处理煤炭的系统和方法与流程

本发明涉及能源化工领域，具体而言，本发明涉及处理煤炭的系统和方法。

背景技术：

现有的煤炭脱灰设备中，风力分选采用空气作为分选介质，使物料在上升或水平气流场中进行分选，具有工艺简单，设备可靠性高，加工费用低等特点。但由于作为分选介质的空气密度与分选密度相差太大，存在着分选效率低、适应性差等缺陷。

因此，现有的处理煤炭的手段仍有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出处理煤炭的系统和方法。采用该系统对煤炭进行脱灰分选，可以显著提高脱灰分选效率，且适应性强。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理煤炭的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：

破碎装置，所述破碎装置具有煤炭入口和煤炭碎料出口；

干燥装置，所述干燥装置具有煤炭碎料入口和干燥煤炭碎料出口，所述煤炭碎料入口与所述煤炭碎料出口相连；

分选装置，所述分选装置具有干燥煤炭碎料入口、低灰煤出口和高灰煤出口，所述干燥煤炭碎料入口与所述干燥煤炭碎料出口相连；

其中，所述分选装置进一步包括：

上腔体，所述上腔体的顶端具有低灰煤出口，所述上腔体的侧壁上具有干燥煤炭碎料入口；

下腔体，所述下腔体的顶端与所述上腔体的底端相连，所述下腔体的底端具有高灰煤出口，所述下腔体的侧壁由平行设置的外壁和内壁组成，所述内壁包括上下相连的上内壁和下内壁，所述外壁和上内壁之间形成有第一进风腔室，所述外壁和下内壁之间形成有第二进风腔室，所述第一进风腔室和第二进风腔室间隔开，所述上内壁和所述下内壁上均具有多个出风口；

第一进风管道，所述第一进风管道设置在所述下腔体的外壁上且与所述第一进风腔室相连通；

第二进风管道，所述第二进风管道设置在所述下腔体的外壁上且与所述第二进风腔室相连通。

根据本发明实施例的处理煤炭的系统通过预先将待分选煤炭供给至破碎装置中进行破碎处理，并将得到的煤炭碎料供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥煤炭碎料，进而将干燥煤炭碎料供给至分选装置中进行分选处理，即可分选得到低灰煤和高灰煤。采用该系统对煤炭进行脱灰分选，可以显著提高脱灰分选效率，且适应性强。

另外，根据本发明上述实施例的处理煤炭的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述上腔体横截面由上至下逐渐增大，且所述上腔体的侧壁与竖直方向的夹角为2.5～30度；所述下腔体横截面由上至下逐渐减小，且所述下腔体的侧壁与竖直方向的夹角为5～30度。这里的情况是，上内壁与竖直方向的夹角与下内壁与竖直方向的夹角一致的情况。

在本发明的一些实施例中，所述多个出风口的孔径为2～5mm，其中，位于所述上内壁的所述多个出风口的总面积为所述上内壁总面积的10～30％，位于所述下内壁的所述多个出风口的总面积为所述下内壁总面积的20～40％。

在本发明的一些实施例中，所述上内壁与竖直方向的夹角为0～15度；所述下内壁与竖直方向的夹角为30～60度。这里的情况是，上内壁与竖直方向的夹角与下内壁与竖直方向的夹角不一致的情况。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的处理煤炭的系统处理煤炭的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将煤炭供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到煤炭碎料，所述煤炭碎料的平均粒径不高于6mm；将所述煤炭碎料供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥煤炭碎料；将所述干燥煤炭碎料供给至分选装置中进行分选处理，以便得到低灰煤和高灰煤，所述低灰煤中灰分含量为小于或等于12wt％。

由此，根据本发明实施例的处理煤炭的方法通过预先将待分选煤炭供给至破碎装置中进行破碎处理，并将得到的煤炭碎料供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥煤炭碎料，进而将干燥煤炭碎料供给至分选装置中进行分选处理，即可分选得到低灰煤和高灰煤。采用该方法对煤炭进行脱灰分选，可以显著提高脱灰分选效率，且适应性强。

另外，根据本发明上述实施例的处理煤炭的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述干燥煤炭碎料的含水量不高于15wt％。由此，可以进一步提高后续分选处理的效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理煤炭的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的分选装置剖面结构示意图；

图3是根据本发明再一个的分选装置剖面结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的处理煤炭的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种处理煤炭的系统。根据本发明的实施例，参考图1～3，该系统包括：破碎装置100、干燥装置200和分选装置300。其中，破碎装置100具有煤炭入口101和煤炭碎料出口102；干燥装置200具有煤炭碎料入口201和干燥煤炭碎料出口202，煤炭碎料入口201与煤炭碎料出口102相连；分选装置300具有干燥煤炭碎料入口301、低灰煤出口302和高灰煤出口303，干燥煤炭碎料入口301与干燥煤炭碎料出口202相连。

