮮空氣注入乾燥氣體中，其中若所測定之氧氣含量高於預定氧氣含量臨限值，則減少注入乾燥氣體中之新鮮空氣之體積。

有利地，該方法包含首先減少注入乾燥氣體中之新鮮空氣之體積，且隨後，若所注入之新鮮空氣之體積達到零且氧氣含量仍高於預定氧氣臨限值，則在將經加熱之乾燥氣體饋入粉碎機之前將水注入其中，所注入水之體積經計算以使氧氣含量降低至低於預定氧氣含量臨限值。

較佳地，預定氧氣臨限值選擇在0與14體積%之間，較佳在5與12體積%之間。

根據本發明之進一步態樣，該方法包含以下其他步 驟：測定離開粉碎機之乾燥氣體與粉煤之混合物的出口溫度；及在將經加熱之乾燥氣體饋入粉碎機中之前，藉由控制注入經加熱之乾燥氣體之水之體積來控制出口溫度。藉由控制注入粉碎機上游之乾燥氣體中之水之量，可快速調節進入粉碎機之乾燥氣體之溫度以考慮由於引入粉碎機中之具有不同濕度水準之原煤而存在之溫差。從而可保持離開粉碎機之乾燥氣體之溫度(下文稱為出口溫度)儘可能恆定。

本態樣在設備啟動階段期間尤其有利，其中該方法包含啟動循環，其中將經加熱之乾燥氣體饋經粉碎機而不引入原煤，保持出口溫度低於第一溫度臨限值；及研磨循環，其中將經加熱之乾燥氣體饋經粉碎機且將原煤引入粉碎機中，保持出口溫度處於較佳工作溫度。根據本發明之重要態樣，該方法包含：- 在啟動循環期間，將該乾燥氣體加熱至高於第一溫度臨限值之溫度，且將一體積之水注入經加熱之乾燥氣體中，水之體積經計算以降低經加熱之乾燥氣體之溫度從而獲得低於該第一溫度臨限值之出口溫度；及- 在研磨循環開始時，減少注入經加熱之乾燥氣體中之水之體積以補償出口溫度之降低。

在設備啟動階段期間，通常在將原煤引入粉碎機中之前將乾燥氣體饋經設備。此舉可使個別組份加熱至所需工作溫度。藉由控制在此啟動階段期間注入粉碎機上游之乾燥氣體中之水的量，可使可能加熱至高於最大容許出口溫 度之溫度的乾燥氣體再次冷卻以使粉碎機下游之溫度不超過第一溫度臨限值。

當隨後開始引入原煤時，由於添加冷且濕之物質而發生出口溫度之急劇下降。藉由在熱氣產生器中將乾燥氣體過度加熱且隨後經由注水使其冷卻，可快速調整進入粉碎機之乾燥氣體之溫度以適應新操作條件。減少所注入水之量可使進入粉碎機之乾燥氣體之溫度快速升高以補償引入原煤所致之溫度降低。因此，顯著減少或甚至避免在較低溫度下製造粉煤之過渡時間。亦顯著減少不可用煤漿之量，從而提高設備之效率。

可基於出口溫度確定注入經加熱之乾燥氣體中之水之體積。或者，可基於所量測之粉碎機上之壓降確定注入經加熱之乾燥氣體中之水之體積。並不排除單獨或組合使用其他量度來確定注入經加熱之乾燥氣體中之水之體積。

較佳地，在研磨循環期間及在補償出口溫度降低之後，該方法包含以下其他步驟：減少對乾燥氣體之加熱；及減少注入經加熱之乾燥氣體中之水之體積以保持所需出口溫度。此舉可降低設備運作後之能量消耗。確實，過度加熱及隨後冷卻乾燥氣體之重要性在設備啟動階段期間尤其重要，其中此舉可提供緩衝以補償開始引入原煤時所發生之溫度降低。設備運作之後，可能僅發生較小之溫度降低且可減少緩衝。因此，在研磨及乾燥設備正常操作期間，無需在熱氣產生器中將乾燥氣體過度加熱且隨後將其冷卻至工作溫度。

