专利名称：一种褐煤的粉煤造粒方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤炭加工利用领域，尤其是涉及褐煤的粉煤造粒、烘干技术。
背景技术：
褐煤或低变质长焰煤强度低、水份高(含水率一般在30%以上)、单位发热量低，粉尘污染大，其煤粉需要烘干和压型或造粒。现在各国所采用的方法是烘干后压成煤砖或对辊挤压成椭圆形煤球。因为褐煤具有海绵体结构，容易吸收空气中的水分而膨胀，所以现有技术压成煤砖或煤球需很大的压力，达到1000kg/c m2以上，耗能巨大，每吨耗电超过50度，设备造价昂贵，损耗大。如果用现有的压型方式把原煤先压型后烘干，在烘干过程中粉煤会散开，煤堆塌落，达不到成型的要求，阻碍加工和贮运。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，发明目的是提供一种褐煤的粉煤造粒方法及其造粒设备，把现有的“煤粉烘干后压型技术”改变为“煤粉造粒后烘干的技术”，该造粒技术具有耗能低，设备损耗低，设备造价低，生产成本低，产量大的优点。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于造粒步骤如下①原料制备把需要造粒的粉煤筛分、破碎到粒径在4 mm以内；需要造粒的粉煤水份控制在含水率20% 45% ；②造粒成型筛分、破碎后的粉煤送至造粒设备制成粉煤颗粒，粉煤颗粒粒径为4-12 mm,长度为 5-30 mm ；③烘干造粒成型后的粉煤颗粒烘干至含水率为8-20 %。进一步，在步骤①中，需要造粒的粉煤水份控制在含水率30% 35%。进一步，步骤②中的造粒设备主要是由一喂料螺旋输送机连接一造粒压制装置组成，还包括有一成型切刀装置。所述的喂料螺旋输送机具有一进料口和一连通造粒压制装置的出料口 ；造粒压制装置包括有一环状压模，于环状压模的模腔内设置有一对间距可调的压辊，环状压模与压辊间隙配合且相同方向旋转；还包括且绕模腔中心转动的喂料刮板；所述环状压模周壁上间隔环设有压模通孔；所述的成型切刀装置，其主要由设置于环状压模外部的间歇式进给切刀组成，所述切刀邻近压模通孔设置。进一步，烘干步骤如下①把褐煤原料中大于50 mm的颗粒筛分、破碎成粒径4 mm 50 mm的颗粒，小于4mm的颗粒造粒成4 mm 12 mm粒径的颗粒；②筛分、破碎或造粒后的褐煤颗粒送至压力容器内密闭；③向压力容器内通入低压高温的过热蒸汽，通入的过热蒸汽温度高于或等于300°C，通入的过热蒸汽压力低于或等于2. O兆帕；④过热蒸汽通入压力容器内与褐煤颗粒进行热交换，当褐煤颗粒温度达130°C 290°C、或压力容器内的压力大于等于1. 5兆帕时，停止供入过热蒸汽，开始稳压；⑤稳压10分钟后，由压力容器将容器内的蒸汽排空，取出经过热蒸汽加热的改性煤，自然条件下堆放冷却。进一步，可重复上述烘干步骤①-⑤数次，以使改性煤的含水率达到理想数值。进一步，烘干步骤③中通入的过热蒸汽温度高于或等于400°C。进一步，所述的压力容器为蒸压釜，该蒸压釜包括一筒体，所述筒体上分别设置有连接压力表、温度表的接口 ；一连接过热蒸汽管道的进汽装置设置在筒体的底部；于筒体的底部还设置有排放冷凝水的排污口 ；一排放二氧化硫和釜内蒸汽的排气口设置于筒体顶部或侧部。进一步，所述蒸压釜筒体上还设置有稳定筒内的过热蒸汽压力的充气口和放气□。 进一步，所述蒸压釜筒体内设置有道轨，一蒸养车沿道轨推入筒体内。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明褐煤的粉煤造粒技术是把现有的“煤粉烘干后压型技术”改变为“煤粉造粒后烘干的技术”。