本发明属于煤泥干燥提质领域，具体涉及一种低温射流雾化煤泥干燥工艺及系统。
背景技术：
煤泥是煤炭洗选过程中产生的副产品。目前我国每年的煤泥产出量已达3亿吨，产量十分巨大。煤泥中含有大量可燃性成分，有较高热值，具有很高的综合利用价值。另一方面，若对煤泥不加以利用而任其露天堆放将给环境造成极其严重的污染。但煤泥具有含水量高、粘度大、易结团、易粘接、排料不连续等特点，导致其在运输和储存的过程中经常给生产系统带来许多问题，并导致后续热能利用率低，严重影响了煤泥的综合利用。煤泥的干燥提质已成为其资源化利用的重要课题。
传统的煤泥干燥，采用的是“燃煤炉+滚筒干燥机”的工艺技术。燃煤炉通过燃烧低热值煤炭，为滚筒干燥机提供高温烟气，对压滤煤泥进行直接加热干燥，取得了一定的效益。但烟气量大，除尘效果差，难以脱硫脱硝，排放难以达标；烟气温度较高，与煤泥直接接触，设备安全性相对较差，且能耗较高。近年来，大气污染治理形势日趋严峻，节能环保要求日益提高，以燃煤炉为热源且热效率相对较低的传统煤泥干燥技术已无法满足要求。
技术实现要素：
本发明提供一种低温射流雾化煤泥干燥工艺及系统，以解决目前煤泥干燥效率较低及能耗较大的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种低温射流雾化煤泥干燥工艺，包括：
将产生的高速气流高速喷射至混合器中，与所述混合器中的煤泥进行混合，所述混合器将混合后的高速气流和煤泥高速喷射至干燥器；
所述干燥器在高速气流的作用下，在低温状态下实现煤泥及其所含水分的快速分离，并将分离出的水分连同煤泥及含尘气体输送给三相分离装置；
所述三相分离装置对分离过程中生成的含尘气体、液态水和固态煤泥进行三相分离，从而实现煤泥的低温快速干燥。
在一种可选的实现方式中，在将产生的高速气流高速喷射至混合器中，与所述混合器中的煤泥进行混合之前，还包括：将煤泥输送至所述混合器内；
在所述三相分离装置对分离过程中生成的含尘气体、液态水和固态煤泥进行三相分离之后，还包括：去除所述三相分离装置输出的含尘气体中的粉尘。
在另一种可选的实现方式中，通过调节高速气流的气流量和喷射速度、混合器内煤泥的输送量、干燥器的气压工况，来对煤泥的干燥速度和干燥度进行调节。
根据本发明实施例的第二方面，还提供一种低温射流雾化煤泥干燥系统，包括依次连接的高速气流产生装置、混合器、干燥器和三相分离装置，所述高速气流产生装置将产生的高速气流高速喷射至所述混合器中，与所述混合器中的煤泥进行混合；所述混合器将混合后的高速气流和煤泥高速喷射至所述干燥器，所述干燥器在高速气流的作用下，在低温状态下实现煤泥及其所含水分的快速分离，并将分离出的水分连同煤泥及含尘气体输送给所述三相分离装置；所述三相分离装置对分离过程中生成的含尘气体、液态水和固态煤泥进行三相分离，从而实现煤泥的低温快速干燥。
在一种可选的实现方式中，所述高速气流产生装置包括依次连接的高速风机和气流喷射装置，其中高速风机用于产生高速气流，气流喷射装置用于将高速气流高速喷射至所述混合器中；还包括依次连接的煤泥储料仓和膏体泵，所述膏体泵用于将煤泥储料仓中的煤泥输送至所述混合器内。
在另一种可选的实现方式中，所述三相分离装置的含尘气体输出端与粉尘收集装置连接，所述粉尘收集装置用于去除所述三相分离装置输出的含尘气体中的粉尘。
