本发明涉及一种炼焦煤预热干燥装置，属于煤炭预热干燥领域，用于炼焦煤预热、低阶煤干燥和热解，也可用于有机固体颗粒、粉末预热干燥和热解等。
背景技术：
我国煤炭资源十分丰富，但是炼焦煤资源却相对不足，据统计我国炼焦煤约占总储量的1/3，其中焦煤只占10％，而气煤却占60％。为了扩大炼焦煤资源，满足高炉大型化炼铁对焦炭的质量要求，目前采用捣固炼焦技术，实现在炼焦配合煤中多配气煤，少配焦煤，捣固炼焦约占炼焦总量的1/4。捣固炼焦是利用捣固机，捣实煤饼、增加配合煤堆密度的方法，这种方法需要大型捣固机械，需要把配合煤水分调节到10％左右才能捣固成煤饼，捣固机械投资大，操作复杂。在炼焦过程中配合煤中10％左右的水分，不但影响焦饼中心升温，影响炼焦炉热工效率，更重要的是这部分剩余水分(剩余氨水)最后变成酚氰污水，污染环境，需要三级处理才能达标排放，处理复杂、费用高。
预热煤炼焦是把炼焦配合煤预热到200℃，使其水分降低至0％，再装炉进行炼焦的一种新方法。研究表明，预热煤炼焦是扩大炼焦煤资源、降低能耗、变酚氰污水的末端治理为源头控制的好方法。炼焦配合煤经过预热干燥后，由于配合煤中水分的蒸发，煤颗粒表面之间水膜张力消除，配合煤流动性增强，堆密度可以达到0.90kg/cm3，采用预热煤炼焦，可以达到捣固炼焦同样的质量效果。同时，由于配合煤中水分的蒸发，酚氰污水的处理量可以减少85％；焦饼中心温度停留在100℃的时间降低，结焦时间可以减少5小时左右，焦炉产能可以提高25％；水分每降低1％，炼焦耗热量可降低58-67kj/kg.干基，能耗可以降低18％以上。
预热煤炼焦方法有两种，一是直接加热预热干燥方法，二是间接加热预热干燥方法。直接加热预热干燥方法是配合煤与热载体直接接触，通常采用的有流化床、沸腾床、回转窑等设备。这些设备优点是热效率高，处理量大；缺点是烟气或空气除尘困难，需要多级除尘，有粉尘爆炸的安全风险和粉尘的污染问题，需建储煤仓和气力运送设备，占地面积大，处理费用高。间接加热预热干燥方法是配合煤与热载体不直接接触，通常采用的有回转窑、固定床设备。回转窑有内部和外部加热之分，其中内部间壁加热设备需要过热蒸汽或导热油加热介质，生产成本高，现在很少采用；外部间壁加热设备配合煤只能填充筒体的一半，有效加热面积也只有筒体面积的一半，设备庞大，需建储煤仓和气力运送设备。固定床设备是利用安装在设备中的蛇管或盘管间壁加热配合煤，热烟气不与配合煤直接接触，其优点是蒸发水分可以回收，勿需烟气除尘，无污染，不需建储煤仓和气力运送设备，操作简单，投资低；缺点是加热面积不足，配合煤静态加热热阻大，加热不均匀，预热干燥时间长，传热效率低等，生产能力低。
技术实现要素：
本发明的目的是改变国内直接加热预热干燥方法和间接加热预热干燥方法装置存在的缺陷，开发出加热墙外热、搅拌器内热式炼焦煤预热干燥装置。这种装置由多个立式预热干燥室加热墙间隔交替并联组成，每个立式预热干燥室左右两侧均为加热墙，立式预热干燥室前后为搅拌器安装墙，每对加热墙上纵向并列两排上下安装多个搅拌器，这种加热墙外部加热、搅拌器内部加热并搅拌装置，加热面积大，加热均匀，传热效率高，处理量大，生产能力高，立式预热干燥室体积小，可以安装在炼焦炉顶部，取代装煤车，实现密闭装煤，不需要多级除尘，没有粉尘爆炸的安全风险和粉尘的污染问题，不需建储煤仓和气力运送设备，工艺过程环保、安全可靠，可广泛用于炼焦配合煤预热干燥。
