专利名称：高效低温真空褐煤提质装置及提质工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种褐煤提质设备及工艺，具体涉及一种新型高效低温真空褐煤提质装置及工艺。
背景技术：
褐煤是煤化程度最低的煤种，它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐色或暗褐色而得名。我国褐煤资源量3194. 38亿吨，占煤炭资源总量的5. 74%，褐煤探明保有资源量1291. 32亿吨，占全国探明保有资源量的12. 69%。褐煤大多数无光泽，真密度在I. I I. 4g/cm3之间，水分高达30% — 60%，挥发分高，燃点低，不粘结，易风华变质，含原生腐植酸，含氧高，化学反应性强，热稳定性差。煤炭是目前我国乃至全世界主要的发电燃料，发电用煤主要为高阶煤(烟煤)和低阶煤(褐煤)两大类。毋庸置疑，在未来很长的一段时间内燃煤电站的主要原料都为高阶煤，但是作为褐煤储量较大的国家，我们应该积极考虑增加褐煤燃料的使用量。我国的褐煤水分、灰分高，硫较低，易风化和自燃，不宜长距离运输和直接燃用，燃烧效率低下，且增加了二氧化碳排放污染。若能采用褐煤干燥提质技术，将褐煤中的50%的水分除去，则将会把褐煤燃烧后产生的温室气体的排放量降低15%。实际测试得知，一种水分42. 52%、发热量11.93MJ /kg的褐煤，经提质干燥后，水分降至14. 43%，发热量增至18. 08MJ /kg，相当于提高了热值51. 6%，这对于褐煤电厂的影响无疑是十分巨大的，同时也减少了二氧化碳的排放，社会效益亦十分显著。另外褐煤的高水分含量使其单位能量的长途运输相对成本高，一般只能就近利用。我国主要褐煤产区的开采条件相对较好，产能也较高，若不采取适宜的加工手段，未来几年将会出现褐煤产量高而利用能力不足的矛盾。近年来许多单位开始关注褐煤脱水提质、改善工艺性能的技术开发，而褐煤提质加工是褐煤高效开发利用的关键。褐煤所含水分绝大部分是毛细管水分，只能用加热蒸发的方式进行脱水，传统的干燥方法是利用烟道气与褐煤直接接触使之受热，水分蒸发而干燥，效率高，但褐煤的燃点较低，干燥过程常常因局部过热，使煤质变差，控制不好，还会引起爆炸。
发明内容
发明目的本发明提供一种高效低温真空褐煤提质装置及提质工艺，其目的是解决以往的褐煤脱水提质效果不理想的问题。技术方案本发明是通过以下技术方案来实现的
一种高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于该装置主要包括真空脱水室和真空获得系统，真空获得系统通过管路连 接至真空脱水室，真空脱水室包括过渡段、加热段和冷却段三部分，过渡段连接加热段，加热段连接冷却段，过渡段与加热段之间以及加热段与冷却段之间均设置有闸板阀；真空获得系统通过管路连通至过渡段和加热段；在过渡段和加热段上还设置有换热系统。
换热系统通过加热蒸汽通道连接至发电厂余热蒸汽系统。真空获得系统连接至冷却过滤系统。 真空获得系统为以火电厂余热蒸汽为动力的蒸汽射流泵。过渡段和加热段为真空室结构，过渡段由一个或多个真空室构成，当过渡段由多个真空室构成时，相邻的真空室之间由闸板阀分隔。过渡段和加热段还设置有红外加热装置。在过渡段、加热段和冷却段内部的底部设置有传送装置。
利用上面所述的高效低温真空褐煤提质装置所实施的高效低温真空褐煤提质工艺，其特征在于该工艺的步骤如下
将开采出的褐煤经粉碎处理后，平铺置于输送车中，
打开过渡段最外侧真空室的闸板阀，将输送车送入真空脱水室前端的过渡段1，随后将打开的闸板阀关闭；同时以火电厂余热蒸汽为动力的蒸汽射流泵将对过渡段和加热段的真空室开始抽真空，真空室真空度达3 X IO3Pa 8 X IO3Pa ；
将过渡段与加热段之间的闸板阀开启，输送车通过过渡段与加热段底部的传送装置以4-7米/分钟的速度向前运动并进入加热段；输送车中的褐煤在由过渡段至加热段的过程中通过换热系统加热，褐煤在过渡段被预热至15°C 20°C，然后进入加热段；
当一个输送车离开过渡段送入加热段后，过渡段跟加热段之间的闸板阀关闭，这时，重新将过渡段外侧闸板阀开启，下一个输送车将随后送入；
预热后的褐煤送入加热段后将继续通过换热系统加热，逐渐将褐煤加热至60°C 90°C，褐煤中的水分将随着温度的升高而逐渐脱离蒸发出来，由蒸汽射流泵抽出，通入冷却过滤系统，经冷凝、提纯收集后用于发电厂的冷却用水，实现水的综合高效利用；
