CN115264518A - 一种粒径分级的干煤粉制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粒径分级的干煤粉制备装置及方法，装置包括磨前仓、称重进煤机、磨煤机、分级除尘器、粗粉仓、细粉仓、循环风机、监测站、换热器、气液分离器、空气鼓风机、燃烧炉、热烟气风机；磨前仓内原煤经称重进煤机计量后落入磨煤机，经研磨后的煤粉被来自燃烧炉、热烟气风机及循环风机的混合低湿热风输送至分级除尘器并产出粗粉、细粉，除尘后的高湿热风经循环风机增压后一部分返回继续干燥煤粉，另一部分依次经换热器和气液分离器后放空；本发明实现了粗煤粉、细煤粉的低成本分级，废弃燃气、放空热烟气的资源化利用，以及水资源的高效回收，装置操作弹性大、可靠性高、设备投资小、能源利用效率高、节水效果显著。
Description
技术领域
本发明煤炭加工技术领域，具体涉及一种粒径分级的干煤粉制备装置及方法。
背景技术
在煤炭的深度加工领域，部分工艺技术对原料煤粉的粒径有较严苛的要求，不同粒径煤粉适于在不同的反应区进料或者适于不同的反应器，否则会对加工过程造成很大的负面影响。
目前，常规干煤粉制备过程通常采用在线燃煤烟气或者界外锅炉尾气为干燥介质，用于将粉煤中的水分蒸发并随气流携带走。然而，采用在线燃煤烟气主要不足是部分滞后燃烧的高温煤粒随气流飞抵除尘器而将滤袋点状烧损致除尘功能失效，界外锅炉尾气在某些厂区内可用量较小或相对湿度较大，难以满足干煤粉制备过程中的烘干需求。
另外，常规干煤粉制备过程是利用干燥介质气流将磨煤机内小于某一粒径的干煤粉吹出该设备至除尘仓，随后通过除尘仓顶部过滤器捕集这些干煤粉并依靠重力落入仓底外卸。然而所制得的煤粉粒径分布通常较宽，细粉比例较高时难以达到某些粉煤深加工技术对于进料煤粉的粒径指标要求。
可见，针对现有磨煤机制粉***的不足，亟需开发一种能够高效剔除大部分粒径偏小的细煤粉、运行成本低、对现有制煤粉***改造幅度小的煤粉制备装置及方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种粒径分级的干煤粉制备装置及方法，实现了粗煤粉、细煤粉的低成本分级，废弃燃气、放空热烟气的资源化利用，提高经济和环保效益。
为实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种粒径分级的干煤粉制备装置，包括磨前仓、称重进煤机、磨煤机、分级除尘器、粗粉仓、细粉仓、循环风机、分粒风调控阀、循环风调控阀、监测站、放空调控阀、换热器、气液分离器、空气鼓风机、燃气、燃烧炉、热烟气风机；
所述称重进煤机顶部与该设备上方的磨前仓底部通过涉粉管道连通，称重进煤机底部与该设备下方磨煤机的进料管口通过涉粉管道连通；
所述分级除尘器的进料管口与磨煤机的出料管口通过管道连通，分级除尘器底部两个出料管口分别与该设备下方的粗粉仓、细粉仓通过涉粉管道连通，分级除尘器顶部排气管口与循环风机入口通过管道连通；
所述循环风机出口分别与分级除尘器中下部粗粉腔调控管口、磨煤机底部进风管口、换热器热流体进口通过管道连通，且在对应管道上分别连通设置有分粒风调控阀、循环风调控阀、放空调控阀，且在循环风机出口与放空调控阀之间的管道上连通引出支管道，该支管道另一端与监测站连通；
所述换热器的热流体出口与气液分离器的入口通过管道连通，换热器的冷流体入口与空气鼓风机的出口通过管道连通，换热器的冷流体出口与燃烧炉的空气管口连通；
所述燃烧炉的燃气管口通过管道与燃气连通，燃烧炉的配风管口通过管道与热烟气风机的出口连通，燃烧炉的排气管口通过管道与循环气管道连通，且该循环气管道为连通循环风调控阀与磨煤机的管道。
