CN104180609A - 一种大型褐煤干燥与提质的流化床***和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种褐煤分级干燥提质流化床***，包括流化床、燃煤热风炉和热风循环利用***，所述热风循环利用***将所述燃煤热风炉和流化床密封连接，其特征在于，进入所述流化床中的破碎褐煤被分成提质煤粒和细粉煤粉，其中所述细粉煤粉被送至所述燃煤热风炉中燃烧以便为所述流化床***提供热量；还包括褐煤分级提质***，所述提质煤粒在所述褐煤分级提质***的作用下在所述流化床中进行颗粒大小分级，并根据所述煤粒的颗粒大小不同而经受不同的提质处理。通过本发明的褐煤分级干燥提质流化床***，可以实现褐煤的工业化分级干燥提质处理，提高褐煤的利用率。

Description

一种大型褐煤干燥与提质的流化床***和装置

技术领域

本发明涉及一种大型褐煤干燥与提质的流化床***和装置

背景技术

现如今我国的能源仍以煤炭为主，已经成为世界第一产煤大国。在未来几十年内，我国经济的持续发展将继续依靠煤炭提供主要的能源支持。但是目前我国的煤炭资源的开采和利用以烟煤和无烟煤为主，褐煤的开采和利用水平很低。随着我国能源需求的不断增加以及烟煤、无烟煤资源的过量开采，使得褐煤的开发和利用将越来越重要。与烟煤、无烟煤相比，褐煤的优势是价格较低，反应活性高，但其热值相对较低，含水量较高。因此褐煤开发利用的关键之一是褐煤干燥和提质技术的开发。

褐煤含氧量高、水分大、密度小，如不提质，不仅会增加40～60％的无效运力成本，还会大大限制褐煤的使用领域近年来，国内褐煤干燥技术的研究有了长足的发展，但和国外技术相比还存在一定的差距。在干燥方式上，褐煤干燥方式主要有流化床、回转窑等，干燥介质主要有烟气、水蒸汽等。从干燥原理看，流化床干燥工艺存在大型化及流态控制问题，而回转窑干燥工艺其处理量受到加热气体量的限制，很难大型化应用。从干燥介质看，由于褐煤是一种极易析出挥发分的煤种，在采用含氧气体干燥过程时，如果出现局部氧化放热所导致的过热问题，容易引起挥发分燃烧，从而造成干燥***的燃烧问题，影响***的正常稳定运行。现有褐煤干燥工艺多处于规模示范阶段，稳定运行问题是困扰这些工艺规模应用的主要原因之一。从褐煤干燥技术的应用情况看，目前尚缺少工程应用与经济性等方面均完善的工艺与技术。因此，从目前褐煤干燥工艺发展情况看，可大型化的、现场操作简单、性能稳定的高效褐煤干燥技术一直是研究与开发的主要方向。

CN201753345U公开了一种褐煤的过热蒸汽强化循环分级粉碎提质***，它包括供料***，供料***分别与高温烟气发生装置和风选干燥装置连接，其中，高温烟气发生装置出气端与风选装置连接，风选干燥装置的出风端与分离除尘装置连接，分离除尘装置的废气出口与排空装置和循环***连接，循环***则分别与高温烟气发生装置和风选装置连接，风选装置还与至少一个粉碎通风装置连接，虽然现有技术已经公开了利用风力对褐煤进行分级，但是并没有描述不同颗粒的具体粒度以及处理速度，以提供集褐煤干燥、提质分级的一体化装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供集褐煤进行干燥，同时实现对褐煤提质分级的一体化***及装置。

为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

一种褐煤分级干燥提质流化床***，包括流化床、燃煤热风炉和热风循环利用***，所述热风循环利用***将所述燃煤热风炉和流化床密封连接，其特征在于，进入所述流化床中的破碎褐煤被分成提质煤粒和细粉煤粉，其中所述细粉煤粉被送至所述燃煤热风炉中燃烧以便为所述流化床***提供热量；还包括褐煤分级提质***，所述提质煤粒在所述褐煤分级提质***的作用下在所述流化床中进行颗粒大小分级，并根据所述煤粒的颗粒大小不同而经受不同的提质处理。

