基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法与设备的制作方法
【专利摘要】一种基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法与设备，属于褐煤脱灰脱水一体化方法及设备。脉动气流产生与控制系统针对分选床体内干燥、分选物料的性质及产品指标，PLC实时自动反馈控制；在分选床体内，待分选物料首先进入脉动热风干燥段，在大气流、较高温度的热风作用下实现干燥提质，在内部上下平行布置的刮板输送机的作用下物料进入脉动冷风分选段，分选分层好的轻产物和重产物分别输送至分选机两端的精煤、矸石排料口；在相应的排料端浮物和沉物分别靠轻产物排料轮和重产物排料轮排出；在排料端，完成分选后的轻、重物料通过后续工艺完成产品脱介及介质的净化回收利用。完成干燥、分选后的含水蒸气、粉尘的空气通过后续除尘工艺完成净化循环。
【专利说明】基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法与设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种褐煤脱灰脱水一体化方法及设备，尤其是一种基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法与设备。
【背景技术】
[0002]我国褐煤资源储量丰富，但其开采和加工利用程度低。褐煤的高灰分和高水分的特点决定了对褐煤使用前必须经过脱灰脱水的过程进行提质；褐煤遇水易泥化的特点决定了传统的湿法选煤技术不适用于褐煤的脱灰过程。现有的褐煤脱水提质技术只能实现褐煤部分水分的脱除，不能起到煤炭的分选作用；现有的湿法选煤技术更不能对褐煤起到脱灰脱水的作用。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是要提供一种基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法与设备，解决现有的湿法选煤技术不能对褐煤起到脱灰脱水作用的问题。
[0004]技术方案:本发明的目的是这样实现的，基于脉动流态化褐煤的脱灰脱水包括方法与设备:
[0005]所述的方法由以下步骤实现:
[0006](I)、脉动气流产生与控制:空气经过空气净化器除氧之后，在鼓风机的作用下进入储气稳压罐，稳压后的气流分成2个分支；其中I支依次经过第一电动阀门、第一流量计、空气加热器以及第一蝶阀后作为脉动干燥热风；第2支则依次经过第二电动阀门、第二流量计、第二蝶阀后成为脉动分选冷风；所述气流的流量、温度、压力及脉动频率通过传感器、变频器、电动机等依据物料性质和产品的水分、灰分指标要求通过PLC完成实时反馈控制；
[0007](2)、脉动流态化脱水脱灰:物料通过入料口给入到热风干燥段，所述热风干燥段下部通过耐高温抗堵布风板与热布风室相连，在热风管提供的大流量、高温脉动气流作用下，热风干燥段内部的入料完成干燥脱水；干燥后的物料在床体内部上下平行布置的刮板输送机的作用下进入到两个冷风分选段，所述2个冷风分选段下部通过耐高温抗堵布风板分别与常温左、右布风室相连，在冷风管提供的小流量、常温脉动气流作用下，冷风分选段内部干燥后的物料完成分选分层；分选分层好的轻、重产物在刮板输送机的作用下分别输送到分选机右、左两端的精煤、矸石排料口，实现潮湿物料干燥分选一体化。
