用於使含水物料脫水的設備和方法與流程

2023-11-04 13:00:03

本發明涉及一種用於藉助壓力和熱量使含水物料脫水的設備，包括：

a)用於計量地輸出物料的裝置；

b)轉移區段，在其中物料能從運輸裝置或直接被轉移到雙帶壓力機中；和

c)雙帶壓力機，包括：

－壓力機下部和壓力機上部；

－在壓力機下部和壓力機上部中循環地沿環行方向環行的鋼壓制帶；

－在壓力機下部和壓力機上部中分別至少一個可被加熱的壓板以及

－在壓力機下部和/或壓力機上部中至少一個致動器，利用該致動器能將壓力經由至少一個加熱板和鋼壓制帶施加到物料上。

本發明還涉及一種用於藉助所述設備使含水物料脫水的方法。

背景技術：

含水物料在本發明中主要理解為煤、尤其是褐煤、或汙泥。但本發明不排除用於其它可脫水的物料。

褐煤能源獲取是一種常見方法。在此煤的水分含量越高，則其過程效率就越低。有多種方法用於藉助擠壓或加熱減少褐煤或汙泥中的水分。

作為用於計量地輸出物料到運輸裝置上的裝置例如已知根據DE10016944 A1的裝置。

DE-PS 472419已描述了一種用於使水分含量高的蔬菜和礦物質脫水的壓力機。該壓力機包括兩個楔形相互接近的循環帶，所述帶設有可滲透的壁，這些壁形成前後相連的擠壓室。這種裝置非常昂貴並且僅適合用於低速和低壓。

DE 19535315 A1和DE 19537286 B4公開了循環壓力機(Taktpressen)，其可準連續地工作。基於封閉的擠壓室，褐煤或汙泥可藉助所供應的蒸汽加熱。藉助這種設備估計每小時可使25噸褐煤脫水到希望的水分含量上。在此考慮到目前煤電廠的1GW單位每小時需要超過800噸煤，因此很容易理解該通過量只能以大數量的、如DE 19535315 A1中所描述的壓力機來實現。此外，在公開內容中作為現有技術也附帶提到了雙帶壓力機，尤其是提到了上述DE-PS472419。

技術實現要素：

因此，本發明的任務在於提供一種用於脫水的設備和一種用於藉助該設備脫水的方法，它們能實現明顯更高的含水物料、尤其是煤或汙泥的通過量。

該任務在設備方面通過權利要求1的特徵解決。該任務在方法方面通過權利要求8的特徵解決。

尤其是該設備的特徵在於，所述雙帶壓力機在運行狀態中具有至少一個沿輸送方向的第一加熱區段和至少一個第二脫水區段，第一加熱區段向物料施加低於4MPa的壓力並且具有高於160℃的加熱板表面溫度，第二脫水區段向物料施加高於4MPa的壓力。在此在大多數情況下無需再在脫水區段中進一步加熱物料。

根據本發明，因此將兩個過程——其到目前為止在擠壓站中在時間上先後進行——劃分到一個雙帶壓力機的兩個區段上。由此實現連續的脫水過程，從而明顯提高了物料的通過量。雖然雙帶壓力機因此需要70米或更長的長度，但這種雙帶壓力機的結構仍明顯比必須使用多個循環壓力機更加經濟。在此加熱區段通常具有比脫水區段略長的長度。在加熱區段中物料通過可高度加熱的板——物料在所述板之間被運輸——加熱。在該區段中蒸發過程保持在一定限度內。封閉在孔隙中的水被加熱並且改變其材料特性、如粘度和表面張力降低。固體基於高溫出現熔化。一旦物料進入存在極高壓力的脫水區段，物料中的水可通過高壓排出並且液態地、部分也以蒸汽形式排出。物料被壓縮並且板狀地離開雙帶壓力機。

有利的是，至少在脫水區段中至少在部分區域上設置在鋼壓制帶之間作用的抽吸裝置，用於吸走從物料排出的蒸汽和/或液體。

被擠出的液體和產生的蒸汽可在不可滲透的鋼壓制帶之間的封閉空間內特別簡單被吸走。通常抽吸裝置為此設置在雙帶壓力機側面，使得抽吸口朝向鋼壓制帶之間的間隙定向。抽吸裝置應設計為相對於大氣環境約0.2至0.6巴的負壓和直至200000m3/h的抽吸量。由此防止水分凝聚在用於脫水的車間中並且可能情況下腐蝕機器部件。此外，抽吸裝置可改善空氣。被吸走的冷凝液還可在熱交換器中繼續用作能源。

