專利名稱：褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)及褐煤干燥工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種褐煤干燥提質(zhì)的改性技術(shù)，特別是涉及一種褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系
統(tǒng)及褐煤干燥工藝。
二背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界褐煤儲(chǔ)量約26229億噸，約占世界煤炭總儲(chǔ)量的24. 4% 。中國(guó)已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)的褐煤資源量為1291.32億噸，約占中國(guó)煤炭保有資源量的12.7%。由于褐煤形成距 地表很淺，適于露天開(kāi)采，因此價(jià)格低廉。但是褐煤也存在以下突出的問(wèn)題
1、水分高，熱值低，褐煤一般含水量介于30%到65%之間，一般熱值在3000kcal/ kg左右。 2、密度低，易風(fēng)化，遇水自燃，銷售半徑不超過(guò)500公里。 為了解決上述問(wèn)題，世界上許多公司開(kāi)展了褐煤干燥，提質(zhì)和改性研究，少數(shù)工藝 已經(jīng)開(kāi)始工業(yè)化，大部分還在試驗(yàn)研究階段。大部分的褐煤干燥工藝分為兩類，以高溫?zé)煔?或空氣作為媒介的直接接觸干燥和以過(guò)熱蒸汽為干燥媒介的間接干燥。由于褐煤在干燥 時(shí)，會(huì)有可燃?xì)怏w析出，如果采用以高溫?zé)煔饣蚩諝庾鳛槊浇榈闹苯咏佑|干燥，則很容易發(fā) 生干燥系統(tǒng)的著火或爆炸的可能。所以目前已經(jīng)工業(yè)化的褐煤干燥主要是以過(guò)熱蒸汽為干 燥媒介的間接干燥。但是以過(guò)熱蒸汽為干燥媒介的間接干燥褐煤干燥，由于其溫度水平限 制，只能脫除表面水，無(wú)法脫除結(jié)合水。如果褐煤只脫除表面水，沒(méi)有脫除結(jié)合水，干燥后的 褐煤在長(zhǎng)途運(yùn)輸或長(zhǎng)時(shí)間存放，會(huì)出現(xiàn)返潮現(xiàn)象，因此比較適合干燥后的褐煤立即使用，比 如坑口電廠的褐煤干燥或煤礦附近的煤化工項(xiàng)目的原料干燥處理。只有脫除結(jié)合水，褐煤 的性質(zhì)才會(huì)改變，才能夠像硬煤一樣運(yùn)輸，存放和使用。 如何才能夠脫除褐煤的結(jié)合水，從而實(shí)現(xiàn)褐煤改性，變褐煤為硬煤，是我們?cè)跐崈?煤領(lǐng)域所面臨的一個(gè)重大的課題。 根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，褐煤在常壓下加熱到100度以上時(shí)，大部分的自由水能夠被蒸發(fā)。 當(dāng)褐煤水分低于15%時(shí)，若需要繼續(xù)干燥和脫水，即脫除結(jié)合水時(shí)，由于褐煤與結(jié)合水有較 強(qiáng)的結(jié)合力，則需要較高的溫度和能量才能夠進(jìn)行。當(dāng)褐煤在常壓下繼續(xù)加熱到180度以 上時(shí)，褐煤結(jié)合水(內(nèi)在水)能夠被脫除。當(dāng)褐煤溫度高于150度時(shí)，羥基官能團(tuán)(主要 是-C00H)發(fā)生分解，析出C02氣體，同時(shí)將褐煤的結(jié)合水(內(nèi)在水)排除。進(jìn)一步提高溫 度，將導(dǎo)致越來(lái)越多的羥基官能團(tuán)分解，從而引起褐煤的表面性質(zhì)改變。
在這種干燥溫度條件下，由于大量的羥基官能團(tuán)分解，導(dǎo)致褐煤內(nèi)部的毛細(xì)孔倒 坍和產(chǎn)生交聯(lián)。毛細(xì)孔倒坍可以阻止水分進(jìn)入毛細(xì)孔；而交聯(lián)反應(yīng)則能夠?qū)γ?xì)孔進(jìn)行密 封，阻止倒坍的毛細(xì)孔在吸收水分時(shí)再膨脹。 另外，當(dāng)褐煤溫度被加熱到200度以上時(shí)，其表面積會(huì)大大減少。表面積減少的主 要原因是由于在高溫干燥條件下引起褐煤內(nèi)部的焦油的強(qiáng)烈遷移，即焦油由毛細(xì)孔內(nèi)部向 毛細(xì)孔外部遷移。遷移到毛細(xì)孔外部的焦油在冷卻過(guò)程中，由于焦油冷凝從而對(duì)毛細(xì)孔進(jìn) 行密封，從而一起褐煤的表面積減少。