把需要造粒的粉煤粒径控制在4 mm以内，造粒成型率高，成型强度好。把需要造粒的粉煤水份控制在含水率30% 35%的最佳范围，造粒效果最好，成型强度最好，成型率也最高，且涉及的造粒设备运行最稳定，耗电量低，每吨只需3 10度电，设备磨损最小。依本发明造粒技术制得的颗粒型煤，具备了易烘干、易运输、强度高、外观好、烘干过程和烘干后不易变形等优点，相对于粉煤和大块煤来说，更易被用户使用，更方便燃烧，并使燃烧更充分。本发明涉及的造粒设备通过相对旋转的环状压模和间距可调的一对压辊的相对旋转，将造粒的粉煤逐渐卷入两者间，并挤入环模通孔中成型，切刀把从环模通孔挤出的成型颗粒切成所述的长度。本发明造粒设备可通过改变环模通孔的孔径来改变粉煤颗粒的粒径，通过调节切刀的间歇进给距离来调节粉煤颗粒的长度，以保证制成的粉煤颗粒粒径为4-12 mm,长度为5-30 mm。本发明涉及的造粒机每小时可造粒28吨以上,成型率可达90%以上。本发明烘干技术以过热蒸汽为热媒，在蒸压釜内把褐煤颗粒加热到300°C以上的高温，使褐煤颗粒改性成趋向于烟煤的特性，同时大幅度脱水脱硫除氧。本发明压力容器有效保证褐煤颗粒在最佳的温度和压力下烘干，及及时的排出废气和冷凝水，蒸汽用量小，设备造价低。使烘干后的褐煤颗粒水份降低显著，回吸极小，不发生自燃、风化，单位发热量大幅度提闻。本工艺技术制作的颗粒型煤，具备了易烘干、易运输、强度高、外观好、烘干过程和烘干后不易变形等优点，相对于粉煤和大块煤来说，更易被用户使用，更方便燃烧，并使燃烧更充分。
图1是本发明造粒设备的结构示意图；图2是本发明喂料螺旋输送机的结构示意图；图3是本发明造粒压制装置的结构示意图4是本发明蒸压釜的主视结构示意图；图5是本发明蒸压釜的侧视结构示意图；图6是本发明褐煤的烘干流程示意图。
具体实施例方式一种褐煤的粉煤造粒方法，造粒步骤如下步骤一、原料制备把需要造粒的粉煤筛分、破碎到粒径在4mm以内，细度越细，造粒成型率越高，成型强度也越好，但比O.1mm细的粉末就与O.1mm的粉末在成型率和成型强度上没有差别了。所以，筛分、破碎后的粉煤粒径控制在4 mm以内即可。所述需要造粒的粉煤水份应控制在含水率20% 45%，含水率30% 35%的造粒效果最好，强度最好，成型率最高，涉及的造粒设备运行最稳定，耗电量低，每吨只需3 10度电，造粒设备磨损最小。当需要造粒的粉煤含水率低于20%时，造粒强度好，但成型率低，耗电量大，涉及的造粒设备磨损大。当需要造粒的粉煤含水率大于40%时，造粒的耗电和设备损耗低，但强度变差，烘干后的颗粒强度就更差。因此，可以用烘干后的煤干粉与原煤湿粉混合搅拌，控制需要造粒的粉煤的含水率在30% 35%为最佳。此步骤可添加也可不添加粘结剂、阻水剂，只要控制好需要造粒的粉煤的水份即可。步骤二、造粒成型筛分、破碎后的粉煤送至造粒设备制成粉煤颗粒，粉煤颗粒粒径为4-12 mm，长度为5-30 mm。如图1所示，所述的造粒设备主要是由一喂料螺旋输送机I连接一造粒压制装置2组成，还包括有一成型切刀装置。喂料螺旋输送机I和造粒压制装置2分别由变频调速电机4和主传动箱3驱动。喂料螺旋输送机I连接一造粒压制装置2分别由变频调速电机4和主传动箱3驱动。如图2所示的喂料螺旋输送机1，其主要是由绞龙轴11、不锈钢筒体12组成，所述的不锈钢筒体12上设有一进料口 121和一连通造粒压制装置的出料口 122。绞龙轴11起物料输送作用，转速可调，它由变频调速电机4通过摆线针轮减速器带动绞龙轴11转动，转速可从O—150转/分范围内调节，有效转速为12—120转/分。