熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種將濕物料中的濕分分離的熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置，同時涉及 到一種熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)生產(chǎn)中，有很多種類高濕物料所含濕分需要降低至較低濕分含量，W褐煤為 例，無論是燃燒、運輸或者是為滿足煤化工工藝要求，都經(jīng)常需要將初水分為30% - 60%的 褐煤干燥至終水分為3% - 5%的褐煤產(chǎn)品。
[0003] 常規(guī)的干燥高濕物料的設備和方法是采用；A)熱煙氣作為熱源直接加熱物料，或 B)熱蒸汽作為熱源間接加熱物料。前者由于受物料揮發(fā)份高，或受進風溫度的影響，對于燃 點低的物料(例如褐煤）容易起火燃燒，存在安全隱患；后者采用間接加熱，蒸汽的熱值高， 工藝安全可靠。
[0004] 但是，由于大多數(shù)濕物料，如褐煤等，其干燥過程分為兩個階段，即恒速干燥階段 和降速干燥階段。濕物料在恒速干燥階段采用CN101581533A的技術(shù)方案時干燥效率較 高；但在降速干燥階段，由于干燥速率主要取決于水分在物料內(nèi)部的遷移速率，如果繼續(xù) CN101581533A的技術(shù)方案，由于濕物料的運動狀態(tài)對其脫水速率影響不大，同時還要將褐 煤該類待干燥的物料通過較高能耗維持在"流態(tài)化"的狀態(tài)之下，造成生產(chǎn)單位產(chǎn)品能耗較 高的問題。
[0005] 因此，從干燥方法的安全性、經(jīng)濟性和高效性角度來看，實有必要針對如褐煤該類 濕物料的干燥特性規(guī)律設計一種新的濕分分離設備和分離方法，實現(xiàn)濕物料在恒速干燥階 段的高效快速除濕，和在降速干燥階段的低能耗深度脫濕，來降低生產(chǎn)單位產(chǎn)品的能量消 耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供的一種節(jié)能、高 效熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置及工藝。
[0007] 按照本發(fā)明提供的一種熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置，包括蒸發(fā)器、設置在所述蒸 發(fā)器上的換熱器和與所述換熱器相連接的熱源，符合一定粒度要求的固體濕物料進入所述 蒸發(fā)器內(nèi)，通過與所述換熱器內(nèi)換熱介質(zhì)間接換熱，濕物料中的濕分被蒸發(fā)，W氣態(tài)的形式 從固體濕物料中分離，生成二次蒸氣，生成的二次蒸氣從所述蒸發(fā)器內(nèi)部自下而上溢出，至IJ 達某一臨界床層高度hmf時，二次蒸氣在該臨界床層高度hmf處達到使上部床層濕物料流態(tài) 化的最小流化速度IW,W此臨界床層高度hmf為分界點，上部床層為流化床段，濕物料呈流 化狀態(tài)，下部床層為移動床段，床層濕物料呈移動床狀態(tài)。
[0008] 按照本發(fā)明提供的一種熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置還具有如下附屬技術(shù)特征：
[0009] 優(yōu)選包括蒸發(fā)器移動床段床層高度，也即臨界床層高度hmf:
[0010]
【主權(quán)項】
1. 熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置，包括蒸發(fā)器、設置在所述蒸發(fā)器上的換熱器和與所述 換熱器相連接的熱源，其特征在于：符合一定粒度要求的固體濕物料進入所述蒸發(fā)器內(nèi)，通 過與所述換熱器內(nèi)換熱介質(zhì)間接換熱，濕物料中的濕分被蒸發(fā)，以氣態(tài)的形式從固體濕物 料中分離，生成二次蒸氣，生成的二次蒸氣從所述蒸發(fā)器內(nèi)部自下而上溢出，到達某一臨界 床層高度h mf時，二次蒸氣在該臨界床層高度hmf處達到使上部床層濕物料流態(tài)化的最小流 化速度u mf，以此臨界床層高度hmf為分界點，上部床層為流化床段，濕物料呈流化狀態(tài)，下部 床層為移動床段，床層濕物料呈移動床狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置，其特征在于：蒸發(fā)器移動床段床 層1?度，也即臨界床層1?度hmf : 其中J
m，濕分=P氣V氣=P氣'^操八截 式中-蒸發(fā)器移動床段內(nèi)物料處理量，單位為kg/h τ 一濕物料在蒸發(fā)器移動床段內(nèi)的停留時間，單位為h P b-物料堆積密度，單位為kg/m3 Ae-蒸發(fā)器移動床段床層橫截面積，單位為m2 -蒸發(fā)器移動床段蒸發(fā)分離出的濕分量，單位為kg/h ω 濕物料進入蒸發(fā)器移動床段的初始濕分含量，單位為kg/kg濕料 ω 2-濕物料終濕分含量，單位為kg/kg濕料 P n-蒸發(fā)器移動床段蒸發(fā)分離出的蒸氣密度，單位為kg/m3 Vn -蒸發(fā)器移動床段蒸發(fā)分離出的蒸氣量，單位為m3/h Uis -蒸發(fā)器流化床段操作氣速，單位為m/s 〇
