合成氨系统的煤粉干燥装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种合成氨系统的煤粉干燥装置，包括换热器和适于放置煤粉的煤粉干燥单元；所述换热器的壳体上设置有空气进口、空气出口、热源进口和热源出口，所述空气进口适于与鼓风机连通，所述空气出口与所述煤粉干燥单元连通；所述热源进口适于与合成氨系统的蒸汽出口连通。本实用新型的合成氨系统的煤粉干燥装置以加热后的空气为干燥介质，换热器的热源来自合成氨系统的副产物蒸汽，整个设备只需要一个换热器即可实现用蒸汽加热空气，不需要另外的燃料来干燥煤粉，节约能源，降低能耗，再者换热器的体积小，占地面积小，降低了工程投资。
【专利说明】合成氨系统的煤粉干燥装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及合成氨领域，尤其涉及一种合成氨系统的煤粉干燥装置。
【背景技术】
[0002]目前合成氨系统的煤粉干燥主要是通过热风炉产生的高温热风对煤粉进行干燥，热风炉产生的热风是通过煤、油或PSA解析气燃烧加热的空气，向煤粉干燥装置中通入热空气，使煤粉中的水分降低。
[0003]以PSA-1I解析气为燃料，该气体的燃烧热值(低位发热量)为4234KJ/Nm3(1013KCal/m3)，以空气作为助燃剂，燃烧后的产物为CO2和H20、N2,以及燃烧过量空气产生的02，该气体燃烧后的理论燃烧温度为1376°C，热风炉炉膛出口设置有混风器，燃烧后的高温烟气在此与80°C的循环风混合后形成350°C的工艺热风送往磨煤机。为了使煤粉干燥符合整个合成氨系统的要求，热风炉的尺寸很大，占地较大。
实用新型内容
[0004]为了克服上述热风炉占地大的不足，本实用新型的目的是提供一种新的用于合成氨系统的煤粉干燥装置。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种合成氨系统的煤粉干燥装置，包括换热器和适于放置煤粉的煤粉干燥单元；
[0007]所述换热器的壳体上设置有空气进口、空气出口、热源进口和热源出口，所述空气进口适于与鼓风机连通，所述空气出口与所述煤粉干燥单元连通；所述热源进口适于与合成氨系统的蒸汽出口连通。
[0008]在其中一个实施例中，所述热源进口与所述合成氨系统的变换气装置的蒸汽出口连通。
[0009]在其中一个实施例中，进入所述煤粉干燥单元的空气的温度为200°C至220°C。
[0010]在其中一个实施例中，进入所述换热器的蒸汽的温度为240°C至250°C。
[0011]在其中一个实施例中，所述煤粉干燥单元上设置有热空气进口和尾气出口，所述换热器的空气出口与所述煤粉干燥单元的热空气进口连通，经过换热器加热后的空气从所述热空气进口中进入，所述煤粉干燥单元产生的尾气从所述尾气出口排出。
[0012]在其中一个实施例中，所述煤粉干燥单元上还设置有原料进口和原料出口，所述原料进口适于与输送装置连接。
[0013]在其中一个实施例中，所述煤粉干燥单元水平放置。
[0014]在其中一个实施例中，所述热源进口与所述合成氨系统的蒸汽出口连通的管道上设置有控制阀。
[0015]在其中一个实施例中，所述煤粉干燥单元为磨煤机。
[0016]在其中一个实施例中，进入所述煤粉干燥单元的空气的氧含量小于8%。
[0017]本实用新型的有益效果是:本实用新型的合成氨系统的煤粉干燥装置以加热后的空气为干燥介质，换热器的热源来自合成氨系统的副产物蒸汽，整个设备只需要一个换热器即可实现用蒸汽加热空气，不需要另外的燃料来干燥煤粉，节约能源，降低能耗，再者换热器的体积小，占地面积小，降低了工程投资。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的合成氨系统的煤粉干燥装置的一个实施例的整体示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本实用新型的合成氨系统的煤粉干燥装置的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021 ] 参见图1，本实用新型提供了一种合成氨系统的煤粉干燥装置，包括用于放置煤粉的煤粉干燥单元100和换热器200 ;所述换热器200的壳体210上设置有空气进口 211、空气出口 212、热源进口 213和热源出口 214，所述空气进口 211用于与鼓风机300连通，所述空气出口 212与所述煤粉干燥单元100连通；所述热源进口 213用于与合成氨系统的蒸汽出口连通。所述换热器的热源出口与大气连通或者所述换热器的热源出口与蒸汽回收系统连通。
