低阶煤干燥与型煤生产工艺及成套设备

摘要

低阶煤干燥与型煤生产工艺：将低阶煤原煤经过给煤机(11)送入鄂式破碎机(12)粉碎成＜10mm的颗粒。粉碎机采用鄂式破碎方式，具有较高的破碎效率。破碎后的煤进入流化床干燥器(13)，在100℃~150℃温度下进行初步干燥脱除部分水分，然后进入磨煤机(14)进一步粉碎成细粒度(0.6~1.0mm)的煤粉，煤粉再一次送入间接传热滚筒干燥器(15)，在150℃~ 350℃温度下进行二次干燥，以脱除水分。干燥后的煤粉经过冷却后，在一定温度(30~90℃)下，水分含量合格(5－18％)的煤粉由螺旋送料器定量送入主进料器，进料速度由螺旋送料器控制。煤粉经主进料器送入由偏心滚轮组成的内辊式高压型煤机(16)，在高压(50~300MPa)下高效地将低阶煤挤压成型，进入成品煤仓(17)，生产出用户需要的型煤产品。

说明书

技术领域：本发明涉及一种煤干燥与型煤生产工艺及设备，尤其是一种低阶煤干燥与型煤生产工艺及成套设备。

背景技术：我国是少数几个以煤炭为主导一次能源资源的国家之一，已经成为世界第一产煤大国和第一大煤炭消费国。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(约占60-70％)。2004年我国煤炭生产量已经达到16亿吨，2007年已超过23亿吨。据统计，我国煤炭资源可采储量位居世界第三，约占世界总储量的11.5％。其中低阶煤储量约占世界低阶煤总储量的16％，大部分集中在华北地区(内蒙古自治区)和云南。目前我国的煤炭资源的开采和利用以烟煤和无烟煤为主，低阶煤的开采和利用水平还很低。随着我国对能源需求的不断增加和对烟煤、无烟煤资源的过量开采，对低阶煤的开发和利用将越来越重要，并在最近受到国务院、国家发改委的高度重视。根据有关方面预计2008-2010年以后我国低阶煤产量每年将达到2-3亿吨。与烟煤、无烟煤相比，低阶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(可达25-65％)。低阶煤开发利用的关键之一是对低阶煤干燥、型煤技术和提质技术的开发。