为了实现上述目的，开发的加热墙外热、搅拌器内热式炼焦煤预热干燥装置，由多个立式预热干燥室和加热墙间隔交替并联组成，立式预热干燥室并联的数量和容积根据炼焦炉产能确定。每个立式预热干燥室都为矩形的腔体，腔体空间内盛装要预热干燥的配合煤，立式预热干燥室左右两侧均为加热墙，前后两面为搅拌墙，用于安装搅拌器。每个立式预热干燥室两侧的加热墙也是一个空腔，上下分隔成多个水平加热烟道，用于预热干燥配合煤；立式预热干燥室前后两面为搅拌墙，在搅拌墙上纵向并列安装多个搅拌器，搅拌器内部加热并搅拌，用于内部预热干燥配合煤，增加加热面积，减小热阻，增加透气性，减少预热干燥时间，使受热均匀，传热效率高。每个立式预热干燥室的顶部安装带盖的装煤孔，底部安装下料筒。
搅拌器由两端的搅拌轴筒、轴鼓，及其中间多个水平搅拌管构成，中间多个搅拌管通过两边的轴鼓，与两端的搅拌轴筒连通。轴鼓是一个两个端口带有鼓面的、短的圆筒体，水平摆放。在左边的一个轴鼓，外侧端口焊接一个中心带有轴孔的圆盘，里侧端口焊接一个带有多个气流孔的圆盘；而在右边的一个轴鼓，里侧端口焊接一个带有多个气流孔的圆盘，外侧端口焊接一个中心带有轴孔的圆盘。在左、右轴鼓里侧、带气流孔圆盘的中心位置，开有中心气流孔，在中心气流孔周边，以环绕中心气流孔的方式开有多个气流孔，中心搅拌管两端的端口与左、右两个中心气流孔焊接、水平连接，若干条搅拌管两端的端口与周边气流孔焊接，在多个搅拌管之间垂直焊接几根搅拌柱。在左边轴鼓外侧带轴孔圆盘的中心位置，与中心搅拌管同轴焊接一个搅拌轴筒；在右边轴鼓外侧带轴孔圆盘的中心位置，与中心搅拌管同轴焊接一个搅拌轴筒，两个搅拌轴筒上各有一个轴瓦，搅拌器通过两个搅拌轴筒的轴瓦安装在搅拌墙的轴套上。加热气体可以通过左边的搅拌轴筒、轴鼓，进入中间多个搅拌管，再通过右边的轴鼓、搅拌轴筒排出，从而形成了一个水平加热通道。在立式预热干燥室内，搅拌器除了起搅拌配合煤，减小热阻，增加透气性，加热均匀，增加传热效果外，搅拌器还大大增加了加热面积，起到内部加热作用，解决静态间接加热配合煤热阻大、加热时间长、传热效率低问题。
加热墙外热、搅拌器内热式炼焦煤预热干燥装置，由多个立式预热干燥室并联组成，在每个立式预热干燥室的搅拌墙上，都安装左右两排搅拌器，每排搅拌器由多个组成，上下有一定间隙；同一水平位置左右两个搅拌器搅，有一定间隙。在其中一个立式预热干燥室搅拌墙上，两排搅拌器头尾相对地安装有搅拌器，其中左排齿轮逆时针转动，从前端进气后端出气，在出气侧搅拌轴筒上，上下都安装有转动齿轮，通过链条由电动机带动转动；而右排齿轮顺时针转动，从后端进气前端出气，在出气侧搅拌轴筒上，上下都安装有转动齿轮，也通过链条由电动机带动转动。
在这个立式预热干燥室的前端，在左排搅拌器前面，有一根从下到上的搅拌器进气管，每个进气管都通过进气三通与搅拌器的搅拌轴筒相连通，连通方式是进气三通管口插入搅拌轴筒，填料密封，在每个三通上面，都有一个调节阀门，用于气流分配、调节进入每个搅拌器加热气体流量。在这个立式预热干燥室的后端，在左排搅拌器后面，即在带齿轮的搅拌轴筒侧，从下到上同样有一根搅拌器出气管，每个带齿轮的搅拌轴筒都通过出气三通与搅拌器出气管相连通，连通方式是搅拌轴筒插入出气三通管，填料密封。加热气体从进气管通过三通及其调节阀，进入搅拌器的搅拌轴筒，经过轴鼓，进入搅拌管，再经过轴鼓，由带齿轮的搅拌轴筒排出，从而形成一条水平加热通道。
同样，在这个立式预热干燥室的后端，在右排搅拌器后面，有一根从下到上的搅拌器进气管，每个进气管都通过进气三通与搅拌器的搅拌轴筒相连通，连通方式也是进气三通管口插入搅拌轴筒，填料密封，在每个进气三通上面，都有一个调节阀门，用于气流分配、调节进入每个搅拌器加热气体流量。在这个立式预热干燥室的前端，在左排搅拌器前面，即在带齿轮的搅拌轴筒侧，从下到上同样有一根加搅拌器出气管，每个带齿轮的搅拌轴筒都通过出气三通与出气管相连通，连通方式是搅拌轴筒插入出气三通管，填料密封。加热气体从进气管通过进气三通及其调节阀，由搅拌器的搅拌轴筒，经过轴鼓，进入水平搅拌管，再经过轴鼓，最后从带齿轮的搅拌轴筒排出。
