全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備的製作方法

2023-06-28 15:48:06

專利名稱：全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型煤準備設備，為煉焦工藝粉碎前原料煤提供先均勻調溼、後分級粉碎的設備。
背景技術：
1、煤調溼技術目前世界上已有工業化的煤調溼技術，按其發展歷程大致可分為三代第一代煤調溼技術採用導熱油回收焦爐煙道氣的餘熱和焦爐上升管的顯熱，並在迴轉式乾燥機中用導熱油對煤料進行間接加熱，從而使煤料乾燥調溼。第二代煤調溼技術採用蒸汽為熱載體， 在多管迴轉式乾燥機中，用蒸汽對煤料進行間接加熱，從而使煤料乾燥調溼。第一代迴轉式乾燥機煤調溼系統工藝流程複雜，設備龐大，操作環節多，投資較高，現在已很少使用；第二代以蒸汽為熱載體的煤調溼系統，無法滿足用戶利用焦爐煙道氣餘熱進一步節能的要求， 且無法進行煤的分級。第三代煤調溼技術採用焦爐煙道廢氣為熱載體，熱煙氣與溼煤在流化床內進行直接換熱，從而使煤料乾燥調溼。目前，第三代煤調溼技術已在日本焦化廠實現了工業化應用，但其煤調溼裝置並不具備煤料的粒度分級功能。2.煤分級技術焦化廠原料煤中，粒徑大於3mm的煤料約佔總煤料量的50%。煉焦用煤最佳粒徑配比為粒徑大於3mm的煤料約佔總煤料量的20%，而粒徑小於3mm的煤料約佔總煤料量的 80%。採用煤選擇粉碎工藝，可對粒徑大於3mm的煤料進行有效粉碎，同時避免粒徑小於 3mm煤料的過粉碎，大大降低粉碎機的電耗及運行費用。煤選擇粉碎工藝的難點在於煤的細度分級。傳統機械篩分工藝受篩孔堵塞等問題困擾，可有效篩分的最小粒度等級為6mm。煤炭氣力分級技術的出現，將煤的分級粒度延伸至0. 5mm，被認為是煤分級技術的重大突破。但目前選煤工藝開始應用的氣力分級裝置並不具備在分級的同時，進行調溼乾燥的功能。

發明內容
本發明的目的是提供一種集煤分級與煤調溼技術於一體的以焦爐煙道廢氣為熱源的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，該設備根據振動流化床的工作原理及二次送風，使大部分煤料在煤調溼分級機內處於全沸騰流化狀態，而少部分大顆粒煤料在振打力的作用下，邊調溼邊向調溼分級機出口方向推進。該設備不僅可以實現煤料的均勻調溼及高效調溼，而且可以實現煤料的高效分級。為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，包括一次進風段、二次進風段、振動分布板，原料煤入口、調溼煤出口、氣流出口，一次進風段位于振動分布板下部，振動分布板上部區域為沉降分離區；所述的振動分布板為傾斜設置的流化床結構，原料煤入口位于振動分布板高端的分級機側壁上，調溼煤出口位于振動分布板低端的分級機側壁上；二次進風段位于振動分布板上部，氣流出口設置於分級機頂部所述的一次進風段底部設有氣流分配裝置。所述的沉降分離區包括一次沉降分離區和二次沉降分離區，二次進風段位於一次沉降分離區頂部、二次沉降分離區底部。所述的二次沉降分離區為擴徑結構。所述的分級機頂部氣流出口與細粒分離裝置通過管道相連接，細粒分離裝置出口與細粒回收裝置入口相連接，細粒分離裝置採用重力分離器或旋風除塵器，細粒回收裝置採用袋式除塵器，細粒分離裝置及細粒回收裝置出口連接調溼煤輸送裝置。所述的細粒回收裝置上部通過連接管道與排煙風機連通，排煙風機與煙@連接。所述的煙@還通過連接管道與分級機二次進風段的二次風入口相連通。所述的細粒回收裝置下部設有安全檢測保護裝置及事故狀態充氮裝置。所述的細粒分離裝置與細粒回收裝置灰倉設有加熱保溫裝置。所述的細粒分離裝置與細粒回收裝置配套有洩爆裝置。