在另一种可选的实现方式中，通过调节高速气流的气流量和喷射速度、混合器内煤泥的输送量、干燥器的气压工况，来对煤泥的干燥速度和干燥度进行调节。
在另一种可选的实现方式中，整个干燥过程在常温常压或负压工况下进行，不需要外接加热设备；所述低温小于60℃，煤泥干燥后含水率下降至10％以下。
在另一种可选的实现方式中，所述干燥器为锥形容器，其入口端小，出口端大。
在另一种可选的实现方式中，所述气压喷射装置、膏体泵、干燥器分别与混合器密闭连接，并且干燥器与三相分离装置之间、三相分离装置与粉尘收集装置之间都密闭连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过利用高速气流与混合器中的煤泥进行冲击碰撞，破除煤泥所含水分对煤泥颗粒的吸附，同时增大煤泥与外界的接触面积，可以提高煤泥干燥速度；利用高速气流使得干燥器内的温度相对升高，可以使得干燥器在不降低干燥速度的前提下依然可用较低温度实现煤泥干燥，从而可以降低能耗，并且干燥器用较低温度实现煤泥干燥，可以彻底避免干燥时发生粉尘爆炸，从而提高干燥安全性；本发明通过利用高速气流还增大了煤泥周围的空气流通速度，从而可以进一步提高煤泥干燥速度；另外，本发明干燥提质简便高效；
2、本发明通过设置煤泥储料仓和膏体泵，可以对输送至混合器内的煤泥量进行调节，从而对煤泥的干燥度进行调节；
3、本发明通过设置粉尘收集装置，可以避免煤泥干燥过程中产生的粉尘被直接排放至大气中，从而使得煤泥干燥过程更加环保；
4、本发明通过对高速气流、煤泥、干燥器的气压工况进行调节，可以对煤泥的干燥速度和干燥度进行调节；
5、本发明通过将干燥器设计成锥形容器，可以进一步增强煤泥与高速气流之间的碰撞效果，增大煤泥与外界的接触面积，并且增强煤泥及其所含水分的分离效果，实现快速干燥；
6、本发明通过使所述气压喷射装置、膏体泵、干燥器分别与混合器密闭连接，并且干燥器与三相分离装置之间、三相分离装置与粉尘收集装置之间都密闭连接，可以实现干燥过程中无滴漏和无粉尘外泄。
附图说明
图1是本发明一种低温射流雾化煤泥干燥工艺的一个实施例流程图；
图2是本发明一种低温射流雾化煤泥干燥系统的一个实施例结构示意图；
图3是本发明一种低温射流雾化煤泥干燥系统的另一实施例结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
参见图1，为本发明一种低温射流雾化煤泥干燥工艺的一个实施例流程图。该低温射流雾化煤泥干燥工艺包括以下步骤：
步骤s101、将产生的高速气流高速喷射至混合器中，与所述混合器中的煤泥进行混合，所述混合器将混合后的高速气流和煤泥高速喷射至干燥器；
步骤s102、所述干燥器在高速气流的作用下，在低温状态下实现煤泥及其所含水分的快速分离，并将分离出的水分连同煤泥及含尘气体输送给三相分离装置；
步骤s103、所述三相分离装置对分离过程中生成的含尘气体、液态水和固态煤泥进行三相分离，从而实现煤泥的低温快速干燥。
本实施例中，在高速气流的作用下，所述干燥器内的气压强度增大，从而使干燥器内的温度升高，干燥器在低温状态下对煤泥及其所含水分进行快速分离。本发明在将产生的高速气流高速喷射至混合器中，与所述混合器中的煤泥进行混合之前，还包括：将煤泥输送至所述混合器内。通过调节高速气流的气流量和喷射速度、混合器内煤泥的输送量、干燥器的气压工况，来对煤泥的干燥速度和干燥度进行调节。另外，在所述三相分离装置对分离过程中生成的含尘气体、液态水和固态煤泥进行三相分离之后，还包括：去除所述三相分离装置输出的含尘气体中的粉尘。本发明通过对三相分离装置输出的含尘气体进行除尘处理，可以避免煤泥干燥过程中产生的粉尘被直接排放至大气中，从而使得煤泥干燥过程更加环保。
