一种回转鼓形体多管干燥装置及在富含水褐煤干燥中的应用

摘要

本发明提出了一种回转鼓形体多管干燥装置，以使其富含水褐煤或其它含水物料在该装置内达到干燥的目的，并使其物料在该装置内的干燥过程是安全的、可靠和高效的。该干燥装置主要由下列构件组成：进料口及煤粒分布器、高效传热式管束内件、内设式螺旋导向叶片干燥管、管式蒸汽分布器、回转鼓形体外筒、回转鼓形体外筒密封件、回转鼓形体外筒驱动器、无级调速控制装置、回转鼓形体外筒斜度调节器、电动机、防爆气体控制系统、蒸汽加入系统、冷凝液回收装置、气体粉尘回收装置以及支撑件。通过该装置能够把富含水量在15wt％～50wt％，煤粒度＜6.3mm的褐煤(或其他含水量的物料)干燥到含水量≤8wt％的型煤产品，或干燥到含水量≤3wt％的粉煤产品。

说明书

技术领域

本发明涉及含水量高的物料的干燥工艺及干燥设备，特别涉及富含水量在15wt％-50wt％的褐煤的干燥及所用回转鼓形体多管干燥装置，经过干燥以提高富含水煤后续使用的经济价值和环保社会效益。

背景技术

富含水褐煤是煤化程度较低的煤种，其特点是水分在15wt％-50wt％，孔隙度大，挥发分高，热值低，氧含量高达15wt％一30wt％，化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重。含有不同数量的腐植酸，中国不同成煤时期以干燥无灰基计，其腐植酸含量在晚第三纪为38.67％，早第三纪为12.02％，晚侏罗为15.83％，早侏罗为5.29％。存放在空气中很容易风化变质，碎裂成小块甚至粉末状，使热值更加降低，灰熔点也普遍较低。水分是富含水褐煤最显著的特征之一，也是对其使用影响最重要的参数之一。如褐煤全水分可达10wt％一50wt％，其中第三纪年轻褐煤的可达30wt％一40wt％，侏罗纪褐煤一般不超过30wt％。根据水分的结合状态可分为游离水和结晶水两大类，前者又可分为外在水分和内在水分两种。

干燥工艺通常从干燥温度、进料时间或产品是块煤还是粉煤等方面来进行分类。而在这些分类中，由于干燥设备、冷却方式不同以及干燥产品时是否稳定等原因，工艺也有较大的区别。普通干燥方式(即蒸发干燥)的技术有很多种，包括固定床、流化床、回转窑等。每一种都有其优点。它们大部分都是相对低温干燥工艺，干燥加热介质大都采用烟气，对煤炭干燥主要针对选煤厂的烟煤和无烟煤。对富含水褐煤的干燥首先是控制在一定的温度下经脱水干燥的物理过程，如果进一步提高温度会进行热分解和干馏的过程，尔后转化成具有烟煤性质的提质煤。富含水褐煤脱水过程除脱去部分水分外，也会伴随着一些煤的组成和结构的变化。对富含水褐煤干燥过程中如果温度控制不当，褐煤中的挥发分会大量逸出，与空气中的氧接触易着火发生爆炸。此外，由于水分高，传统热风干燥损失大，干燥效率低，产品水分也不稳定。在内蒙、云南等富含水褐煤资源丰富的省份，大量开采水分高达30wt％～50wt％的褐煤直接用于燃烧，不仅锅炉燃烧不稳定，而且效率也很低。高水分使得这些煤种只能在当地使用，不可能长距离运输，极大地限制了煤炭的开采规模。