與現有技術相比，本發明的有益效果是1)節能效果更加明顯；採用焦爐煙道氣為熱源，充分回收廢熱，進行煤調溼的同時，實現煤的粒級分級， 從而實現煤料的選擇性粉碎，減少粉碎機的處理量及電能消耗，防止細顆粒煤料的過粉碎， 節能效果顯著。2)傳熱傳質效率高，調溼效果好；煤料粒徑不同，比表面積不同，其全水分含量也是不相同的。粗顆粒煤料的全水分較低，細顆粒煤料的全水分較高。為了實現煤料均勻調溼這一目的，煤調溼分級機採用一次、二次送風方式送風，即一次送風僅滿足煤料全沸騰流化及大顆粒煤料的調溼要求，二次送風補充細顆粒煤料調溼所需的熱量。煤料流化所需煙氣量遠遠低於煤料調溼所需煙氣量，用一次送風量僅滿足全沸騰流化要求，不僅可獲得良好的全沸騰流化效果，減小振動分布板的截面尺寸，保證振動分布板面振打力均勻，防止死床，同時提高單機設備處理能力， 防止粗顆粒煤料的過乾燥。通過調節振動分布板的振幅可調節大顆粒煤料在床內的停留時間。處於全沸騰流態化的細顆粒煤料換熱效率高，通過設計合理的設備截面尺寸，可保證細顆粒煤料調溼所需換熱時間，同時通過二次風輸送，補充高水分細顆粒煤料調溼所需要的熱量。不同粒徑的煤料在流化床內處於不同的運動狀態，煤料在流化床內停留時間及換熱效率也各不相同，可實現煤料均勻調溼的目的。3)分級效率高；由於本調溼裝置採用氣流分選的原理，實現不同粒徑煤料的均勻調溼，所以具有很高的分級效率。同時，由於煤調溼分級機為氣流分布板輔以振動電機，且留有充分的分離高度，所以不論原料煤水分多大，都不會產生煤料堆積及死床現象。4)佔地面積小，投資省；由於煤調溼分級機截面尺寸取決於流化速度，所以採用一次、二次送風方式可減小煤調溼分級機截面尺寸，設備結構緊湊。調溼站布置形式與常規除塵地面站布置形式接近，佔地面積小，設備投資低。5)運行費用低；全沸騰振動推進式煤調溼分級機設備結構形式能滿足不同粒徑煤料在煤調溼分級機內的停留時間及換熱效率，不需要床層高度去滿足調溼時間的需要，設備阻力低，設備動力消耗少。


圖1是全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備的整體圖；圖2是煤調溼分級機的結構主視圖；圖3是煤調溼分級機的結構側視圖。圖中1_原料煤緩衝倉2-原料煤定量給料裝置3-密閉給料裝置4-氣流分配裝置5-—次引風機6-—、二次引風機入口自動調節閥門7-二次引風機8-二次風入口自動調節閥9-煤調溼分級機10-細粒分離裝置11-細粒回收裝置12-密閉格式卸灰裝置 13-調溼煤輸送裝置14-排煙風機15-密閉帶式輸送機16-調溼分級機出料口密閉卸料裝置17-煙囪18-安全檢測保護設施19-事故狀態充氮裝置20-—次進風段21-下軟連接段22-振動分布板23-上軟連接段24-原料煤入口 25-—次沉降分離區26-二次沉降分離區27-氣流出口 28-二次進風段29-調溼煤出口 30-焦爐煙道31-循環風入口自動調節閥門32-振動電機
具體實施例方式下面結合附圖對本發明全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備作進一步詳細說明本發明採用煤調溼分級機作為煤料的流化、調溼設備，利用振動流化床的工作原理及在二次風的作用下，使不同粒徑的煤料在煤調溼分級機內處於不同的運動及調溼狀態大顆粒煤料分布在流化層下面形成固定床或流化高度比較低的流化床，在振動分布板 22振打力的作用下，邊調溼邊向煤調溼分級機調溼煤出口 29方向流動，最終由調溼煤出口 29流出，處於全沸騰流化狀態的細顆粒煤料則隨氣流流出流化床，被下一級回收裝置回收。固定床或流化高度比較低的流化床傳熱傳質效率較低，而全沸騰流化床傳熱傳質效率較高。不同粒徑煤料全水分含量不同，在流化床內運動狀態也各不相同。