在加热段干燥提质处理完成的褐煤从真空加热段传送至冷却段，在冷却段采用自然冷却的方式逐渐冷却至室温，随后从冷却段末端输出。褐煤在送入过渡段前在输送车上平铺的厚度为20mm 30mm。将发电厂余热蒸汽作为热源通入换热系统对过渡段与加热段进行加热，在过渡段与加热段还可打开红外辅助加热装置提高加热速度。优点及效果
针对以上情况，本发明提出了一种新型高效低温真空褐煤提质装置及工艺，利用火电厂余热蒸汽驱动蒸汽射流泵抽取真空，并利用发电厂的余热蒸汽在低真空环境中对褐煤进行加热，从而将褐煤中的水分干馏分离，有效降低褐煤中的吸附水的含量，同时也降低了褐煤中的硫、甲烷和灰分含量，从而提高褐煤的热值，达到电厂用煤要求。于此同时，褐煤中分离出的水分经冷凝、提纯、收集后将用于火电厂的冷却用水，实现水的有效综合利用。
图I为本发明的提质工艺流程 图2为本发明的提质装置的结构示意 图3为本发明的真空脱水室的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的描述
如图2所示，本发明提供一种高效低温真空褐煤提质装置，该装置主要包括真空脱水室和真空获得系统5，真空获得系统5通过管路12连接至真空脱水室，真空脱水室包括过渡段I、加热段2和冷却段3三部分，过渡段I连接加热段2，加热段2连接冷却段3，过渡段I与加热段2之间以及加热段2与冷却段3之间均设置有闸板阀4 ;真空获得系统通过管路连通至过渡段I和加热段2 ;在过渡段I和加热段2上还设置有换热系统6。换热系统6通过加热蒸汽通道11连接至发电厂余热蒸汽系统。利用发电厂余热蒸汽实现换热系统6的加热功能。真空获得系统5连接至冷却过滤系统7。真空获得系统5为蒸汽射流泵，该换热系统6以火电厂余热蒸汽为动力。过渡段I和加热段2为真空室结构，过渡段I由一个或多个真空室8构成，当过渡段)由多个真空室8构成时，相邻的真空室8之间由闸板阀4分隔。如图3所示，过渡段I和加热段2还设置有红外加热装置9，用于对过渡段I和加热段2的解热过程的补充。
在过渡段I、加热段2和冷却段3内部的底部设置有传送装置10，传送装置10用于传送输送车。也就是说该装可将褐煤输送进过渡段I和加热段2的真空室或从真空室将褐煤输出。如图I所示，高效低温真空褐煤提质工艺的步骤如下
将开采出的褐煤经粉碎处理后，平铺置于输送车中，褐煤在输送车上平铺的厚度为20mm 30mm，这个厚度的效果会更好，当然，也可以根据实际的需要进行适应性的调整。另夕卜，输送车为一种载煤容器，其尺寸可以为常用的2000mmX 5000mmX 300mm。打开过渡段最外侧真空室的闸板阀，将输送车送入真空脱水室前端的过渡段1，随后将打开的闸板阀关闭；同时以火电厂余热蒸汽为动力的蒸汽射流泵将对过渡段和加热段的真空室开始抽真空，真空室真空度可达3 X IO3Pa 8 X IO3Pa左右，这样可以很好的保证整个流程的效果；
将过渡段与加热段之间的闸板阀开启，输送车通过过渡段与加热段底部的传送装置以4-7米/分钟的速度向前运动并进入加热段，当速度在5米/分钟的时候效果最佳；输送车中的褐煤在由过渡段至加热段的过程中被加热，褐煤在过渡段被预热至15°C 20°C，然后进入加热段；
当一个输送车离开过渡段送入加热段后，过渡段跟加热段之间的闸板阀关闭，这时，重新将过渡段外侧闸板阀开启，下一个输送车将随后送入，如此往复，保证每个真空室均处于满负荷工作状态；
预热后的褐煤送入加热段后将继续加热，逐渐将褐煤加热至60°C 90°C，根据工艺要求，为缩短加热时间还可打开红外辅助加热装置提高加热速度，褐煤中的水分将随着温度的升高而逐渐脱离蒸发出来，由蒸汽射流泵抽出，通入冷却过滤系统，经冷凝、提纯收集后用于发电厂的冷却用水，实现水的综合高效利用；
在加热段干燥提质处理完成的褐煤从真空加热段传送至冷却段，在冷却段采用自然冷却的方式逐渐冷却至室温，随后从冷却段末端输出，经后续挤压成球工序送至火电厂，用于火电厂发电。过渡段与加热段的加热通过换热系统实现，换热系统将发电厂余热蒸汽作为热源。本发明的提质过程在真空状态下进行，在这个状态下，水的沸点大大的降低，当压强降至SXlO3Pa时，水的沸点为63. 04°C，蒸发的速度大大提高。由于褐煤处于低真空环境中，因此不存在自燃或爆炸的风险。随着温度的不断升高，褐煤中的水分含量逐渐降低，考虑到冬季温度太低会影响加热速度，因此才在真空室的上方配置有红外辅助加热装置。本发明可持续进行褐煤的干燥提质，中间真空室的长度及数量可根据设计 产能增力口，本发明每小时处理褐煤能力可达150 200吨，大大提高了褐煤提质的效率及提质后的褐煤质量。
权利要求