[0008]所述的设备包括脉动气流产生与控制设备和脉动流态化脱灰脱水一体机。[0009]所述的脉动气流产生与控制设备包括:空气净化器、鼓风机、第一变频器1、稳压罐、第一电动阀门、第二电动阀门、第一流量计、第二流量计、加热器、第一蝶阀、第一电动机、第二变频器、第二蝶阀、第二电动机、第三变频器、压力传感器、温度传感器、PLC控制器、上位机和脉动流态化脱灰脱水一体机；空气净化器与鼓风机连接，PLC控制器的输出端通过第一变频器与鼓风机的控制端连接；鼓风机的输出口通过稳压罐同时与第一电动阀门和第二电动阀门连接，第一电动阀门通过串联的第一流量计、加热器和第一蝶阀与脉动流态化脱灰脱水一体机的热风管连接，第二变频器通过第一电动机与第一蝶阀连接；第二电动阀门通过第二流量计和第二蝶阀与脉动流态化脱灰脱水一体机的冷风管连接，第三变频器通过第二电动机与第二蝶阀连接；PLC控制器的输出端与第二变频器和第三变频器的控制端连接；PLC控制器的输出端同时与第一电动阀门和第二电动阀门的控制端连接；第一流量计、第二流量计、加热器、压力传感器和温度传感器的输出端与PLC控制器的输入端连接。
[0010]所述的脉动流态化脱灰脱水一体机包括:左除尘口、右除尘口、入料口、精煤排料口、矸石排料口、主动轮、刮板输送机、从动轮、干燥区、左分选区、右分选区、换向轮、张紧轮、热风布风室、左布风室、右布风室、右辅助布风室、左辅助布风室、耐高温抗堵布风板、热风管和冷风管；在设备上端的中间位置有入料口，在入料口的两侧有左除尘口、右除尘口，在左除尘口一侧的端部有矸石排料口，在右除尘口一侧的端部有精煤排料口，在设备内部的中间部位有干燥区，在干燥区的两侧有左分选区和右分选区；在设备内有刮板输送机，刮板输送机包括有从动轮、主动轮、张紧轮和换向轮，在从动轮、主动轮、张紧轮和换向轮上盘绕有刮板输送带；在设备的中部有耐闻温抗堵布风板，在耐闻温抗堵布风板左端的设备内有左辅助布风室，在在耐高温抗堵布风板右端的设备内有右辅助布风室；在耐高温抗堵布风板的底部的中间位置有热风布风室，在热风布风室的两侧有左布风室和右布风室；热风布风室的底部连接有热风管，左布风室和右布风室的底部均与冷风管连接。
[0011]有益效果，由于采用了上述方案，本发明中流态化脱灰脱水一体机能实现褐煤的脱水提质和脱灰提质在一个操作单元中完成。根据褐煤脱水和分选时对流化气体的速度和温度的不同，将一体机分为一个干燥区和两个分选区。干燥区使用脉动热风系统通入气流量周期性变化的热空气，按褐煤干燥的需求，此区域中气流速度大，气流温度高，充分发挥脉动流态化传质传热的优势，实现褐煤的干燥。两个分选区使用脉动冷风系统通入气流量周期性变化的冷空气，此区域中气流速度小，常温的气流与一体机中的磁铁矿粉加重质形成微泡准散式流化床，即空气重介质脉动流化床，进入到此区域的干燥的褐煤按密度进行分层，轻产物浮于床层表面，重产物沉于床层底部，在刮板输送机的运输下，分别经精煤排料口和矸石排料口排出。根据入料褐煤水分和粒度特性的不同，通过PLC控制，可以方便的调节干燥区气流的流量、压力、温度和脉动频率，以达到最优的干燥效果；根据入料煤灰分和可选性的不同，通过PLC控制，可以方便的调节分选区的气流流量、压力和脉动频率，以达到最优的分选效果。最终，实现高灰高水褐煤的脱灰脱水一体化提质，简化工艺流程。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的供风系统及流量、温度和压力控制图。
[0013]图2是本发明的脉动流态化脱灰脱水一体机。
[0014]图中:1、左除尘口 ；2、右除尘口 ；3、入料口 ；4、精煤排料口 ；5、矸石排料口 ；6、主动轮；7、刮板输送机；8、从动轮；9、干燥区；10、左分选区；11、右分选区；12、换向轮；13、张紧轮；14、热风布风室；15、左布风室；16、右布风室；17、右辅助布风室；18、左辅助布风室；