由于上述過(guò)程，即毛細(xì)孔倒塌，交聯(lián)反應(yīng)和焦油遷移對(duì)毛細(xì)孔形成密封，結(jié)果褐煤
變得越來(lái)越疏水，同時(shí)也能夠觀察到褐煤的硬化，這也導(dǎo)致褐煤的剛性結(jié)構(gòu)的形成。其結(jié)果 就是褐煤能夠從軟煤轉(zhuǎn)換為硬煤，由親水性轉(zhuǎn)換為疏水性，從而可以實(shí)現(xiàn)褐煤的長(zhǎng)途運(yùn)輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的煤炭無(wú)氧干燥系統(tǒng)及干燥工藝就是基于現(xiàn)有技術(shù)對(duì)褐煤干燥提質(zhì)存在
的不足而提出的褐煤干燥改性技術(shù)，該技術(shù)不僅脫除褐煤的表面水，還脫除部分結(jié)合水，將 褐煤從軟煤轉(zhuǎn)換為硬煤，由親水性轉(zhuǎn)換為疏水性，可以實(shí)現(xiàn)褐煤能夠像煙煤一樣運(yùn)輸存放 和使用。具體是提供一種褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)及褐煤干燥工藝。 技術(shù)方案 —種褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)，包括干燥裝置，加熱系統(tǒng)，干燥裝置包括立式的干燥 筒，在干燥筒上、下端分別設(shè)有進(jìn)煤口和出煤口，并且在干燥筒上部固定安裝有出氣管、下 部固定安裝有進(jìn)氣管，在所述立式干燥筒兩側(cè)壁的外側(cè)分別設(shè)有與干燥筒隔離且彼此獨(dú)立 的熱氣腔，并在兩獨(dú)立的熱氣腔之間連通有一定數(shù)量的排管或排板，使干燥筒內(nèi)的煤炭與 熱氣腔及排管或排板內(nèi)熱氣完全隔離；所述出氣管、進(jìn)氣管分別與不同的熱氣腔連通；加 熱系統(tǒng)的加熱煙氣輸出管與煤炭無(wú)氧干燥裝置的進(jìn)氣管連通，在干燥筒的煙氣進(jìn)氣管口 、 煙氣出氣管口分別安裝有溫度計(jì)1\、 L，在干燥筒底部出料口處設(shè)有排料閥和溫度計(jì)T。，在 煤炭無(wú)氧干燥裝置的干燥筒內(nèi)部還設(shè)有蒸汽管，蒸汽管引出干燥裝置外側(cè)，該蒸汽管引出 干燥筒外側(cè)直接排放，或者在分離可燃?xì)怏w后排放，而分離后的可燃?xì)怏w被引入加熱系統(tǒng) 進(jìn)行尾氣燃燒。 同時(shí)在煤炭無(wú)氧干燥裝置的出氣管上設(shè)有叉管，叉管與進(jìn)氣管之間通過(guò)引風(fēng)機(jī)相 連通構(gòu)成煙氣循環(huán)。 蒸汽管連通于可燃?xì)怏w分離器使可燃?xì)馀c蒸汽分離之后，可燃?xì)怏w被弓I入加熱系 統(tǒng)燃燒。
同一側(cè)的不同的熱氣腔設(shè)有隔板，使熱氣腔上、下彼此獨(dú)立。所述熱氣腔為全封 閉式，不僅與干燥筒內(nèi)部隔離，還與外界隔離，進(jìn)氣管的熱煙氣首先進(jìn)入第一個(gè)封閉的熱氣 腔，沿排管或排板流向另一熱氣腔，如此反復(fù)向上或向下折流，最終從出氣管排出。
在出煤口上安裝有排料閥和溫度計(jì)T。。
所述可燃?xì)怏w分離器為離心式分離器。 所述加熱系統(tǒng)包括燃燒爐，在燃燒爐與煙氣輸出管之間還安裝有高溫?zé)煔獬两凳摇?—種適用于所述褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)的煤炭無(wú)氧干燥工藝，包括煤炭粉碎、篩 分預(yù)處理步驟，還包括以下步驟 (1)將待干燥褐煤粉或塊從干燥筒頂部進(jìn)料口加入干燥筒腔內(nèi)，在常壓下進(jìn)行干 燥，控制煙氣輸入溫度1\為350 100(TC，煙氣輸出溫度T2為70 400°C ;
(2)控制褐煤排出速率，保持褐煤最終加熱溫度T。為150 400°C ;
(3)褐煤在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間為1 15小時(shí)。 控制煙氣輸入溫度1\為400 800°C ，煙氣輸出溫度T2為100 250°C 。 對(duì)于褐煤干燥提質(zhì)，控制褐煤排出速率，保持褐煤最終加熱溫度T。為200 350°C之間。 本發(fā)明的工藝和裝置還可以同時(shí)適用于煤調(diào)濕工藝。
