专利名称：煤炭无氧干燥装置及干燥系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤炭干燥和改性技术，特别是涉及一种煤炭无氧干燥装置及 干燥系统。
二、背景技术据统计，全世界褐煤储量约26229亿吨，约占世界煤炭总储量的24. 4%。中国已经 发现的褐煤资源量为1291. 32亿吨，约占中国煤炭保有资源量的12.7%。由于褐煤形成距 地表很浅，适于露天开采，因此价格低廉。但是褐煤也存在以下突出的问题1、水分高，热值低，褐煤一般含水量介于30%到65%之间，一般热值在3000kcal/ kg左右。2、密度低，易风化，遇水自燃，销售半径不超过500公里。为了解决上述问题，世界上许多公司开展了褐煤干燥，提质和改性研究，少数工艺 已经开始工业化，大部分还在试验研究阶段。大部分的褐煤干燥工艺分为两类，以高温烟气 或空气作为媒介的直接接触干燥和以过热蒸汽为干燥媒介的间接干燥。由于褐煤在干燥 时，会有可燃气体析出，如果采用以高温烟气或空气作为媒介的直接接触干燥，则很容易发 生干燥系统的着火或爆炸的可能。所以目前已经工业化的褐煤干燥主要是以过热蒸汽为干 燥媒介的间接干燥。但是以过热蒸汽为干燥媒介的间接干燥褐煤干燥，由于其温度水平限 制，只能脱除表面水，无法脱除结合水。如果褐煤只脱除表面水，没有脱除结合水，干燥后的 褐煤在长途运输或长时间存放，会出现返潮现象，因此比较适合干燥后的褐煤立即使用，比 如坑口电厂的褐煤干燥或煤矿附近的煤化工项目的原料干燥处理。只有脱除结合水，褐煤 的性质才会改变，才能够像硬煤一样运输，存放和使用。如何才能够脱除褐煤的结合水，从而实现褐煤改性，变褐煤为硬煤，是我们在洁净 煤领域所面临的一个重大的课题。根据研究发现，褐煤在常压下加热到100度以上时，大部分的自由水能够被蒸发。 当褐煤水分低于15%时，若需要继续干燥和脱水，即脱除结合水时，由于褐煤与结合水有较 强的结合力，则需要较高的温度和能量才能够进行。当褐煤在常压下继续加热到180度以 上时，褐煤结合水(内在水)能够被脱除。当褐煤温度高于150度时，羟基官能团(主要 是-C00H)发生分解，析出C02气体，同时将褐煤的结合水(内在水)排除。进一步提高温 度，将导致越来越多的羟基官能团分解，从而引起褐煤的表面性质改变。在这种干燥温度条件下，由于大量的羟基官能团分解，导致褐煤内部的毛细孔倒 坍和产生交联。毛细孔倒坍可以阻止水分进入毛细孔；而交联反应则能够对毛细孔进行密 封，阻止倒坍的毛细孔在吸收水分时再膨胀。另外，当褐煤温度被加热到200度以上时，其表面积会大大减少。表面积减少的主 要原因是由于在高温干燥条件下引起褐煤内部的焦油的强烈迁移，即焦油由毛细孔内部向 毛细孔外部迁移。迁移到毛细孔外部的焦油在冷却过程中，由于焦油冷凝从而对毛细孔进 行密封，从而一起褐煤的表面积减少。[0010]由于上述过程，即毛细孔倒塌，交联反应和焦油迁移对毛细孔形成密封，结果褐煤 变得越来越疏水，同时也能够观察到褐煤的硬化，这也导致褐煤的刚性结构的形成。其结果 就是褐煤能够从软煤转换为硬煤，由亲水性转换为疏水性，从而可以实现褐煤的长途运输。煤调湿(Coal Moisture Control简称CMC)是“装炉煤水分控制工艺”的简称，是 将炼焦煤料在装炉前去除一部分水分，保持装炉煤水分稳定在6 %左右，然后装炉炼焦。CMC 不同于煤预热和煤干燥，CMC有严格的水分控制措施，能确保入炉煤水分恒定。