如图3所示的造粒压制装置，其包括有一环状压模21，于环状压模21的模腔内设置有一对间距可调的压辊22，环状压模21与压辊22间隙配合且相同方向旋转；所述环状压模21周壁上间隔环设有压模通孔211。筛分、破碎后的粉煤经喂料螺旋输送机I出料口122均匀输送至环状压模21的模腔内，一绕模腔中心转动的喂料刮板23将粉煤刮入压辊22与环状压模21的间隙，压辊22与环状压模21相向旋转，将粉煤挤入环状压模21的环模通孔211中成型，制成粒径为4-12 mm的颗粒。如图3所示，本发明造粒设备的成型切刀装置，其主要由设置于环状压模21外部的间歇式进给切刀5组成，所述切刀5邻近压模通孔设置，以把不断从环模通孔211中挤出的成型颗粒切成所需的5-30 mm长度。本发明造粒设备可通过改变环模通孔211的孔径来改变粉煤颗粒的粒径，通过调节切刀5的间歇进给距离来调节粉煤颗粒的长度，以保证制成的粉煤颗粒粒径为4-12 mm,长度为5-30 mm。
步骤三、烘干造粒成型后的粉煤颗粒送进密闭的压力容器内用过热蒸汽加热烘干，烘干至含水率为8-20 %，含水率15%的粉煤颗粒是褐煤提质为动力煤的最佳水份点，造粒强度也最好的。如图6所示，上述烘干步骤如下①把褐煤原料中大于50 mm的颗粒筛分、破碎成粒径4 mm 50 mm的颗粒，小于4mm的颗粒造粒成4 mm 12 mm粒径的颗粒。②造粒后的褐煤颗粒送至压力容器密闭。本发明选用有效装料体积是10 m3 400 m3的蒸压釜6，甚至是更大有效装料体积的蒸压釜。本发明筛分、破碎后的褐煤颗粒用蒸料筐或蒸养车装料送至蒸压釜6内，同时密闭球冠封头611。装在蒸料筐或蒸养车上的褐煤颗粒应保持保持有透气性。如图4所不的蒸压爸6,该蒸压爸6包括一由鞍式支座614支撑的筒体61,筒体61一端设有球冠封头611,另一端设有椭圆形封头612,球冠封头611与筒体61设有一安全联锁装置613锁固。所述筒体61上分别设置有连接压力表、温度表的接口 62、63，通过压力表、温度表监测蒸压釜内的运行情况。筒体61的底部设置有进气口 65，进气口 65连接过热蒸汽管道和筒体61内的进汽装置64。于筒体的底部还设置有排污口 66，排污口 66安装疏水阀，将釜内冷凝水及污物通过疏水阀排出釜外。一排放二氧化硫和釜内蒸汽的排气口 67设置于筒体61顶部。所述筒体61上还设置有稳定筒内的过热蒸汽压力的充气口 68和放气口 69。
如图5所示，筒体61内设置有道轨614，蒸养车沿道轨推入筒体61内，关闭球冠封头611，利用安全联锁装置613将球冠封头611锁死，插上保险销。待蒸汽锅炉的蒸汽压力达到O. 7兆帕以上，通过充气口对球冠封头611充气，利用密封垫将球冠封头611密封，球冠封头611密封垫耐温彡450°。③待球冠封头611密封后，打开进气口 65的阀门，向蒸压釜内通入低压高温的过热蒸汽，通入的过热蒸汽温度高于或等于30(TC，最好过热蒸汽温度高于或等于40(TC，温度越高，蒸汽所带热量高，所耗蒸汽量就越小，生产周期越短，设备利用率越高；蒸汽温度不能低于300°C，蒸汽温度低了很难将煤加热到所需温度。通入的过热蒸汽压力低于或等于2. O兆帕，蒸汽压力不必太高，压力高势必造成锅炉造价高，危险性高，维护要求高。④过热蒸汽通入压力容器内与褐煤颗粒进行热交换，冷凝水从筒体61底部排污口 66的疏水阀排出釜外，筒体内温度与煤温不断升高，筒体内的压力也不断升高，通过压力表、温度表监测蒸压釜内的运行情况。当褐煤颗粒温度达130°C 290°C、或压力容器内的压力大于等于1. 