[0022]本实施例中的煤粉干燥装置以加热后的空气为干燥介质；而空气加热采用来自合成氨系统的副产物蒸汽为热源，通过副产物蒸汽来加热空气。合成氨系统中一般产生大量的副产物蒸汽，这些蒸汽中的一部分用于合成氨系统的回用，而另一部分直接连入市政蒸汽管网。而本实施例进一步利用了连入市政蒸汽管网的这部分蒸汽，根据煤粉干燥的具体要求控制进入本实用新型的煤粉干燥装置的蒸汽量，剩余的蒸汽才进入市政蒸汽管网。采用本实用新型的煤粉干燥装置有效的节约了能源，减少了 3375.32Nm3/hPSA-1I解析气的消耗量，并降低了固定资产投资，同时避免了 NOx等大气污染物的排放。
[0023]本实用新型采用蒸汽实现原煤的干燥。其具体的换热器的参数根据实际需要确定。以下是一个具体实施例:
[0024]已知:某烟煤含水量为14%,消耗量为11.66t/h,干燥后含水量为2%,消耗量为10.25t/h。
[0025]χι =、1 )
I — VV1
[0026]⑵
[0027]G = G1(1-W1) (3)
[0028]W = G(X1-X2) (4)
JTT
[0029]L =--(5)
Il1 - //,
[0030]L0 = L (1+?) (6)
[0031]V" = Lvh (7)
,I m' n Λ 273 + t,0、
[0032]νΗ ={— + ■~)χ22.4χ--C8)
LJ H V29 lg7273
[0033]Qv = W (2490+1.88t2) (9)
[0034]Q = KAtF (10)
[0035]Q = (1-ξ) Cp1 (T1-T2) Qm (11)
[0036]X1-干燥前原煤的干基含水量；
[0037]X2-干燥后原煤的干基含水量；
[0038]W1-干燥前原煤的湿基含水量；
[0039]W2-干燥后原煤的湿基含水量；
[0040]G1-干燥前原煤的消耗量，kg/s ；
[0041]G-干燥后原煤的质量流量，kg/s ;
[0042]W-原煤的水分蒸发量，kg/s ；
[0043]L-干燥空气的消耗量；
[0044]Hx-空气的湿度，kg/kg绝干空气；
[0045]L0-新鲜空气的消耗量，kg/h ；
[0046]V”-鼓风机的风量；
[0047]Vh-空气比容；
[0048]Qv-蒸发水所需的热量，Kff ；
[0049]Q-传热量，W ;
[0050]K-传热系数；
[0051]At-温度差，°C ;
[0052]F-传热面积，m2 ;
[0053]ζ_蒸汽热损失系数；
[0054]Cp1-蒸汽比热容，J/kg°C ；
[0055]Qm-真气的质量，kg/h ；
[0056]代入计算得出:
[0057]X1 = 0.16, x2 ^ 0.02,G1 = 3.24kg/s,G = 2.72kg/s,ff = 0.4kg/s, L = 14400kg/h，L0 = 14472kg/h,vH = 0.778，V”= 11172.38kg/h，Qv = 1146.4KW，K 取 100，F = 109.18，Qm = 71.69kg/h。
[0058]如果选用蒸汽加热空气进行干燥，蒸汽的消耗量为71.69kg/h，新鲜空气的消耗量为14472kg/h,需选用换热系数为100,换热面积为109.18 m2的列管式换热器。
[0059]如果以PSA-1I解析气为燃料，该气体的燃烧热值为4234KJ/Nm3(1013KCal/m3)，以空气作为助燃剂，燃烧后的产物为CO2和H20、N2,以及燃烧过量空气产生的O2，该气体燃烧后的理论燃烧温度为1376°c，热风炉炉膛出口设置有混风器，燃烧后的高温烟气在此与80°C的循环风混合后形成350°C的工艺热风送往磨煤机。则热风炉的设备尺寸为:直径2.1米、长度6.7米，最大高度为2.9米。
[0060]原有的煤粉干燥需要采用热风炉和混风器才能产生热空气，而本实施例中的合成氨系统的煤粉干燥装置仅需要换热器即可产生热空气，本实用新型的煤粉干燥装置结构简单，设备投资低；进一步的，本实用新型的煤粉干燥装置采用副产物蒸汽为热源，能够降低生产成本，降低能耗，节约能源。
[0061]较佳的，作为一种可实施方式，所述热源进口 213与所述合成氨系统的变换气装置的蒸汽出口连通。变换装置为合成氨装置中干煤粉加压气化的下一道工序，目的是为了提高变换中的氢含量，同时降低其中的一氧化碳含量。一氧化碳变换反应的基本原理为:一氧化碳和水蒸气在催化剂的作用下反应生成二氧化碳和氢气。其反应式为:
[0062]CCHH2O = C02+H2+410894kJ/kmol