粗顆粒調溼煤與細顆粒調溼煤從不同的出口流出，在實現煤的高效調溼的同時，實現煤料的高效分級。本發明採用焦爐煙道廢氣作為流化介質及熱媒，焦爐煙道廢氣分二次風進入煤調溼分級機一次風用於原料煤的初始流化及調溼，二次風用於調節煤料的調溼量，同時防止尾氣結露。由於大顆粒煤料的全水分含量較低，細顆粒煤料的全水分含量較高，用最小的一次氣流煙氣量來滿足煤料全沸騰流化及大顆粒煤料的調溼需求，可以保證用最小的流化截面獲得最好的流化及分級效果，同時可以避免大顆粒物料的過乾燥。見圖1、圖2、圖3，全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，以焦爐煙道氣為熱源，採用煤調溼分級機9作為煤料的流化、調溼設備，根據振動流化床原理及在二次風的作用下，實現煤調溼與煤分級一體化。所述的煤調溼分級機包括一次進風段20、二次進風段28、振動分布板22、原料煤入口 24、調溼煤出口 29、氣流出口 27，一次進風段20位于振動分布板22下部，振動分布板 22上部區域為沉降分離區；所述的振動分布板22為傾斜設置的振動流化床結構，原料煤入口 24位于振動分布板22高端的分級機側壁上，調溼煤出口 29位于振動分布板22低端的分級機側壁上；二次進風段28位于振動分布板22部，氣流出口 27設置於分級機頂部；所述的沉降分離區包括一次沉降分離區25和二次沉降分離區26，二次進風段28位於一次沉降分離區25頂部、二次沉降分離區26底部。
分級機9頂部氣流出口與細粒分離裝置10通過管道相連接，細粒分離裝置10出口與細粒回收裝置11入口相連接，細粒分離裝置10採用重力分離器或旋風除塵器，細粒回收裝置11採用袋式除塵器，細粒分離裝置及細粒回收裝置出口連接調溼煤輸送裝置13。細粒回收裝置11上部通過連接管道與排煙風機14連通，排煙風機14與煙囪17 連接；煙@ 17還通過連接管道與分級機二次進風段28的二次風入口相連通。全沸騰振動推進式煤調溼及分級工藝步驟如下1)焦爐煙道氣在一次引風機5的作用下，抽吸至調溼站，經過氣流分配裝置4調節氣流後，被輸送至煤調溼分級機9振動分布板22底部，用於原料煤的初始流化及粗顆粒煤料的調溼。原料煤緩衝倉1內的煤料通過原料煤定量給料裝置2及密閉給料裝置3均勻輸送至煤調溼分級機9原料煤入口 24，在一次風作用下，進行調溼及分級。原料煤在煤調溼分級機9內與一次風煙道氣接觸，完成煤料流化、團粒振散、大顆粒調溼煤出料；被一次風煙道氣吹起的全沸騰流態化物料則隨氣流進入煤調溼分級機9的中部。不同粒徑的煤料在煤調溼分級機9中處於不同的運動狀態少部分特大顆粒煤料分布在流化床下面形成固定床，在振動分布板22振打力的作用下，煤料邊調溼邊向調溼煤出口 29流動，最終由調溼煤出口 29流出。這部分特大顆粒煤料中，有些是由多個小顆粒煤粒因水粘接而形成的團粒。這些團粒在振打力作用下振動推進的過程中，將被振散轉化成能流化的較小顆粒。大多數煤料則被流化，全沸騰流化態物料隨氣流進入煤調溼分級機9 中部的一次沉降分離區25。在煤調溼分級機9底部的流化段，大顆粒煤料的含溼量較低，利用固定床氣固傳熱傳質效率較低的特點進行調溼，不會出現大顆粒煤料的過乾燥情況，可實現煤料的均勻調溼。2)上述全沸騰流態化煤料進入煤調溼分級機9中部的一次沉降分離區25。由於氣流上升過程中不斷與煤料進行傳熱傳質，所以隨著氣流上升，煙氣溫度逐漸降低，截面操作流化速度也逐漸降低。進入一次沉降分離區25的大顆粒煤料在慣性作用下，返回流化床參與循環換熱調溼，並逐步向調溼煤出口 29流動，最終由調溼煤出口 29排出；中細顆粒煤料則隨煙道氣繼續上升，進入煤調溼分級機9上部的二次沉降分離區26 ；二次風由二次進風段28補入。