本發(fā)明的有益效果 1、本發(fā)明的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)及褐煤干燥工藝基于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而 提出的煤炭干燥改性技術(shù)，不僅適用于普通煤炭和煤泥干燥，也適用于褐煤干燥和提質(zhì)，褐 煤干燥時(shí)不僅能脫除褐煤的表面水分，還可以通過(guò)控制輸入、輸出煙氣溫度，以及控制出料 口最終煤炭溫度，脫除部分結(jié)合水。 2、通過(guò)本發(fā)明的干燥裝置，對(duì)褐煤脫除表面水和結(jié)合水，可以將其由軟煤變?yōu)橛?煤，由親水性變?yōu)樵魉?，從而可以長(zhǎng)途運(yùn)輸。 3、通過(guò)密閉的迂回折管被干燥的煤炭與煙氣不直接接觸，徹底解決了煤炭在干燥 過(guò)程中由于可燃?xì)怏w析出而引起著火和爆炸的問(wèn)題。 4、褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)，熱循環(huán)利用和尾氣的循環(huán)利用一方面降低干燥過(guò)程的 能耗，同時(shí)也大大減少尾氣的排放。
四

圖1是本發(fā)明的煤炭無(wú)氧干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的干燥系統(tǒng)的干燥裝置結(jié)構(gòu)示意圖之一 ； 圖2-1是圖2的C部放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2-2是圖2的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1的干燥系統(tǒng)的干燥裝置結(jié)構(gòu)示意圖之二 ； 圖3-1是圖3的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3-2是圖3的D-D剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3-3是圖3中排板結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中標(biāo)號(hào)1為熱氣腔體外側(cè)壁，2為支架，3為干燥裝置進(jìn)氣管，4為干燥裝置出氣 管，5為進(jìn)料口，6為排管，7為干燥筒側(cè)壁，8為熱氣腔體，9為蒸汽管，10為出料口， 11為排 料閥，12為橫隔板，13為可燃?xì)怏w分離器，14為蒸汽引風(fēng)機(jī)，15為可燃?xì)怏w回管，16為進(jìn)氣 管，17為出氣管，18為出氣管叉管，19為出氣管上安裝的抽風(fēng)機(jī)，20為出氣管上排氣叉管， 21為燃燒爐，22為燃燒風(fēng)機(jī)，23為高溫沉降室，24為排板，T。為出料口溫度計(jì)，1\為進(jìn)氣管 管口溫度計(jì)，T2為出氣管管口溫度計(jì)。
五具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一 參見(jiàn)圖1、圖2、圖2-l、圖2-2，一種褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)，包括實(shí)施
例一所述煤炭無(wú)氧干燥裝置，還包括加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)的加熱煙氣輸出管與煤炭無(wú)氧干
燥裝置的進(jìn)氣管16連通，在干燥裝置的煙氣進(jìn)氣管口 、煙氣出氣管口分別安裝有溫度計(jì)1\、
L，在干燥裝置底部出料口處設(shè)有排料閥和溫度計(jì)T。，在煤炭無(wú)氧干燥裝置的干燥筒內(nèi)部還
設(shè)有蒸汽管9，蒸汽管引出干燥裝置外側(cè)，該蒸汽管引出干燥裝置外側(cè)直接排放。 同時(shí)在煤炭無(wú)氧干燥裝置的出氣管17上設(shè)有叉管(回流管)18，叉管18與進(jìn)氣管
16之間通過(guò)引風(fēng)機(jī)19相連通構(gòu)成煙氣循環(huán)。 所述加熱系統(tǒng)包括燃燒爐，在燃燒爐與煙氣輸出管之間還安裝有高溫?zé)煔獬两凳?，將高溫?zé)煔庵械姆蹓m盡量消除以利于熱循環(huán)。 煤炭無(wú)氧干燥裝置，包括立式的干燥筒7，在干燥筒7上、下端分別設(shè)有進(jìn)煤口 5和 出煤口 10，并且在干燥筒7上部固定安裝有出氣管17、下部或中部固定安裝有進(jìn)氣管16。
