褐煤振动热压脱水提质工艺及系统

摘要

一种褐煤振动热压脱水提质工艺及系统，属于煤炭加工与洁净工艺及系统。该系统：原煤仓的出料口与风扇磨制粉预干燥装置的入料口连接，风扇磨制粉预干燥装置的出料口通过煤粉仓和布料装置与振动热压脱水提质装置的入料口连接，蒸汽发生装置通过蒸汽开关阀与振动热压脱水提质装置的蒸汽入口连接，振动热压脱水提质装置的出水口通过三通阀，一端与振动热压脱水提质装置的入口连接；一端通过废水净化系统排出；工艺：经风扇磨破碎后的煤粉，输送至振动热压脱水提质装置中，预热后密闭，通入蒸汽加热煤至工艺温度后停止，脱水、成型。褐煤可在较为温和的工艺条件下、较短的作用时间内高效脱除水分，并成型，防止复吸和自燃，便于储存和运输。

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭加工与洁净工艺及系统，特别是一种褐煤振动热压脱水提质工艺及系统。

技术背景

能源与环境是国民经济和社会可持续发展的重要保证。2020年，煤炭在国家能源构成中仍将在60%左右。2050年，煤炭在我国一次能源中的比例仍将占到50%左右。在中国目前已探明的褐煤保有储量中，以内蒙古东北地区最多，约占全国褐煤保有储量的3/4；以云南省为主的西南地区的褐煤储量约占全国的1/5。褐煤是煤化程度最低的煤种，其主要特点是水分含量高达30%~50%，氧含量高达15%~30%，高挥发份含量约50%，热值低约为14MJ/kg，低灰熔点、孔隙度大、含有不同数量的腐植酸，化学反应性强，热稳定性差等特点，限制了褐煤的有效利用。研究结果表明，褐煤经脱灰脱水提质加工后，其成分和性质趋近于烟煤，将更有利于利用、运输和贮存，有着重要的环境经济价值。

现阶段国内国外已开发了多种脱水提质工艺，主要分为蒸发脱水和非蒸发脱水两类。目前的蒸发脱水技术一般利用烟道气或其它余热气体为干燥介质，与褐煤直接接触对其加热使煤中水分蒸发干燥，由此带来褐煤易粉碎，产品块煤较低；因水分以气态形式移除，需吸收汽化潜热，能耗高；因在常压低温下进行，不能永久的改变煤的结构，一旦处于潮湿环境中还会迅速吸水，不利于存放、长距离运输、后期利用与加工。非蒸发脱水技术将褐煤中水分以液态形式移除，通过高温高压蒸汽（或热油）改变褐煤的物理和化学结构，使之转变成为类似烟煤的脱水提质方法，具有广阔的发展潜力。

目前开发的非蒸发脱水技术比较成熟的是德国多特蒙德大学Strauss等提出的热压脱水工艺（MTE）是较为成熟的非蒸发脱水技术，但依然存在需要较高的温度和压力；热压脱水所需的作用时间较长，生产效率低；压力在煤料轴向分布不均，成型的煤块中部易发生横向断裂等缺点。总体上看，受条件、技术、材料和经济等诸多因素的影响，节能高效的褐煤脱水工艺还需进一步发展。

发明内容

本发明的目的是要提供一种褐煤振动热压脱水提质工艺及系统，即在褐煤提质脱水的同时对褐煤进行成型，解决现存热压脱水压力分布不均及褐煤提质脱水后易复吸的问题。

本发明的目的是这样实现的：该褐煤振动热压脱水提质包括工艺和装置；

提质工艺步骤如下：

A）原煤仓中的褐煤经过风扇磨制粉预干燥装置破碎至3mm以下送至煤粉仓，经布料装置将褐煤送入振动热压脱水提质装置，预热后密闭；

B）向振动热压脱水提质装置内通入蒸汽，加热褐煤至工艺温度，温度为150~220℃，压力为5～12MPa；蒸汽发生装置产生的蒸汽与煤料直接接触加热，的蒸汽来自于锅炉产生的蒸汽，对褐煤进行振动热压脱水、成型，成型静压力为5～12MPa；振动激振力大小、频率可调节；

C）脱水、成型后脱模，待型煤冷却后，送入成品仓，冷却时产生的煤粉送回布料装置；

D）煤料脱水成型后作为提质褐煤利用，脱除的水分经预热煤料利用预热后处理排放。

装置包括：原煤仓、风扇磨制粉预干燥装置、煤粉仓、布料装置、振动热压脱水提质装置、三通阀、废水净化系统、蒸汽开关阀和蒸汽发生装置；原煤仓的出料口与风扇磨制粉预干燥装置的入料口连接，风扇磨制粉预干燥装置的出料口通过煤粉仓和布料装置与振动热压脱水提质装置的入料口连接，蒸汽发生装置通过蒸汽开关阀与振动热压脱水提质装置的蒸汽入口连接，振动热压脱水提质装置的出水口通过三通阀，一端与振动热压脱水提质装置的入口连接；一端通过废水净化系统排出。