通过直接或 间接加热来降低并稳定控制入炉煤的水分，不追求最大限度地去除人炉煤的水分，而只把 水分稳定在相对低的水平，既可达到增加效益的目的，又不因水分过低而引起焦炉和回收 系统操作的困难，使人炉煤密度增大、焦炭及化工产品增产、焦炉加热用煤气量减少、焦炭 质量提高和焦炉操作稳定等效果。近10年来煤调湿技术在日本得到长足发展，截止2000年10月，在日本现有的15 家焦化厂的47组焦炉中，共有28组焦炉采用CMC技术。日本先后开发了三代煤调湿技术。第一代是热媒油干燥方式。利用导热油回收焦炉烟道气的余热和焦炉上升管的显 热，然后，在多管回转式干燥机中，导热油对煤料进行间接加热，从而使煤料干燥。1983年9 月，第一套导热油煤调湿装置在日本大分厂建成投产。第二代是蒸汽干燥方式。利用干熄焦蒸汽发电后的背压汽或工厂内的其它低压蒸 汽作为热源，在多管回转式干燥机中，蒸汽对煤炭进行间接加热干燥。这种CMC最早于上世 纪90年代初在日本君津厂和福山厂投产。目前，在日本运行的CMC绝大多数为此种型式。第三代是最新一代的流化床装置，设有热风炉，采用焦炉烟道废气或焦炉煤气对 其进行加热的干燥方式。近几年，美国、德国等国家都开始进行装炉煤调湿装置的试验和生产实践，均取得 很好的经济效由于煤炭具有强烈磨损性，第一代和第二代干燥方式的干燥机存在干燥机内的换 热器磨损严重问题，需经常更换换热器。由于流化床干燥存在动力消耗大的问题，第三代干 燥方式干燥成本较高。
三、实用新型内容本实用新型的煤炭无氧干燥装置及干燥系统就是基于上述研究发现而提出的煤 炭干燥技术，该技术不仅适用于普通煤炭(包括褐煤)脱除表面水，还可以脱除褐煤内部结 合水，将褐煤从软煤转换为硬煤，由亲水性转换为疏水性，可以实现褐煤能够像烟煤一样运 输存放和使用。具体是提供一种煤炭无氧干燥装置及干燥系统。技术方案一种煤炭无氧干燥装置，包括立式的干燥筒，在干燥筒上、下端分别设有进煤口和 出煤口，并且在干燥筒上部固定安装有进气管、下部固定安装有出气管；或者在干燥筒中部 固定安装有进气管、上部固定安装有出气管；或者在干燥筒下部固定安装有进气管、上部固 定安装有出气管；在所述立式干燥筒两侧壁的外侧(沿竖向方向)分别设有与干燥筒隔离 且彼此独立的热气腔，并在两独立的热气腔之间连通有一定数量的排管或排板，所述出气 管、进气管分别与不同的热气腔连通，被干燥的煤炭借助重力从上端进煤口进入干燥筒再 从下端出煤口排出，自上而下缓慢移动。位于干燥筒内的煤炭与位于热气腔及排管或排板内的热气完全隔离，从而确保干燥装置内煤炭干燥处于无氧干燥状态，确保干燥运行安全。 在干燥筒内部还设有蒸汽管，蒸汽管引出干燥装置外侧。对于蒸汽管排出的蒸汽、可燃其他 (含有一氧化碳)根据情况既可以直接排放进入大气，也可以再做处理后排出或循环利用。同一侧的热气腔内还横向设有隔板，使热气腔上、下彼此独立，从而形成多个彼此 独立的热气腔。所述热气腔为全封闭式，不仅与干燥筒内部隔离，还与外界隔离，进气管的 热烟气首先进入第一个封闭的热气腔，沿排管或排板流向另一热气腔，如此反复向上或向 下折流，最终从出气管排出。在出煤口上安装有排料阀；并在出煤口上安装有温度计T。。在不同热气腔之间连通的烟气排管或排板向上或向下折流，折流次数为1 20。一种煤炭无氧干燥系统，包括所述煤炭无氧干燥装置，还包括加热系统，加热系统 的加热烟气输出管与煤炭无氧干燥装置的进气管连通，在干燥装置的烟气进气管口、烟气 出气管口分别安装有温度计Ti、T2，在干燥装置底部出料口处设有排料阀和温度计Ttl，在煤 炭无氧干燥装置的干燥筒内部还设有蒸汽管，蒸汽管引出干燥装置外侧，该蒸汽管引出干 燥装置外侧直接排放，或者经过可燃气体分离器使可燃气与蒸汽分离之后排放，分离后的 可燃气体被引入加热系统燃烧。