专利名称：褐煤改质处理系统及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及褐煤的处理技术领域，尤其涉及一种对褐煤进行提质脱灰处理的褐煤改质处理系统及工艺。
背景技术：
褐煤又名柴煤，是煤化程度最低的煤种，约占全球煤炭储量的40%，占中国煤炭保有储量的13%，储量极为巨大，但由于褐煤水分高(约20%至40%)、热值低、易风化和自燃，单位能量的运输成本高，不利于长距离输送和贮存。褐煤直接燃烧的热效率较低，且温室气体的排放量也很大，难以大规模开发利用。此外，褐煤作为原料转化利用也受到限制， 褐煤液化、干馏和气化都需要把煤中水分降至10%以下。褐煤若不经过提质加工，将难以满足多种用户的质量要求。由此可见，褐煤提质加工成为褐煤高效开发利用的关键。这里所说的褐煤提质，是指褐煤在脱水、成型和热分解等过程中，煤的组成和结构发生变化，转化成具有近似烟煤性质的提质煤。褐煤脱水提质加工后，水分显著降低，发热量大幅度提高， 既可防止煤炭自燃、便于运输和贮存，又有利于发电、造气、化工等使用。此外，我国主要褐煤矿区产煤的灰分普遍较高，约15%至30%，这也成为困扰褐煤应用的障碍。一般来说，通过选煤能够降低煤中灰分，但褐煤属一种难选煤，特别是年轻土状褐煤其煤质疏松，遇水易泥化，给选煤带来诸多困难。而干法选煤受褐煤的外在水分限制，主要适宜分选出密度较大的矸石，只能作为高灰褐煤的降矸手段，对褐煤本体降灰效果并不显著，所以干法选煤很难得到灰分低于10%的优质褐煤。从煤化过程来看，褐煤是一种相对年轻的煤种，介于泥炭和烟煤之间的一种物质。 褐煤内部存在许多毛细孔，并含有较多的脂肪烃类物质和含氧官能团，以及少量的芳香烃类物质。含水分高是褐煤的重要特征之一，其水分主要由3部分组成1、植物经成煤过程和成煤作用后残留、保存下来的水分，主要存在于褐煤毛细孔中，称为内在水(结合水)，这部分水分基本反映其煤化程度，煤化程度愈浅，水分含量愈尚ο2、煤在开采、堆放和运输过程中，由外部环境吸收或向环境释放部分水分后保留在煤表面的游离状态的水，通常称为外在水(非结合水)；3、褐煤中矿物质所含有的结晶水。一般来说，脱除褐煤的外在水分比较容易，但要脱除褐煤内在水分和矿物质结晶水则困难得多。褐煤内在水分的脱除性取决于其孔结构的发育程度和状态。由于褐煤内部存在许多毛细孔，使褐煤内部的气孔率和比表面积较高，且褐煤含有原生腐植酸，表面具有亲水性，导致褐煤通过表面吸附、毛细管凝聚和界面扩散三种作用吸潮。湿褐煤就像吸足水分的海绵；而干燥后(仅指脱除表面水的情况)的褐煤就像拧干后的海绵。当干燥后的褐煤遇到水或湿空气时，就会吸潮。对褐煤处理的另一个关键点在于对褐煤进行脱灰处理。煤灰几乎全部源于煤中的矿物质，但煤在燃烧时，矿物质大部分被氧化、分解，并失去结晶水，因此，煤灰的组成和含量与煤中矿物质的组成和含量差别很大。我们一般说的煤的灰分实际上就是煤灰产率，煤中矿物质和灰分来源，可分为外来矿物质(外在灰分)和内在矿物质(内在灰分)。1、外来矿物质这种矿物质原来不含于煤层中，它是由在采煤过程中混入煤中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的，其数量多少，根据开采条件在很大的范围里波动。它的主要成分 Si02、Al2O3，也有一些CaS03、CaSO4 JeS等。外来矿物质的块度、比重越大时，越易分离，可用一般选煤方式将它除掉。