在所述立式干燥筒7(左右)相對(duì)的兩側(cè)壁的外側(cè)(沿豎向方向)分別設(shè)有與干 燥筒7隔離且彼此獨(dú)立的熱氣腔8，并在兩獨(dú)立的熱氣腔8之間連通有一定數(shù)量的排管6。
同一側(cè)熱氣腔8內(nèi)還還橫向設(shè)有一定數(shù)量的橫隔板12，使熱氣腔從上向下被分割 為多個(gè)彼此獨(dú)立的熱氣腔。所述熱氣腔8為全封閉式，不僅與干燥筒7內(nèi)部隔離，還與外界 隔離，進(jìn)氣管16的熱煙氣首先進(jìn)入第一個(gè)封閉的熱氣腔，沿排管或排板流向另一熱氣腔， 如此反復(fù)向上或向下折流，最終從出氣管17排出。在不同熱氣腔之間連通的煙氣排管的折 流次數(shù)為1 20。 被干燥的煤炭借助重力從上端進(jìn)煤口 5進(jìn)入干燥筒再?gòu)南露顺雒嚎?IO排出，自上
而下緩慢移動(dòng)。位于干燥筒7內(nèi)的煤炭與位于熱氣腔8及排管6內(nèi)的熱氣完全隔離，從而
確保干燥裝置內(nèi)煤炭干燥處于無(wú)氧干燥狀態(tài)，確保干燥工作安全。在干燥筒7內(nèi)部還設(shè)有
蒸汽管9，蒸汽管引出干燥裝置外側(cè)。對(duì)于蒸汽管排出的蒸汽、可燃(一氧化碳等成分)根
據(jù)情況既可以直接排放進(jìn)入大氣，也可以再做處理后排出或循環(huán)利用。 在出煤口 IO上安裝有排料閥11 ;在出煤口上安裝有溫度計(jì)TO。 本實(shí)施例不僅適用于對(duì)普通煤或褐煤的表面水干燥，還適用于對(duì)脫除褐煤內(nèi)部結(jié)
晶水，安全可靠。 適用于褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)的煤炭無(wú)氧干燥工藝，包括煤炭粉碎、篩分預(yù)處理 步驟，其特征是還包括以下步驟 (1)將待干燥褐煤粉或塊從干燥筒頂部進(jìn)料口加入干燥筒腔內(nèi)，在常壓下進(jìn)行干 燥，控制煙氣輸入溫度1\為350 100(TC，煙氣輸出溫度T2為70 400°C ;
(2)控制褐煤排出速率，保持褐煤最終加熱溫度T。為150 400°C ;
(3)褐煤在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間為1 15小時(shí)。 實(shí)施例二 意義與實(shí)施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是控制煙氣輸入 溫度1\為400 800°C ，煙氣輸出溫度T2為100 250°C 。
實(shí)施例三意義與實(shí)施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是對(duì)于褐煤干燥
提質(zhì)，控制褐煤排出速率，保持褐煤最終加熱溫度T。為200 35(TC之間。
實(shí)施例四意義與實(shí)施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是煙氣進(jìn)口溫
度60(TC，煙氣出口溫度12(TC，褐煤干燥出口溫度23(TC，褐煤水分由38%降為8%。
實(shí)施例五意義與實(shí)施例一基本相同，相同之處不重述，不同的是煙氣進(jìn)口溫
度62(TC，煙氣出口溫度15(TC，褐煤干燥出口溫度28(TC，褐煤水分由38%降為5%。
實(shí)施例六參見(jiàn)圖1 、圖3 、圖3-1 、圖3-2 、圖3-3 ，編號(hào)與實(shí)施例一相同，意義相同， 相同之處不重述，不同的是將所述排管改為如圖3-3所述的排板24。
權(quán)利要求
一種褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)，包括干燥裝置，加熱系統(tǒng)，干燥裝置包括立式的干燥筒，在干燥筒上、下端分別設(shè)有進(jìn)煤口和出煤口，并且在干燥筒上部固定安裝有出氣管、下部固定安裝有進(jìn)氣管，在所述立式干燥筒兩側(cè)壁的外側(cè)分別設(shè)有與干燥筒隔離且彼此獨(dú)立的熱氣腔，并在兩獨(dú)立的熱氣腔之間連通有一定數(shù)量的排管或排板，使干燥筒內(nèi)的煤炭與熱氣腔及排管或排板內(nèi)熱氣完全隔離；所述出氣管、進(jìn)氣管分別與不同的熱氣腔連通；加熱系統(tǒng)的加熱煙氣輸出管與煤炭無(wú)氧干燥裝置的進(jìn)氣管連通，在干燥筒的煙氣進(jìn)氣管口、煙氣出氣管口分別安裝有溫度計(jì)T1、T2，在干燥筒底部出料口處設(shè)有排料閥和溫度計(jì)T0，在煤炭無(wú)氧干燥裝置的干燥筒內(nèi)部還設(shè)有蒸汽管，蒸汽管引出干燥裝置外側(cè)，該蒸汽管引出干燥筒外側(cè)直接排放，或者在分離可燃?xì)怏w后排放，而分離后的可燃?xì)怏w被引入加熱系統(tǒng)進(jìn)行尾氣燃燒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)，其特征是同時(shí)在煤炭無(wú)氧干燥裝 