一種褐煤水煮脫水裝置及方法與流程
2023-04-26 19:48:41
本發明涉及褐煤乾燥提質技術領域，尤其涉及一種褐煤水煮脫水裝置及方法。
背景技術：
褐煤是一種煤化程度最低的礦產煤，其水分大(15％-60％)，在空氣中易風化碎裂，難以儲存與運輸，且燃燒值低，僅有3000大卡或以下。同時，褐煤內部毛細管豐富，毛細管內含有豐富的水分。
目前，褐煤品質升級的主要方法是對其進行脫水乾燥，乾燥後的褐煤不僅易於運輸而且其燃燒值還將大幅增加(達到4800-6000大卡)。現有的褐煤乾燥技術具體可分為以下三類：機械脫水工藝、蒸發乾燥工藝和非蒸發乾燥工藝。但機械脫水工藝和非蒸發乾燥工藝的脫水效果較差、易產生局部過熱導致褐煤自燃和爆炸事故的發生；蒸發乾燥工藝相對來說提質效果更好一些，但其大多採用流化床方式，普遍存在以下缺點：1)只能去除褐煤表面的水分，並不能有效地去除褐煤中眾多的毛細管中的內水，因此乾燥後的褐煤易吸水返潮或風化、自燃；2)蒸汽用量大，耗能大，生產成本高，且設備造價高；3)乾燥設備結構複雜，佔地面積大，投資成本高。
技術實現要素：
本發明提供了一種褐煤水煮脫水裝置及方法，根據褐煤內部含有較高的內在水分和不同數量的腐殖質的特點，採用水煮方式對褐煤進行脫水，可充分去除毛細管內部水分，及破壞褐煤的部分毛細管組織，具有工藝、設備簡單，防火、防爆，無粉塵排出等特點。
為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案實現：
一種褐煤水煮脫水裝置，包括夾層鍋、輸水管道、攪拌裝置、傾動裝置及滑輪裝置；所述夾層鍋設蒸汽夾層，夾層鍋兩側設空心耳軸與蒸汽夾層連通，且兩側空心耳軸分別作為蒸汽入口和蒸汽出口與外部過熱蒸汽管道連通；夾層鍋內設攪拌裝置，攪拌裝置通過滑輪裝置帶動實現升降動作；輸入水管道的出水口設於夾層鍋上方，且輸水管道上設水量控制閥門；夾層鍋架設在傾動裝置上並能夠在其帶動下繞空心耳軸傾轉，以傾倒出夾層鍋中的褐煤與水。
所述夾層鍋的蒸汽夾層通過隔板分為兩個對稱的蒸汽通道，每個蒸汽通道的兩端分別與蒸汽入口和蒸汽出口連通；每個蒸汽通道內交錯地設有折流板，使蒸汽在其中沿折線形通道往返流動。
所述夾層鍋為雙夾層結構，分為內夾層和外夾層，其中內夾層為蒸汽夾層，外夾層為保溫夾層。
所述攪拌裝置由梁板、電機一和攪拌頭組成；梁板對應夾層鍋的徑向設置，其頂部兩側設吊耳，底部兩側設定位塊；電機一固定在梁板中部，攪拌頭設於梁板下方，攪拌頭的中心轉軸與電機一輸出軸固定連接，在電機一帶動下攪拌頭能夠繞中心轉軸轉動。
所述攪拌頭為板狀結構，其上開設多個大面積通孔；攪拌頭的外輪廓與夾層鍋的內輪廓相適應。
所述滑輪裝置由電機二、卷揚筒、鋼絲繩、定滑輪組、配重塊和吊具組成；電機二輸出軸與卷揚筒主軸之間設聯軸器及制動器一；鋼絲繩的一端繞於卷揚筒上，另一端分別繞過定滑輪組、配重塊後連接吊具；吊具用於通過吊耳吊起攪拌裝置。
所述傾動裝置由電機三、減速器、大齒輪和小齒輪組成；夾層鍋通過空心耳軸架設在軸承座上實現懸空支撐，電機三通過減速器連接小齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合傳動，大齒輪與夾層鍋一側的空心耳軸連接傳動；電機三與減速器之間設聯軸器及制動器二。
一種基於所述裝置的褐煤水煮脫水方法，包括如下步驟：
1)通過滑輪裝置將攪拌裝置吊起後放入夾層鍋內,通過梁板兩端定位塊卡設在夾層鍋鍋沿的定位孔中實現定位固定；然後將褐煤裝入夾層鍋中；