由上述实施例可见，本发明通过利用高速气流与混合器中的煤泥进行冲击碰撞，破除煤泥所含水分对煤泥颗粒的吸附，同时增大煤泥与外界的接触面积，可以提高煤泥干燥速度；利用高速气流使得干燥器内的温度相对升高，可以使得干燥器增大以相同速度干燥等量煤泥所需能量，在不降低干燥速度的前提下用较低温度实现煤泥干燥，从而可以降低能耗，并且干燥器用较低温度实现煤泥干燥，可以彻底避免干燥时发生粉尘爆炸，从而提高干燥安全性；本发明通过利用高速气流还增大了煤泥周围的空气流通速度，从而可以进一步提高煤泥干燥速度；另外，本发明干燥提质简便高效。
参见图2，为本发明一种低温射流雾化煤泥干燥系统的一个实施例结构示意图。该低温射流雾化煤泥干燥系统可以包括依次连接的高速气流产生装置、混合器、干燥器和三相分离装置，所述高速气流产生装置将产生的高速气流高速喷射至所述混合器中，与所述混合器中的煤泥进行混合；所述混合器将混合后的高速气流和煤泥高速喷射至所述干燥器，所述干燥器在高速气流的作用下，在低温状态下实现煤泥及其所含水分的快速分离，并将分离出的水分连同煤泥及含尘气体输送给所述三相分离装置；所述三相分离装置对分离过程中生成的含尘气体、液态水和固态煤泥进行三相分离，从而实现煤泥的低温快速干燥。
本实施例中，高速气流被高速喷射至所述混合器后，其在与混合器内煤泥进行混合时会与煤泥发生冲击碰撞，使得煤泥散开，破除煤泥所含水分对煤泥颗粒的吸附，同时增大煤泥与外界的接触面积，散开后的煤泥随同高速气流被高速喷射到干燥器内。在干燥器内高速气流与煤泥进一步发生碰撞，使得煤泥与外界的接触面积进一步增大。此外，在高速气流的作用下，干燥器内的气压强度增大，从而使干燥器内的温度升高，增大了以相同速度干燥等量煤泥所需能量。显然本发明耗能更低，并且由于干燥器以较低的温度就可以完成煤泥相同速度的干燥，因此可以彻底避免干燥时发生粉尘爆炸，从而可以提高煤泥干燥安全性。高速气流与煤泥的碰撞过程使得煤泥所含水分对煤泥颗粒的吸附被破除，煤泥与外界接触面积增大，可以提高蒸发速度，从而提高干燥速度，并且高速气流增大了煤泥周围的空气流通速度，可以进一步提高干燥速度。在干燥器内煤泥及其所含水分进行分离后，生成含尘气体、液态水和固态煤泥，并将含尘气体、液态水和固态煤泥输送给三相分离装置，三相分离装置对含尘气体、液态水和固态煤泥进行三相分离，从而实现煤泥的低温快速干燥。
由上述实施例可见，本发明通过利用高速气流与混合器中的煤泥进行冲击碰撞，破除煤泥所含水分对煤泥颗粒的吸附，同时增大煤泥与外界的接触面积，可以提高煤泥干燥速度；利用高速气流使得干燥器内的温度相对升高，可以使得干燥器增大以相同速度干燥等量煤泥所需能量，在不降低干燥速度的前提下用较低温度实现煤泥干燥，从而可以降低能耗，并且干燥器用较低温度实现煤泥干燥，可以彻底避免干燥时发生粉尘爆炸，从而提高干燥安全性；本发明通过利用高速气流还增大了煤泥周围的空气流通速度，从而可以进一步提高煤泥干燥速度；另外，本发明干燥提质简便高效。