煤料流化所需煙道氣量遠遠低於煤料調溼所需煙道氣量，一次送風僅滿足煤料流化及低水分煤料調溼所需要的煙氣量，而二次風用於中細顆粒煤料的進一步調溼，並防止尾部煙氣結露；煙道氣分二次風送入煤調溼分級機，可減小煤調溼分級機截面尺寸，有利於布料均勻，同時有利於根據來煤溼度變化進行調節；3)進入煤調溼分級機9上部二次沉降分離區26的煤料，在煙道氣一次風及二次風的作用下，進一步實現中細顆粒煤料的均勻調溼、輸送及分級。二次沉降分離區26為擴徑結構，如圖3所示。在截面擴大及煙道氣溫度逐漸降低這兩個因素的作用下，煤調溼分級機操作流化速度逐步降低，進入該區域的全沸騰流態化煤料中，粒徑大於3mm的煤料經過二次沉降分離區26時在慣性作用下返混參與循環換熱，最終在邊壁效應作用下，回到煤調溼分級機調溼煤出口 29，並由此出口流出；粒徑小於3mm的細顆粒煤料則在排煙風機14的作用下隨氣流流出煤調溼分級機9，進入後續的細粒回收單元。細顆粒煤料的全水分含量較高，利用全沸騰流化床換熱效率高的特點，使細顆粒煤料在流化床內處於全沸騰流化狀態，通過二次沉降分離區的設置，可調節煤料在流化床內的換熱時間，保證細顆粒煤料調溼的均勻性。4)細粒回收單元包括細粒 分離裝置10和細粒回收裝置11，細粒分離裝置10採用重力分離器或旋風除塵器，可收集粒徑大於0. 3mm的細顆粒煤料；細粒回收裝置11採用袋式除塵器，可對粒徑小於0. 3mm的細顆粒煤料進一步收集；細粒分離裝置及細粒回收裝置收集的煤粉，通過密閉格式卸灰裝置12及調溼煤輸送裝置13進行輸送。5)細粒回收裝置11上部通過連接管道與排煙風機14連通，排煙風機14與煙囪 17連接；煙囪17還通過連接管道與二次引風機7吹入煤調溼分級機9的入口相連接，連接管道上設有循環風入口自動調節閥門31。煤調溼分級機調溼煤出口 29流出的煤料經密閉卸料裝置16排至密閉帶式輸送機 15，並輸送至調溼粉碎站進行粉碎，然後與細粒分離裝置10及細粒回收裝置11收集下來的細顆粒煤料進入混合機進行充分混合，使入爐煤煤質及粒度均勻、穩定。經過混合的調溼煤通過工藝皮帶輸送至煤塔，用於煉焦。經過細粒回收裝置回收後，含塵濃度低於20mg/m3的煙氣尾氣在排煙風機14的作用下排至室外。一次引風機5、二次引風機7及排煙風機14均具有變頻調速功能，經過調溼換熱後的煙氣尾氣通過煙 17排入大氣。通過對風機進行調速，並調節一、二次引風機入口自動調節閥門6、二次風入口自動調節閥門8，既可以保證焦爐正常生產所需要的負壓值，也可以保證煤調溼分級機9正常工作所需要的煙氣量及壓力值。當原料煤溼度低於設定值時，通過調節循環風入口自動調節閥門31、二次風入口自動調節閥門8，以及對二次引風機7進行調速，可保證煤調溼分級機9工況流量及截面流速保持不變，並通過調節二次風入口煙氣溫度，來適應不同水分的原料煤對熱值的不同需求。本發明的煤料輸送單元為密閉結構，用於原料煤及不同粒級的調溼煤的輸送，防止室外空氣通過進出煤料口滲入煤調溼工藝，造成系統的安全隱患。本發明具有安全保護單元，由安全檢測保護設施18、事故狀態充氮裝置19組成。 安全檢測保護設施18包括細粒分離裝置10及細粒回收裝置11灰倉煤料溫度對比檢測設施；細粒分離裝置10及細粒回收裝置11配套洩爆裝置；細粒回收裝置11灰倉設有防膨料裝置；全沸騰振動推進式煤調溼分級機9、細粒分離裝置10、細粒回收裝置11及連接管道具有加熱保溫措施；細粒分離裝置10及細粒回收裝置U灰倉設有保溫加熱系統。安全保護單元設有保溫加熱設施可防止煙氣結露，從而防止由於煤料排出不暢而出現氧化反應。當自動檢測設施測得灰倉煤料溫度高於煙氣溫度時，系統會自動啟動事故狀態充氮裝置18， 對煤調溼系統進行充氮保護，同時啟動細粒回收裝置11灰倉防膨料裝置，通過密閉格式卸灰裝置12及調溼煤輸送裝置13的連續運行，將出 現氧化反應的煤料及時排出調溼系統，保證煤調溼工藝的安全運行。
權利要求
