一種立式高溫環保型煤烘乾爐的製作方法

2023-06-12 17:34:01

本發明涉及一種型煤烘乾爐，特別是涉及一種立式的型煤專用烘乾爐，更特別地涉及一種立式高溫環保型煤專用烘乾爐。此外，本發明還涉及所述型煤烘乾爐在型煤烘乾中的用途，以及型煤烘乾方法。

背景技術：

目前，在京津冀治理大氣霧霾的背景下，我國型煤產業，尤其是民用型煤的推廣正如火如荼地進行。2017年河北省計劃推廣型煤量約為800萬噸左右。隨著型煤產業的不斷發展，生產線的不斷建立，使用型煤烘乾爐必然是提高產量的重要方向。

現有技術通常使用臥式烘乾爐和立式烘乾爐。

現有臥式烘乾爐存在的缺點是：(1)風量小，僅為2-10萬m3/h熱煙氣；(2)熱風沿著產品層之間進行穿梭，煤對熱量的吸收效率低，烘乾效率低；(3)熱煙氣沿著型煤流表面走，型煤產品的表面烘乾程度高，內部型煤產品烘乾程度低，造成產品質量不均勻；(4)爐內溫度高，機械潤滑程度低，鏈條或翻板承載型煤壓力大，易導致鏈條或者網帶走偏和斷裂，被迫停車；(5)由於爐內承載力有限，網帶和翻板難以加寬，也不能將轉速提高，整體產量較低，大多為5-15t/h。

鑑於上文所述的臥式烘乾爐的缺點，立式型煤烘乾爐依靠其特有的產量大、投資低、熱效率高等優勢，在越來越多的企業中得到推廣和應用。我國目前應用的型煤烘乾爐約有400臺左右，其中立式烘乾爐有250餘臺，預計未來仍有500餘家型煤企業會選用立式烘乾爐。

一般來說，烘乾型煤所需的熱量是恆定的，但操作過程中溫度一直難以提高，因此被迫使用大風量進行烘乾，因此立式烘乾爐在操作過程中易出現諸多狀況：(1)著火問題突出，一旦溫度高於100℃，則很容易導致內部溫度積聚，致使著火事故頻發；(2)粉塵問題嚴重，型煤向下運動過程中，相互摩擦導致的粉塵外溢現象非常嚴重；(3)粉塵問題容易導致爐體部分風道被堵塞，致使布風不均勻，產品水分含量高低差異較大，而溼型煤在運動過程中易碎又加劇了粉塵的問題，並且嚴重影響了產量；(4)型煤產品烘乾不均勻使得企業不得不提高烘乾時間，在影響產量的同時，也顯著提高了著火的可能性；(5)粉塵問題導致生產廠房的環境狀況顯著惡化。

因此，高效、環保、大產量的型煤專用立式烘乾爐的研究和開發越來越受到重視。該類烘乾爐的研究和開發，可以充分緩解當前民用型煤生產線產量低、效率低、生產條件惡劣、著火事故頻發的狀況，其開發和應用是未來發展的重要方向。

現有技術已經提出了一系列烘乾爐：

CN201620211471.1公布了一種立式間歇換熱烘乾爐，所述爐體內部傳熱介質與型煤不直接接觸，而通過間接換熱進行烘乾，煙氣由下自上進行輸送，煙氣溫度可控制較高。

CN201620074649.2公布了一種立式直接換熱烘乾爐，與傳統烘乾爐不同，內部設置了類似於多層填料塔式的布風板，降低了型煤機械運動過程中造成的磨損，煙氣溫度較低。

CN201320476298.4公布了一種立式圓形烘乾爐，其內部設置了螺旋結構，使其下料方式有著顯著的優勢。

CN201220031892.8公布了一種斜體的防失火烘乾爐，烘乾爐內型煤通道為傾斜狀，其產品排料裝置為流量控制滾筒，可控制型煤產品的排料速度，避免了積料。該專利的烘乾爐仍然存在型煤易卡在滾筒與料倉之間，從而導致電機過載或型煤粉碎的問題。此外，該烘乾爐的型煤通道和供氣層並列設計，煙氣與型煤並不互相接觸，屬於間接換熱類型，換熱效率低下。同時該烘乾爐的產量較低。此外，該專利需要使用流量控制滾筒來排料，使設備變得複雜和難以維修，此外還增加了動力和設備成本。