本发明最后还提供了一种褐煤分级干燥提质方法，对待处理的褐煤进行粉碎处理，并将粉碎后的褐煤根据颗粒大小进行分级，并根据颗粒大小的不同同时进行不同的提质处理。

在本发明所述的褐煤分级干燥提质流化床***中，所述流化床包括干燥段、提质段和冷却段，提质煤粒借助所述褐煤分级提质***在所述干燥段中根据颗粒大小进行分级，并在所述提质段中进行不同的提质处理。

其中，所述分级提质***包括靠近设置的大颗粒煤粒输送装置和中颗粒煤粒输送装置，在所述两个输送装置下方均设有布风板，由所述热风循环利用***引入的气体经所述布风板吹出作用到所述两个输送装置上的提质煤粒上。

优选的是，在所述提质段中，所述大颗粒煤粒输送装置的输送速度低于所述中颗粒煤粒输送装置的输送速度。

优选的是，在所述提质段中，所述大颗粒煤粒输送装置的长度比所述中颗粒煤粒输送装置的长度更长。

优选的是，在所述提质段中，所述大颗粒煤粒输送装置位于所述中颗粒煤粒输送装置的下方。

优选的是，在布风板上设有吹出热烟气的布风板孔道，在所述干燥段中，所述大颗粒煤粒输送装置下方的布风板孔道向中颗粒煤粒输送装置倾斜并与水平成60-75°角。

优选的是，大颗粒煤粒输送装置下方的布风板孔道倾斜角度随着靠近所述中颗粒煤粒输送装置而变大

优选的是，中颗粒煤粒输送装置下方的布风板孔道向出料方向倾斜与水平成60-75°角。

优选的是，在大颗粒煤粒输送装置和中颗粒煤粒输送装置之间设置高度可调的溢流堰。

优选的是，流化床的干燥段温度为200～300℃，提质段温度在500～600℃，冷却段温度低于30℃，介质为低氧烟气。

优选的是，提质段的工作压力略高于干燥段，并且冷却段的工作压力略高于提质段。

优选的是，在冷却段和提质段均设有挡风板。

优选的是，在提质段中也设置有细粉煤粉回收装置，以将输送过程中摩擦产生的细粉煤粉进一步回收利用。

优选的是，流化床在床体底部设有多个均压风箱，并在两侧均匀排布出气口，使得各段床层各处风压相同。在干燥段和提质段均压风箱外侧均对应设置有独立的混风室，用干燥完的废烟气返混，从而控制干燥热风的温度和含氧量。

优选的是，混风室内设有混气花墙，以使冷热气体混合均匀从而保证进入流化床的气体均质。

优选的是，冷却段采用净化后的煤气经烟冷器冷却循环使用，冷却介质温度为30℃。

优选的是，在流化室、混风室、均压风箱和燃气室内均设置防爆门。

优选的是，所述***在处理过程中煤气的含氧量低于0.2％。

本发明还提供一种褐煤分级干燥提质流化床装置，其特征在于，包括干燥段、提质段和冷却段，提质煤粒借助所述褐煤分级提质***在所述干燥段中根据颗粒大小进行分级，并在所述提质段中进行不同的提质处理。

其中，流化床的处理条件优选为，干燥段温度为200～300℃，预热介质为低温低氧烟气；提质段温度在500～600℃，冷却段温度低于30℃，加热冷却介质均为煤气。在工作时，低氧热风通过均压风箱进入流化床床体，与20mm以下粒度的褐煤颗粒错流接触并使之流化。0.15mm以下粒度的煤粉在热风的作用下瞬间得到提质，并被带入高效旋风分离器进行气固分离，分离下的细粉送入细粉回收装置回收利用；0.15～1mm的中等粒度的煤粉颗粒被热风提质，落入流化床床体两侧的中等颗粒输送机；1～20mm的大颗粒褐煤在流化床床体内被大颗粒输送机缓慢带动向前移动并被提质，在冷却段冷却后回收。最终实现褐煤颗粒分级干燥提质的目的。干燥段、提质段以及冷却段之间均由竖直的挡板隔开，与底部缓慢移动的煤颗粒形成相对封闭的空间，可防止预热段、提质段的热风混合，避免着火及***事故。煤气经净化冷凝除去提质带来的水气和焦油气，一部分外供，一部分送往燃气室燃烧，产生的烟气进入混气室降温后送往预热段均压风箱用于预热段热源，一部分回收被燃气室间接加热到500～600℃以后，送往提质段均压风箱，给提质段提供热源，一部分通过烟冷器降温后用于冷却段的冷却介质。通过提质煤气的回收再利用从而节约了大量能源同时减小了对环境的污染。