有益效果，由于采用了上述方案，振动机械热压脱水工艺中，在振动—静压力—热的协同作用下，褐煤可在较为温和的工艺条件下、较短的作用时间内高效脱除水分，并形成具有一定强度的煤块，可有效防止复吸和自燃，便于储存和运输，且此工艺系统较为简单，工艺条件容易实现，生产过程安全，具有良好的工业化应用前景。

1.采用振动压实系统，煤料受到静压力和激振力的协同作用，可有效改善压力在煤料内的传递，使煤料所受压力沿轴向分布更为均匀，避免成型后的煤块因中部受到的压力小而造成强度低、发生横向断裂；

2.激振力的作用可加速褐煤的脱水、成型，缩短挤压时间，提高生产效率；

3.采用饱和蒸汽直接加热煤料，饱和蒸汽发生相变、释放潜热使其与煤料之间的换热强化，换热效率高，缩短加热时间，且在工业生产中饱和蒸汽容易获得；

4.煤受热后煤质表面有机官能团性质及煤中水的物理性能会改变，煤的表面变得更加疏水，水的粘度、密度、表面张力降低，有助于煤中水的移除；

5.在机械压力作用下，借助于挤压及孔容的减小将水分移除，蜡质和沥青质物质的熔融，也利于挤压的进行；

6.官能团性质和孔结构的改变使脱水成型后的煤块可以有效防止复吸和自燃；

7.水分以液态形式移除，无需吸收汽化潜热，热效率高；

8.工艺条件温和，脱水效率高：温度150~220℃，静压力5～12MPa，褐煤的含水量可减少至10%。解决现存热压脱水压力分布不均及褐煤提质脱水后易复吸的问题，达到了本发明的目的。

附图说明

图1为本发明的设备装置系统图。

图中：1、原煤仓；2、风扇磨制粉预干燥装置；3、煤粉仓；4、布料装置；5、振动热压脱水提质装置；6、三通阀；7、废水净化系统；8、蒸汽开关阀；9、蒸汽发生装置。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1：提质工艺步骤如下：

A）原煤仓1中的褐煤经过风扇磨制粉预干燥装置2破碎至3mm以下送至煤粉仓3，经布料装置4将褐煤送入振动热压脱水提质装置5，预热后密闭；

B）向振动热压脱水提质装置5内通入蒸汽，加热褐煤至工艺温度，温度为150~220℃，压力为5～12MPa；蒸汽发生装置8产生的蒸汽与煤料直接接触加热，的蒸汽来自于锅炉产生的蒸汽，对褐煤进行振动热压脱水、成型，成型静压力为5～12MPa；振动激振力大小、频率可调节；

C）脱水、成型后脱模，待型煤冷却后，送入成品仓，冷却时产生的煤粉送回布料装置4；

D）煤料脱水成型后作为提质褐煤利用，脱除的水分经预热煤料利用预热后处理排放。

装置包括：原煤仓1、风扇磨制粉预干燥装置2、煤粉仓3、布料装置4、振动热压脱水提质装置5、三通阀6、废水净化系统7、蒸汽开关阀8和蒸汽发生装置9；原煤仓1的出料口与风扇磨制粉预干燥装置2的入料口连接，风扇磨制粉预干燥装置2的出料口通过煤粉仓3和布料装置4与振动热压脱水提质装置5的入料口连接，蒸汽发生装置9通过蒸汽开关阀8与振动热压脱水提质装置5的蒸汽入口连接，振动热压脱水提质装置5的出水口通过三通阀6，一端与振动热压脱水提质装置5的入口连接；一端通过废水净化系统7排出。

将原煤仓1中的褐煤输送到风扇磨预干燥装置2中破碎至3mm以下，送至煤粉仓3中，其后经布料装置4将煤粉装载至振动热压脱水提质装置5中，用上一流程煤料脱除的水预热煤粉，预热后密闭料缸，打开蒸汽开关阀8，用蒸汽加热褐煤至预定温度后关闭蒸汽开关阀8，随后进行振动热压脱水提质，煤料脱水成型后作为提质褐煤利用，脱除的水分具有较高的温度，用于预热下一批煤料，当脱除的水分中杂质过多时进入废水净化系统7，净化后排放。