下面参考图1～3对根据本发明实施例的处理煤炭的系统进行详细描述：

根据本发明的实施例，破碎装置100具有煤炭入口101和煤炭碎料出口102，破碎装置100适于将煤炭进行破碎处理，以便得到煤炭碎料。优选的，破碎装置100设有原料仓(未在附图中显示)，该原料仓与煤炭入口101连接。

根据本发明的具体实施例，煤炭碎料的平均粒径可以不高于6mm，由此可以进一步提高后续分选处理的效率。

根据本发明的实施例，干燥装置200具有煤炭碎料入口201和干燥煤炭碎料出口202，煤炭碎料入口201与煤炭碎料出口102相连，干燥装置200适于将煤炭碎料进行干燥处理，以便得到干燥煤炭碎料。

根据本发明的实施例，干燥煤炭碎料的含水量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，干燥煤炭碎料的含水量可以不高于15wt％，由此可以进一步提高后续分选处理的效率。

根据本发明的实施例，分选装置300具有干燥煤炭碎料入口301、低灰煤出口302和高灰煤出口303，干燥煤炭碎料入口301与干燥煤炭碎料出口202相连，分选装置300适于将干燥煤炭碎料进行分选处理，以便得到低灰煤和高灰煤。具体地，由于中煤炭原料中含有较高含量的灰分(例如挥发分、无机盐和氧化物等杂质)，难以直接用作制备电石、发电、气化等工艺的原料，通过采用分选装置预先对煤炭原料煤进行分选处理，可以将低灰煤与高灰煤分离，进行分质梯级利用，从而提高资源的利用率。

需要说明的是，本发明的系统中，术语“高灰”和“低灰”并不是绝对概念，而是相对概念，具体是指煤料中灰分的相对含量，也即是说，上述“低灰煤”相对于“高灰煤”具有较低的灰分含量，上述“低灰煤”和“高灰煤”中的具体灰分含量均不受特别限制。

本发明的系统将低灰煤和高灰煤分选开的原理是，通过调节不同风室的进风量，可以将不同密度的物质分选开，风量的大小直接影响到分选出的物质密度的高低。煤料中的灰分包括氧化硅、氧化铝、氧化镁或氧化铁等无机成分。煤料的密度反映了灰分的高低，煤料中灰分含量不同则密度不同，灰分高则密度大，灰分低则密度小。因此，通过本发明的系统可以将不同灰分的煤料分选出高灰煤和低灰煤。

利用本发明的系统对煤料进行分选时，由于煤料类型不同，其灰分之外的成分也不同，因此，对于不同类型的煤料，灰分含量相同时密度也会不同，使得对于不同类型的煤料，要分选出相同灰分含量的低灰煤，其风室的进风量是不同的。因此，能够分选出相同灰分含量的煤料的风室的进风量难以界定，需要针对具体的煤料进行调整。

根据本发明的一个具体实施例，低灰煤中灰分含量为小于或等于12wt％。

根据本发明的实施例，参考图2～3，分选装置300包括：上腔体310、下腔体320、第一进风管道370和第二进风管道380。

根据本发明的实施例，上腔体300的顶端具有低灰煤出口302，上腔体310的侧壁上具有干燥煤炭碎料入口301；下腔体320的顶端与上腔体310的底端相连，下腔体320的底端具有高灰煤出口303，下腔体320的侧壁由平行设置的外壁330和内壁340组成，内壁340包括上下相连的上内壁341和下内壁342，外壁330和上内壁341之间形成有第一进风腔室350，外壁330和下内壁342之间形成有第二进风腔室360，第一进风腔室350和第二进风腔室360间隔开，上内壁341和下内壁342上均具有多个出风口(图中未示出)；第一进风管道370设置在下腔体320的外壁330上且与第一进风腔室350相连通；第二进风管道380设置在下腔体320的外壁330上且与第二进风腔室360相连通。

根据本发明的实施例，待分选的干燥煤炭碎料通过干燥煤炭碎料入口进入下腔体，空气经流量计和第一、第二进风管道进入分选装置的第一进风腔室和第二进风腔室中，并使第二进风管道中的空气流速大于第一进风管道中的空气流速，由此使下腔体(分选室)中形成相对稳定的上升气流，调节空气流量使得待分选物料在重力作用下在下腔体内进行分选，高密度颗粒下沉进入到高灰煤收集区，由高灰煤出口排出，而低密度颗粒随气流向上运动进入上腔体低灰煤收集区，由低灰煤出口排出，从而实现对低灰煤和高灰煤进行分选。