优选的是，细粉回收装置采用高效旋风分离器。

其中，高效旋风分离器内有缝隙内筒。夹带煤粉的热风气流进入旋风分离器，通过导流筒切线槽急剧变向180°后进入缝隙的内筒，气流中所夹带的0.15mm以下粒度的煤粉在惯性力的作用下，难以跟随气流进入狭缝逃逸而被截留并回收，热风则从排气口排出，实现了气固高效分离。

优选的是，每一段的热风经均压风箱进入流化床的速度大约为3～6m/s，流径与水平呈75～90°角，风压2000-3000pa，预热段的热风烟气含氧量在10％以下。

本发明要求保护的技术方案相比于现有技术具有明显的优点：

在本发明的褐煤分级干燥提质流化床***中，进入流化床中的破碎褐煤被分成提质煤粒和细粉煤粉，提质煤粒在褐煤分级提质***的作用下在流化床中进行颗粒大小分级，从而实现根据不同的煤粒颗粒大小进行不同的提质处理，通过这样的设置，可以保证针对不同大小的煤粒进行不同的提质处理，从而确保最终的提质效果。

进一步地，在流化室内设置大颗粒和中颗粒输送机，干燥段内布风板流道方向向两侧倾斜使得进入流化室内的中颗粒褐煤向两侧流化进入中颗粒输送机内，大颗粒褐煤在大颗粒输送机的带动下缓慢向前移动，中颗粒输送机移动速度较大颗粒输送机移动速度快，从而实现大颗粒褐煤干燥提质时间长于中颗粒。细粉在风力的带动下进入细粉回收器回收后送往燃煤热风炉焚烧，为干燥段提供热源。其中，大颗粒的粒度为1～20mm，中颗粒的粒度为0.15～1mm(不包括1mm)，细颗粒的力度为小于0.15mm

此外，在本发明的褐煤分级提质干燥流化床***中，下部设置均压风箱使得各段床层各处风压相同，在干燥段和提质段均压风箱外侧设置混风室，用干燥完的废烟气返混，达到控制干燥热风温度和含氧量的目的，防止着火及***事故的发生。其次是提质热源利用提质后产生的煤气，煤气内的焦油及粉尘经净化回收后送往燃气室经燃烧器燃烧后进入混气室降温后送往均压风箱。通过提质煤气的回收再利用从而节约了大量能源同时减小了对环境的污染。

进一步地，在冷却段冷却介质采用净化后的煤气通过烟冷器降温后循环使用，从而解决了***含氧量控制的难题，增加了设备的安全性。

进一步地，细粉回收***采用高效旋风除尘器在提质段旋风除尘器下部设置煤粉冷却装置，从而降低了回收后煤粉的温度有效的防止了自燃等事故的发生，增加了***的安全性。

进一步地，对原料褐煤粒度的适应性强，可处理20mm以下的褐煤，提质前无需筛分分级。

进一步地，在干燥段提质段及冷却段之间设置挡风板，***在运行中通过设置提质段送风机风压略低于干燥段及冷却段送风机风压使流化室内提质段负压略高于干燥段及冷却段从而有效地控制了提质煤气向大气泄露增加了***的安全性。