在再循環管線中，一部分乾燥氣體可作為廢氣移除。除新鮮空氣之外，亦可將熱氣注入再循環管線中之乾燥氣體中。

該方法亦可包含連續監測出口溫度及將所量測之出口溫度與最高溫度比較，其中若所量測之出口溫度超過最高溫度，則增加注入經加熱之乾燥氣體中之水之體積。此舉使得使用一般過程控制所用之注水構件亦可用於緊急冷卻。

圖1展示用於使用本發明之方法製造粉煤之研磨及乾燥設備。

該研磨及乾燥設備10包含粉碎機20，原煤經由輸送機22饋入該粉碎機20中。在粉碎機20中，將原煤在內部活動件(圖中未示)或任何其他習知研磨構件之間壓碎成細粉。同時，將熱乾燥氣體饋經粉碎機20以使粉煤乾燥。乾燥氣體經由氣體入口24進入粉碎機20。在粉碎機20之上游，研磨及乾燥設備10包含熱氣產生器26，在該熱氣產生器26中可將乾燥氣體加熱至預定溫度。該熱氣產生器26由燃燒器27(諸如例如多噴槍式燃燒器(multiple lance burner))供能。經加熱之乾燥氣體自熱氣產生器26經由管道28運載至粉碎機20。在經加熱之乾燥氣體自氣體入口24穿過粉碎機20至出口30時，夾帶粉煤。粉煤與乾燥氣體之混合物自粉碎機20經由管道32運載至過濾器34，在該過濾器34中再次自乾燥氣體中移出粉煤且饋入粉煤收集 器36中，以備進一步使用。將離開過濾器34之乾燥氣體饋入再循環管線38以將其饋回熱氣產生器26。再循環管線38包含風扇構件40以使乾燥氣體穿過該設備循環。風扇構件40可位於用於自再循環管線38提取一部分乾燥氣體之管線42(例如通風管)之上游或下游。

再循環管線38進一步包含氣體注入構件44以將新鮮空氣及/或熱氣注入再循環管線38中。將所注入之新鮮空氣及/或熱氣與再循環之乾燥氣體混合。所注入之新鮮空氣可降低乾燥氣體之露點，且所注入之熱氣用於改良研磨及乾燥迴路之熱平衡。

根據本發明之重要態樣，設備10包含配置於熱氣產生器26下游及粉碎機20上游之注水構件46。該注水構件46之重要性將在以下描述中變得顯而易見。

注水構件46有助於藉由調節乾燥氣體中之氧氣含量來調節乾燥氣體之露點。在再循環管線38中，經由管線42提取一部分乾燥氣體，且可經由氣體注入構件44注入新鮮空氣。在習知設備中，出於安全原因藉助於氧氣感應器45監測氧氣含量，且若發現氧氣含量過高，則指示氣體注入構件44減少引入乾燥氣體中之新鮮空氣之量。然而，當氣體注入構件44達到其關閉點時，亦即當氣體注入構件44完全關閉且無新鮮空氣注入乾燥氣體中時出現問題。若隨後仍發現氧氣含量過高，則不能進一步減少注入乾燥氣體中之新鮮空氣之體積，而必需關閉設備。

根據本發明，乾燥氣體中之氧氣含量可藉由藉助於注 水構件46將水注入乾燥氣體中而降低。當由氧氣感應器45所量測之氧氣含量過高時，可指示注水構件46增加注入乾燥氣體中之水之體積，從而降低過濾器34下游之氧氣含量。

較佳地，首先藉由減少由氣體注入構件44注入乾燥氣體中之新鮮空氣之體積的習知方法來降低氧氣含量，且若此降低不足夠，則進一步藉由增加由注水構件46注入乾燥氣體中之水之體積來降低氧氣含量。

注水構件46之另一功能可為輔助調節粉碎機20出口處乾燥氣體之溫度。在操作中，在熱氣產生器26中將乾燥氣體加熱至預定溫度，且饋經粉碎機20。當使用來自乾燥氣體之熱來乾燥粉煤時，在粉碎機20中乾燥氣體之溫度被降低。原煤之濕度水準決定乾燥氣體之溫度損失。為防止損害過濾器34，(例如)藉助於溫度感應器48監測離開粉碎機20之粉煤與乾燥氣體之混合物之溫度(下文稱為出口溫度)。