19、耐高温抗堵布风板；20、热风管；21、冷风管。
【具体实施方式】[0015]下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述:
[0016]实施例1:基于脉动流态化褐煤的脱灰脱水包括方法与设备:
[0017]a.所述的方法由以下步骤实现:
[0018](I)、脉动气流产生与控制:空气经过空气净化器除氧之后，在鼓风机的作用下进入储气稳压罐，稳压后的气流分成2个分支；其中I支依次经过第一电动阀门、第一流量计、空气加热器以及第一蝶阀后作为脉动干燥热风；第2支则依次经过第二电动阀门、第二流量计、第二蝶阀后成为脉动分选冷风；所述气流的流量、温度、压力及脉动频率通过传感器、变频器、电动机等依据物料性质和产品的水分、灰分指标要求通过PLC完成实时反馈控制； [0019](2)、脉动流态化脱水脱灰:物料通过入料口 3给入到热风干燥段9，所述热风干燥段9下部通过耐高温抗堵布风板19与热布风室14相连，在热风管20提供的大流量、高温脉动气流作用下，热风干燥段9内部的入料完成干燥脱水；干燥后的物料在床体内部上下平行布置的刮板输送机7的作用下进入到两个冷风分选段10、11，所述2个冷风分选段10、11下部通过耐高温抗堵布风板19分别与常温左布风室15和右布风室16相连，在冷风管21提供的小流量、常温脉动气流作用下，冷风分选段10、11内部干燥后的物料完成分选分层；分选分层好的轻、重产物在刮板输送机7的作用下分别输送到分选机右、左两端的精煤排料口 4、矸石排料口 5，实现潮湿物料干燥分选一体化。
[0020]所述的设备包括脉动气流产生与控制设备和脉动流态化脱灰脱水一体机。
[0021]所述的脉动气流产生与控制设备包括:空气净化器、鼓风机、第一变频器1、稳压罐、第一电动阀门1、第二电动阀门2、第一流量计1、第二流量计2、加热器、第一蝶阀1、第一电动机1、第二变频器2、第二蝶阀2、第二电动机2、第三变频器3、压力传感器、温度传感器、PLC控制器、上位机和脉动流态化脱灰脱水一体机；空气净化器与鼓风机连接，PLC控制器的输出端通过第一变频器与鼓风机的控制端连接；鼓风机的输出口通过稳压罐同时与第一电动阀门I和第二电动阀门连接，第一电动阀门I通过串联的第一流量计、加热器和第一蝶阀与脉动流态化脱灰脱水一体机的热风管20连接，第二变频器通过第一电动机与第一蝶阀连接；第二电动阀门通过第二流量计和第二蝶阀与脉动流态化脱灰脱水一体机的冷风管(21)连接，第三变频器通过第二电动机与第二蝶阀连接；PLC控制器的输出端与第二变频器和第三变频器的控制端连接；PLC控制器的输出端同时与第一电动阀门和第二电动阀门的控制端连接；第一流量计、第二流量计、加热器、压力传感器和温度传感器的输出端与PLC控制器的输入端连接。
[0022]所述的脉动流态化脱灰脱水一体机包括:左除尘口 1、右除尘口 2、入料口 3、精煤排料口 4、矸石排料口 5、主动轮6、刮板输送机7、从动轮8、干燥区9、左分选区10、右分选区11、换向轮12、张紧轮13、热风布风室14、左布风室15、右布风室16、右辅助布风室17、左辅助布风室18、耐高温抗堵布风板19、热风管20和冷风管21 ;在设备上端的中间位置有入料口 3，在入料口 3的两侧有左除尘口 1、右除尘口 2，在左除尘口 I 一侧的端部有矸石排料口 5，在右除尘口 2 —侧的端部有精煤排料口 