根据本发明的实施例，上腔体310横截面由上至下逐渐增大，且上腔体310的侧壁与竖直方向的夹角可以为2.5～30度；下腔体320横截面由上至下逐渐减小，且下腔体320的侧壁与竖直方向的夹角可以为5～30度。

根据本发明的实施例，多个出风口的孔径可以为2～5mm，其中，位于上内壁341的多个出风口的总面积可以为上内壁341总面积的10～30％。

根据本发明的实施例，参考图2，下腔体320中，上内壁341与竖直方向形成的夹角和下内壁342与竖直方向形成的夹角一致，即，第一进风腔室350和第二进风腔室360构成一个锥台形。

根据本发明的实施例，参考图3，下腔体320还可以采用分段式结构，具体地，根据本发明的实施例，上内壁341与竖直方向的夹角可以为0～15度；下内壁342与竖直方向的夹角可以为30～60度。由此，可以使上内壁与下内壁形成分段结构，分段结构的上部(上内壁)与竖直方向的夹角小且高度大，而下部(下内壁)与竖直方向的夹角大且高度小。这种下部与竖直方向的夹角大且高度小的结构使得第二进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速小，主要为竖直向上的上升气流，利于在下部形成稳定的上升气流；而上部与竖直方向的夹角小且高度大的结构使得第一进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速相对下部增大，可降低分选过程的边壁效应；因此，这种分段结构既有利于形成稳定的上升气流，又减少了物料运动过程受到的边壁效应的影响，进而提高物料的分选精度。

根据本发明的一个具体实施例，上述第一进风腔室在竖直方向上的高度不小于1m，上述第二进风腔室在竖直方向上的高度不小于0.1m。

根据本发明的实施例，位于下内壁342的多个出风口的总面积可以为下内壁342总面积的20～40％。由此，可以使下内壁上的开孔率相对于上内壁较大，结合该装置的分选原理，空气在下腔体中形成相对稳定的上升气流，使得物料主要在上升气流作用下实现按密度分选。为形成稳定的满足分选要求的上升气流，下腔体下部需要的风量较大，适当增大开孔率可以有利于形成稳定的上升气流，进而提高物料的分选精度。

由此，根据本发明实施例的处理煤炭的系统通过预先将待分选煤炭供给至破碎装置中进行破碎处理，并将得到的煤炭碎料供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥煤炭碎料，进而将干燥煤炭碎料供给至分选装置中进行分选处理，即可分选得到低灰煤和高灰煤。采用该系统对煤炭进行脱灰分选，可以显著提高脱灰分选效率，且适应性强。

在本发明的第二方面，本发明提出了一种采用上述实施例的处理煤炭的系统处理煤炭的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将煤炭供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到煤炭碎料，煤炭碎料的平均粒径不高于6mm；将煤炭碎料供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥煤炭碎料；将干燥煤炭碎料供给至分选装置中进行分选处理，以便得到低灰煤和高灰煤。

下面参考图4对根据本发明实施例的处理煤炭的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

s100：破碎处理

该步骤中，将煤炭供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到煤炭碎料。

根据本发明的具体实施例，煤炭碎料的平均粒径可以不高于6mm，由此可以进一步提高后续分选处理的效率。

s200：干燥处理

该步骤中，将煤炭碎料供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥煤炭碎料。

根据本发明的实施例，干燥煤炭碎料的含水量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，干燥煤炭碎料的含水量可以不高于15wt％，由此可以进一步提高后续分选处理的效率。

s300：分选处理

该步骤中，将干燥煤炭碎料供给至分选装置中进行分选处理，以便得到低灰煤和高灰煤。具体地，由于中煤炭原料中含有较高含量的灰分(例如挥发分、无机盐和氧化物等杂质)，难以直接用作制备电石、发电、气化等工艺的原料，通过采用分选装置预先对煤炭原料煤进行分选处理，可以将低灰煤与高灰煤分离，进行分质梯级利用，从而提高资源的利用率。

本发明的方法中，将低灰煤的灰分含量限定在小于或等于12wt％，是因为：煤料中的灰分主要为氧化硅、氧化铝、氧化镁或氧化铁等无机成分，灰分含量过高，则会严重影响其他工艺中煤料的应用，例如低灰煤冶炼电石工艺中电石炉的性能，会引发电石炉的爆炸，产生致命的后果，因此，必须要控制煤料的灰分，申请人经验发现，将煤料的灰分含量限定在小于或等于12wt％，能够保证电石炉的性能不受影响，在安全范围内。通过本发明的分选系统能够分选出灰分含量小于或等于12wt％的低灰煤，进而保证电石的安全顺利生产。