所述可燃气体分离器为离心式分离器。同时在煤炭无氧干燥装置的出气管上设有叉管，叉管与进气管之间通过引风机相 连通构成烟气循环。从出气管排出的气体，可以全部排出，也可以仅一部分被排出，另一部 分被再次引入进气管一起做循环利用。所述加热系统包括燃烧炉，在燃烧炉与烟气输出管之间还安装有高温烟气沉降 室，将高温烟气中的粉尘尽量消除以利于环保。本实用新型的有益效果1、本实用新型的煤炭无氧干燥装置及干燥系统基于现有技术存在的问题而提出 的煤炭干燥技术，不仅适用于普通煤炭和煤泥干燥，也适用于褐煤干燥和提质，褐煤干燥时 不仅能脱除褐煤的表面水分，还可以通过控制输入、输出烟气温度，以及控制出料口最终煤 炭温度，脱除部分结合水。2、通过本实用新型的干燥装置，对褐煤脱除表面水和结合水，可以将其由软煤变 为硬煤，由亲水性变为憎水性，从而可以长途运输。3、通过密闭的迂回折管被干燥的煤炭与烟气不直接接触，彻底解决了煤炭在干燥 过程中由于可燃气体析出而引起着火和爆炸的问题。4、热循环利用和尾气的循环利用一方面降低干燥过程的能耗，同时也大大减少尾 气的排放。5、本实用新型的煤炭无氧干燥系统采取立式干燥装置，煤炭是借助重力由上而下 缓慢移动，克服了煤调湿工艺中的第一代和第二代干燥方式的干燥机的换热器磨损严重问 题。而立式干燥机内烟气的流动速度低，克服第三代干燥方式动力消耗大的问题，为新一代 干燥方式，可以取代第一，第二和第三代干燥方式。6、另外，本实用新型的煤炭无氧干燥装置还可以用于化工产品，工业和市政污泥 干燥，金属和非金属矿物等物料的干燥。
图1是本实用新型的煤炭无氧干燥装置剖面结构示意图之一；图1-1是图1的C部放大结构示意图；图1-2是图1-1的A-A剖面结构示意图；图1-3是图1的某段立体结构示意图；图2是本实用新型的煤炭无氧干燥装置剖面结构示意图之二 ；图2-1是图2的B-B剖面结构示意图；图2-2是图2的D-D剖面结构示意图；图2-3是单个排板结构示意图；图2-4是图2的某段立体结构示意图；图3是本实用新型的煤炭无氧干燥装置剖面结构示意图之三；图3-1是图3的左视图；图4是本实用新型的煤炭无氧干燥装置剖面结构示意图之四；图5是本实用新型的煤炭无氧干燥装置剖面结构示意图之四；图6是本实用新型的煤炭无氧干燥系统结构示意图之一；图7是本实用新型的煤炭无氧干燥系统结构示意图之二 ；图8是本实用新型的煤炭无氧干燥系统结构示意图之三。图中标号1为热气腔体外侧壁，2为支架，3为干燥装置进气管，4为干燥装置出气 管，5为进料口，6为排管，7为干燥筒侧壁，8为热气腔体，9为蒸汽管，10为出料口，11为排 料阀，12为横隔板，13为可燃气体分离器，14为蒸汽引风机，15为可燃气体回管，16为进气 管，17为出气管，18为出气管叉管，19为出气管上安装的抽风机，20为出气管上排气叉管， 21为燃烧炉，22为燃烧风机，23为高温沉降室，24为排板，25为烟气上回管，Ttl为出料口温 度计，T2为出气管管口温度计，T1为进气管管口温度五具体实施方式