4，在设备内部的中间部位有干燥区9，在干燥区9的两侧有左分选区10和右分选区11 ;在设备内有刮板输送机7，刮板输送机7包括有从动轮8、主动轮6、张紧轮13和换向轮12，在从动轮8、主动轮6、张紧轮13和换向轮12上盘绕有刮板输送带；在设备的中部有耐闻温抗堵布风板19,在耐闻温抗堵布风板19左端的设备内有左辅助布风室18，在在耐高温抗堵布风板19右端的设备内有右辅助布风室17 ；在耐高温抗堵布风板19的底部的中间位置有热风布风室14，在热风布风室14的两侧有左布风室15和右布风室16 ;热风布风室14的底部连接有热风管20，左布风室15和右布风室16的底部均与冷风管21连接。
[0023]基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法与设备，干燥分选一体化实施过程可分如下2个单元:
[0024]1、脉动气流产生与控制:如图1所示
[0025](I)空气经过空气净化器除氧之后，在第一变频器控制的鼓风机作用下，进入储气稳压罐中。稳压罐中气体通过两个电动阀门即第一电动阀门和第二电动阀门分成2个分支:分支I依次经过第一流量计、加热器成为干燥热风，第二变频器通过第一电动机控制第一蝶阀将干燥热风转化为具有一定脉动频率的脉动干燥热风，之后脉动干燥热风进入干燥分选一体机;分支2经过第二流量计作为常温分选冷风，第三变频器通过第二电动机控制的第二蝶阀将常温分选冷风转化为具有一定脉动频率的脉动常温分选冷风，之后脉动常温分选冷风进入干燥分选一体机。
[0026](2)针对干燥分选一体机内部具体物料的性质及产品指标要求，脉动干燥热风与脉动分选冷风的流量、压力、温度存在最优的组合值。实际操作过程中，通过检测二个流量计的流量Ql和Q2，脉动热风与冷风的压力P2和P3、温度Tl和T2和脉动频率，以及脉动流态化脱灰脱水一体机内部的温度、压力分布变化情况，并将其输送到PLC控制系统，通过与最优组合值对比，将控制信号反馈到三个变频器、二个电动阀门、加热器、二个电动机等控制、动作部件进行优化反馈控制。
[0027]2、干燥分选:如图2所示，
[0028]待干燥、分选矿物通过入料口 3给入到干燥区9。脉动气流产生与控制中所述脉动干燥热风通过热风管20以及热风布风室14作用于干燥区9内部的待干燥物料，完成物料的干燥脱水环节。而脉动常温分选冷风通过冷风管21及左风室15和右布风室16作用于左分选区10和右分选区11，完成干燥脱水后的物料的分选分层过程。完成热风干燥、冷风分选的物料在分选床体内部上下平行布置的刮板输送机7的输送作用下分别输送到分选机两边的轻、重产物排料端，在精煤排料口 4和矸石排料口 5，通过主动排料轮6和从动排料8排出精煤与矸石产品。通过精煤排料口 4和矸石排料口 5排出的精煤、矸石产品通过后续脱介环节处理，完成分选加重质的净化回收与循环利用。刮板输送机输送、排料过程中，通过转向轮12以及张紧轮13辅助其进行转向与张紧。轻、重产物排料端到转向轮12以及张紧轮13的倾斜床体段通过增设右辅助布风室17和左辅助布风室18实现床体内部均匀稳定的流化环境，有效减少了流化死区的形成，同时方便分选分层好的物料的输送、排料。完成干燥、分选的混合水蒸气、粉尘的冷却风通过引风装置，经由左除尘口 I和右除尘口 2实现气体的除尘净化以及循环利用。
[0029]所述的脉动干燥热风、脉动分选冷风的脉动频率由PLC通过第二变频器2和第二变频器3控制第一电动机I和第二电动机2、以及第一蝶阀I和第二蝶阀2实现。