这样加热气体通过两排逆向流动加热气体的搅拌器，释放热量，进行内部加热，干燥物料；同时两排逆向转动的搅拌器，把配合配合煤不断地向上翻动，消除热阻，加热均匀，降低预热干燥时间，提高传热效率。
在这个立式预热干燥室的左右两侧，各有一个加热墙，每个加热墙都是一个矩形的腔体，上下由隔板分成几个水平烟道。在这个立式预热干燥室左侧的加热墙，在这个加热墙后端的后面，有一根从下到上的加热墙进气管，进气管通过进气孔与加热墙每层水平烟道相连通，每个进气口的孔径大小不同，以调节每层气道进气量均匀平衡；在这个加热墙前端的前面，从下到上也有一根加热墙出气管，加热墙每层气道通过出气孔与出气管相连通。水平烟道一端有进气孔，另一端有出气孔。
在这个立式预热干燥室右侧的加热墙，在这个加热墙前端的前面，有一根从下到上的加热墙进气管，进气管通过进气孔与加热墙每层气道相连通，每个进气口的孔径大小不同，以调节每层气道进气量均匀平衡；在这个加热墙后端的后面，从下到上也有一根加热墙出气管，加热墙每层气道通过出气孔与出气管相连通。
两个加热墙之间的加热气体是逆向流动的；相邻的两个搅拌器之间的加热气体是逆向流动的；所有的搅拌器与加热墙之间的加热气体也是逆向流动的。这样可以使配合煤加热均匀。多个并联的立式预热干燥室和加热墙都是这样布置，依次交替逆向进气和出气。
在每个立式预热干燥室的顶部，都留有2-4个装煤孔，每个装煤孔配备一个装煤孔盖，用于装入配合煤。在每个立式预热干燥室顶部的装煤孔两边，各安装一个水蒸气出气管。在每个立式预热干燥室底部，都安装2-4个下料斗，并有伴热管保温，防止干燥的配合煤结露而影响下煤，在每个出料斗的下部，安装一个下料筒，并各配备一个插板阀，放出配合煤，装入炼焦炉的炭化室。由装煤孔装入立式预热干燥室的配合煤，吸收来自于加热墙的外部热量和来自于搅拌器内部的热量，配合煤中的外在水分气化蒸发，通过水蒸气出气管排出，回收热量和水分，预热干燥的配合煤在立式预热干燥室，通过出料斗定期排放，装入炼焦炉炭化室。
本发明提供的加热墙外热、搅拌器内热式炼焦煤预热干燥装置，内外动态加热面积大，热阻小，透气性好，加热均匀，传热效率高，设备体积小，生产单元可复制，生产能力高；新型搅拌器实现了动态加热，大大增加了加热面积；有效地利用了物料的自身重力进行进料、出渣；充分地利用了加热气体流体力学的性质，横向双列单回程并联加热。装置可以建在炼焦炉顶部，取代侧装炉捣固机，或取代顶装炉装煤车，实现密闭装煤，利用炼焦炉烟气余热，预热干燥炼焦配合煤，增加堆密度，扩大炼焦煤资源，去除配合煤水分，减少酚氰污水的产生，缩短炼焦时间，提高生产能力。
所述的装置内外加热、动静结合，避免了直接加热方法污染后再治理、粉尘易爆等问题，克服了间接静态加热热阻大、热效率低、设备尺寸大、处理费用高等问题。为合理地利用我国丰富的气煤资源，满足高炉炼铁对焦炭的质量需求，缩短炼焦时间，提高炼焦炉的生产能力和热工效率，从源头上控制酚氰污水的产生，减轻了水气污染提供了保障。
附图说明
图1是立式加热墙外热、搅拌器内热式炼焦煤预热干燥装置结构示意图。
图2是图1的a-a位置水平截面图。
图3是图1的b-b位置左视截面图。
图4是图1的c-c位置左视截面图。
图5是图1的d-d位置左视截面图。
图6是图1的e-e位置左视截面图。
图7是水平安装的一对搅拌器的俯视图。
图8是图4中一个搅拌器左右两端进气管三通和出气管三通的结构示意图。
图9是立式预热干燥室中的双排搅拌器立体结构示意图。
图10是一对搅拌器中的四个轴鼓的立体结构示意图。