外来矿物质在煤燃烧时形成的灰分称为外在灰分。2、内在矿物质煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质，来自于内在矿物质的灰分， 称为内在灰分，可分为原生矿物质、次生矿物质。其中，外来矿物质可通过选煤去除，内在矿物质除非颗粒较大，与煤比重差别大且分布不均方可通过洗选除去，否则很难去除。褐煤由于是年轻煤种，形成时间短，煤化作用浅，其中的次生矿物质一般是均勻分布在煤中，且颗粒极细，这也是为什么褐煤属难选煤种的原因。具有高热值、高挥发分、憎水特点的褐煤，如能进一步降低灰分，则可以被制成优质的煤产品，极大拓展褐煤应用范围和本身价值。现有褐煤改质处理系统及工艺，一般是采用热空气在不封闭的环境下对褐煤进行改质处理，不能隔绝氧气，褐煤干燥过程中会受到外界影响，仅能脱除褐煤非结合水，得到的褐煤仍然水分较高、灰分较高、热值较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种褐煤改质处理系统，能够在提高褐煤热值、 降低褐煤水分的同时，提高褐煤挥发分、降低褐煤灰分。基于此，本发明还提供一种褐煤处
理工艺。本发明提供的一种褐煤改质处理系统，包括原料输送装置、干燥装置、导热油炉， 所述干燥装置分别与原料输送装置及导热油炉连接，所述原料输送装置将褐煤原料输送至干燥装置，所述导热油炉向干燥装置输送导热油，所述干燥装置在隔绝外界物质的环境下通过导热油的热传导对褐煤进行改质处理。优选地，所述干燥装置为空心浆叶干燥机，所述空心桨叶干燥机包括至少一个空心转轴，所述空心转轴上分布有多个空心桨叶，所述导热油炉的导热油进入空心转轴及空心桨叶的空腔中。优选地，所述原料输送装置包括皮带输送机、卸料器、料斗、送料螺旋器，所述皮带输送机将褐煤原料输送至料斗处，所述卸料器将褐煤原料卸下至料斗中，所述送料螺旋器将褐煤原料从料斗的出料口处送至干燥装置。优选地，所述卸料器为犁式卸料器。优选地，还包括产品卸料装置、产品输送装置，所述产品卸料装置与干燥装置的出料口之间设置一锁风卸料阀。优选地，还包括收尘装置，与干燥装置连接，收集褐煤干燥过程中逸出的废弃物质。优选地，所述收尘装置与导热油炉连接，将收集到的废弃物质传送至导热油炉，作为加热导热油的燃料。本发明提供的一种褐煤改质处理工艺，在隔绝外界物质的环境下，以导热油作为干燥介质向热传导介质传递热量，输送来的褐煤原料通过接触热传导介质而进行改质处理。优选地，将褐煤原料送入空心桨叶干燥机中进行改质处理，所述空心桨叶干燥机包括至少一个空心轴，所述空心轴上分布有多个空心桨叶，导热油进入空心轴及空心桨叶的空腔中，所述空心桨叶的壁面作为热传导介质对褐煤原料进行改质处理。优选地，所述改质处理为将褐煤原料在100°C 600°C的温度下进行搅拌或破碎或粉碎。优选地，所述改质处理为将褐煤在IOKpa 6Mpa的压力下处理0. 5小时 60小时。优选地，在改质处理前，先将褐煤处理成平均粒径为15mm以下的颗粒。由于矿物质最后与褐煤的分离发生在褐煤颗粒表面，因此在同等条件下，越大的褐煤表面积带来越大的脱灰可能性和脱灰速度、程度，因此，将褐煤颗粒处理至足够的细度对脱除灰分具有好处，本技术方案中，将褐煤处理至平均粒径为15mm以下，脱除灰分的效果较好。优选地，所述改质处理为将褐煤在300°C 400°C的温度下进行搅拌或破碎或粉碎。