為保持恰當出口溫度，需要控制進入粉碎機之乾燥氣體之溫度，此通常藉由控制熱氣產生器26之燃燒器27之輸出功率來達成。令人遺憾地，此方法具有相對緩慢之反應時間，其意謂在設備確定出口溫度過高或過低且使燃燒器27因此作出反應之後，經過一段時間之後出口溫度才會再次達到恰當出口溫度。

在設備啟動階段期間，反應時間尤其重要。確實，最初，將經加熱之乾燥氣體饋經設備，隨後引入原煤。此舉可使設備變熱且達到理想工作條件。當隨後在特定時間之 後將原煤引入粉碎機20中時，出口溫度急劇降至大大低於所需出口溫度。通常，燃燒器27隨後作出反應，藉由進一步加熱乾燥氣體以達到所需出口溫度。然而，隨後在延遲較長時間之後才獲得所需出口溫度，且同時獲得之任何粉煤可能由於尚未充分乾燥而必須棄去。確實，在出口溫度過低之過渡時期內，通常獲得不可用之煤漿而非經乾燥之粉煤。

根據本發明，在啟動階段期間，燃燒器27經設定以將乾燥氣體加熱至大大高於所需出口溫度。隨後藉由經由注水構件46將水注入經加熱之乾燥氣體中來對經加熱之乾燥氣體進行控制冷卻，由此冷卻乾燥氣體從而可達成所需出口溫度。在研磨及乾燥設備之特定變熱時間之後，當將原煤引入粉碎機20中時，出口溫度急劇降至大大低於所需出口溫度。替代藉由調適燃燒器27之加熱溫度來補償此急劇下降，減少由注水構件46注入乾燥氣體中之水之量。由此使經加熱之乾燥氣體較少程度地冷卻，而可保持所需出口溫度穩定。此程序之反應時間顯著短於習知程序之反應時間，從而顯著減少或免去出口溫度過低且製造不可用煤漿之過渡時期。

應注意，此方法在啟動階段期間，亦即在最初將原煤引入粉碎機中之後不久之過渡時期內展示其最顯著優點。然而，本發明之方法在設備正常操作期間亦有利。當發生原煤濕度減小時，可使出口溫度快速回復至所需出口溫度，假使發生溫度急劇下降。

為了最佳化能量消耗，出口溫度穩定之後逐漸減少對乾燥氣體之加熱以及隨後之冷卻為有利的。若不需要該隨後之冷卻，則可關閉注水系統。

有利地，注水構件46亦用於緊急冷卻。該方法可包含連續監測出口溫度及將所量測之出口溫度與最高溫度比較。當所量測之出口溫度超過最高溫度時，指示注水構件46增加注入經加熱之乾燥氣體中之水之體積，從而降低進入粉碎機20之乾燥氣體之溫度且因此亦降低離開粉碎機20之乾燥氣體之溫度。

10‧‧‧研磨及乾燥設備

20‧‧‧粉碎機

22‧‧‧輸送機

24‧‧‧氣體入口

26‧‧‧熱氣產生器

27‧‧‧燃燒器

28‧‧‧管道

30‧‧‧出口

32‧‧‧管道

34‧‧‧過濾器

36‧‧‧粉煤收集器

38‧‧‧再循環管線

40‧‧‧風扇構件

42‧‧‧管線

44‧‧‧氣體注入構件

45‧‧‧氧氣感應器

46‧‧‧注水構件

48‧‧‧溫度感應器

本發明將自以上對一非限制性具體實例之描述且參考隨附圖式而更顯而易見，其中圖1展示用於實施本發明之方法的研磨及乾燥設備之示意圖。

10‧‧‧研磨及乾燥設備

20‧‧‧粉碎機

22‧‧‧輸送機

24‧‧‧氣體入口

26‧‧‧熱氣產生器

27‧‧‧燃燒器

28‧‧‧管道

30‧‧‧出口

32‧‧‧管道

34‧‧‧過濾器

36‧‧‧粉煤收集器

38‧‧‧再循環管線

40‧‧‧風扇構件

42‧‧‧管線

44‧‧‧氣體注入構件

45‧‧‧氧氣感應器

46‧‧‧注水構件

48‧‧‧溫度感應器

Claims (15)