进一步地，提质干燥提质介质温度可控性强操作灵活，最高工作温度可达600℃。

通过本发明的褐煤分级干燥提质流化床***和装置，可以实现对褐煤干燥和提质工艺于一体，具有高度的灵活性和集成性；经过加工后的褐煤，煤质大大提高，自燃指数大大降低，可以和高阶煤一样适合长途运输和存储，热值提高500-1000Kcal/Kg；成本低、效率高，安全性好和目前国内其他褐煤干燥技术相比，本工艺设备具有高的生产效率，干燥效果好，运行成本低，成本也大大降低，同时不需要消耗重油资源。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是褐煤干燥提质流化床设备的剖面示意图。

图2是干燥段侧视图。

图3是整体示意图。

图4是高效旋风分离器示意图。

图中：1流化床、2大颗粒输送机、3中颗粒输送机、4布风板、5挡风板、6均压风箱、7燃煤热风炉、8混风室、9、细粉回收装置、10导流管、11螺旋输送机、12进料锁风阀、13防爆门、14下料锁风阀、15截尘网。

具体实施方式

如图1、图2、流化床1内设置大颗粒输送机2和中颗粒输送机3，输送机底部为布风板4。褐煤经过进料锁风阀12进入流化床干燥段，在大颗粒输送机2的带动下缓慢向前移动，在干燥段内大颗粒输送机2下的布风板4孔道设置成向两侧倾斜与水平方向呈70°角，在风力的带动下中颗粒被吹起被截尘网15阻挡落入中颗粒输送机3内，中颗粒输送机3下的布风板4孔道为向出料端倾斜与水平面夹角为70°，中颗粒在风力及中颗粒输送机3带动下进行流化干燥。分离后的大颗粒在大颗粒输送机2带动下部分移动，部分流化缓慢向前移动进行干燥提质后，进入流化床下料锁风阀14出料。细粉在风力带动下随烟气进入细粉回收装置9进行回收。在大颗粒输送机2和中颗粒输送机3之间设置高度可调的溢流堰，来控制大颗粒及中颗粒的分级粒度界限。大颗粒输送机及中颗粒输送机通过调节大颗粒输送机输送速度，来保证大颗粒和中颗粒的干燥提质时间差，其中，大颗粒输送机的速度低于中颗粒输送机的速度。干燥段干燥热源主要采用燃煤热风炉产生的热烟气，提质煤气产生的热风作为辅助热源，干燥介质为热烟气与干燥后的烟气进行混合降温后的烟气，控制干燥介质温度为200℃-300℃。处理后的颗粒经螺旋输送机11输送出

在高温提质段和干燥段之间设置挡风板5防止大量烟气进入提质段，同时在操作压力上控制提质段负压略低于干燥段，以此来保证提质煤气混入干燥烟气排走。进入提质段后大颗粒和中颗粒按各自路线进行高温提质，磨损挤压粉碎后的褐煤细颗粒进入细粉回收装置9回收，中颗粒流化进入中颗粒输送机3进行快速提质。提质段热源为提质后产生的煤气，煤气经净化后在燃气室燃烧产生的烟气与部分净化后的煤气在混风室8混合降温后进入提质段对褐煤进行提质，控制提质介质温度为500℃-600℃。

在提质段及冷却段设置挡风板5，同时操作压力上控制冷却段操作负压略低于提质段，防止提质段热煤气进去冷却段以此来减小烟冷器的负荷。在冷却段内褐煤按照各自的路线进行冷却，冷却介质采用净化后的煤气经烟冷器冷却循环使用，同时向烟冷器内连续供给净化后的煤气保证流化床内热煤气进入冷却段。控制冷却介质温度为低于30℃。

提质过程的烟气流程：在干燥段采用燃煤热风炉产生的热风完成干燥过程后一部分排入大气，一部分返回干燥段混风室8与热烟气混合降温。在提质段提质产生的热煤气经细粉回收装置9回收粉尘后进入煤气净化***进一步回收煤焦油及粉尘后进入燃气室燃烧，燃烧后的热烟气一部分进入干燥段混气室为干燥段提供辅助热源，一部分进入提质段混气室与净化后的冷煤气混合完成提质过程。在冷却段采用煤气经烟冷器降温后循环使用。

从整体布局上考虑如图3所示，床体下部为均压风箱6，在干燥段和提质段均压风箱外侧设置混风室8，在混风室8内设置混气花墙，以保证冷热气体在混风室8内混合均匀，在混风室外侧分别布置燃煤热风炉7及燃气室，使得设备结构紧凑节省占地面积。