优选地，对经过改质处理的褐煤进行后处理将褐煤进行改性、表面处理、研磨、挤出、成型、制浆、燃烧、溶解、热解中的任一种或多种处理。与现有技术相比，本发明的褐煤改质系统及改质处理工艺，具有如下优点1)能够使褐煤中的原生矿物及次生矿物的脱除大大提高，这是因为利用导热油作为干燥装置的干燥介质，在隔绝外界物质的环境下对褐煤进行改质处理，导热油的油温高，最高可达400°C，因而在改质处理的干燥升温过程中，褐煤中的水分开始脱除，同时褐煤也在经历类似煤化的物理化学变化过程，其中包括残留植物纤维组织的瓦解、官能团的脱落等，此时伴随着这些变化过程，成煤植物中的原生矿物质与有机质的结构出现瓦解而使矿物质脱离有机质，并随着水分的迁移而迁移，最后以一定的蒸气压脱离褐煤表面而脱除； 次生矿物质也由于毛细孔的坍缩，褐煤体积的变小而得以从褐煤中释放，最后亦伴随升腾的水蒸气而挥发；2)能够使褐煤中的挥发分提升，这是因为由于本发明的褐煤改质处理系统在改质处理时，在隔绝外界物质的环境下进行，处理过程中并无外界气体、液体与固体进入，使得挥发分与现有技术中的干燥工艺相比得到最大程度的保留，仅有褐煤本身蒸发、挥发、脱除的物质离开干燥装置，而不会有外界的如空气、水蒸气之类的载体和氧气之类的氧化气体来带走、耗散这些挥发分，使得褐煤中的挥发分在产品中得以最大限度的保留。总体来说，本发明具有成本低、工况友好、节约能源、产品热值高、挥发分高、灰分低、水分低、表面疏水的优点，同时便于运输、使用范围广，能极大程度地提升褐煤价值。
图1为本发明褐煤改质处理系统一优选实施例的结构示意图；图2为图1中的双桨叶干燥机的结构示意图3是图2的内部结构示意图< 图中，有关附图标记如下
1——皮带输送机； 3——料斗； 5——双浆叶干燥机；
52——空心桨叶； 61——锁风卸料阀； 8——收尘装置； 10——导热油炉。
2——犁式卸料器； 4——原料输送螺旋器 51——空心轴；
6——产品卸料装置；
7——产品输送装置； 9——冷凝装置；
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案、效果更加清楚，以下通过具体的实施方式进行进一步说明。褐煤改质处理系统优选实施例参见图1，本实施例中的褐煤改质处理系统，包括皮带输送机1、犁式卸料器2、料斗3、原料输送螺旋器4、双桨叶干燥机5、产品卸料装置6、产品输送装置7、收尘装置8、冷凝装置9、导热油炉10。其中，双桨叶干燥机5与导热油炉10连接，由导热油炉10为其提供干燥介质-导热油；收尘装置8与双桨叶干燥机5的排尘口连接，收集褐煤干燥过程中产生的废弃物质——废气、废尘、水蒸气等，收尘装置8的排气口通过冷凝装置9与导热油炉10的燃烧室连接，将废弃物质中的煤气作为燃料，从而既回收了废气、废尘，又能够使能源充分利用，环保、节能。废弃物质中的水蒸气经过冷凝装置9冷凝后得到水，将此水回收再利用。其中，在双桨叶干燥机5与产品卸料装置6之间还设有锁风卸料阀61，能够使外界物质不进入双桨叶干燥机5中，使褐煤干燥时不受外界影响。其中，产品卸料装置6为带冷却功能的U型卸料螺旋器。其中，产品输送装置7为带喷雾冷却机构的U型螺旋器。参见图2、图3，本实施例中的双桨叶干燥机5设有两个空心轴51，每个空心轴51 的外侧壁上都分布有多个空心桨叶52，空心桨叶52与空心轴51的空腔导通，空心轴51的空腔中的导热油进入空心桨叶52的空腔中，空心轴51在其驱动装置的带动下不停地转动， 带动空心桨叶52转动，空心桨叶52的壁面作为热传导介质与褐煤接触，对褐煤进行搅拌、干燥。