優選抽吸裝置具有側面抽吸口，這些抽吸口相對於鋼壓制帶密封。

由於基於洩漏的輕微損失沒有重要影響，因而在抽吸口上只需相對簡單的密封件，該密封件相對於環行的鋼壓制帶基於較低的壓緊力僅呈現最小的磨損。密封件甚至可與鋼壓制帶略微間隔開並且因此不受到磨損。

優選至少一個鋼壓制帶與面向物料的膜帶一起環行。

膜帶尤其是可在脫水區段中允許來自物料的水和蒸汽朝向鋼壓制帶方向通過並且阻擋固體。通過將液態或氣態水與固體分離，物料更易於脫水並且更適合於晚些時候的燃燒。

優選規定，膜帶由織物或穿孔帶製成，其具有0.1至20μm的網孔尺寸。這種織物可由金屬或人造纖維製成。作為穿孔帶優選金屬材料。網孔尺寸適應具體條件、尤其是物料，以致產生相反的滲透。在適合的網孔尺寸中甚至可實現水在加熱區段A中幾乎不能穿過膜，而在脫水區段B可毫無問題地穿過膜。為了始終確保膜的功能，在膜帶的回程中設置淨化裝置。

特別優選規定，在鋼壓制帶和膜帶之間設置篩帶。

篩帶的大於膜帶網孔的開口在膜帶和鋼壓制帶之間提供了自由空間，該自由空間為排出的蒸汽或水提供了空間。由此從該區域的抽吸更為容易，並且壓力傳輸不受影響。有利的是，也可在篩帶內設置通道，所述通道可將蒸汽或水導向鋼壓制帶邊緣。

在一種有利方案中，膜帶和篩帶彼此連接。

由此避免這兩個帶不同的橫向偏移和摩擦。

解決所述任務的方法具有下述特徵部分特徵：將所述物料在雙帶壓力機的沿輸送方向的第一加熱區段中加熱到至少130℃並且至少在壓力機的第二脫水區段中脫水，第一加熱區段向物料施加低於4MPa的壓力並且具有高於160℃的加熱板表面溫度，第二脫水區段向物料施加高於4MPa的壓力。

在加熱區段內物料中的水被加熱並且如上所述改變其材料特性。通過進入脫水區段中，被加熱的物料明顯更易於擠壓，以致水可以大多液態的形式逸出並被吸走。物料通過這種方式失去一半以上的水分(以重量百分比測量)。

有利的是，水和/或蒸汽可在至少一個鋼壓制帶的至少一個邊緣上被吸走。由此不幹擾雙帶壓力機中的壓縮過程。實驗表明，在加熱區段中低於4MPa的壓力足以，而在脫水區段中大約6MPa數量級的壓力證明是特別有效的。

優選至少在脫水區段中水和/或蒸汽被擠壓通過對於固體不可透過的膜帶。通過將液態或氣態水與固體分離，物料更易於脫水，如在設備的公開內容中所描述的。

附圖說明

下面藉助實施例參考附圖詳細說明本發明。附圖如下：

圖1示出本發明設備的側視圖；

圖2示出本發明設備的示意性橫截面圖；

圖3以剖面圖示出本發明設備脫水區段設計方案的細節圖。

具體實施方式

圖1示出根據本發明的用於脫水的設備1。在處理開始，物料5通過用於計量地輸出的裝置2被散布於運輸裝置3上。這兩個裝置僅示意性示出，因為它們僅設置在實際的脫水過程上遊。通常涉及具有可控開啟閥的存儲料鬥和作為用於計量地輸出的裝置2的散布器以及作為運輸裝置3的輸送帶。通過這種方式將待脫水物料5的「毯」或「墊」送入雙帶壓力機4中並且在設有附圖標記C的區段中轉移。