[0063]变换反应为放热等分子可逆反应，一般的合成氨系统设置换热器吸收这部分热量产生中压蒸汽。因为变换装置距离煤粉干燥单元较近，变换器装置的蒸汽出口与换热器的热源进口连通的管道较短。
[0064]较佳的，作为一种可实施方式，进入所述煤粉干燥单元100的空气的温度为200°C至220°C。本实施例将干燥介质热空气的温度设置为200°C至220°C不仅能够满足干燥煤粉的需要，而且所用的蒸汽量比较经济。
[0065]较佳的，作为一种可实施方式，进入所述换热器的蒸汽的温度为240°C至250°C。
[0066]较佳的，作为一种可实施方式，所述煤粉干燥单元100上设置有热空气进口和尾气出口，所述换热器200的空气出口 212与所述煤粉干燥单元100的热空气进口连通，经过换热器200加热后的空气从所述热空气进口中进入，所述煤粉干燥单元100产生的尾气从所述尾气出口排出。煤粉干燥时会产生水蒸气、二氧化硫等气体，这部分气体随着热空气一起排出煤粉干燥单元。
[0067]较佳的，作为一种可实施方式，所述煤粉干燥单元100上还设置有原料进口和原料出口，所述原料进口与输送装置连接。本实施例中的原料为煤粉。从原料出口出来的干燥煤粉的含水量低于2%。
[0068]较佳的，作为一种可实施方式，所述煤粉干燥单元100水平放置并同时旋转。这样可以使煤粉与热空气充分接触。
[0069]较佳的，作为一种可实施方式，所述热源进口 213与所述合成氨系统的蒸汽出口连通的管道上设置有控制阀400。通过控制阀可以控制进入换热器的蒸汽量。
[0070]较佳的，作为一种可实施方式，所述煤粉干燥单元为磨煤机。将磨煤机作为煤粉干燥单元，煤粉干燥后直接进入磨碎程序，能够避免煤粉在转移过程中吸收水分，保证煤粉的干燥效果。
[0071]较佳的，作为一种可实施方式，进入所述煤粉干燥单元的空气的氧含量小于8%。这样可以避免煤粉燃烧。
[0072]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以权利要求为准。
【权利要求】
1.一种合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，包括换热器和适于放置煤粉的煤粉干燥单元； 所述换热器的壳体上设置有空气进口、空气出口、热源进口和热源出口，所述空气进口适于与鼓风机连通，所述空气出口与所述煤粉干燥单元连通；所述热源进口适于与合成氨系统的蒸汽出口连通。
2.根据权利要求1所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，所述热源进口与所述合成氨系统的变换气装置的蒸汽出口连通。
3.根据权利要求1所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，进入所述煤粉干燥单元的空气的温度为200°C至220°C。
4.根据权利要求1所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，进入所述换热器的蒸汽的温度为240°C至250°C。
5.根据权利要求1所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，所述煤粉干燥单元上设置有热空气进口和尾气出口，所述换热器的空气出口与所述煤粉干燥单元的热空气进口连通，经过换热器加热后的空气从所述热空气进口中进入，所述煤粉干燥单元产生的尾气从所述尾气出口排出。
6.根据权利要求5所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，所述煤粉干燥单元上还设置有原料进口和原料出口，所述原料进口适于与输送装置连接。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，所述煤粉干燥单元水平放置。
8.根据权利要求7所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，所述热源进口与所述合成氨系统的蒸汽出口连通的管道上设置有控制阀。
9.根据权利要求7所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，所述煤粉干燥单元为磨煤机。
10.根据权利要求7所述的合成氨系统的煤粉干燥装置，其特征在于，进入所述煤粉干燥单元的空气的氧含量小于8%。
【文档编号】F26B21/00GK204063869SQ201420457343
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】张德生 申请人:昊华工程有限公司