1.一种高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于:该装置主要包括真空脱水室和真空获得系统(5)，真空获得系统(5)通过管路(12)连接至真空脱水室，真空脱水室包括过渡段⑴、加热段⑵和冷却段⑶三部分，过渡段⑴连接加热段(2)，加热段⑵连接冷却段⑶，过渡段⑴与力口热段⑵之间以及加热段⑵与冷却段⑶之间均设置有闸板阀(4);真空获得系统通过管路连通至过渡段⑴和加热段⑵；在过渡段⑴和加热段⑵上还设置有换热系统(6)。
2.根据权利要求I所述的高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于换热系统(6)通过加热蒸汽通道(11)连接至发电厂余热蒸汽系统。
3.根据权利要求I或2所述的高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于真空获得系统(5)连接至冷却过滤系统(7)。
4.根据权利要求3所述的高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于真空获得系统(5)为以火电厂余热蒸汽为动力的蒸汽射流泵。
5.根据权利要求I所述的高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于过渡段(I)和加热段⑵为真空室结构，过渡段⑴由一个或多个真空室(8)构成，当过渡段⑴由多个真空室(8 )构成时，相邻的真空室(8 )之间由闸板阀(4)分隔。
6.根据权利要求I所述的高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于过渡段(I)和加热段(2)还设置有红外加热装置(9)。
7.根据权利要求I所述的高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于在过渡段(I)、力口热段(2)和冷却段(3)内部的底部设置有传送装置(10)。
8.利用权利要求I所述的高效低温真空褐煤提质装置所实施的高效低温真空褐煤提质工艺，其特征在于该工艺的步骤如下 将开采出的褐煤经粉碎处理后，平铺置于输送车中， 打开过渡段最外侧真空室的闸板阀，将输送车送入真空脱水室前端的过渡段1，随后将打开的闸板阀关闭；同时以火电厂余热蒸汽为动力的蒸汽射流泵将对过渡段和加热段的真空室开始抽真空，真空室真空度达3 X IO3Pa 8 X IO3Pa ； 将过渡段与加热段之间的闸板阀开启，输送车通过过渡段与加热段底部的传送装置以4-7米/分钟的速度向前运动并进入加热段；输送车中的褐煤在由过渡段至加热段的过程中通过换热系统加热，褐煤在过渡段被预热至15°C 20°C，然后进入加热段； 当一个输送车离开过渡段送入加热段后，过渡段跟加热段之间的闸板阀关闭，这时，重新将过渡段外侧闸板阀开启，下一个输送车将随后送入； 预热后的褐煤送入加热段后将继续通过换热系统加热，逐渐将褐煤加热至60°C 90°C，褐煤中的水分将随着温度的升高而逐渐脱离蒸发出来，由蒸汽射流泵抽出，通入冷却过滤系统，经冷凝、提纯收集后用于发电厂的冷却用水，实现水的综合高效利用； 在加热段干燥提质处理完成的褐煤从真空加热段传送至冷却段，在冷却段采用自然冷却的方式逐渐冷却至室温，随后从冷却段末端输出。
9.根据权利要求8所述的高效低温真空褐煤提质工艺，其特征在于褐煤在送入过渡段前在输送车上平铺的厚度为20mm 30mm。
10.根据权利要求8所述的高效低温真空褐煤提质工艺，其特征在于将发电厂余热蒸汽作为热源通入换热系统对过渡段与加热段进行加热，在过渡段与加热段还可打开红外辅助加热装置提高加热速度。
全文摘要
本发明提供一种高效低温真空褐煤提质装置，其特征在于该装置主要包括真空脱水室和真空获得系统，真空获得系统通过管路连接至真空脱水室，真空脱水室包括过渡段、加热段和冷却段三部分，过渡段连接加热段,加热段连接冷却段，过渡段与加热段之间以及加热段与冷却段之间均设置有闸板阀；真空获得系统通过管路连通至过渡段和加热段；在过渡段和加热段上还设置有换热系统。本发明可持续进行褐煤的干燥提质，中间真空室的长度及数量可根据设计产能增加，本发明每小时处理褐煤能力可达150～200吨，大大提高了褐煤提质的效率及提质后的褐煤质量。
文档编号C10L9/08GK102618346SQ20121007807
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者张浙军, 解欣业 申请人:张浙军, 解欣业