根据本发明的实施例，分选装置进一步包括：上腔体、下腔体、第一进风管道和第二进风管道。

根据本发明的实施例，上腔体的顶端具有低灰煤出口，上腔体的侧壁上具有干燥煤炭碎料入口；下腔体的顶端与上腔体的底端相连，下腔体的底端具有高灰煤出口，下腔体的侧壁由平行设置的外壁和内壁组成，内壁包括上下相连的上内壁和下内壁，外壁和上内壁之间形成有第一进风腔室，外壁和下内壁之间形成有第二进风腔室，第一进风腔室和第二进风腔室间隔开，上内壁和下内壁上均具有多个出风口；第一进风管道设置在下腔体的外壁上且与第一进风腔室相连通；第二进风管道设置在下腔体的外壁上且与第二进风腔室相连通。

根据本发明的实施例，待分选的干燥煤炭碎料通过干燥煤炭碎料入口进入下腔体，空气经流量计和第一、第二进风管道进入分选装置的第一进风腔室和第二进风腔室中，并使第二进风管道中的空气流速大于第一进风管道中的空气流速，由此使下腔体(分选室)中形成相对稳定的上升气流，调节空气流量使得待分选物料在重力作用下在下腔体内进行分选，高密度颗粒下沉进入到高灰煤收集区，由高灰煤出口排出，而低密度颗粒随气流向上运动进入上腔体低灰煤收集区，由低灰煤出口排出，从而实现对低灰煤和高灰煤进行分选。

根据本发明的实施例，上腔体横截面由上至下逐渐增大，且上腔体的侧壁与竖直方向的夹角可以为2.5～30度；下腔体横截面由上至下逐渐减小，且下腔体的侧壁与竖直方向的夹角可以为5～30度。

根据本发明的实施例，多个出风口的孔径可以为2～5mm，其中，位于上内壁的多个出风口的总面积可以为上内壁总面积的10～30％。

根据本发明的实施例，下腔体中，上内壁与竖直方向形成的夹角和下内壁与竖直方向形成的夹角一致，即，第一进风腔室和第二进风腔室构成一个锥台形。

根据本发明的实施例，下腔体还可以采用分段式结构，具体地，根据本发明的实施例，上内壁与竖直方向的夹角可以为0～15度；下内壁与竖直方向的夹角可以为30～60度。由此，可以使上内壁与下内壁形成分段结构，分段结构的上部(上内壁)与竖直方向的夹角小且高度大，而下部(下内壁)与竖直方向的夹角大且高度小。这种下部与竖直方向的夹角大且高度小的结构使得第二进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速小，主要为竖直向上的上升气流，利于在下部形成稳定的上升气流；而上部与竖直方向的夹角小且高度大的结构使得第一进风腔室内的空气通过布风板进入下腔体后产生的水平风速相对下部增大，可降低分选过程的边壁效应；因此，这种分段结构既有利于形成稳定的上升气流，又减少了物料运动过程受到的边壁效应的影响，进而提高物料的分选精度。

根据本发明的一个具体实施例，上述第一进风腔室在竖直方向上的高度不小于1m，上述第二进风腔室在竖直方向上的高度不小于0.1m。

根据本发明的实施例，位于下内壁的多个出风口的总面积可以为下内壁总面积的20～40％。由此，可以使下内壁上的开孔率相对于上内壁较大，结合该装置的分选原理，空气在下腔体中形成相对稳定的上升气流，使得物料主要在上升气流作用下实现按密度分选。为形成稳定的满足分选要求的上升气流，下腔体下部需要的风量较大，适当增大开孔率可以有利于形成稳定的上升气流，进而提高物料的分选精度。

由此，根据本发明实施例的处理煤炭的方法通过预先将待分选煤炭供给至破碎装置中进行破碎处理，并将得到的煤炭碎料供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到干燥煤炭碎料，进而将干燥煤炭碎料供给至分选装置中进行分选处理，即可分选得到低灰煤和高灰煤。采用该方法对煤炭进行脱灰分选，可以显著提高脱灰分选效率，且适应性强。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

按照下列步骤处理煤炭：

将煤炭供给至破碎装置中进行破碎处理，以便得到平均粒径不高于6mm的煤炭碎料；

将煤炭碎料供给至干燥装置中进行干燥处理，以便得到含水量不高于15wt％的干燥煤炭碎料；

将干燥煤炭碎料供给至分选装置中进行分选处理，以便得到低灰煤和高灰煤。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。