从安全角度上考虑，在流化床1、混风室8、均压风箱6、燃气室内均设置防爆门13。***内氧气进入的主要途径就是燃煤热风炉7助燃风及燃气室燃烧助燃风。通过控制个助燃风的过剩系数可以保证整个***内含氧量低于0.2％保证了***的安全性。

图4是高效旋风分离器的结构及其原理

附图4是我公司研发的新型高效旋风分离器。常规旋风分离器，压降随着分离效率的增高而增大。为了解决这一矛盾，可在排气管上沿环向开纵向狭缝。该狭缝一方面增加了气流出口的通流面积，从而有效地降低了压降。另外，由于开缝方向和环向成一定角度且顺着气流方向(以图示为例，就是顺时针方向。图中蓝色线表示气体的流向)，所以气流是急剧变向后才进入缝隙的。气流中所夹带的颗粒则因自身惯性大，难以跟随气流进入狭缝逃逸(相当于被“屏蔽”在排气管外)，从而确保了分离效率不致下降。同时，气流沿狭缝进入排气管后，其旋转方向与排气管中心区域气流旋向(红色线所示)恰好相反，所以对排气管内旋流强度有抑制作用(这部分旋流对分离是不起作用的)，而这又恰好有助于降低压降。

总之本干燥提质方法及设备可方便的控制粗、细颗粒的分级粒度，干燥介质温度、提质介质温度、冷却介质温度及***含氧量，生产上安全可靠，产能大，节能效果好。

以上虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种褐煤分级干燥提质流化床***，包括流化床、燃煤热风炉和热风循环利用***，所述热风循环利用***将所述燃煤热风炉和流化床密封连接，其特征在于，进入所述流化床中的破碎褐煤被分成提质煤粒和细粉煤粉，其中所述细粉煤粉被送至所述燃煤热风炉中燃烧以便为所述流化床***提供热量；还包括褐煤分级提质***，所述提质煤粒在所述褐煤分级提质***的作用下在所述流化床中进行颗粒大小分级，并根据所述煤粒的颗粒大小不同而经受不同的提质处理。 

2.根据权利要求1所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，所述流化床包括干燥段、提质段和冷却段，提质煤粒借助所述褐煤分级提质***在所述干燥段中根据颗粒大小进行分级，并在所述提质段中根据颗粒大小的不同而进行不同的提质处理。 

3.根据权利要求1或2所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，所述分级提质***包括靠近设置的大颗粒煤粒输送装置和中颗粒煤粒输送装置，在所述两个输送装置下方均设有布风板，由所述热风循环利用***引入的气体经所述布风板吹出作用到所述两个输送装置上的提质煤粒上。 

4.根据权利要求3所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，在所述提质段中，所述大颗粒煤粒输送装置的输送速度低于所述中颗粒煤粒输送装置的输送速度。 

5.根据权利要求2-4中任一项所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，在所述提质段中，所述大颗粒煤粒输送装置的长度比所述中颗粒煤粒输送装置的长度更长。 

6.根据权利要求2-5中任一项所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，在所述提质段中，所述大颗粒煤粒输送装置位于所述中颗粒煤粒输送装置的下方。 

7.根据权利要求3-6中任一项所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，所述布风板上设有吹出热烟气的布风板孔道，在所述干燥段中，所述大颗粒煤粒输送装置下方的布风板孔道向中颗粒煤粒输送装置倾斜并与水平成60-75°角。 

8.根据权利要求2-7中任一项所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，所述大颗粒煤粒输送装置下方的布风板孔道倾斜角度随着靠近所述中颗粒煤粒输送装置而变大。 

9.根据权利要求2-8中任一项所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，所述中颗粒煤粒输送装置下方的布风板孔道向出料方向倾斜与水平成60-75°角。 

10.根据权利要求2-9中任一项所述的褐煤分级干燥提质流化床***，其特征在于，在所述大颗粒煤粒输送装置和中颗粒煤粒输送装置之间设置高度可调的溢流堰。