其中，本实施例中所用的双桨叶干燥机5具有如下的优点1、干燥过程中内部压力一般大于外部压力，因而隔绝了外界物质的进入，隔绝了外界对褐煤的影响，能够更好地降低褐煤中的水分及脱除灰分，提高热值；2、结构紧凑，占地面积小，干燥所需热量主要是由排列于空心轴上的空心桨叶壁面提供，导热油从导热油炉进入双桨叶干燥机的空心轴中，然后进入空心轴上的空心浆叶中，由空心桨叶不停地与褐煤进行搅拌、接触，使褐煤得到干燥，而夹套壁面的传热量只占少部分，所以单位体积装置的传热面大，可节省装置的占地面积，减少基建投资；3、双桨叶干燥机的安全性好，由于在隔绝外界氧气的氛围干燥，对易燃物料-褐煤的干燥不会起火或引起粉尘爆炸；4、热量利用率高、运行成本低。由于干燥所需热量由导热油提供，而不是靠热气体提供，减少了热气体带走的热损失。由于双桨叶干燥机结构紧凑，且辅助装置少，散热损失也减少，热量利用率可达80% -90% ；5、气体流动量少，同时降低了挥发分的流失，可相应地减少或省去部分辅助设备。 由于不需用气体来加热，因此极大地减少了干燥过程中气体用量。干燥机内气体流速低，被气体挟带出的粉尘少；6、物料适应性广，产品干燥均勻。由于双轴的旋转速度可控，因而物料停留的时间可控，所以在实际使用中，可以根据物料的性质和干燥条件，调节干燥机内物料的停留时间，以适应难干燥物料和高水分物料的干燥要求；7、调整范围大、条件宽松，操控方便、快捷。加料速度、轴的转速和导热油的温度等均可单独调节、控制，因而在物料干燥时间、干燥温度、干化形态等方面，建立适合物料特性的干燥条件，满足干燥标准，比流化床干燥、气流干燥的操作容易控制，能适用于多种操作；8、尾气排量小，易于处理。本实施例中的褐煤改质处理系统，其工作过程如下皮带输送机1将褐煤原料输送至料斗3处，犁式卸料器2将褐煤原料从皮带输送机1上卸下，褐煤原料落入料斗3中，褐煤原料从料斗3的出料口中落下，然后通过原料输送螺旋器4输送到各个双桨叶干燥机5中，由双桨叶干燥机5对其进行干燥，而后得到含水率低、高热值、高挥发分的褐煤产品。收尘装置8收集褐煤干燥过程中产生的废气、废尘、水蒸气，经过冷凝装置9冷凝后，水蒸气成为水，回收利用，废气、废尘回收到导热油炉中的燃烧室，作为燃料。作为其他的实施方式，双桨叶干燥机也可用单桨叶干燥机或多浆叶干燥机代替。以下通过对照例及具体的实施例对本发明的褐煤改质处理工艺进行详细说明。以下，将未经处理的褐煤原煤作为对照例进行检测，将经过本发明褐煤改质处理工艺实施例一 实施例五处理得到的褐煤产品进行同样的检测，以说明本发明褐煤改质处理工艺的有益效果。对照例将未经任何处理的褐煤原煤送至广东省质量监督煤炭检验站(广州)进行检验， 检验结果如下褐煤粒度50mm以下；检验依据GB474-2008, GB/T 211—2007、GB/T 212—2008GB/T 213-2008、GB/T 214-2007、GB/T 476-2008检验结果如表1 表 权利要求
1.一种褐煤改质处理系统，其特征在于，包括原料输送装置、干燥装置、导热油炉，所述干燥装置分别与原料输送装置及导热油炉连接，所述原料输送装置将褐煤原料输送至干燥装置，所述导热油炉向干燥装置输送导热油，所述干燥装置在隔绝外界物质的环境下通过导热油的热传导对褐煤进行改质处理。
