新型煤干燥裝置
——雙板式流化干燥裝置

翟子瑋 石鵬遠(yuǎn) 盧長潔(山東科技大學(xué)，山東 青島 266590)

新型煤干燥裝置
——雙板式流化干燥裝置

翟子瑋 石鵬遠(yuǎn) 盧長潔(山東科技大學(xué)，山東 青島 266590)

“富煤，貧油，少氣”是我國能源資源的鮮明特點(diǎn)。我國是煤炭儲(chǔ)量和產(chǎn)量大國，低階煤在我國煤炭儲(chǔ)量產(chǎn)量中占比很高。這些煤具有水分大、揮發(fā)分高、化學(xué)反應(yīng)性好等特點(diǎn)。但由于低階煤全水和內(nèi)水含量高，如果大規(guī)模開發(fā)利用，必須進(jìn)行干燥預(yù)處理。本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種雙板式流化干燥裝置，充分利用高溫?zé)煹罋怏w熱量對(duì)低階煤干燥，有效避免顆粒飛灰，降低旋風(fēng)分離裝置的負(fù)荷，為低階煤進(jìn)行提質(zhì)的干燥過程提供了合理的解決辦法。

煤炭；流態(tài)化；干燥

1 設(shè)計(jì)背景

中國煤炭資源儲(chǔ)量相對(duì)豐富,查明煤炭資源儲(chǔ)量為1892億t,其中褐煤、長焰煤等低階煤約占全國煤炭儲(chǔ)量的30%，低階煤屬于一種煤化程度低的煤種，其水分含量大多為20%-50%。有發(fā)達(dá)的孔隙和表面，故活性高，吸水性強(qiáng)，因其熱值低而難直接用于電廠發(fā)電。同時(shí)高水分含量也使得其不適于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，這也是長期制約低階煤資源利用的瓶頸之一[1]。而通過干燥處理降低煤的水分，一方面可以提高熱值和能量密度，降低運(yùn)輸成本，另一方面還能提高下游裝置的利用效率，降低設(shè)備規(guī)模[2]。目前國外發(fā)達(dá)國家開發(fā)出了多種低階煤干燥提質(zhì)加工技術(shù)和工藝，主要包括回轉(zhuǎn)管式干燥工藝、流化床干燥技術(shù)、床混式干燥工藝、熱壓脫水工藝和氣流干燥工藝等，而國內(nèi)的低階煤干燥處理行業(yè)也在不斷發(fā)展。

2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

傳統(tǒng)式均為一組布風(fēng)板，而本裝置在此基礎(chǔ)上改為雙板式，有利于提高低階煤中的水分吸收率以及與高溫?zé)煹罋獾臒峤粨Q速率。裝置在出風(fēng)管處設(shè)有旋風(fēng)分離器，可以使在干燥系統(tǒng)中未進(jìn)入到料倉的細(xì)小顆粒在此處分離下來，從而避免了其隨氣體排入到大氣中去，因此可避免粉塵排放，減少對(duì)大氣的污染。同時(shí)裝置設(shè)有密閉的料倉，當(dāng)?shù)碗A煤干燥過后可直接進(jìn)入料倉，由于密閉的環(huán)境，可有效避免提質(zhì)后的產(chǎn)品與空氣中的水蒸氣接觸，防止二次吸收。裝置外設(shè)有多個(gè)觀察孔，有利于工作人員隨時(shí)觀察干燥器工作情況，把握過程進(jìn)行程度。該裝置外表面設(shè)置有石棉保溫層，可保證殼內(nèi)有持續(xù)較高的溫度，有利于提高干燥提質(zhì)效率。

3 核心技術(shù)與結(jié)構(gòu)說明

本裝置干燥方式主要采用對(duì)流干燥，高溫?zé)煹罋饴舆^物料表面，向物料供熱，使其中的濕分汽化，核心技術(shù)為流態(tài)化干燥技術(shù)，此技術(shù)中，低階煤顆粒類似液體流動(dòng)，高溫?zé)煹罋馀c低階煤顆粒之間的傳熱、傳質(zhì)速率高，有利于低階煤的干燥提質(zhì)。