其中：1、加热墙，2、立式预热干燥室，3、搅拌器，4、装煤孔，5、装煤盖，6、出气管，7、下料斗，8、下料筒，9、插板阀，10、水平烟道，11、隔板，12、加热进气管，13、加热出气管，14、进气孔，15、出气孔，16、搅拌进气管，17、搅拌出气管，18、进气三通，19、出气三通，20、进气调节阀，21、搅拌轴筒，22、轴鼓，23、搅拌管，24、齿轮，25伴热管，26、搅拌墙，27、搅拌柱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-10，炼焦煤预热干燥装置，其特征在于该装置包括多个立式预热干燥室2和多个加热墙2，所述立式预热干燥室2和加热墙1间隔交替依次并排设置，且每个立式预热干燥室2左右两侧均设有一个加热墙1，每个立式预热干燥室2均为矩形的腔体，立式预热干燥室2前后两面为搅拌墙26，搅拌墙26上安装有一对或多对水平设置的搅拌器3，所述的一对或多对搅拌器3按列分成左右两列；
每个加热墙1也为矩形的腔体，所述的加热墙1由隔板11上下分隔成多个水平烟道10，各个水平烟道10的一端分别连通一根竖向的加热进气管12，另一端分别连通一根竖向加热出气管13，且一个加热墙1的加热进气管12和加热出气管13跟与之相邻的加热墙1的加热进气管13和加热出气管14呈反方向设置，以实现相邻两个加热墙1中的加热气体为逆向流动；
每个搅拌器3包括位于搅拌器3中部的多个搅拌管23，搅拌管23的两端分别连通在两端的轴鼓22上，两个轴鼓22的外侧分别连通轴筒21，轴筒21上各有一个轴瓦，所述搅拌墙26上安装有轴套，所述搅拌器3通过两端轴筒21上的轴瓦而安装在所述搅拌墙26的轴套中，且前后两面搅拌墙26的外侧面上各有两列轴筒21的外端口；
每个立式预热干燥室2的前后两侧均设有一个竖向的搅拌进气管16和一个竖向的搅拌出气管17，所述的前后各两列轴筒21外端口中，凡靠近所述加热进气管12的一列外端口与搅拌出气管17相连通，靠近所述加热出气管13的一列外端口与搅拌进气管16相连通，以实现两列搅拌器3之间的加热气体的逆向流动，同时实现一列搅拌器3跟与之相邻的加热墙1中的加热气体为逆向流动；
所述轴鼓22是一个轴线水平的空心扁圆筒体，轴鼓22外侧中心为轴孔、里侧设有多个气流孔，所述的搅拌管33的两端安装在气流孔中；加热气体通过搅拌进气管16进入搅拌器3一端的轴筒21、轴鼓22和搅拌管23的一端，并从所述搅拌管23的另一端依次经过该端的轴鼓22、轴筒21之后进入搅拌出气管17而排出，从而形成了一个水平加热通道；在立式预热干燥室2内，搅拌器3除了起搅拌低阶煤，减小热阻，加热均匀，增加传热效果，增加透气性外，搅拌器3还大大增加了加热面积，起到内部加热作用，解决静态间接加热低阶煤热阻大、加热时间长、传热效率低、透气性差问题；
搅拌管23一侧的轴筒21上还设有齿轮24，外部动力通过驱动齿轮24使搅拌器3转动，且同一立式预热干燥室2内两列搅拌器3的旋转方向相反；
所述的立式预热干燥室2两列搅拌器3的其中一列逆时针转动，并从前端进气后端出气，另一列则顺时针转动，从后端进气前端出气；或者立式热解室2两列搅拌器3的其中一列顺时针转动，并从前端进气后端出气，另一列则逆时针转动，从后端进气前端出气；
相邻的两个搅拌器3之间的加热气体是逆向流动的；这样加热气体通过两列逆向流动加热气体的搅拌器3，释放热量，进行内部加热，干燥物料；同时两列逆向转动的搅拌器3，把配合低阶煤不断地向上翻动，消除热阻，加热均匀，降低快速热解时间，提高传热效率，增加透气性。
所有的搅拌器3与加热墙1之间的加热气体也是逆向流动的。这样可以使低阶煤加热均匀。多个并立的立式热解室2和加热墙1都是这样布置，依次交替逆向进气和出气；