由于水份含量很高，低阶煤的直接燃烧的效率很低，同时加工工艺性很差。目前国外普遍采用水蒸气干燥工艺对低阶煤进行干燥，然后直接送至坑口电厂用于燃烧发电。和国外不同的是，我国坑口电厂数量少，大部分电厂远离煤矿。因此我国的煤炭资源开采后需要经过长途运输才能到达燃煤电厂。如我国东部和东南沿海地区的很多电厂所用的煤炭都运自山西、内蒙古的煤矿，即煤炭运输半径较大。这对低阶煤资源的开发和利用提出了更高的要求。例如内蒙古胜利煤田的低阶煤即需要部分运至内蒙古自治区外的电厂进行燃烧发电。从运输成本和燃烧热值方面考虑，低阶煤需要在干燥后才能运输到电厂燃烧。目前报道的低阶煤干燥技术有水蒸汽干燥、MTE(机械热挤压)和NEDO(日本新能源产业技术开发机构)正在开发的煤浆干燥技术。美国开发的水蒸气干燥处理后的低阶煤称为K-燃料，没有解决低阶煤自燃的问题，甚至使自燃的可能性增加，不适合我国低阶煤资源开发利用的国情。因为我国的低阶煤资源开发后，低阶煤要通过陆地和船舶运输到其他地区的燃煤电厂。除水蒸气干燥技术外，国内外尚无其它工业化的低阶煤干燥技术。澳洲低阶煤研究中心(Lignite CRC)研究的机械热挤压(MTE)技术尚处在实验室研究开发阶段。该技术处理效率极低，处理后的低阶煤含水量仍较高(如处理后的维多利亚低阶煤含水量仍有25-30％)。该研究小组在维省Loy Yang电厂的资助下有在2008年建立每小时20吨的中试台架的计划。环太平洋有限公司(Edge PacificLtd)开发的低阶煤热压干燥技术目前处在5吨/小时的小试阶段，干燥成本为120-150元人民币。日本NEDO资助的正在开发的低阶煤干燥技术利用重油和低阶煤混合处理，实现低阶煤的干燥和改性。该技术适用于煤的液化工艺，处理成本较高，消耗大量重油，也不适合我国国情。该技术目前在印尼进行印尼低阶煤的小型试验。澳大利亚的White Energy公司与CSIRO联合开发的技术则采用烟气干燥和双辊挤压的工艺设备对澳大利亚褐煤进行干燥处理与型煤的生产，已经建立20吨/小时的中试台架，正在进行工业推广。总体而言，目前尚没有成熟的低阶煤干燥技术。因此，开发适合我国低阶煤特点和满足长途运输及存储要求的低阶煤干燥技术是十分迫切的任务。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提出的工艺结合高压成型和利用余热进行干燥两项技术，既解决干燥后的低阶煤在储存和长途运输过程中易发生自燃的难题，同时利用烟气替代水蒸气干燥的工艺也解决我国北方地区缺乏水资源的问题，有利于降低干燥成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：低阶煤干燥与型煤生产工艺：将低阶煤原煤经过给煤机(11)送入鄂式破碎机(12)粉碎成＜10mm的颗粒。粉碎机采用鄂式破碎方式，具有较高的破碎效率。破碎后的煤进入流化床干燥器(13)，在100℃~150℃温度下进行初步干燥脱除部分水分，然后进入磨煤机(14)进一步粉碎成细粒度(0.6~1.0mm)的煤粉，煤粉再一次送入间接传热滚筒干燥器(15)，在150℃~350℃温度下进行二次干燥，以脱除水分。干燥后的煤粉经过冷却后，在一定温度(30~90℃)下，水分含量合格(5-18％)的煤粉由螺旋送料器定量送入主进料器，进料速度由螺旋送料器控制。煤粉经主进料器送入由偏心滚轮组成的内辊式高压型煤机(16)，在高压(50~300Mpa)下高效地将低阶煤挤压成型，进入成品煤仓(17)，生产出用户需要的型煤产品。

低阶煤干燥与型煤生产成套设备，包括给煤机(11)、鄂式破碎机(12)、流化床干燥器(13)、磨煤机(14)、间接传热滚筒干燥器(15)、内辊式高压型煤机(16)、成品煤仓(17)。

内辊式高压型煤机(16)是本技术装备的核心单元，主要由支承在传动辊(8)上的外齿轮(5)、装在偏心内环上并绕轴旋转的内齿辊压力盘(6)组成。包括进料装置(1)，支撑框架(2)，出料槽(3)，限位卸料装置(4)，外齿轮(5)，内齿辊压力盘(6)，压力支撑架(7)，传动辊(8)，底座(9)，主电机(10)。支撑框架(2)固定在底座(9)上。进料装置(1)位于本实用新型的上端，与限位卸料装置(4)相连，限位卸料装置(4)与外齿轮(5)和出料槽(3)连接，外齿轮(5)的内面有沟槽，内齿辊压力盘(6)的连续边缘插在沟槽内，压力支撑架(7)的下端通过液压装置与支撑框架(2)相连。压力支撑架(7)的横梁通过轴和轴承与内齿辊压力盘(6)连接。主电机(10)与传动辊(8)连接，传动辊(8)与外齿轮(5)啮合。

本技术和成套设备的特点如下：

(1)集低阶煤干燥和型煤生产工艺于一体的成套设备。本工艺和设备可以单独进行干燥或同时实现干燥和低阶煤的型煤生产及提质处理，具有高度的灵活性和集成性。目前唯一工业化的低阶煤干燥技术是利用水蒸汽对低阶煤进行干燥，不仅成本高，效率低，而且干燥后的低阶煤不适合长途运输，没有解决低阶煤自燃的问题，而高温烟气直接接触干燥工艺在进行低阶煤处理的过程中具有极大的燃烧爆炸的危险性。本技术对低阶煤进行干燥的同时实现型煤的生产，并提高其热值。处理后的低阶煤适合在燃煤电厂和冶金企业使用。