3. 如權(quán)利要求2所述的熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置，其特征在于：蒸發(fā)器流化床段操 作氣速u操： U操=kiw 式中k-為工程經(jīng)驗常數(shù)，操作氣速達到最小流化速度時，上部床層物料開始流態(tài) 化，k取值為1， Umf 為最小流化速度，單位為m/s，可通過理論計算或?qū)嶒灥玫健?br>4. 如權(quán)利要求1所述的熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)器上的換 熱器為內(nèi)置換熱器、夾套式換熱器、盤管式換熱器中的一種或多種組合，當帶有所述內(nèi)置換 熱器時，所述內(nèi)置換熱器至少一組。
5. 如權(quán)利要求1所述的熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)器還連接 有除塵設備，所述除塵設備為旋風除塵器、布袋除塵器、靜電除塵器、濕式除塵器中的一種 或多種組合。
6. 如權(quán)利要求1所述的熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)器的外形 是鉛垂的。
7. -種熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離工藝，其特征在于：包括如下步驟 步驟A，待干燥的濕物料粉碎成一定粒度的固體顆粒，然后通過進料器進入蒸發(fā)器中； 步驟B，濕物料通過與蒸發(fā)器上的換熱器內(nèi)換熱介質(zhì)間接換熱，濕物料中的濕分被蒸 發(fā)，以氣態(tài)的形式從固體濕物料中分離，生成二次蒸氣，生成的二次蒸氣從所述蒸發(fā)器內(nèi)部 自下而上溢出，到達某一臨界床層高度h mf時，二次蒸氣在該臨界床層高度hmf處達到使上部 床層濕物料流態(tài)化的最小流化速度U mf，以此臨界床層高度hmf為分界點，上部床層為流化床 段，濕物料呈流化狀態(tài)，下部床層為移動床段，床層濕物料呈移動床狀態(tài)； 步驟C，濕物料經(jīng)過自然形成的流化床段和移動床段被蒸發(fā)分離至符合要求濕分含量 的廣品； 步驟D，將產(chǎn)品由卸料器排出蒸發(fā)器。
8. 如權(quán)利要求7所述的熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離工藝，其特征在于：蒸發(fā)器移動床段床 層1?度，也即臨界床層1?度hmf : 其中，
m，濕分=P氣V氣=P氣'^操八截 式中-蒸發(fā)器移動床段內(nèi)物料處理量，單位為kg/h τ 一濕物料在蒸發(fā)器移動床段內(nèi)的停留時間，單位為h P b-物料堆積密度，單位為kg/m3 Ae-蒸發(fā)器移動床段床層橫截面積，單位為m2 -蒸發(fā)器移動床段蒸發(fā)分離出的濕分量，單位為kg/h ω 濕物料進入蒸發(fā)器移動床段的初始濕分含量，單位為kg/kg濕料 ω 2-濕物料終濕分含量，單位為kg/kg濕料 P n-蒸發(fā)器移動床段蒸發(fā)分離出的蒸氣密度，單位為kg/m3 Vn -蒸發(fā)器移動床段蒸發(fā)分離出的蒸氣量，單位為m3/h Uis -蒸發(fā)器流化床段操作氣速，單位為m/s 〇
9. 如權(quán)利要求7所述的熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離工藝，其特征在于：蒸發(fā)器流化床段操 作氣速u操： U操=kiw 式中k-為工程經(jīng)驗常數(shù)，操作氣速達到最小流化速度時，上部床層物料開始流態(tài) 化，k取值為1。 Umf 為最小流化速度，單位為m/s，可通過理論計算或?qū)嶒灥玫健?br>【專利摘要】熱動力流態(tài)化蒸發(fā)分離裝置及工藝，包括蒸發(fā)器、設置在所述蒸發(fā)器上的換熱器和與所述換熱器相連接的熱源，其特征在于：符合一定粒度要求的固體濕物料進入所述蒸發(fā)器內(nèi)，通過與所述換熱器內(nèi)換熱介質(zhì)間接換熱，濕物料中的濕分被蒸發(fā)，以氣態(tài)的形式從固體濕物料中分離，生成二次蒸氣，生成的二次蒸氣從所述蒸發(fā)器內(nèi)部自下而上溢出，到達某一臨界床層高度hmf時，二次蒸氣在該臨界床層高度hmf處達到使上部床層濕物料流態(tài)化的最小流化速度umf，以此臨界床層高度hmf為分界點，上部床層為流化床段，濕物料呈流化狀態(tài)，下部床層為移動床段，床層濕物料呈移動床狀態(tài)。本發(fā)明在整個蒸發(fā)分離過程中，系統(tǒng)不需要外部動力輸入，就能實現(xiàn)床層濕物料的流態(tài)化，過程節(jié)能、高效。
【IPC分類】F26B25-00, F26B3-084
【公開號】CN104764300
【申請?zhí)枴緾N201410004888
【發(fā)明人】李勝, 史勇春, 蔣斌, 竇剛, 梁國林, 尤長升, 陳際顯, 仝利娟
【申請人】山東科院天力節(jié)能工程有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年1月6日