进一步，所述分级除尘器包括锥体、进料管、筒体、分腔隔板、滤袋组件、反吹管件和封头；
所述筒体的底端与锥体的大口径端无缝连接，筒体的顶端与封头无缝连接形成密闭腔体；
所述分腔隔板竖直设置在密闭腔体内将设备的下半侧腔体分割成容积较小的粗粉腔和容积较大的细粉腔，分腔隔板底缘与锥体的内表面无缝连接，分腔隔板两侧外缘与筒体的内表面无缝连接，分腔隔板顶部外缘不与设备任何部位连接；
所述锥体的小口径端与细粉外排管口连通；在锥体、筒体与分腔隔板所形成的粗粉腔内的锥体底部与粗粉外排管口连通，锥体底部偏上与流化气管口连通，筒体底部与下测压管口连通，筒体底部偏上与进料管贯通连接；
所述滤袋组件与筒体的上部区域可拆卸连接；所述反吹管件伸入筒体内位于滤袋组件上方，反吹管件连通设置有数组并联的喷嘴且喷嘴均对准滤袋组件的滤袋单元；所述封头上连通设置有检修孔、排气管口；所述进料管由设备外部伸入筒体后，在进料管端头无缝连接有出口竖直向下的耐磨弯头。
进一步，所述筒体上连通设置有上测压管口、人孔，其中上测压管口与筒体连通接触点位的水平高度不低于分腔隔板的最高点。
进一步，所述磨前仓、称重进煤机、磨煤机、分级除尘器、粗粉仓、细粉仓之间相互连通的所有涉粉管道与水平面夹角不小于35°。
进一步，所述监测站能够在线测定所引出气体中氧含量、一氧化碳含量、压力值、温度值、湿度值，且相关数据能够被读显。
进一步，所述换热器为间壁式换热器。
进一步，所述循环风机、空气鼓风机、热烟气风机均为变频电机驱动，所述分粒风调控阀、循环风调控阀、放空调控阀均为自动控制式阀门。
一种干煤粉制备方法，包括以下步骤：
步骤1：启动循环风机并通过循环风调控阀的开度调整建立气体循环；
步骤2：启动空气鼓风机并引入燃气的同时，启动燃烧炉内的点火设备将上述两种气体引燃，同时通过放空调控阀的开度调整全***内压力；
步骤3：依次启动热烟气风机、磨煤机、称重进煤机，并通过称重进煤机的进料速率反馈值调整磨前仓内原料煤的出料速率，通过调整分粒风调控阀的开度调控落入粗粉仓、细粉仓粉体的粒度分布；
步骤4：收集气液分离器内流出的冷凝水，并将气相放空；通过空气鼓风机电机频率的调整，将监测站在线测量的氧气体积含量控制在12％之内；
步骤5：待制粉任务完成后关闭称重进煤机，待通过相关参数推断磨煤机内几乎无粉粒后关闭磨煤机；
步骤6：随后依次关闭空气鼓风机、燃气，逐步减小热烟气风机电机频率，并在维持监测站内压力值平稳的前提下，减小放空调控阀开度的同时加大循环风调控阀的开度；
步骤7：待热烟气风机完全关闭后，关闭循环风机。
进一步，所述磨前仓内装有待磨制的原煤，该原煤已经过了除铁预处理且原煤之中粒径大于50mm的块状物质量占比不超过1％。
进一步，所述燃气可以选择但不限于天然气、煤气、施放气、合成气、炼厂气之中一种或几种的混合物，且燃气的高位热值不低于6MJ/Nm3。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
一是，鉴于不同粉煤深度转化利用技术对于粉煤粒径分布的要求有别，本发明设置了分级除尘器设备，该设备结构简单、实现了粉煤粒径分级与输送气除尘一体化。该设备能够同时产出粗煤粉、细煤粉两种产品，且两种产品的产出比例弹性大、比例调控灵活。
二是，针对以粉煤作为燃烧炉燃料的条件下，装置内除尘器布袋局部频繁被飞速的热颗粒点状烧损失效的异常，本发明选用燃气作为燃烧炉燃料，燃气包括但不限于煤气、合成气、焦炉煤气、泄放气之中的一种或多种的混合气。从而达到废气资源化利用。
三是，以界外热烟气为制粉干燥过程的第一热介质，以燃气燃烧自产烟气为第二热介质，实现了界外热烟气深度资源化利用的同时，加大了干燥过程的操作弹性以及灵活性。