CN200820049249.1公布了一種斜底式的烘乾爐，類似於炭化裝置，其排料通過底部的坡度進行自動移動，布風方式也較為特殊。

CN200620068442.0公布了一種立式烘乾爐，其內部布料分了多層，分別設置了斜體和豎向布風板，排料方式接近傳統烘乾爐，煙氣溫度約為90-120℃。

上述現有技術的烘乾爐仍存在烘乾溫度低、產量低、積料、存在著火可能以及熱效率低的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種新型立式高溫環保型煤烘乾爐，其能克服上述現有技術烘乾爐的缺點。具體地，本發明涉及一種新型立式高溫環保型煤烘乾爐，其主要體現在爐體結構有著顯著的不同，顯著改善了操作工況，包括改善了型煤運動方式、型煤承壓、烘乾溫度、風量、入料方式等技術，基本解決了物料運動積聚、粉塵產生、烘乾時間長、餘熱回收量大、烘乾不均勻，爐體體積大等立式和臥室窯爐的關鍵技術瓶頸。

本發明烘乾爐的布料口設置為多個布料口，優選為2-3個布料口。與現有技術的一個物料口和配套物料分布器不同，物料在入料前就已經被分成了多份，有效地遏制了布料不均勻的問題，由此使得型煤在爐體內堆積和分布相對均勻，在一定程度上使得物料壓力分布均勻，從而減少了型煤因堆積所導致的破碎，更保障了物料在向下運動中的速度均勻。

在本發明的烘乾爐中，在布料管外側和布料管之間設置有廢氣回收管，每節箱體設置廢氣抽口，抽風口抽出的廢氣經過除溼裝置，60-80％的熱風返回至熱風爐進行再次配風，以實現回收熱量。

本發明烘乾爐的箱體高度僅約1.0-1.5米，相比市場上箱體高度為3米的烘乾爐，本發明烘乾爐底部的型煤承重降低。同時，箱體為與水平面成約2045°角的斜體，將型煤之間的壓力全部由型煤承擔變為由箱體承擔部分分力，從而使得箱體底部型煤承受的重量進一步降低約30-66％。相比市場上的烘乾爐，本發明烘乾爐底部型煤的承重大大降低，有效地減少了物料運動的摩擦力，從而降低了粉塵量，進而減少了著火可能性，此外還有效地改善了因壓力產生的物料積聚造成的型煤破碎和出料不均。

本發明烘乾爐的布風管路設計了三條通道，並且都為三角形，其目的是利用形狀調整了布風管內部的風壓和風量，更調整了在不同的布風孔位置的布風量和壓力。供風管底部風量和壓力大，使得同水平的型煤產品受熱程度最高，供風管頂部風量和壓力低，使得同水平型煤產品受熱程度最低。

本發明烘乾爐的布風板設計使得上部為矩形，在對應於箱體從下部計為1/3-1/2的高度處，該布風板以兩個倒梯形的形式收窄，由此在布風板的下部，在該布風板與爐壁之間、兩個收窄的倒梯形之間形成三角形的布風管路。優選地，所述兩個倒梯形的形狀相同。布風板下部(對應於從倒梯形的底部至倒梯形高度1/2處)風量較大，但布風口較少，使其風速顯著提高，從而使其進入型煤倉時具有較高的動能。布風板中部(對應於倒梯形高度1/2處至倒梯形的頂部)風量較小，布風口較多，使更多的風量進入型煤倉，適當提高熱輻射強度。上部(對應於布風板的矩形上部)不設置布風孔，目的是降低風量和風壓，從而使中部和底部的熱風向壓力較低的上部進行擴散。對於箱體底部的型煤來說，煙氣溫度為180-200℃，物料溫度為140-160℃，對於箱體中部的型煤來說，煙氣溫度為140-180℃，物料溫度為100-140℃，對於箱體上部的型煤來說煙氣溫度為100-140℃，但物料溫度僅為60-100℃。總體上實現了溫度梯度場的重新布局，使得型煤的加熱更均勻，避免了局部熱點，由此減少著火可能性，更實現了熱量的梯級利用，使得熱效率提高，縮短型煤的加熱時間，減少著火可能性。

