一种烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥方法

摘要

本发明涉及一种烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥方法，其通过褐煤直接燃烧产生烟气、直管式气流干燥机一次干燥达到产品湿份要求、大颗粒惯性沉降、细颗粒袋式除尘器捕集、大颗粒与细颗粒通过掺混装置掺混均匀、排空及混温风机和增压风机各自控制风量，保证了装置的安全可靠、使装置的大型化成为可能。

说明书

技术领域

本发明涉及褐煤干燥技术领域，是褐煤烟气半闭路循环式直接干燥方法，属对流传热型干燥。

背景技术

褐煤是煤化程度最低的煤种，为泥炭在适度压力下转变而成，煤化程度介于泥炭和烟煤之间，含水量高，在空气中易风化；含一定量的原生腐殖酸；含碳量低，含氧量高，氢含量变化大；挥发分一般在45％～55％之间，易自燃。

80吨/小时褐煤气流干燥方式在国内尚未见过报道。国内有报道的装置为宁夏石嘴山焦化厂1994年建成的生产能力为4万t/a的生产装置，该工艺流程见附图2。存在问题有：①煤的干燥需要采用预热管、加热管、干燥管三级干燥才能达到要求，需要的配套设备复杂，设备连接面多，系统负压，容易漏入空气，氧含量不易控制，设备无法大型化推广；②除尘采用旋风分离器，设备磨损严重，如采用喷涂技术，设备投资大；③热源采用煤气，为二次能源，采矿厂等无二次能源的地方无法应用；④装置规模小，放大难度系数大，无法满足工业化大规模生产的需要。

发明内容

本发明人长期从事气流干燥技术的研究、推广和应用，经过多年的研究开发，各种类型气流干燥技术得到巨大的发展，不仅针对气流式干燥的干燥工艺特点，开发出传热系数计算方法、停留时间分布模型及系统湿份平衡曲线等诸多工艺理论，而且在各种类型气流干燥机结构开发方面形成了多种专有技术，其中多功能微粉干燥机(专利号：ZL 02 262102.4)和新型旋转闪蒸干燥机(专利号：ZL 200420078365。2)取得国家实用新型专利。

为了杜绝褐煤装置干燥系统的爆炸隐患及大型化的推广，烟气热源简单，降低能耗，本发明人通过多年研究开发，提出了一种安全、可靠的烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥方法。

本发明的烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥方法包括下列步骤：

(A)通过褐煤直接燃烧产生烟气；

(B)使用该烟气作为载体将湿粉煤送入直管式气流干燥机，一次干燥达到产品湿份要求(例如5％以下)，从出口排出获得干燥后粉煤，而未被热风带起的超大颗粒在直管式气流干燥机底部的锥段沉积排放；

(C)所述干燥后粉煤随尾气依次进入惯性沉降及掺混装置(由上部惯性分离器和下部掺混料仓组成)、袋式除尘器，通过在惯性沉降及掺混装置中的惯性沉降作用所收集下来的粗褐煤煤粉直接进入下部掺混料仓，而进入袋式除尘器被捕集的细粉煤通过输送装置转送至惯性沉降及掺混装置的下部掺混料仓；

(D)不同粒径的粉末颗粒在惯性沉降及掺混装置的下部掺混料仓内进行均匀混合，即获得干燥粉煤成品。

优选地，在步骤(A)中，通过外界助燃空气经增压后，进入燃煤式热风炉，燃料褐煤经过加料装置加入燃煤式热风炉进行燃烧，产生所述烟气。

优选地，通过袋式除尘器净化后的干净尾气通过两台并联风机抽吸，其中第一部分尾气通过增压风机加压后送至燃煤式热风炉，以降低炉膛内温度，降低燃烧后烟气氧含量，第二部分尾气通过排空及混温风机抽吸后一部分被抽吸至一管道式混合器，与燃煤式热风炉产生的烟气混合后送入直管式气流干燥机，另一部分尾气则直接排空。

优选地，燃煤式热风炉的出口温度控制为800-900℃，优选850℃。

优选地，所述烟气通过高温旋风分离器进一步分离燃煤式热风炉燃烧携带的炉灰，产生的干净高温烟气与来自排空及混温风机出口的干净尾气通过管道式混合器混合，控制烟气氧含量小于8％，温度控制在600-750℃，优选650℃，送至直管式气流干燥机进风口，作为湿物料干燥、输送的载体。

其中，来自进料装置的湿粉煤，进入到直管式气流干燥机内，湿粉煤在直管式气流干燥机的内部通过分料缓冲装置后垂直下落，与高速热风逆流接触，粉煤中的水分被高温热烟气蒸发而带走，干燥后的粉煤颗粒被带至干燥器中段，经过陶析环加速后送至出口，未被热风带起的超大颗粒在直管式气流干燥机底部的锥段沉积排放。

本发明是以直管式气流干燥机为主体设备，结合褐煤物料特点形成的干燥工艺成套技术。

本发明使用的直管式气流干燥机具有下列特征：

(1)干燥强度大：气流干燥由于气流速度高，粒子在气相中分散良好，可以把粒子的全部表面积作为干燥的有效面积；

(2)干燥时间短：气固两项的接触时间短，干燥一般在0.5-2秒，最长为5秒；

(3)热效率高；气流干燥的气体入口温度越高，热效率越高，一般都在60％以上；

(4)处理量大，适用于连续操作；

(5)设备简单；气流干燥器设备结构简单，占地小，投资省，操作易于自动控制；

(6)应用范围广；气流干燥可使用于各种粉粒状物料，进口物料湿份范围广。

直管式气流干燥机的结构特点如下：

(1)采用大面积进风口，高温热风进入后，经过第一加速段使气体加速，进入气流干燥机直管段，热风向上行进中，在和湿煤粉接触前再次经过第二加速段，高速向上流动冲击、干燥湿煤粉；；