裝置包括進(jìn)料系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和料倉五個(gè)部分。進(jìn)料系統(tǒng)和鼓風(fēng)系統(tǒng)通過干燥系統(tǒng)連接分離系統(tǒng)和料倉。干燥系統(tǒng)2為主體部分，包括流化床6（殼體、進(jìn)料管、進(jìn)風(fēng)管、出風(fēng)管、高溫氣管）和干燥機(jī)構(gòu)，殼體上部連接進(jìn)料管和出風(fēng)管，殼體左側(cè)連接高溫氣管，殼體下側(cè)連接進(jìn)風(fēng)管8，干燥機(jī)構(gòu)包括布風(fēng)板3、風(fēng)帽和下料斗，布風(fēng)板與殼體內(nèi)壁固接，風(fēng)帽連在布風(fēng)板上端，下料斗穿過布風(fēng)板中部并與布風(fēng)板連接。布風(fēng)板上開有多個(gè)風(fēng)孔，風(fēng)帽設(shè)有多個(gè)。殼體外設(shè)有石棉保溫層，殼體外壁上開有多個(gè)觀察孔，觀察孔內(nèi)裝有透明板。進(jìn)料系統(tǒng)5包括進(jìn)料倉、控制閥和螺旋給料機(jī)，進(jìn)料倉通過控制閥連接螺旋給料器，螺旋給料器的下端連接進(jìn)料管。鼓風(fēng)系統(tǒng)7包括高溫氣管、控制閥。分離系統(tǒng)1包括旋風(fēng)分離器，出風(fēng)管的出口端連接旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器通過管道連接料倉

圖1 雙板式流化干燥裝置結(jié)構(gòu)原理圖

4 工藝流程

本裝置設(shè)有兩組干燥機(jī)構(gòu)，廢棄的高溫?zé)煹罋膺B續(xù)通過控制閥進(jìn)入高溫氣管從而進(jìn)入流化床內(nèi)，與此同時(shí)風(fēng)連續(xù)從進(jìn)風(fēng)管進(jìn)入流化床內(nèi)；進(jìn)料倉中的物料連續(xù)通過控制閥進(jìn)入螺旋給料器，從而進(jìn)入流化床。在流化床中的殼體內(nèi)，風(fēng)通過風(fēng)孔穿過風(fēng)帽對(duì)物料吹拂；高溫?zé)煹罋饬鬟^固體顆粒層，當(dāng)流速增加到一定程度時(shí)，高溫?zé)煹罋鈱?duì)固體顆粒產(chǎn)生的作用與固體顆粒所受的其他外力相平衡，固體顆粒懸浮運(yùn)動(dòng)，呈現(xiàn)類似流體狀態(tài)。固體顆粒通過兩組干燥機(jī)構(gòu)，完成傳質(zhì)過程和傳熱過程，從下料斗排出殼體外，進(jìn)入料倉，同時(shí)高溫?zé)煹罋夂惋L(fēng)攜帶細(xì)小顆粒從出風(fēng)管進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離回收，從而完成物料干燥。

5 創(chuàng)新點(diǎn)

該裝置利用高溫?zé)煹罋鈱?duì)物料進(jìn)行加熱干燥，有利于提高低品位熱源的回收利用率。裝置內(nèi)部設(shè)有兩組干燥機(jī)構(gòu)，有利于提高低階煤中水分的吸收率以及與高溫?zé)煹罋獾臒峤粨Q效率，從而使得干燥效果更好。旋風(fēng)分離器可以使在干燥系統(tǒng)中未進(jìn)入到料倉的細(xì)小顆粒在此處分離下來，進(jìn)入料倉，從而避免了其隨氣體排入到大氣中去，因此可避免粉塵排放，減少對(duì)大氣的污染。當(dāng)?shù)碗A煤干燥過后可直接進(jìn)入料倉，由于其設(shè)計(jì)為密閉的環(huán)境，因此可有效避免提質(zhì)后的產(chǎn)品與空氣中的水蒸氣再一次接觸，防止二次吸收。殼體的外表面設(shè)置有石棉保溫層，可保證殼體內(nèi)具有持續(xù)較高的溫度，對(duì)物料的干燥效果更好。殼體外壁上開有多個(gè)觀察孔，有利于隨時(shí)觀察情況。

6 結(jié)語

本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的雙板式流化干燥裝置，充分利用高溫?zé)煹罋鉄崃?，可以有效避免?xì)顆粒夾帶，降低旋風(fēng)分離裝置的負(fù)荷，為低階煤進(jìn)行提質(zhì)的干燥過程提供了合理的解決辦法。本裝置應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，除了煤炭領(lǐng)域以外，還能應(yīng)用于飼料工業(yè)、油砂、油頁巖處理等領(lǐng)域，若能得到大規(guī)模應(yīng)用，對(duì)于進(jìn)入新常態(tài)的中國經(jīng)濟(jì)將會(huì)有積極的作用。

[1]趙鵬.李文博.梁江朋.谷小會(huì).低階煤提質(zhì)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].潔凈煤技術(shù).2015(01).

[2]朱川.楊曉毓.邵徇.低階煤干燥脫水技術(shù)的研究[J].潔凈煤技術(shù).2013(01).