在本發明烘乾爐中，型煤向下運動，但箱體上方設置了較大體積的廢氣回收管，總體上為負壓，氣體的流向總體上是向著壓力低的方向運動，因此熱風由底部逆流向上沿著壓力低的廢氣回收管運動。這一設計降低了出料口的風量，有效的改善了出料口的揚塵工況，更重要的是可以將廢氣有效的集中起來並循環至熱風爐回收利用，降低了能耗。

在本發明中，「較大體積」是相對於現有技術的烘乾爐而言，與現有技術的烘乾爐相比，本發明烘乾爐的廢氣儲存室和廢氣回收管體積高10-80％，優選高15-60％，更優選高20-40％。

此外，本發明烘乾爐通過布風管路和下料口的構造布局，使下料口收窄的位置向上提高至箱體1/3-1/2處(從箱體下部計)，而此位置上部型煤量較少，壓力較低，可顯著降低其積料和卡料。雖然使物料下行通道逐級變窄，但箱體側板收口角度與XZ平面(其中X軸為烘乾爐的縱向，Y軸為烘乾爐的橫向，Z軸為烘乾爐的豎向)成15-25°角，優選15-22°，更優選16-20°，例如19°的角，遠遠小於現有技術裝置的30°角，避免了物料運動路徑長短不一，可保障物料均勻的向下溜行，而下料口收口與XZ平面成5-15°，例如3-15°，優選5-12°，更優選8-12°，例如10°的角，也就是說物料運動至此處，通道反而更寬敞，更避免了底部積料的問題。更避免了下料口物料架橋的問題，從而整體上避免了積料和物料下行速度不一致的問題。下料速度一致，有利於解決烘乾物料不均勻，進一步改善部分物料停留時間過長進而導致著火問題。而且無需使用額外的下料裝置，使得操作更簡單，成本更低。

本發明的烘乾爐由於同時設置了多個布料口，使其物料分布較為均勻，而箱體為傾斜式設計，在型煤向下運動過程中有效的降低了重力壓力，從而降低了摩擦力，使得粉塵產生量顯著降低。另外布風管路和布風孔的特殊結構設計，使得型煤烘乾強度變得均勻有序。下料收窄處的提高，有效的解決了出料速度不一致的問題，解決了積料問題。粉塵和積料問題的解決，使得著火的可能性大大降低，進而可將爐溫設計提高為200℃。根據實驗室結果，烘乾時間為1h，相比市場上的90-120℃、烘乾時間為4h的烘乾窯，時間節約75％。也就是說一個箱體的產量提高了4倍。另外，由於設置了廢氣循環回收，降低了總體風量，也將餘熱進行了回收，熱效率可提高20％。

對本發明烘乾爐中所使用的鋼板材料沒有特別的限制，其可為任何市售的鋼板，推薦使用鍋爐鋼板，所述厚度為8mm。

此外，本發明還涉及所述型煤烘乾爐在型煤烘乾中的用途，以及使用本發明的烘乾爐烘乾型煤的方法。在本發明的方法中，烘乾溫度可為150-200℃，優選160-200℃，更優選170-200℃，最優選180-200℃，甚至更優選190-200℃。