(2)在进料口下部的直管段，装设分布器。湿煤粉经过倾斜的进料口后，以一定速度向下流动，在直管段经过分布器时，由于分布器设计有特殊的打散、均布结构，湿煤粉被打散、均布、阻碍，变为大小较为均匀、初速度很小的待干燥状态，有利于下一步干燥过程的进行；

(3)在干燥管顶部和下部易自燃段装设喷水防火系统，采用高效扇形喷嘴，可以进行实心锥形喷射，在筒体内部发生自燃等异常情况时，可以用高压消防水覆盖整个筒体内部，防止自燃、爆炸等极端情况的发生；

(4)在干燥管下部设计有锥形料仓和大颗粒排出口。当湿煤粉中极少数的大颗粒无法被热风干燥带走时，会向下掉入底部料仓，在排出口安装有旋转卸料阀，随时排出大颗粒湿煤粉，防止煤粉的堆积，从而彻底的杜绝煤粉自燃、爆炸等危险情况的发生；

(5)在气流干燥管顶部装设有安全防爆门。安全防爆门采用重力式自动恢复结构，当发生自燃、爆炸等危险状况时，防爆门自动打开进行压力泄放，当筒体内危险解除压力恢复正常时，防爆门在重力作用下自动回复到安装位置，保证系统的安全稳定运行；

本发明的方法的优点如下所示：

1.本发明提出的烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥方法，有效地解决了褐煤干燥大型化的难题，同时与一般流程比较，缩短了干燥工艺流程。

2.本发明提出的烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥与传统的热空气开路干燥相比，尾气采用了两台风机并联，每台风机各司其职，既保证了系统的安全性，又降低了风机的功率。

3.本发明采用惯性沉降、掺混料仓与袋式除尘器结合除尘、混合工艺，既对系统除尘效果有了保证，解决了颗粒冲击磨损的问题，降低了投资，又保证了产品颗粒均匀，提高了产品质量。

附图说明

图1是烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥方法工艺流程图：1燃煤式热风炉；2旋风分离器；3管道式混合器；4直管式气流干燥机；5进料装置；6惯性沉降及掺混装置；7缓冲料罐；8袋式除尘器；9输送装置；10增压风机；11排空及混温风机。

图2是现有技术工艺流程图：21循环风机；22废气净化器；23旋风分离器；24旋风分离器；25干燥管；26给煤机；27旋风分离器；28旋风分离器；29预热管；30加热管；31燃烧炉；32燃烧炉。

图3是直管式气流干燥机的具体结构图：41进料口；42重力式防爆门；43弹性支座；44陶析环；45喷水防火系统；46分布器；47进风口；48大颗粒排出系统。

具体实施方式

现结合图1对烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥工艺流程进行详细说明。

外界助燃空气经增压后，进入燃煤式热风炉1，燃料褐煤经过加料装置加入燃煤式热风炉1进行燃烧，经过增压风机11将110℃左右的尾气吹出入炉膛，控制燃煤式热风炉1出口温度为850℃，控制烟气氧含量小于8％，经过高温旋风分离器2进一步分离燃煤式热风炉1燃烧携带的炉灰，产生的干净高温烟气与来自排空及混温风机10出口的干净尾气通过管道式混合器3混合，温度控制在650℃，送至直管式气流干燥机4进风口，作为湿物料干燥、输送的载体。

来自进料装置5的湿粉煤，进入到直管式气流干燥机4内，所述直管式气流干燥机4如图3所示包括进料口41；重力式防爆门42；弹性支座43；陶析环44；喷水防火系统45；分布器46；进风口47；大颗粒排出系统48。湿粉煤在直管式气流干燥机4的内部通过分料缓冲装置后垂直下落，与高速热风逆流接触，粉煤中的水分被高温热烟气蒸发而带走，干燥后的粉煤颗粒被带至干燥器中段，经过陶析环加速后送至出口，未被热风带起的超大颗粒在直管式气流干燥机4底部的锥段沉积排放。

到达直管式气流干燥机4出口达到湿含量要求的褐煤，随尾气依次进入惯性沉降及掺混装置6、袋式除尘器8，惯性沉降及掺混装置6收集下来的粗褐煤煤粉直接进入下部掺混料仓，袋式除尘器8扑集的细粉煤通过输送装置9转载至惯性沉降及掺混装置6，不同粒径的粉煤颗粒在惯性沉降及掺混装置6内进行均匀混合后进入缓冲料罐7，作为后续系统的进料罐。

通过袋式除尘器8净化后的干净尾气通过两台并联风机抽吸，其中第一部分尾气通过增压风机11加压后送至燃煤式热风炉1，以降低炉膛温度，降低燃烧后烟气氧含量，第二部分尾气通过排空及混温风机10抽吸后一部分被抽吸至管道式混合器3，另一部分尾气则直接排空。

应用效果：

使用本发明的方法在0.5Mt/a褐煤提质装置工业生产中应用，不但杜绝了生产中的燃烧、爆炸事故，而且改善了产品粒径分布，超大颗粒通过直管式干燥机下部锥段排出，大颗粒与细颗粒的掺混，使除尘效率高，产品中颗粒混合均匀，保证了后续制球工序的产品质量，高湿含量褐煤可以一次直接干燥，并且实现了工业大规模化。