2.根据权利要求1所述的褐煤改质处理系统，其特征在于，所述干燥装置为空心浆叶干燥机，所述空心桨叶干燥机包括至少一个空心转轴，所述空心转轴上分布有多个空心桨叶，所述导热油炉的导热油进入空心转轴及空心桨叶的空腔中。
3.根据权利要求1所述的褐煤改质处理系统，其特征在于，所述原料输送装置包括皮带输送机、卸料器、料斗、送料螺旋器，所述皮带输送机将褐煤原料输送至料斗处，所述卸料器将褐煤原料卸下至料斗中，所述送料螺旋器将褐煤原料从料斗的出料口处送至干燥装置。
4.根据权利要求3所述的褐煤改质处理系统，其特征在于，所述卸料器为犁式卸料器。
5.根据权利要求1所述的褐煤改质处理系统，其特征在于，还包括产品卸料装置、产品输送装置，所述产品卸料装置与干燥装置的出料口之间设置一锁风卸料阀。
6.根据权利要求1所述的褐煤改质处理系统，其特征在于，还包括收尘装置，与干燥装置连接，收集褐煤干燥过程中逸出的废弃物质。
7.根据权利要求6所述的褐煤改质处理系统，其特征在于，所述收尘装置与导热油炉连接，将收集到的废弃物质传送至导热油炉，作为加热导热油的燃料。
8.一种褐煤改质处理工艺，其特征在于，在隔绝外界物质的环境下，以导热油作为干燥介质向热传导介质传递热量，输送来的褐煤原料通过接触热传导介质而进行改质处理。
9.根据权利要求8所述的褐煤改质处理工艺，其特征在于，将褐煤原料送入空心桨叶干燥机中进行改质处理，所述空心桨叶干燥机包括至少一个空心轴，所述空心轴上分布有多个空心桨叶，导热油进入空心轴及空心桨叶的空腔中，所述空心桨叶的壁面作为热传导介质对褐煤原料进行改质处理。
10.根据权利要求8所述的褐煤改质处理工艺，其特征在于，所述改质处理为将褐煤原料在100°C 600°C的温度下进行搅拌或破碎或粉碎。
11.根据权利要求8所述的褐煤改质处理工艺，其特征在于，所述改质处理为将褐煤在IOKpa 6Mpa的压力下处理0. 5小时 60小时。
12.根据权利要求8所述的褐煤改质处理工艺，其特征在于，在改质处理前，先将褐煤处理成平均粒径为15mm以下的颗粒。
13.根据权利要求8所述的褐煤改质处理工艺，其特征在于，所述改质处理为将褐煤在300°C 400°C的温度下进行搅拌或破碎或粉碎。
14.根据权利要求8所述的褐煤改质处理工艺，其特征在于，对经过改质处理的褐煤进行后处理将褐煤进行改性、表面处理、研磨、挤出、成型、制浆、燃烧、溶解、热解中的任一种或多种处理。
全文摘要
本发明公开一种褐煤改质处理系统，包括原料输送装置、干燥装置、导热油炉，所述干燥装置分别与原料输送装置及导热油炉连接，所述原料输送装置将褐煤原料输送至干燥装置，所述导热油炉向干燥装置输送导热油，所述干燥装置在隔绝外界物质的环境下通过导热油的热传导对褐煤进行改质处理。本发明的褐煤改质处理系统，由于利用高温的导热油对褐煤进行热传导，同时隔绝外界物质的影响而对褐煤进行干燥，既能够提高褐煤的热值，又能够提高挥发分、降低褐煤的水分，使褐煤得到充分干燥，得到的褐煤产品，水分显著降低，发热量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便于运输和贮存，又有利于发电、造气、化工等使用。
文档编号F26B25/00GK102175074SQ20101057161
公开日2011年9月7日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者李柏荣 申请人:李柏荣