四是，装置内换热器和气液分离器的设置，实现了装置整体能源综合利用效率大幅提升的同时，通过原煤中水分的回收实现了工业节水。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例之中分级除尘器24的设备结构示意图；
其中：1、锥体；2、细粉外排管口；3、粗粉外排管口；4、流化气管口；5、下测压管口；6、进料管；7、筒体；8、分腔隔板；9、上测压管口；10、滤袋组件；11、反吹管件；12、封头；13、检修孔；14、排气管口；15、人孔；21、磨前仓；22、称重进煤机；23、磨煤机；24、分级除尘器；25、粗粉仓；26、细粉仓；27、循环风机；28、分粒风调控阀；29、循环风调控阀；30、监测站；31、放空调控阀；32、换热器；33、气液分离器；34、空气鼓风机；35、燃气；36、燃烧炉；37、热烟气风机。
具体实施式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步地解释说明。
如图1所示，本发明的装置包括磨前仓21、称重进煤机22、磨煤机23、分级除尘器24、粗粉仓25、细粉仓26、循环风机27、分粒风调控阀28、循环风调控阀29、监测站30、放空调控阀31、换热器32、气液分离器33、空气鼓风机34、燃气35、燃烧炉36、热烟气风机37。
所述称重进煤机22顶部与该设备上方的磨前仓21底部通过涉粉管道连通，称重进煤机22底部与该设备下方磨煤机23的进料管口通过涉粉管道连通。
所述分级除尘器24的进料管口与磨煤机23的出料管口通过管道连通，分级除尘器24底部两个出料管口分别与该设备下方的粗粉仓25、细粉仓26通过涉粉管道连通，分级除尘器24顶部排气管口与循环风机27入口通过管道连通。
所述循环风机27出口分别与分级除尘器24中下部粗粉腔调控管口、磨煤机23底部进风管口、换热器32热流体进口通过管道连通，且在对应管道上分别连通设置有分粒风调控阀28、循环风调控阀29、放空调控阀31，且在循环风机27出口与放空调控阀31之间的管道上连通引出支管道，该支管道另一端与监测站30连通。
所述换热器32的热流体出口与气液分离器33的入口通过管道连通，换热器32的冷流体入口与空气鼓风机34的出口通过管道连通，换热器32的冷流体出口与燃烧炉36的空气管口连通。
所述燃烧炉36的燃气管口通过管道与燃气35连通，燃烧炉36的配风管口通过管道与热烟气风机37的出口连通，燃烧炉36的排气管口通过管道与循环气管道连通，且该循环气管道为连通循环风调控阀29与磨煤机23的管道。
所述磨前仓21、称重进煤机22、磨煤机23、分级除尘器24、粗粉仓25、细粉仓26之间相互连通的所有涉粉管道与水平面夹角不小于35°。
所述磨前仓21内装有待磨制的原煤，该原煤已经过了除铁预处理且原煤之中粒径大于50mm的块状物质量占比不超过1％。
所述称重进煤机22具有瞬时进煤速率均值可读显、进煤负荷灵活可调控的特点。
所述磨煤机23为低速磨煤机、中速磨煤机或者高速磨煤机之中的一种。
所述分级除尘器24为能够将煤粉按粒径分级分离以及煤粉输送气除尘的一体化静设备。
所述监测站30能够在线测定所引出气体中氧含量、一氧化碳含量、压力值、温度值、湿度值，且相关数据能够被读显。
所述换热器32为间壁式换热器。
所述循环风机27、空气鼓风机34、热烟气风机37均为变频电机驱动，所述分粒风调控阀28、循环风调控阀29、放空调控阀31均为自动控制式阀门。
所述燃气35可以选择但不限于天然气、煤气、施放气、合成气、炼厂气之中一种或几种的混合物，且燃气35的高位热值不低于6MJ/Nm3。