雙帶壓力機包括壓力機上部6和壓力機下部7，它們通過數量眾多的框架10支撐。不僅在壓力機上部6中而且在壓力機下部7中設有圍繞轉向輥19環行的不透水及不透蒸汽的鋼壓制帶9a、9b。在鋼壓制帶9a、9b之間可為物料5加載壓力負荷。從物料5看在鋼壓制帶9a、9b側在其環行軌道內不僅在壓力機上部6中而且在壓力機下部7中分別設置至少一個可加熱板8a、8b。為了減小鋼壓制帶9a、9b和加熱板8a、8b之間的摩擦，設置也環行的滾動體20a、20b。

藉助至少一個——支撐在框架或底座上的——致動器11可向至少一個可加熱板8a、8b和因此物料5施加力。可加熱板也將其熱量發散到鋼壓制帶9a、9b上並且可通過這種方式加熱物料。可加熱板在此例如可以未示出的方式通過穿流通道的載熱介質加熱、電加熱或通過感應加熱。

雙帶壓力機分為兩個區段，由附圖標記A和B表示。在區段A、即加熱區段中，物料在低壓下被加熱到高的溫度上。物料內的水至少接近其蒸發狀態。為此規定，至少一個可加熱板8a、8b的加熱板表面被加熱至160℃以上並且壓力保持在4MPa以下。可加熱板的熱量通過輻射、對流和經由設置在可加熱板8a、8b和鋼壓制帶9a、9b之間的滾動體20a、20b的熱傳導傳遞到鋼壓制帶9a、9b上。為了能夠傳遞加熱物料5所需的熱量，已確定可加熱板8a、8b上的最低表面溫度為160℃。

被加熱的物料最後進入區段B、即脫水區段。在此壓力顯著提高到4MPa以上、優選提高至大約6MPa。大部分水在此在高壓下被排出物料並且在雙帶壓力機側面與產生的蒸汽一起被導向外部。為了導走水或蒸汽，在雙帶壓力機4脫水區段B的側面設有抽吸裝置12，在此抽吸裝置通常是在鋼壓制帶9a、9b和導出通道14之間的區域中的具有抽吸口13的箱子。

這在圖2中更清楚地示出。圖2示出雙帶壓力機4脫水區段B的示意性局部橫截面圖。可以看到具有凹口的矩形框架10。在上橫梁上支撐有兩個致動器11ab、通常為液壓缸。致動器的數量當然可根據雙帶壓力機4寬度和待脫水物料5變化。致動器11將其力導入上部的可加熱板8a中並且可將該可加熱板向下壓。下部的可加熱板8b是支座，其支撐在下部框架部件上。不僅在壓力機上部6而且在壓力機下部7中還設有環行的鋼壓制帶9a和9b，物料5在鋼壓制帶之間被擠壓。鋼壓制帶9a、9b的回程(例如在框架10上方和下方)在圖2中未示出。為簡明起見也未示出加熱介質向可加熱板8a、8b的供應。

在兩側設置各抽吸裝置12，其分別具有用於蒸汽和水的抽吸口13和導出通道14。在導出通道中存在通過未示出的抽風機產生的0.2至0.6巴的負壓。抽吸口通過滑動的或無接觸的密封件15朝向兩個鋼壓制帶9a、9b密封。

膜帶16與下部鋼壓制帶9b一起環行，如需要，篩帶17也可一起環行。膜帶16和篩帶17在此可構成一個結構單元。

在圖3中再次以剖面側視圖放大示出所述帶。該圖在上方和下方通過被切斷的可加熱板8a和8b為界。在可加熱板上滾動體20a和20b以鋼壓制帶9a和9b的大約一半速度一同運轉。上部鋼壓制帶9a直接壓在物料5上。在物料5和下部鋼壓制帶9b之間還設有所述膜帶16和篩帶17。膜帶16由織物或穿孔帶製成。膜帶16和篩帶17中的通口未示出。根據物料5的類型，為膜帶設置0.1至20μm的網孔尺寸。膜孔的開口尺寸允許水和蒸汽通過，但基本不允許固體通過。在本實施例中附加設置的篩帶17的通口具有較大的開口尺寸。這樣確定所述開口尺寸，使得它們在脫水區段B中加壓時能夠充分吸收水和蒸汽。此外，可設置排出通道18，其將排出物側嚮導向抽吸裝置12。