置的出氣管上設(shè)有叉管，叉管與進(jìn)氣管之間通過(guò)引風(fēng)機(jī)相連通構(gòu)成煙氣循環(huán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)，其特征是蒸汽管連通于可燃?xì)怏w 分離器使可燃?xì)馀c蒸汽分離之后，可燃?xì)怏w被引入加熱系統(tǒng)燃燒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)裝置，其特征是同一側(cè)的不同的熱氣腔 設(shè)有隔板，使熱氣腔上、下彼此獨(dú)立。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)裝置，其特征是在出煤口上安裝有排料 閥和溫度計(jì)T。。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)，其特征是所述可燃?xì)怏w分離器為 離心式分離器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)，其特征是所述加熱系統(tǒng)包括燃燒 爐，在燃燒爐與煙氣輸出管之間還安裝有高溫?zé)煔獬两凳摇?br> 8. —種適用于權(quán)利要求1所述褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)的褐煤無(wú)氧干燥工藝，包括煤炭 粉碎、篩分預(yù)處理步驟，其特征是還包括以下步驟(1) 將待干燥褐煤粉或塊從干燥筒頂部進(jìn)料口加入干燥筒腔內(nèi)，在常壓下進(jìn)行干燥，控制煙氣輸入溫度1\為350 100(TC，煙氣輸出溫度T2為70 400°C ;(2) 控制褐煤排出速率，保持褐煤最終加熱溫度T。為150 400°C ;(3) 褐煤在干燥機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間為1 15小時(shí)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)工藝，其特征是控制煙氣輸入溫度1\為 400 800°C ，煙氣輸出溫度T2為100 250°C 。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)工藝，其特征是對(duì)于褐煤干燥提質(zhì)，控 制褐煤排出速率，保持褐煤最終加熱溫度T。為200 35(TC之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種褐煤無(wú)氧干燥提質(zhì)系統(tǒng)及褐煤干燥工藝，干燥提質(zhì)系統(tǒng)包括干燥裝置，加熱系統(tǒng)，干燥裝置包括立式的干燥筒及其上、下端的進(jìn)煤口、出煤口、進(jìn)氣管、出氣管，在干燥筒兩側(cè)壁的外側(cè)分別設(shè)有熱氣腔，兩熱氣腔之間連通有一定數(shù)量的排管或排板，使干燥筒內(nèi)的煤炭與熱氣腔及排管或排板內(nèi)熱氣完全隔離；在進(jìn)氣管口、出氣管口分別安裝有溫度計(jì)T1、T2，在出料口有溫度計(jì)T0，在干燥筒內(nèi)部還設(shè)有蒸汽管，蒸汽管引出干燥裝置外側(cè)，在常壓下進(jìn)行干燥，控制煙氣輸入溫度T1煙氣輸出溫度T2以及褐煤最終加熱溫度T0，可以脫除褐煤部分結(jié)合水，將褐煤從軟煤轉(zhuǎn)換為硬煤，由親水性轉(zhuǎn)換為疏水性，可以實(shí)現(xiàn)褐煤能夠像煙煤一樣運(yùn)輸存放和使用，非常利于推廣實(shí)施。
文檔編號(hào)F26B3/18GK101706196SQ200910172378
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者克里斯托夫·摩豪斯, 李英群, 查理德·迪玻特, 黃龍 申請(qǐng)人:鄭州拉姆頓清潔能源工程技術(shù)有限公司