本发明的操控方法如下，
步骤1：启动循环风机27并通过循环风调控阀29的开度调整建立气体循环；
步骤2：启动空气鼓风机34并引入燃气35的同时，启动燃烧炉36内的点火设备将上述两种气体引燃，同时通过放空调控阀31的开度调整全***内压力；
步骤3：依次启动热烟气风机37、磨煤机23、称重进煤机22，并通过称重进煤机22的进料速率反馈值调整磨前仓21内原料煤的出料速率，通过调整分粒风调控阀28的开度调控落入粗粉仓25、细粉仓26粉体的粒度分布；
步骤4：收集气液分离器33内流出的冷凝水，并将气相放空。通过空气鼓风机34电机频率的调整，将监测站30在线测量的氧气体积含量控制在12％之内；
步骤5：待制粉任务完成后关闭称重进煤机22，待通过相关参数推断磨煤机23内几乎无粉粒后关闭磨煤机23；
步骤6：随后依次关闭空气鼓风机34、燃气35，逐步减小热烟气风机37电机频率，并在维持监测站30内压力值平稳的前提下，减小放空调控阀31开度的同时加大循环风调控阀29的开度；
步骤7：待热烟气风机37完全关闭后，关闭循环风机27。
如图2所示，本发明实施例之中分级除尘器24包括锥体1、细粉外排管口2、粗粉外排管口3、流化气管口4、下测压管口5、进料管6、筒体7、分腔隔板8、上测压管口9、滤袋组件10、反吹管件11、封头12、检修孔13、排气管口14、人孔15。
所述筒体7的底端与锥体1的大口径端无缝连接，筒体7的顶端与封头12无缝连接，进而形成一个包含封头、筒体和锥体的密闭腔体。
所述分腔隔板8为平面板或曲面板，该面板的底缘与锥体1的内表面无缝连接，该面板的两侧外缘与筒体7的内表面无缝连接，该面板的顶部外缘为分腔隔板8所在面与水平面相交所形成的交线，该顶部外缘不与设备任何部位连接。分腔隔板8将设备的下半侧腔体分割成容积较小的粗粉腔和容积较大的细粉腔。
所述锥体1的小口径端与细粉外排管口2连通。在锥体1、筒体7与分腔隔板8所形成的粗粉腔内，锥体1底部与粗粉外排管口3连通，锥体1底部偏上与流化气管口4连通，筒体7底部与下测压管口5连通，筒体7底部偏上与进料管6贯通连接。
所述筒体7上连通设置有上测压管口9、人孔15，其中上测压管口9与筒体7连通接触点位的水平高度不低于分腔隔板8的最高点。
所述反吹管件11与筒体7的上部区域贯通连接，反吹管件11连通设置有数组并联的喷嘴且喷嘴均对准滤袋组件10的滤袋单元。所述滤袋组件10的支撑骨架单元与筒体7的上部区域可拆卸连接，滤袋单元与支撑骨架单元可拆卸连接。
所述封头12上连通设置有检修孔13、排气管口14。
所述进料管6由设备外部伸入筒体7后，在进料管6端头无缝连接有出口竖直向下的耐磨弯头。
所述滤袋组件10的最低点位高于分腔隔板8的最高点位且二者间的距离为L3，分腔隔板8的最高点位高于进料管6的最高点位且二者间的距离为L2，进料管6的出口端最低点位高于下测压管口5与筒体7的连接处高点位且二者间的距离为L1，上述尺寸需满足以下约束条件，即400mm≤L1≤4000mm、500mm≤L2≤5000mm、300mm≤L3≤9000mm。
所述锥体1的锥角为a，细粉外排管口2外端与排气管口14外端之间的距离为H，筒体7的外径为D，上述尺寸需满足以下约束条件，即45°≤a≤140°、3000mm≤H≤25000mm、1500mm≤D≤15000mm。
工作过程：
被输送气携带着的原料煤粉，以气固两相流的流态通过进料管6流入设备的粗粉腔，在进料管6端头竖直向下弯头的导流作用下，粒径较大的煤粉在惯性作用下被甩至腔低，随后通过粗粉外排管口3被外卸，而细小颗粒的煤粉则被湍动的气流席卷夹带至粗粉腔之外。输送气流离开粗粉腔区域后穿透过滤袋组件10，随后经过排气管口14外排，而被拦截在滤袋组件10上的细粉在来自反吹管件11的反吹气的周期性反吹和重力作用下，落入细粉腔的底部并经细粉外排管口2被外卸。