5兆帕时，关闭进气口 65的阀门，停止供入过热蒸汽，开始稳压。当褐煤颗粒温度超过煤的燃点20°C时(褐煤的燃点按其发育程度，从年青褐煤到年老褐煤分别从110°C 270°C不等)时，供入的过热蒸汽温度越高，稳压点容器内的要求压力越低，煤温不能超过燃点太多，太高了挥发份容易大量丧失。因为褐煤强度差，筒体内的压力太大，容易使颗粒碎成粉末影响透汽。⑤稳压10分钟后，时间越长效果越好。这期间褐煤内部会发生一系列改性反应硫和氧大幅度降低，产生二氧化硫由位于筒体61顶部的排气口 67排出；煤颗粒孔隙内的煤焦油和大量孔隙水向颗粒表面推移，体积缩小等。打开排气口 67的阀门，将筒体内的蒸汽排空，关闭充气口 68的阀门，打开放气口 69的阀门，将球冠封头611密封垫的压力泄掉。待球冠封头611密封垫压力泄掉后，拔下安全销，转动安全联锁装置613，打开球冠封头611，取出经过热蒸汽加热的改性煤，自然条件下堆放冷却。由于改性煤内部孔隙水已大部分变成表面水(在容器中部份被过热蒸汽部份蒸发，煤的总水分就会减少30% 40%)，煤的水份会在煤堆自然冷却的过程中不断蒸发，表面水逐渐与周围空气的含水率达到平衡，晴天一般在48小时后总水份可降到10% 20%，阴雨天会保持在18% 25%之间。如果要把煤的总水份降到更低，可重复上述步骤①-⑤数次，最低水份可降至1%以内。但是煤颗粒的体积缩小有一定的限度，一般只能缩小15% 20%。水份降得太低了，颗粒的强度就变差了，而且褐煤的挥发份高，水份低于12%时作为动力煤对电厂的使用不利。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于造粒步骤如下 ①原料制备把需要造粒的粉煤筛分、破碎到粒径在4IM以内；需要造粒的粉煤水份控制在含水率20% 45% ； ②造粒成型筛分、破碎后的粉煤送至造粒设备制成粉煤颗粒，粉煤颗粒粒径为4-12mm，长度为 5-30 mm ； ③烘干造粒成型后的粉煤颗粒烘干至含水率为8-20%。
2.如权利要求1所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于在步骤①中，需要造粒的粉煤水份控制在含水率30% 35%。
3.如权利要求1或2所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于步骤②中的造粒设备主要是由一喂料螺旋输送机连接一造粒压制装置组成，还包括有一成型切刀装置；所述的 喂料螺旋输送机，具有一进料口和一连通造粒压制装置的出料口 ； 造粒压制装置，其包括有一环状压模，于环状压模的模腔内设置有一对间距可调的压辊，环状压模与压辊间隙配合且相同方向旋转；还包括且绕模腔中心转动的喂料刮板；所述环状压模周壁上间隔环设有压模通孔； 成型切刀装置，其主要由设置于环状压模外部的间歇式进给切刀组成，所述切刀邻近压模通孔设置。
4.如权利要求1或2所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于烘干步骤如下 ①把褐煤原料中大于50mm的颗粒筛分、破碎成粒径4 mm 50 mm的颗粒，小于4 mm的颗粒造粒成4 mm 12 mm粒径的颗粒； ②筛分、破碎或造粒后的褐煤颗粒送至压力容器内密闭； ③向压力容器内通入低压高温的过热蒸汽，通入的过热蒸汽温度高于或等于300°C，通入的过热蒸汽压力低于或等于2. O兆帕； ④过热蒸汽通入压力容器内与褐煤颗粒进行热交换，当褐煤颗粒温度达130°C 290°C、或压力容器内的压力大于等于1. 5兆帕时，停止供入过热蒸汽，开始稳压； ⑤稳压10分钟后，由压力容器将容器内的蒸汽排空，取出经过热蒸汽加热的改性煤，自然条件下堆放冷却。