附圖說明

圖1為本發明一個實施方案的烘乾爐的透視圖；

圖2為本發明一個實施方案的烘乾爐的主視圖；

圖3為本發明一個實施方案的烘乾爐的側面剖視圖；

圖4為本發明一個實施方案的烘乾爐的布風板的示意圖。

在各圖中，各附圖標記具有如下含義：

1.廢氣回收口

2.廢氣抽口

3.布料口

4.箱體

5.布風口

6.布風管路

7.下料口

8.振動板

9.彈簧

10.底座

11.布風板

12.爐壁

具體描述

下文參照附圖具體描述本發明烘乾爐的具體實施方案。需要指出的是，這是實施方案僅僅是出於更清楚地闡述本發明的目的給出的，不能視為是對本發明範圍的限制。

參照圖1，本發明的烘乾爐具有位於上部的布料口3，位於布料口下方的布風板11，兩個相鄰的布風板之間的空間限定出了箱體4。由布料口3供入的待烘乾型煤進入箱體4中。本發明烘乾爐的上部設置了較大空間的廢氣空間和廢氣回收管，總體上為負壓，因此氣體的流向總體上是向著壓力低的方向運動，熱風由底部逆流向上沿著壓力低的空間運動。這一設計使得熱量全部被溼型煤吸收，實現了熱量的逐級利用，同時降低了出料口的風量，有效的改善了出料口的揚塵工況，更重要的是可以將廢氣有效的集中起來並循環至熱風爐回收利用，降低了能耗。

布風板上設置有布風口5。布風口5的形狀沒有特別的限制，例如其可為狹縫狀、孔狀等。布風口5的排布沒有特別的限制，例如為水平排布、垂直排布、水平和垂直交錯排布、或者傾斜排布等。

當烘乾型煤時，熱風由布風管路6經布風口5吹入箱體4中，從而烘乾其中的型煤。

當型煤烘乾後，型煤經由下料口7排出。

此外，本發明的烘乾爐的每節箱體設置廢氣抽口2，抽出的廢氣經廢氣抽口2經過除溼裝置，60-80％的熱風返回至熱風爐進行再次配風，以回收熱量。

參照圖2，本發明烘乾爐的箱體4與水平面(即圖1中的XY平面)成約20-45°的斜角，從而使得箱體底部型煤承受的重量進一步降低約30-66％，相比現有技術的烘乾爐，底部型煤承重大大降低，有效的減少了物料運動的摩擦力，從而降低了粉塵量，有效的改善了因壓力產生的物料積聚造成的出料不均。

參照圖3，本發明烘乾爐的布料口3設置為多個布料口，優選為2-3個布料口(其中圖3僅示出了3個布料口)。與現有的一個物料口和配套物料分布器不同，物料在入料前就已經被分成了多份，有效地遏制了布料不均勻的問題，由此使得型煤均勻烘乾。

從圖3可以看出，本發明烘乾爐通過布風管路6和下料口7的構造布局，使下料口7收窄的位置向上提高至箱體4的約1/3-1/2處(從箱體下部計)，而此位置上部型煤量較少，壓力較低，可顯著降低其積料和卡料的現象。雖然物料下行通道逐級變窄，箱體下部側板與XZ平面成15-25°角，優選15-22°，更優選16-20°，例如19°的角，收口角度遠遠小於現有技術裝置的30°角，避免了物料運動路徑長短不一，可保障物料均勻的向下溜行，而下料口收口與XZ平面成5-15°，例如3-15°，優選5-12°，更優選8-12°，例如10°的角，也就是說物料運動至此處，通道反而更寬敞，更避免了底部積料的問題。更避免了下料口物料架橋的問題，從而整體上避免了積料和物料下行速度不一致的問題。下料速度一致，有利於解決烘乾物料不均勻，進一步改善部分物料停留時間過長進而導致著火問題。而且無需使用額外的下料裝置，使得操作更簡單，成本更低。