1.全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於，包括一次進風段、二次進風段、振動分布板，原料煤入口、調溼煤出口、氣流出口，一次進風段位于振動分布板下部， 振動分布板上部區域為沉降分離區；所述的振動分布板為傾斜設置的流化床結構，原料煤入口位于振動分布板高端的分級機側壁上，調溼煤出口位于振動分布板低端的分級機側壁上；二次進風段位于振動分布板上部，氣流出口設置於煤調溼分級機頂部。
2.根據權利要求1所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於， 所述的一次進風段底部設有氣流分配裝置。
3.根據權利要求1或2所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於，所述的沉降分離區包括一次沉降分離區和二次沉降分離區，二次進風段位於一次沉降分離區頂部、二次沉降分離區底部。
4.根據權利要求3所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於， 所述的二次沉降分離區為擴徑結構。
5.根據權利要求1或2所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於，所述的分級機頂部氣流出口與細粒分離裝置通過管道相連接，細粒分離裝置出口與細粒回收裝置入口相連接，細粒分離裝置採用重力分離器或旋風除塵器，細粒回收裝置採用袋式除塵器，細粒分離裝置及細粒回收裝置出口連接調溼煤輸送裝置。
6.根據權利要求5所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於， 所述的細粒回收裝置上部通過連接管道與排煙風機連通，排煙風機與煙 連接。
7.根據權利要求6所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於， 所述的煙 還通過連接管道與分級機二次進風段的二次風入口相連通。
8.根據權利要求5所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於， 所述的細粒回收裝置下部設有安全檢測保護裝置及事故狀態充氮裝置。
9.根據權利要求5所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於， 所述的細粒分離裝置與細粒回收裝置灰倉設有加熱保溫裝置。
10.根據權利要求5所述的全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，其特徵在於， 所述的細粒分離裝置與細粒回收裝置配套有洩爆裝置。
全文摘要
本發明涉及一種全沸騰振動推進式煤調溼與分級一體化設備，包括一次進風段、二次進風段、振動分布板，一次進風段位于振動分布板下部，振動分布板上部區域為沉降分離區；所述的振動分布板為傾斜設置的流化床結構；分級機頂部氣流出口與細粒分離裝置相連接，細粒分離裝置出口與細粒回收裝置入口相連接，所述的細粒回收裝置上部通過連接管道與排煙風機連通，排煙風機與煙囪連接。本發明採用焦爐煙道廢氣作為熱介質，根據原料煤在全沸騰流化狀態下傳熱傳質效率高、在固定床及半沸騰流化床狀態下傳熱傳質效率低的特點，不僅可以實現煤料的均勻調溼及高效調溼，而且可以實現煤料的高效分級。
文檔編號C10B57/00GK102304377SQ20111008460
公開日2012年1月4日 申請日期2011年4月2日 優先權日2011年4月2日
發明者尹華, 李旭東, 王充, 王滿, 蔡承祐, 霍延中, 馬增禮, 高飛 申請人:中冶焦耐(大連)工程技術有限公司, 中冶焦耐工程技術有限公司