(2)高效低成本。本技术在工艺和设备的设计上采用了独特的思路，和目前国外正在开发的MTE技术相比，工艺设备具有高的生产效率，干燥效果好，运行成本低。吨煤综合干燥和型煤生产的成本约为60～100元，因此一旦实现产业化和得到工业应用，将具有很强的市场竞争力。和日本NEDO正在开发的干燥提质技术相比，成本也大大降低。与高温烟气直接接触的干燥工艺相比，处理过程中产生爆炸的危险性很小。

(3)干燥后的低阶煤自燃可能性大大降低。低阶煤和高阶煤相比具有高的反应活性，在储存和运输的过程中有自燃的危险，这是长期困扰世界低阶煤产业的难题。通过本申请技术处理后的低阶煤，其热值相应提高300-500kJ/Kg，同时自燃的指数大大降低，可以和高阶煤一样适合长距离运输。因此，本技术具有很高的推广价值和工业应用前景。

附图说明：

图1是本发明的工艺流程框图。

图2是内辊式高压型煤机的结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示：将低阶煤原煤经过给煤机11送入鄂式破碎机12粉碎成＜10mm的颗粒。粉碎机采用鄂式破碎方式，具有较高的破碎效率。破碎后的煤进入流化床干燥器13，在100℃~150℃温度下进行初步干燥脱除部分水分，然后进入磨煤机14进一步粉碎成细粒度(0.6~1.0mm)的煤粉，煤粉再一次送入间接传热滚筒干燥器15，在150℃~350℃温度下进行二次干燥，以脱除水分。干燥后的煤粉经过冷却后，在一定温度(30~90℃)下，水分含量合格(5-18％)的煤粉由螺旋送料器定量送入主进料器，进料速度由螺旋送料器控制。煤粉经主进料器送入由偏心滚轮组成的内辊式高压型煤机16，在高压(50~300Mpa)下高效地将低阶煤挤压成型，进入成品煤仓17，生产出用户需要的型煤产品。

低阶煤干燥与型煤生产成套设备，包括给煤机11、鄂式破碎机12、流化床干燥器13、磨煤机14、间接传热滚筒干燥器15、型煤机16、成品煤仓17。

如图2所示：内辊式高压型煤机16是本技术装备的核心单元，主要由支承在传动辊8上的外齿轮5、装在偏心内环上并绕轴旋转的内齿辊压力盘6组成。包括进料装置1，支撑框架2，出料槽3，限位卸料装置4，外齿轮5，内齿辊压力盘6，压力支撑架7，传动辊8，底座9，主电机10。支撑框架2固定在底座9上。进料装置1位于本实用新型的上端，与限位卸料装置4相连，限位卸料装置4与外齿轮5和出料槽3连接，外齿轮5的内面有沟槽，内齿辊压力盘6的连续边缘插在沟槽内，压力支撑架7的下端通过液压装置与支撑框架2相连。压力支撑架7的横梁通过轴和轴承与内齿辊压力盘6连接。主电机10与传动辊8连接，传动辊8与外齿轮5啮合。

用双室离心给煤机11将煤粉喂入内辊式高压的槽道中。传动辊8的轴颈在双列球面轴承中旋转，而后者装在机座上。由主电动机10经减速机和两根中间轴带动传动辊8旋转，中间轴与传动辊8的连接使用联轴器。两个辊子以同样的速度向同一方向转动，对于压力环来说，它们是主动轮。

外齿轮5上部设有限位卸料装置4，它是插入型模中的铲板，将型煤带由圆环中铲起来并沿着压痕将其折成单块型煤，然后经出料槽3进入下部的成品煤仓。型煤带上的压痕是由内齿辊压力盘6上的凸脊压成的。

压力环是优质钢的整体锻造件。环内镶嵌48块型模件，每侧24块。型模件是弧形，用耐磨钢制造，并用螺栓固定在压力环上。这些弧形件组合起来，成为模型槽的环形外壁。在圆盘外缘用螺栓压上弧形模板，每侧16块，形成型模槽的内壁。圆盘牢固地装在轴上，随之一同旋转。

压制低阶煤时，型模件的使用寿命是8000-10000小时，在这之后必须磨削，并在重新安装时要在圆环或圆盘上加垫片。

内辊式高压型煤机的工作压力为50-300MPa。