以上所列出的具体实施例是为了更好的对本发明的结构原理进行说明，并不对本发明进行限制，凡在本发明内涵之内所作的任何修改、等同替换和改进等，也不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：包括磨前仓(21)、称重进煤机(22)、磨煤机(23)、分级除尘器(24)、粗粉仓(25)、细粉仓(26)、循环风机(27)、分粒风调控阀(28)、循环风调控阀(29)、监测站(30)、放空调控阀(31)、换热器(32)、气液分离器(33)、空气鼓风机(34)、燃气(35)、燃烧炉(36)、热烟气风机(37)；
所述称重进煤机(22)顶部与该设备上方的磨前仓(21)底部通过涉粉管道连通，称重进煤机(22)底部与该设备下方磨煤机(23)的进料管口通过涉粉管道连通；
所述分级除尘器(24)的进料管口与磨煤机(23)的出料管口通过管道连通，分级除尘器(24)底部两个出料管口分别与该设备下方的粗粉仓(25)、细粉仓(26)通过涉粉管道连通，分级除尘器(24)顶部排气管口与循环风机(27)入口通过管道连通；
所述循环风机(27)出口分别与分级除尘器(24)中下部粗粉腔调控管口、磨煤机(23)底部进风管口、换热器(32)热流体进口通过管道连通，且在对应管道上分别连通设置有分粒风调控阀(28)、循环风调控阀(29)、放空调控阀(31)，且在循环风机(27)出口与放空调控阀(31)之间的管道上连通引出支管道，该支管道另一端与监测站(30)连通；
所述换热器(32)的热流体出口与气液分离器(33)的入口通过管道连通，换热器(32)的冷流体入口与空气鼓风机(34)的出口通过管道连通，换热器(32)的冷流体出口与燃烧炉(36)的空气管口连通；
所述燃烧炉(36)的燃气管口通过管道与燃气(35)连通，燃烧炉(36)的配风管口通过管道与热烟气风机(37)的出口连通，燃烧炉(36)的排气管口通过管道与循环气管道连通，且该循环气管道为连通循环风调控阀(29)与磨煤机(23)的管道。
2.根据权利要求1所述的粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：所述分级除尘器(24)包括锥体(1)、进料管(6)、筒体(7)、分腔隔板(8)、滤袋组件(10)、反吹管件(11)和封头(12)；
所述筒体(7)的底端与锥体(1)的大口径端无缝连接，筒体(7)的顶端与封头(12)无缝连接形成密闭腔体；
所述分腔隔板(8)竖直设置在密闭腔体内将设备的下半侧腔体分割成容积较小的粗粉腔和容积较大的细粉腔，分腔隔板(8)底缘与锥体(1)的内表面无缝连接，分腔隔板(8)两侧外缘与筒体(7)的内表面无缝连接，分腔隔板(8)顶部外缘不与设备任何部位连接；
所述锥体(1)的小口径端与细粉外排管口(2)连通；在锥体(1)、筒体(7)与分腔隔板(8)所形成的粗粉腔内的锥体(1)底部与粗粉外排管口(3)连通，锥体(1)底部偏上与流化气管口(4)连通，筒体(7)底部与下测压管口(5)连通，筒体(7)底部偏上与进料管(6)贯通连接；
所述滤袋组件(10)与筒体(7)的上部区域可拆卸连接；所述反吹管件(11)伸入筒体(7)内位于滤袋组件(10)上方，反吹管件(11)连通设置有数组并联的喷嘴且喷嘴均对准滤袋组件(10)的滤袋单元；所述封头(12)上连通设置有检修孔(13)、排气管口(14)；所述进料管(6)由设备外部伸入筒体(7)后，在进料管(6)端头无缝连接有出口竖直向下的耐磨弯头。