圖4是本發明烘乾爐布風板11的示意圖。本發明烘乾爐的布風板11設計使得上部為矩形，在對應於箱體4從下部計為1/3-1/2的高度處，該布風板11以兩個倒梯形的形式收窄，由此在布風板的下部，在該布風板11與爐壁12之間、兩個收窄的倒梯形之間形成三個布風管路6。優選地，所述兩個倒梯形的形狀相同。布風板11的底部(對應於倒梯形的底部)風量較大，但布風口較少，使其風速顯著提高，增加了其進入型煤倉時具有較高的動能。中部(對應於倒梯形的上部)風量較小，布風口較多，使更多的風量進入型煤倉，適當提高熱輻射強度。上部(對應於布風板的矩形上部)不設置布風孔，目的是降低風量和風壓，從而使中部和底部的熱風向壓力較低的上方進行擴散。

實施例

在下文實施例中，使用如下本發明的型煤烘乾爐：高度為1.5米、具有三個進料口、箱體與水平面成45°的斜角、箱體側板收窄的位置向上提高至箱體4的1/3處、箱體側板收口角度與XZ平面呈19°角，而下料口收口與XZ平面呈10°角。

與之對比，使用高度為3米，僅具有一個進料口，箱體與水平面垂直，側板箱體收窄的位置位於箱體4的1/2處，收口角度與XZ平面呈19度角，而下料口收口與XZ平面呈30度角的市售型煤烘乾爐。

將待烘乾的型煤分別加入本發明的型煤烘乾爐和市售型煤烘乾爐中，發現在本發明的型煤烘乾爐中，烘乾溫度可最高升至200℃，在該溫度下的烘乾時間為1h。與此相對照，市售型煤烘乾中的烘乾溫度最高僅可升至120℃，在該溫度下的烘乾時間為4h。

由此可見，與市售型煤烘乾爐相比，使用本發明的型煤烘乾爐可大大提高型煤烘乾溫度，從而縮短烘乾時間，提高效率。

此外發現，與使用市售型煤烘乾爐相比，使用本發明的型煤烘乾爐使得粉塵量減少了大約60-80％。

由此可見，當使用本發明的型煤烘乾爐時，可大大提高爐溫，縮短烘乾時間，且使得粉塵量大大減少，由此使得著火的可能性大大降低。

具體地，本發明涉及如下方面：

1.一種型煤烘乾爐，其包括具有位於上部的布料口(3)，位於布料口下方的布風板(11)，兩個相鄰的布風板(11)之間的空間限定出了箱體(4)，其特徵在於：箱體(4)與水平面成約20-45°的斜角。

2.如第1項所述的型煤烘乾爐，其特徵在於：在對應於箱體4從下部計為1/3-1/2的高度處，布風板(11)以兩個倒梯形的形式收窄，由此在布風板的下部，在該布風板(11)與爐壁(12)之間、兩個收窄的倒梯形之間形成三角形的布風管路(6)。

3.如第1或2項所述的型煤烘乾爐，其特徵在於：布風板(11)的底部風量較大，但布風口較少；中部風量較小，但布風口較多；上部不設置布風孔。

4.如第1-3中任一項所述的型煤烘乾爐，其特徵在於：箱體側板收口角度與XZ平面成15-25°的角，而下料口收口與XZ平面成5-15°的角。

5.如第1-4中任一項所述的型煤烘乾爐，其特徵在於：所述烘乾爐的每節箱體(4)設置有廢氣抽口(2)，抽出的廢氣經廢氣抽口(2)經過除溼裝置，60-80％的熱風返回至熱風爐進行再次配風。

6.如第1-5中任一項所述的型煤烘乾爐，其特徵在於：布料口(3)設置為多個布料口，優選為2-3個。

7.如第1-6中任一項所述的型煤烘乾爐，其特徵在於：所述烘乾爐的箱體(4)高度為約1.0-1.5米；在箱體(4)上部設置較大空間的廢氣空間和廢氣回收管，其總體上為負壓。

8.如第1-7中任一項所述的型煤烘乾爐在型煤烘乾中的用途。

9.一種烘乾型煤的方法，其中使用如第1-8中任一項所述的型煤烘乾爐。

10.如第9項所述的方法，其中烘乾溫度為150-200℃，優選160-200℃，更優選170-200℃，最優選180-200℃，甚至更優選190-200℃。