由于干燥过程中的水分蒸发是一个大量消耗热能的过程。采用传统热烟气对富含水煤进行干燥，其蒸发的水分中含有大量的空气，因此水分的潜热不可能得到充分的利用。因而传统的干燥技术不适应富含水褐煤的干燥。此外，经常规干燥后的褐煤放置时会很快吸收空气中的水分，而恢复或接近到原来的水平。所以，富含水的褐煤干燥必须采用其他干燥加热介质和设备来进行。国外研究表明。过热蒸汽干燥是一种十分适合干燥褐煤的新型技术。近年来，澳大利亚、德国、希腊、美国等国家都在研究开发针对褐煤的干燥工艺和设备。有些已经进入商业化运行，因此开发先进的褐煤干燥设备，对于提高褐煤的市场竞争力，降低成本具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种回转鼓形体多管干燥装置及在富含水褐煤干燥中的应用。经干燥处理后的富含水褐煤可以满足长距离运输、锅炉燃烧或纯氧气化制取合成气的工艺要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种回转鼓形体多管干燥装置(参见附图)，主要由进料口及煤粒分布器1、高效传热式管束内件2、内设螺旋式导向叶片干燥管3、管式蒸汽扩散分布器4、回转鼓形体外筒5、回转鼓形体外筒密封件6、回转鼓形体外筒驱动器7、无极调速控制装置8、回转鼓形体外筒斜度调节器9、电动机10、防爆气体控制系统11、蒸汽加入系统12、冷凝液回收装置13、气体粉尘回收装置14、支撑件15以及出料口16组成；高效传热式管束内件固定设置在回转鼓形体外筒内，回转鼓形体外筒驱动器、无极调速控制装置和电动机将干燥器设置为一个旋转体，电动机带动回转鼓形体外筒和高效传热式管束内件旋转，无极调速控制装置调节旋转速度；高效传热式管束内件中设置管式蒸汽扩散分布器，蒸汽加入系统与管式蒸汽扩散分布器相通，提供蒸汽；冷凝液回收装置与回转鼓形体多管干燥装置壳程相通；煤粒分布器与高效传热式管束内件相接，将煤粒原料均匀分布给高效传热式管束内件中的各个内设式螺旋导向叶片干燥管进口；回转鼓形体外筒密封件紧密地将外筒和内件密封好，并且能使回转鼓形体多管干燥装置旋转；回转鼓形体外筒斜度调节器调节回转鼓形体外筒斜度；防爆气体控制系统安装在回转鼓形体外筒的排气口位置，气体粉尘回收装置与防爆气体控制系统相连接，整个回转鼓形体多管干燥装置由支撑件15支撑固定。

本发明的回转鼓形体多管干燥装置中，回转鼓形体中的内设螺旋导向叶片干燥管采用两头小中间大的结构或一头小一头大的结构，在干燥装置内能排列最多的干燥管，干燥面积为1000-6000m²。

本发明的回转鼓形体多管干燥装置主要由高效传热式管束内件和回转鼓形体外筒组成，为一旋转式鼓形体设备，在回转鼓形体内设计的内件是由内设螺旋导向干燥管的多管系统组成，回转鼓形体稍微倾斜，由回转鼓形体外筒斜度调节器控制所需斜度。

本发明的回转鼓形体多管干燥装置中，在干燥管内设置的螺旋导向叶片由弹簧钢制成。

本发明的回转鼓形体多管干燥装置的回转鼓形体稍微倾斜，由回转鼓形体外筒斜度调节器控制所需斜度，鼓形体的轴向倾斜度在7-20°。

本发明的回转鼓形体多管干燥装置，进入单台回转鼓形体多管干燥装置物料量为47-60吨/小时，在单台回转鼓形体多管干燥装置内蒸发水量为13-16吨/小时，总计蒸发水量为52.52吨/小时；出单台回转鼓形体多管干燥装置物料量为34-44吨/小时，根据需要，可以组合任何规模的干燥生产线，也可以提高单台干燥装置的能力。

本发明的回转鼓形体多管干燥装置，蒸汽指数为3.85公斤/平方米·小时，出水比为0.03—0.55公斤/公斤，为最佳设计参数。

用本发明的回转鼓形体多管干燥装置干燥富含水褐煤工艺，该工艺是将富含水量在15wt％～50wt％，煤粒度<6.3mm的褐煤通过回转鼓形体多管干燥装置采用低压蒸汽间接加热干燥，干燥到含水量为3wt％—15wt％，富含水褐煤原料连续不断地从上方进料口送入回转鼓形体多管干燥装置干燥管内，富含水褐煤原料走管内被干燥，管外走干燥加热介质，干燥所需的热量由蒸汽加入系统通过管式蒸汽分布器均匀提供低压蒸汽，并沿该回转鼓形体多管干燥装置鼓形体轴向进入，向空隙扩散，不断将热量传递给管内的被干燥介质，低压蒸汽压力≤4巴、温度≤180℃，控制干燥温度小于90℃；干燥尾气含的水蒸汽和粉尘经除尘处理后，粉尘部分经回收重新送入干燥系统，尾气排入大气。