实施例一参见图1、图1-1、图1-2、图1-3，一种煤炭无氧干燥装置，包括立式的干 燥筒7，在干燥筒7上、下端分别设有进煤口 5和出煤口 10，并且在干燥筒7上部固定安装 有出气管17、下部或中部固定安装有进气管16。在所述立式干燥筒7(左右)相对的两侧壁的外侧(沿竖向方向)分别设有与干 燥筒7隔离且彼此独立的热气腔8，并在两独立的热气腔8之间连通有一定数量的排管6。上下相邻的两个热气腔8内还还横向设有一定数量的横隔板12，使热气腔从上向 下被分割为多个彼此独立的热气腔。所述热气腔8为全封闭式，不仅与干燥筒7内部隔离， 还与外界隔离，进气管16的热烟气首先进入第一个封闭的热气腔，沿排管或排板流向另一 热气腔，如此反复向上或向下折流，最终从出气管17排出。在不同热气腔之间连通的烟气 排管的折流次数为1 20。被干燥的煤炭借助重力从上端进煤口 5进入干燥筒再从下端出煤口 10排出，自上 而下缓慢移动。位于干燥筒7内的煤炭与位于热气腔8及排管6内的热气完全隔离，从而确 保干燥装置内煤炭干燥处于无氧干燥状态，确保干燥工作安全。在干燥筒7内部还设有蒸 汽管9，蒸汽管引出干燥装置外侧。对于蒸汽管排出的蒸汽、可燃气体(一氧化碳等成分) 根据情况既可以直接排放进入大气，也可以先分离出可燃气体后再排出。[0057]在出煤口 10上安装有排料阀11 ；在出煤口上安装有温度计T。。本实施例不仅适用于对普通煤或褐煤的表面水干燥，还适用于对脱除褐煤内部结 晶水，安全可靠。实施例二 参见图2、图2-1、图2-2、图2-3、图2-4，编号与实施例一相同，意义相 同，相同之处不重述，不同的是将所述排管改为如图2-3所述的排板24。实施例三参见图3、图3-1，编号与实施例一相同，意义相同，相同之处不重述，不 同的是进气管16位于干燥筒7中部，热气流动顺序自干燥筒中部的热气腔向下折流排放， 然后再通过干燥筒底部的热气腔向上引出烟气回管25连通于进气管16上方的热气腔内， 再依次向上折流，最终流向出气管17。本实施例适合对普通煤或者褐煤的表面水干燥，当然 也适合化工，金属和非金属矿物等进行干燥。实施例四参见图4，编号与实施例一相同，意义相同，相同之处不重述，不同的 是进气管16位于干燥筒7上部，热气流动顺序自干燥筒上部的热气腔向下依次折流排放， 最终流向干燥筒下部的出气管17。本实施例适合对普通煤或者褐煤的表面水干燥，当然也 适合化工，金属和非金属矿物等进行干燥。实施例五参见图5，编号与实施例一相同，意义相同，相同之处不重述，不同的 是在左、右各独立的热气腔之间既连通有排管，又连接有排板，其布局结构还何以混合布 置，在图5中显示在干燥装置上部大约1/3段采用排板连通左右各独立热气腔，下部约2/3 段采用排管连通左右各独立热气腔。实施例六参见图6，一种煤炭无氧干燥系统，包括实施例一所述煤炭无氧干燥装 置，还包括加热系统，加热系统的加热烟气输出管与煤炭无氧干燥装置的进气管16连通， 在干燥装置的烟气进气管口、烟气出气管口分别安装有温度计1\、T2,在干燥装置底部出料 口处设有排料阀和温度计Ttl，在煤炭无氧干燥装置的干燥筒内部还设有蒸汽管9，蒸汽管引 出干燥装置外侧，该蒸汽管引出干燥装置外侧直接排放。同时在煤炭无氧干燥装置的出气管17上设有叉管(回流管)18，叉管18与进气管 16之间通过引风机19相连通构成烟气循环。所述加热系统包括燃烧炉，在燃烧炉与烟气输出管之间还安装有高温烟气沉降 室，将高温烟气中的粉尘尽量消除以利于热循环。实施例七参见图7，编号与实施例五相同，意义相同，相同之处不重述，不同的 是各个蒸汽管9汇总后连通于可燃气体分离器13使可燃气与蒸汽分离之后，蒸汽通过进 风机14被排出，剩余可燃气体通过回管15被引入加热系统燃烧。所述可燃气体分离器13 为离心式分离器。实施例八参见图8，编号与实施例五相同，意义相同，相同之处不重述，不同的 是从出气管排出的气体，全部排出或者做利于环保的尾气处理。在烟气出气管排出的烟气 并未与烟气进气管构成循环，这种方式可以尽量提高烟气进气管的输入温度。