2)打開水量控制閥門，通過輸水管道的出水口向夾層鍋內注水，水與褐煤的體積比為1:1.5～2；再打開過熱蒸汽管道上的閥門，向夾層鍋的蒸汽入口通入過熱蒸汽；
3)過熱蒸汽從蒸汽入口進入後，分兩路分別沿夾層鍋兩側蒸汽通道向蒸汽出口方向流動，在每個蒸汽通道中由於折流板的作用過熱蒸汽均沿折線形往返流動，從而對夾層鍋內的褐煤進行充分、均勻地加熱；
4)為了減少加熱過程中過熱蒸汽的熱量損失，在蒸汽夾層外設保溫夾層；在過熱蒸汽加熱過程中，夾層鍋中的褐煤通過攪拌裝置不停攪拌，直到褐煤脫水完成；
5)褐煤達到預定脫水標準後，關閉過熱蒸汽管道上的閥門，停止向蒸汽夾層中輸入過熱蒸汽；然後通過滑輪裝置將攪拌裝置提升到夾層鍋外；再通過傾動裝置使夾層鍋向一側傾轉，傾倒出鍋中的水和褐煤，完成褐煤整個脫水的過程。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1)能夠有效去除褐煤毛細管中內水，破壞褐煤的部分毛細管組織，提高了褐煤的熱值，使褐煤易於存儲、運輸、燃燒、成型、乾餾；
2)採用水煮方式對褐煤進行脫水，避免了褐煤在脫水時因局部過熱而發生的自燃、爆炸事故，同時杜絕了褐煤脫水時粉塵的排出；
3)夾層鍋的蒸汽夾層內設置折流板，可以使過熱蒸汽充分遊走於整個蒸汽夾層之中，提升其傳熱效率及加熱均勻性，同時通過攪拌裝置可以進一步提升褐煤受熱的均勻性；
4)裝置結構及工藝簡單，操作方便，對褐煤物料粒徑要求低，易於實現中、小規模的工業化生產，並有利於普及應用。
附圖說明
圖1是本發明所述褐煤水煮脫水裝置的結構示意圖。
圖2是本發明所述夾層鍋的立體結構示意圖。
圖3是本發明所述夾層鍋的剖面圖。
圖4是本發明所述攪拌裝置的結構示意圖。
圖中：1.輸水管道 11.水量控制閥門 2.滑輪裝置 21.吊具 22.定滑輪組 23.鋼絲繩 24.配重塊 25.卷揚筒 26.聯軸器及制動器一 27.電機二 3.攪拌裝置 31.梁板 32.吊耳 33.定位塊 34.電機一 35.攪拌頭 4.夾層鍋 41.作為蒸汽入口的空心耳軸 42.分流口 43.缺口 44.匯流口 45.作為蒸汽出口的空心耳軸 46.折流板 47.定位孔 48.蒸汽夾層 49.保溫夾層 5.傾動裝置 51.電機三 52.聯軸器及制動器二 53.減速器 54.大齒輪 55.小齒輪 56.軸承座
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明：
如圖1所示，本發明所述一種褐煤水煮脫水裝置，包括夾層鍋4、輸水管道1、攪拌裝置3、傾動裝置及5滑輪裝置2；所述夾層鍋4設蒸汽夾層48，夾層鍋4兩側設空心耳軸41、45與蒸汽夾層48連通，且兩側空心耳軸41、45分別作為蒸汽入口和蒸汽出口與外部過熱蒸汽管道連通；夾層鍋4內設攪拌裝置3，攪拌裝置3通過滑輪裝置2帶動實現升降動作；輸入水管道1的出水口設於夾層鍋4上方，且輸水管道1上設水量控制閥門11；夾層鍋4架設在傾動裝置5上並能夠在其帶動下繞空心耳軸41、45軸線傾轉，以傾倒出夾層鍋4中的褐煤與水。
如圖2所示，所述夾層鍋4的蒸汽夾層48通過隔板分為兩個對稱的蒸汽通道，每個蒸汽通道的兩端分別與蒸汽入口和蒸汽出口連通；每個蒸汽通道內交錯地設有折流板46，使過熱蒸汽在其中沿折線形通道往返流動。
如圖3所示，所述夾層鍋4為雙夾層結構，分為內夾層和外夾層，其中內夾層為蒸汽夾層48，外夾層為保溫夾層49。