3.根据权利要求2所述的粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：所述筒体(7)上连通设置有上测压管口(9)、人孔(15)，其中上测压管口(9)与筒体(7)连通接触点位的水平高度不低于分腔隔板(8)的最高点。
4.根据权利要求3所述的粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：所述磨前仓(21)、称重进煤机(22)、磨煤机(23)、分级除尘器(24)、粗粉仓(25)、细粉仓(26)之间相互连通的所有涉粉管道与水平面夹角不小于35°。
5.根据权利要求1-4任一项所述的粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：所述监测站(30)能够在线测定所引出气体中氧含量、一氧化碳含量、压力值、温度值、湿度值，且相关数据能够被读显。
6.根据权利要求1-4任一项所述的粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：所述换热器(32)为间壁式换热器。
7.根据权利要求1-4任一项所述的粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：所述循环风机(27)、空气鼓风机(34)、热烟气风机(37)均为变频电机驱动，所述分粒风调控阀(28)、循环风调控阀(29)、放空调控阀(31)均为自动控制式阀门。
8.一种基于权利要求7所述装置的干煤粉制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：启动循环风机(27)并通过循环风调控阀(29)的开度调整建立气体循环；
步骤2：启动空气鼓风机(34)并引入燃气(35)的同时，启动燃烧炉(36)内的点火设备将上述两种气体引燃，同时通过放空调控阀(31)的开度调整全***内压力；
步骤3：依次启动热烟气风机(37)、磨煤机(23)、称重进煤机(22)，并通过称重进煤机(22)的进料速率反馈值调整磨前仓(21)内原料煤的出料速率，通过调整分粒风调控阀(28)的开度调控落入粗粉仓(25)、细粉仓(26)粉体的粒度分布；
步骤4：收集气液分离器(33)内流出的冷凝水，并将气相放空；通过空气鼓风机(34)电机频率的调整，将监测站(30)在线测量的氧气体积含量控制在12％之内；
步骤5：待制粉任务完成后关闭称重进煤机(22)，待通过相关参数推断磨煤机(23)内几乎无粉粒后关闭磨煤机(23)；
步骤6：随后依次关闭空气鼓风机(34)、燃气(35)，逐步减小热烟气风机(37)电机频率，并在维持监测站(30)内压力值平稳的前提下，减小放空调控阀(31)开度的同时加大循环风调控阀(29)的开度；
步骤7：待热烟气风机(37)完全关闭后，关闭循环风机(27)。
9.根据权利要求8所述的粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：所述磨前仓(21)内装有待磨制的原煤，该原煤已经过了除铁预处理且原煤之中粒径大于50mm的块状物质量占比不超过1％。
10.根据权利要求8所述的粒径分级的干煤粉制备装置，其特征在于：所述燃气(35)可以选择但不限于天然气、煤气、施放气、合成气、炼厂气之中一种或几种的混合物，且燃气(35)的高位热值不低于6MJ/Nm3。
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