权利要求一种煤炭无氧干燥装置，包括立式的干燥筒，在干燥筒上、下端分别设有进煤口和出煤口，并且在干燥筒上部固定安装有进气管、下部固定安装有出气管；或者在干燥筒中部固定安装有进气管、上部固定安装有出气管；或者在干燥筒下部固定安装有进气管、上部固定安装有出气管；其特征是在所述立式干燥筒两侧壁的外侧分别设有与干燥筒隔离且彼此独立的热气腔，并在两独立的热气腔之间连通有一定数量的排管或排板，使干燥筒内的煤炭与热气腔及排管或排板内热气完全隔离；所述出气管、进气管分别与不同的热气腔连通，在干燥筒内部还设有蒸汽管，蒸汽管引出干燥装置外侧。
2.根据权利要求1所述的煤炭无氧干燥装置，其特征是同一侧的不同的热气腔设有 隔板，使热气腔上、下彼此独立。
3.根据权利要求1所述的煤炭无氧干燥装置，其特征是在出煤口上安装有排料阀。
4.根据权利要求1所述的煤炭无氧干燥装置，其特征是在出煤口上安装有温度计。
5.根据权利要求1所述的煤炭无氧干燥装置，其特征是在不同热气腔之间连通的烟 气排管或排板向上或向下折流，折流次数为1 20。
6.一种煤炭无氧干燥系统，包括权利要求1所述煤炭无氧干燥装置，还包括加热系统， 其特征是加热系统的热烟气输出管与煤炭无氧干燥装置的进气管连通，在干燥器的烟气 进气管口、烟气出气管口分别安装有温度计1\、T2，在干燥器底部出料口处设有排料阀和温 度计I；，在煤炭无氧干燥装置的干燥筒内部还设有蒸汽管，蒸汽管引出干燥装置外侧，该蒸 汽管引出干燥器外侧直接排放，或者被再引入加热系统进行尾气燃烧。
7.根据权利要求6所述的煤炭无氧干燥系统，其特征是同时在煤炭无氧干燥装置的 出气管上设有叉管，叉管与进气管之间通过引风机相连通构成烟气循环。
8.根据权利要求6所述的煤炭无氧干燥系统，其特征是蒸汽管连通于可燃气体分离 器使可燃气与蒸汽分离之后排放，分离后的可燃气体被引入加热系统燃烧。
9.根据权利要求8所述的煤炭无氧干燥系统，其特征是所述可燃气体分离器为离心 式分离器。
10.根据权利要求6所述的煤炭无氧干燥系统，其特征是所述加热系统包括燃烧炉， 在燃烧炉与烟气输出管之间还安装有高温烟气沉降室。
专利摘要本实用新型涉及一种煤炭无氧干燥装置及干燥系统，煤炭无氧干燥装置包括立式的干燥筒以及进煤口、出煤口、进气管、出气管，在干燥筒两侧壁的外侧分别设有热气腔，并在两热气腔之间连通有一定数量的排管或排板，使干燥筒内的煤炭与热气腔及排管或排板内热气完全隔离，在干燥筒内部还设有蒸汽管引出干燥装置外侧；煤炭无氧干燥系统包括煤炭无氧干燥装置，还包括加热系统，在进气管口、出气管口分别安装有温度计T1、T2，在出料口处设有排料阀和温度计T0，通过对温度控制，既适用于普通煤炭、煤泥干燥，也适用于褐煤干燥和提质，不仅能取出褐煤的表面水分，还可以脱除部分结合水，将褐煤从软煤转换为硬煤，由亲水性转换为疏水性，方便运输存放和使用，非常利于推广实施。
文档编号F26B17/12GK201628457SQ200920223988
公开日2010年11月10日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者克里斯托夫·摩豪斯, 李英群, 查理德·迪玻特, 黄龙 申请人:郑州拉姆顿清洁能源工程技术有限公司