干燥出料温度为60-90℃。

本发明的回转鼓形体多管干燥装置，干燥富含水量在15wt％～50wt％，煤粒度<6.3mm的褐煤(或其他富含水量的煤种或其他的物料)，采用低压蒸汽间接加热干燥到含水量≤8wt％的型煤产品，或者根据需要使煤粒含水量达到≤3wt％的粉煤产品。

本发明针对富含水褐煤具有气体挥发分高，在干燥过程中易着火发生爆炸的特点，采用蒸汽间接干燥工艺，用低压饱和蒸汽为干燥加热介质，控制干燥温度，设有防止褐煤中挥发分气体逸出与空气中的氧气反应发生爆炸的安全控制措施。

本发明的回转鼓形体外筒是一个旋转体，通过回转鼓形体外筒驱动器、无极调速控制装置调节旋转速度，以达到提高加热介质与被加热介质接触面积，从而增加传热系数，缩短加热时间。回转鼓形体外筒和内设的多管系统也一并旋转，同时也使被加热介质易于流动。由于鼓体是倾斜的，原料冷煤连续不断地从上方进料口送入回转鼓形体多管干燥装置内，通过管束内设螺旋导向叶片的导向不停地流到回转鼓形体多管干燥装置的下方出料口。干燥所需的热能由多管系统内的管式蒸汽扩散分布器均匀提供低压蒸汽，低压蒸汽沿鼓体轴向进入，并迅速向管外表面扩散，并不断把热量传递给管内的被干燥介质。

本发明的回转鼓形体多管干燥装置出来的气体、水蒸汽和粉尘经除尘处理后，粉尘部分经回收进入回转鼓形体多管干燥装置系统，尾气排人大气，排放的气体符合环保的要求。

本发明的优点：

本发明与其它直接、间接干燥工艺相比较，具有以下优点：

本发明干燥设备采用间接干燥工艺使得整个干燥过程安全、可靠，避免干燥过程中局部过热，煤质变差，易引起爆炸。解决了低燃点煤直接干燥易燃的缺陷。

回转鼓形体多管干燥装置结构合理。采用众多内设螺旋导向叶片的干燥管组成的管束对煤进行分散，强化了干燥效果，极大地增加了回转鼓形体多管干燥装置的有效面积。

回转鼓形体采用两头小中间大的结构，从而尽可能在干燥装置内排列最多的内设螺旋导向叶片的干燥管，总干燥面积约1000-6000m²。

干燥管的安装方便，采用现场胀管；干燥管内设有弹簧钢制成的螺旋导向叶片，对煤起到了导流作用。

干燥设备成熟可靠，控制简单。主要通过检测干燥机出口煤的在线水分，来确定干燥机进口原煤的给料量。进口原煤的给料量主要通过调整回转鼓形体多管干燥装置的旋转速度，以及调整进回转鼓形体多管干燥装置双轴给料机的进口开度来调整给料量。

采用本发明其设备易于制造、施工简单、操作容易、布置紧凑，具有较好的经济效益。

附图说明

图1是本发明的回转鼓形体多管干燥机设备组装示意图

图中标号名称：1进料口及煤粒分布器、2高效传热式管束内件、3内设螺旋式导向叶片干燥管、4管式蒸汽扩散分布器、5回转鼓形体外筒、6回转鼓形体外筒密封件、7回转鼓形体外筒驱动器、8无极调速控制装置、9回转鼓形体外筒斜度调节器、10电动机、11防爆气体控制系统、12蒸汽加入系统、13冷凝液回收装置、14气体粉尘回收装置、15支撑件、16出料口。

图2是采用回转鼓形体多管干燥装置干燥富含水褐煤工艺系统图

图2表明，进料斗来的褐煤进入煤粒分布器，褐煤含水量15wt％～50wt％，煤粒度<6.3mm，经过停留时间调节系统调节进料量，进入回转鼓形体多管干燥装置，在那里被蒸汽间接加热干燥，干燥后的褐煤，温度60-90℃，粒度<6.3mm、含水量3wt％～15wt％，通过链板输送机去褐煤成型工序，干燥加热用的蒸汽是锅炉房来的压力4巴，温度160-180℃蒸汽，干燥加热用的蒸汽通过管式蒸汽扩散分布器进入回转鼓形体多管干燥装置壳程，回转鼓形体多管干燥装置出来的尾气含水蒸汽和少量粉尘，经气体粉尘回收装置(静电过滤装置)回收粉尘后排放，冷凝液入冷凝液回收装置，蒸汽冷凝液去锅炉房。