如圖4所示，所述攪拌裝置3由梁板31、電機一34和攪拌頭35組成；梁板31對應夾層鍋4的徑向設置，其頂部兩側設吊耳32，底部兩側設定位塊33；電機一34固定在梁板31中部，攪拌頭35設於梁板31下方，攪拌頭35的中心轉軸與電機一34輸出軸固定連接，在電機一34帶動下攪拌頭35能夠繞中心轉軸轉動。
所述攪拌頭35為板狀結構，其上開設多個大面積通孔；攪拌頭35的外輪廓與夾層鍋4的內輪廓相適應。
所述滑輪裝置2由電機二27、卷揚筒25、鋼絲繩23、定滑輪組22、配重塊24和吊具21組成；電機二27輸出軸與卷揚筒25主軸之間設聯軸器及制動器一26；鋼絲繩23的一端繞於卷揚筒25上，另一端分別繞過定滑輪組22、配重塊24後連接吊具21；吊具21用於通過吊耳32吊起攪拌裝置3。
所述傾動裝置5由電機三51、減速器53、大齒輪54和小齒輪55組成；夾層鍋4通過空心耳軸41、45架設在軸承座56上實現懸空支撐，電機三51通過減速器53連接小齒輪55，小齒輪55與大齒輪54嚙合傳動，大齒輪54與夾層鍋4一側的空心耳軸41/45連接傳動；電機三51與減速器53之間設聯軸器及制動器二52。
一種基於所述裝置的褐煤水煮脫水方法，包括如下步驟：
1)通過滑輪裝置2將攪拌裝置3吊起後放入夾層鍋4內,通過梁板31兩端定位塊33卡設在夾層鍋4鍋沿的定位孔47中實現定位固定；然後將褐煤裝入夾層鍋4中；
2)打開水量控制閥門11，通過輸水管道1的出水口向夾層鍋4內注水，水與褐煤的體積比為1:1.5～2；再打開過熱蒸汽管道上的閥門，向夾層鍋4的蒸汽入口通入過熱蒸汽；
3)過熱蒸汽從蒸汽入口進入後，分兩路分別沿夾層鍋4兩側蒸汽通道向蒸汽出口方向流動，在每個蒸汽通道中由於折流板46的作用過熱蒸汽均沿折線形往返流動，從而對夾層鍋4內的褐煤進行充分、均勻地加熱；
4)為了減少加熱過程中過熱蒸汽的熱量損失，在蒸汽夾層48外設保溫夾層49；在過熱蒸汽加熱過程中，夾層鍋4中的褐煤通過攪拌裝置3不停攪拌，直到褐煤脫水完成；
5)褐煤達到預定脫水標準後，關閉過熱蒸汽管道上的閥門，停止向蒸汽夾層48中輸入過熱蒸汽；然後通過滑輪裝置2將攪拌裝置3提升到夾層鍋4外；再通過傾動裝置5使夾層鍋4向一側傾轉，傾倒出鍋中的水和褐煤，完成褐煤整個脫水的過程。
本發明中，採用滑輪裝置2是為了便於實現攪拌裝置3的升降，採用傾動裝置5是為了褐煤完成脫水後，便於傾倒出夾層鍋4中的水和褐煤。設置攪拌裝置3使為了使褐煤加熱更加均勻，攪拌頭35的轉速為1.5～3r/min，攪拌裝置3的梁板31通過兩側的定位塊33與夾層鍋4上沿的定位孔47配合固定，防止攪拌裝置3的梁板31因攪拌力矩而發生轉動。
夾層鍋4為雙夾層結構，分為內夾層和外夾層，外夾層為保溫夾層49，中間填充保溫材料；蒸汽夾層48中設有多條帶缺口43的折流板46，且缺口43分別在相鄰折流板46的兩端設置，形成「之」字形的往返通道，過熱蒸汽沿該通道往返前行，能夠延長其在夾層鍋4中停留的時間，並且使夾層鍋4各部加熱均勻，有利於提高熱效率。
夾層鍋4的2個空心耳軸一個是作為蒸汽入口的空心耳軸41，另一個是作為蒸汽出口的空心耳軸45，方便向夾層鍋4內通入過熱蒸汽。隔板將夾層鍋4的蒸汽夾層48分為兩個對稱的蒸汽通道，過熱蒸汽進入蒸汽夾層48後，由分流口42分流，分別沿2個對稱設置的蒸汽通道流動，在每個蒸汽通道中經折流板46折流作用依次從各缺口43通過後往返前行，最後經匯流口44匯流後從蒸汽出口流出。
本發明所述夾層鍋4一次可脫水2噸以上的褐煤，適用於中、小規模的褐煤脫水生產。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。