5.如权利要求4所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于可重复上述步骤①-⑤数次，以使改性煤的含水率达到理想数值。
6.如权利要求4所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于步骤③中通入的过热蒸汽温度高于或等于400°C。
7.如权利要求5所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于步骤③中通入的过热蒸汽温度高于或等于400°C。
8.如权利要求4所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于所述的压力容器为蒸压釜，该蒸压釜包括一筒体，所述筒体上分别设置有连接压力表、温度表的接口 ；一连接过热蒸汽管道的进汽装置设置在筒体的底部；于筒体的底部还设置有排放冷凝水的排污口 ；一排放二氧化硫和釜内蒸汽的排气口设置于筒体顶部或侧部。
9.如权利要求5所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于所述的压力容器为蒸压釜，该蒸压釜包括一筒体，所述筒体上分别设置有连接压力表、温度表的接口 ；一连接过热蒸汽管道的进汽装置设置在筒体的底部；于筒体的底部还设置有排放冷凝水的排污口 ；一排放二氧化硫和釜内蒸汽的排气口设置于筒体顶部或侧部。
10.如权利要求8所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于所述蒸压釜筒体上还设置有稳定筒内的过热蒸汽压力的充气口和放气口。
11.如权利要求9所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于所述蒸压釜筒体上还设置有稳定筒内的过热蒸汽压力的充气口和放气口。
12.如权利要求8所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于所述蒸压釜筒体内设置有道轨，一蒸养车沿道轨推入筒体内。
13.如权利要求9所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于所述蒸压釜筒体内设置有道轨，一蒸养车沿道轨推入筒体内。
14.如权利要求10所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于所述蒸压釜筒体内设置有道轨，一蒸养车沿道轨推入筒体内。
15.如权利要求11所述的一种褐煤的粉煤造粒方法，其特征在于所述蒸压釜筒体内设置有道轨，一蒸养车沿道轨推入筒体内。
全文摘要
本发明公开一种褐煤的粉煤造粒方法及其设备，造粒过程的原料制备是把需要造粒的粉煤筛分、破碎到粒径在4㎜以内；需要造粒的粉煤水份控制在含水率20%～45%；筛分、破碎后的粉煤送至造粒设备制成粉煤颗粒，粉煤颗粒粒径为4-12㎜，长度为5-30㎜；造粒成型后的粉煤颗粒烘干至含水率为8-20%。本发明把现有的“煤粉烘干后压型技术”改变为“煤粉造粒后烘干的技术”，该造粒技术具有耗能低，设备损耗低，设备造价低，生产成本低，产量大的优点。
文档编号B01J2/22GK103041745SQ20131001106
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者蔡京鹏 申请人:蔡京鹏