1. 一種用於製造粉煤之方法，該方法包含以下步驟：- 在熱氣產生器中將乾燥氣體加熱至預定溫度；- 將經加熱之乾燥氣體饋入粉碎機中；- 將原煤引入該粉碎機中，該粉碎機使該原煤成為粉煤；- 收集來自該粉碎機之乾燥氣體與粉煤之混合物，且將該混合物饋入過濾器中，該過濾器使經乾燥之粉煤與該乾燥氣體分離；- 收集該經乾燥之粉煤以供進一步使用，且將來自該過濾器之乾燥氣體饋入再循環管線中以使至少一部分該乾燥氣體返回該熱氣產生器；- 測定該乾燥氣體中之氧氣含量，且將所測定之氧氣含量與預定氧氣含量臨限值比較，該方法之特徵在於， 該乾燥氣體中之氧氣含量在研磨循環期間被測定，其中將經加熱之乾燥氣體饋經該粉碎機，且將原煤引入該粉碎機中，且於該研磨循環期間，若所測定之氧氣含量高於該預定氧氣含量臨限值，則在將該經加熱之乾燥氣體饋入該粉碎機中之前將水注入其中，所注入水之體積經計算以使該氧氣含量降低至低於該預定氧氣含量臨限值。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，在該再循環管線中，將新鮮空氣注入該乾燥氣 體中，且其中，若所測定之氧氣含量高於該預定氧氣含量臨限值，則減少注入該乾燥氣體中之新鮮空氣之體積。
3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，若該所注入新鮮空氣體積達到零且該氧氣含量仍高於該預定氧氣臨限值，則在將該經加熱之乾燥氣體饋入該粉碎機之前將水注入其中，該所注入水體積經計算以使該氧氣含量降低至低於該預定氧氣含量臨限值。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中該預定氧氣臨限值係選擇在0與14體積%之間。
5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該預定氧氣臨限值係選擇在5與12體積%之間。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其包含：測定離開該粉碎機之乾燥氣體與粉煤之混合物的出口溫度；及在將經加熱之乾燥氣體饋入粉碎機中之前，藉由控制注入經加熱之乾燥氣體之水之體積來控制出口溫度，該所注入水體積經計算以使該出口溫度為較佳工作溫度。
7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該方法包含：- 啟動循環，其中將經加熱之乾燥氣體饋經該粉碎機而不引入原煤，保持該出口溫度低於第一溫度臨限值，及- 研磨循環，其中將經加熱之乾燥氣體饋經該粉碎機，且將原煤引入該粉碎機中，保持該出口溫度 處於較佳工作溫度，其中- 在該啟動循環期間，將該乾燥氣體加熱至高於該第一溫度臨限值之溫度，且將一體積之水注入該經加熱之乾燥氣體中，該水體積經計算以降低該經加熱之乾燥氣體之溫度從而獲得低於該第一溫度臨限值之出口溫度；及- 在該研磨循環開始時，減少注入該經加熱之乾燥氣體中之水之體積以補償出口溫度降低。
8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中注入該經加熱之乾燥氣體中之水之體積係以由該出口溫度所決定之速率減少。
9. 如申請專利範圍第6項之方法，其中注入該經加熱之乾燥氣體中之水之體積係以由所量測之該粉碎機上之壓降所決定之速率減少。
10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中，在該研磨循環期間及在補償該出口溫度降低之後，該方法包含以下步驟：- 減少對該乾燥氣體之加熱；及- 減少注入該經加熱之乾燥氣體中之水之體積以保持所需出口溫度。
11. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中，在該再循環管線中，提取至少一部分該乾燥氣體作為廢氣。
12. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中，在 該再循環管線中，將新鮮空氣及/或熱氣注入該乾燥氣體中。
13. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其包含：連續監測該出口溫度及將所量測之出口溫度與最高溫度比較；及若所量測之出口溫度超過該最高溫度，則增加注入該經加熱之乾燥氣體中之水之體積。
14. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中在由噴槍式燃燒器供能之熱氣產生器中加熱該乾燥氣體。
15. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中藉助於配置於該熱氣產生器與該粉碎機之間的注水裝置將水注入該經加熱之乾燥氣體中。