参见图3，为本发明一种低温射流雾化煤泥干燥系统的另一实施例结构示意图。图3与图2所示低温射流雾化煤泥干燥系统的区别在于，图2中高速气流产生装置包括依次连接的高速风机和气流喷射装置，其中高速风机用于产生高速气流，气流喷射装置用于将高速气流高速喷射至所述混合器中。本发明还包括依次连接的煤泥储料仓和膏体泵，所述膏体泵用于将煤泥储料仓中的煤泥输送至所述混合器内。本发明通过设置煤泥储料仓和膏体泵，可以对输送至混合器内的煤泥量进行调节，从而对煤泥的干燥度进行调节。此外，本发明中所述三相分离装置的含尘气体输出端与粉尘收集装置连接，所述粉尘收集装置用于去除所述三相分离装置输出的含尘气体中的粉尘。本发明通过设置粉尘收集装置，可以避免煤泥干燥过程中产生的粉尘被直接排放至大气中，从而使得煤泥干燥过程更加环保。为了对煤泥的干燥度进行调节并对干燥的各个器件进行自动化控制，本发明还包括分别与高速风机、气流喷射装置、煤泥储料仓、膏体泵、混合器、干燥器、三相分离装置和粉尘收集装置连接的控制单元，用于控制高速风机、气流喷射装置、煤泥储料仓、膏体泵、混合器、干燥器、三相分离装置和粉尘收集装置工作。
本发明通过调节高速气流的气流量和喷射速度、混合器内煤泥的输送量、干燥器的气压工况、蒸发温度和蒸发时间，来对煤泥的干燥速度和干燥度进行调节。控制单元根据煤泥的干燥度需求和干燥速度需求，控制高速风机输出对应气流量的高速气流，并控制气流喷射装置将高速气流按照对应的喷射速度高速喷射至混合器内，混合器与干燥器密封连通，因而混合器在将高速气流与煤泥混合后，会将两者直接喷射至干燥器内，干燥器按照对应的蒸发温度和对应气压工况，对煤泥及其所含水分进行分离处理，当分离处理达到对应蒸发时间时，控制单元控制干燥器将生成的含尘气体、液态水和固态煤泥输送给三相分离装置，由三相分离装置对含尘气体、液态水和固态煤泥进行三相分离，从而获得对应干燥度的煤泥。其中，当干燥度要求增高和/或干燥速度要求加快时，可以通过增大高速气流的气流量和/或喷射速度，也可以通过减小混合器内煤泥的输送量，还可以通过使干燥器处于负压工况和/或增大干燥器的蒸发温度，延长干燥器的蒸发时间。相比于常压工况下，干燥器处于负压工况时，在高速气流的作用下，干燥器内升高的温度将更高，本发明可以通过对干燥器的气压工况和/或蒸发温度进行调节，来对干燥器实际利用的温度进行调节。
上述实施例中，煤泥可以是煤炭洗选加工过程中产生的含水率大于23％的黏稠固体废弃物。整个干燥过程可以在常温常压或负压工况下进行，不需要外接加热设备，降低了干燥提质成本，低温可以控制在小于60℃，因此安全系数更高。通过本发明干燥后，煤泥的含水率可以下降至10％以下，并且本发明干燥处理量大、干燥效率高。为了进一步增强煤泥与高速气流之间的碰撞效果，增大煤泥与外界的接触面积，并且增强煤泥及其所含水分的分离效果，实现快速蒸发干燥，本发明中干燥器设计成锥形容器，其入口端小，出口端大。另外，为了实现干燥过程中无滴漏和无粉尘外泄，气压喷射装置、膏体泵、干燥器分别与混合器密闭连接，并且干燥器与三相分离装置之间、三相分离装置与粉尘收集装置之间都密闭连接。本发明通过控制单元可以根据需要快速改变满足干燥条件，调整干燥煤泥的质量标准。该三相分离装置可以是三相旋流分离装置。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。