具体实施方式

下面通过实例结合附图对本发明的内容给予进一步说明。

实施例1：采用本发明设计的以褐煤为原料年产25万吨褐煤干燥设备选型及主要参数。

工作原理说明(参见图1、2)：

1、通过采用回转鼓形体多管干燥装置能够把富含水量在15wt％～50wt％，煤粒度<6.3mm的褐煤(或其他富含水量的物料)干燥到含水量≤8％的产品(或根据需要干燥到煤粒含水量≤3％)。干燥加热介质采用低压蒸汽，间接干燥方式完成。

2、入料粒度控制。从界区来的常温富含水量为35wt％的褐煤、煤粒在20-50mm，进入可逆锤式破碎机后，被高速旋转的锤头击向反击板，煤粒被破碎至≤6.3mm，含水量35％，作为回转鼓形体多管干燥装置的原料。

3、内设式螺旋导向叶片干燥管3，主要起到对被加热介质流动进行导向，均匀流动，并提高被加热介质传热接触面积，均匀干燥的目的。由若干根内设式螺旋导向叶片干燥管3组合在一起构成高效传热式管束内件，它是回转鼓形体多管干燥装置的核心组合件。管内走≤6.3mm原料煤粒，管束间走干燥加热介质低压蒸汽，由于加热介质不与煤粒直接接触，使得整个干燥过程安全可靠，解决了低燃点褐煤采用直接式干燥带来的生产安全问题。

4、管式蒸汽扩散分布器4、蒸汽加入系统12。干燥所需的热能由蒸汽加入系统12提供，进入到干燥装置。蒸汽通过高效传热式管束内件2中设置的管式蒸汽扩散分布器4，沿鼓体轴向进行分布，均匀地流动到内设式螺旋导向叶片干燥管3的外管壁，并迅速向管外表面扩散，并不断把热量传递给管内的被干燥介质，蒸汽加入系统提供的低压蒸汽，压力≤4巴、温度≤180℃。

5、回转鼓形体多管干燥装置主要由外筒和内件组装而成。将回转鼓形体外筒5、煤粒分布器1、回转鼓形体外筒密封件6、高效传热式管束内件2等构件共同组合在一起形成回转鼓形体多管干燥装置主体。煤粒分布器将煤粒原料均匀分布给高效传热式管束内件中的各个内设式螺旋导向叶片干燥管3管口；回转鼓形体外筒密封件6能紧密地将外筒和内件密封好，并且能使回转鼓形体多管干燥装置旋转。

6、回转鼓形体外筒驱动器7、无极调速控制装置8和电动机10将回转鼓形体多管干燥装置设置为一个旋转体。通过驱动器、无极调速控制鼓形体外筒转动，调节旋转速度，以达到提高加热介质与被加热介质接触面积，从而增加传热系数，缩短加热时间。回转鼓形体外筒和内设的多管系统也一并旋转，同时也使被加介质易于流动。

7、回转鼓形体外筒斜度调节器9。由于鼓形体是倾斜的，便于原料流动，通过回转鼓形体外筒斜度调节器9，调节外筒斜度为7-20°。由褐煤破碎来的合格煤粒送入回转鼓形体多管干燥装置上方入口处，原料冷煤连续不断地从上方进料口送人回转鼓形体多管干燥装置内，干燥过的热煤通过换热管内设螺旋导向叶片的导向不停地流到回转鼓形体多管干燥装置的出口。

8、对于年产褐煤干燥产品25万吨，褐煤含水量为35wt％，出料含水量为10wt％。采用回转鼓形体多管干燥装置进行干燥，其主要技术指标为：单台回转鼓形体多管干燥装置物料量为47.275吨/小时，蒸发水量为13.13吨/小时；出单台回转鼓形体多管干燥装置物料量为34.15吨/小时；单台回转鼓形体多管干燥装置需要蒸汽量为18.38吨/小时。回转鼓形体多管干燥装置的蒸汽指数为3.85公斤/平方米·小时，出水比为0.38公斤/公斤，换热面积为4000平方米，出料温度约为65℃。