每个立式预热干燥室2的底部安装下料斗7、顶部设有装煤孔4，且装煤孔4带有装煤盖5；在每个立式预热干燥室2顶部的装煤孔4两边，各安装一个水蒸气出气管6。
如图1-4、7、9，所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于所述搅拌管23以水平设置的方式安装在两个轴鼓22之间。显然水平设置有利于均匀搅拌。
所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于所述搅拌管23以较水平面倾斜的方式安装在两个轴鼓22之间。
所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于所述搅拌管23中还包括一个中心搅拌管，所述的中心搅拌管设置在两个轴鼓22之间的轴线上，且中心搅拌管的两端分别连通在两个轴鼓22内侧面的中央位置。
如图7，所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于每个搅拌管23上还设有搅拌柱27，所述的搅拌柱27的轴线与其所在的搅拌管23的轴线垂直，以对煤块进行充分搅拌和加强搅拌管23的结构强度。
如图1、3、4，所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于所述在每个出料斗7的下部，安装一个下料筒8，且下料筒8各配备一个插板阀9，放出配合煤，装入炼焦炉的炭化室。
如图3、4，所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于在每个所述下料斗7的外周还包有伴热管25保温，防止干燥的配合煤结露而影响下煤。
如图8，所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于每个所述的搅拌进气管16通过进气三通18与轴筒21连通，连通方式是进气三通18的管口插入与其连通的轴筒21中；每个所述的搅拌出气管17通过出气三通19与轴筒21连通，连通方式是该轴筒21的外端口插入与其相通的出气三通19中。
如图8，所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于所述进气三通18上还设有进气调节阀20。
所述的炼焦煤预热干燥装置，其特征在于所述各个水平烟道设有进气孔14，并通过进气孔14与加热进气管12连通，进气孔14的孔径自下而上依次递减，以调节每层烟道进气量均匀平衡。
本发明的使用方法
立式加热墙外热、搅拌器内热式炼焦煤预热干燥装置适合炼焦配合煤或面煤的干燥。首先，关闭下料筒上的插板阀，开动一个预热干燥内的搅拌器，让搅拌器处于搅拌状态。
然后，开启自炼焦炉分烟道的250℃左右的热烟气，热烟气分两路进入预热干燥装置，第一路热烟气从加热墙进气管下部进入，通过各自的进气孔，进入所有水平烟道，在水平烟道放出热量，形成立式预热干燥室的外热源，冷烟气则通过出气孔，由加热墙出气管排出。第二路热烟气由搅拌器进气管底部进入，热烟气通过各自的进气三通，进入所有搅拌器，在搅拌器内释放热量，形成立式预热干燥室的内热源，冷烟气则通过出气三通，由搅拌器出气管排出。开启伴热管热烟气，以防止干燥的配合煤结露影响下煤。
同时，打开装煤孔盖，装入炼焦配合煤。配合煤装入立式预热干燥室后，吸收加热墙、搅拌器段传递过来的热量，搅拌器开始搅拌，搅拌器增大了热加热面积，热阻降低，增加透气性，减少加热时间，使加热均匀，增加传热效果，提高生产能力。预热干燥蒸发出来的水蒸气由立式预热干燥室上面两个出气管排出，通过热交换后回收热量和水分。经过预热干燥达到200℃左右的配合煤定期通过下料筒装入炭化室。冷烟气放出热量后温度大约在150℃左右排出。