[0030]所述的热风干燥段9中，脉动干燥热风与磁铁矿粉加重质形成具有良好传质、传热效果的脉动流态化干燥环境，能够实现潮湿褐煤的快速脱水干燥；冷风分选段10和11中，脉动分选冷风与磁铁矿粉加重质形成具有良好分选效果的脉动流态化分选环境，能够实现干燥后物料的精确、快速分选分层。
【权利要求】
1.基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法，其特征为:所述的方法由以下步骤实现: (1)、脉动气流产生与控制:空气经过空气净化器除氧之后，在鼓风机的作用下进入储气稳压罐，稳压后的气流分成2个分支；其中I支依次经过第一电动阀门、第一流量计、空气加热器以及第一蝶阀后作为脉动干燥热风；第2支则依次经过第二电动阀门、第二流量计、第二蝶阀后成为脉动分选冷风；所述气流的流量、温度、压力及脉动频率通过传感器、变频器、电动机等依据物料性质和产品的水分、灰分指标要求通过PLC完成实时反馈控制； (2)、脉动流态化脱水脱灰:物料通过入料口给入到热风干燥段，所述热风干燥段下部通过耐高温抗堵布风板与热布风室相连，在热风管提供的大流量、高温脉动气流作用下，热风干燥段内部的入料完成干燥脱水；干燥后的物料在床体内部上下平行布置的刮板输送机的作用下进入到两个冷风分选段，所述2个冷风分选段下部通过耐高温抗堵布风板分别与常温左、右布风室相连，在冷风管提供的小流量、常温脉动气流作用下，冷风分选段内部干燥后的物料完成分选分层；分选分层好的轻、重产物在刮板输送机的作用下分别输送到分选机右、左两端的精煤、矸石排料口，实现潮湿物料干燥分选一体化。
2.一种实现权力要求I所述的基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法的设备，其特征是:所述的设备包括脉动气流产生与控制设备和脉动流态化脱灰脱水一体机；所述的脉动气流产生与控制设备包括:空气净化器、鼓风机、第一变频器、稳压罐、第一电动阀门、第二电动阀门、第一流量计、第二流量计、加热器、第一蝶阀、第一电动机、第二变频器、第二蝶阀、第二电动机、第三变频器、压力传感器、温度传感器、PLC控制器、上位机和脉动流态化脱灰脱水一体机；空气净化器与鼓风机连接，PLC控制器的输出端通过第一变频器与鼓风机的控制端连接；鼓风机的输出口通过稳压罐同时与第一电动阀门和第二电动阀门连接，第一电动阀门通过串联的第一流量计、加热器和第一蝶阀与脉动流态化脱灰脱水一体机的热风管连接，第二变频器通过第一电动机与第一蝶阀连接；第二电动阀门通过第二流量计和第二蝶阀与脉动流态化脱`灰脱水一体机的冷风管连接，第三变频器通过第二电动机与第二蝶阀连接；PLC控制器的输出端与第二变频器和第三变频器的控制端连接；PLC控制器的输出端同时与第一电动阀门和第二电动阀门的控制端连接；第一流量计、第二流量计、加热器、压力传感器和温度传感器的输出端与PLC控制器的输入端连接。
3.根据权力要求2所述的一种基于脉动流态化的褐煤脱灰脱水一体化方法的设备，其特征是:所述的脉动流态化脱灰脱水一体机包括:左除尘口、右除尘口、入料口、精煤排料口、矸石排料口、主动轮、刮板输送机、从动轮、干燥区、左分选区、右分选区、换向轮、张紧轮、热风布风室、左布风室、右布风室、右辅助布风室、左辅助布风室、耐高温抗堵布风板、热风管和冷风管；在设备上端的中间位置有入料口，在入料口的两侧有左除尘口、右除尘口，在左除尘口一侧的端部有矸石排料口，在右除尘口一侧的端部有精煤排料口，在设备内部的中间部位有干燥区，在干燥区的两侧有左分选区和右分选区；在设备内有刮板输送机，刮板输送机包括有从动轮、主动轮、张紧轮和换向轮，在从动轮、主动轮、张紧轮和换向轮上盘绕有刮板输送带；在设备的中部有耐闻温抗堵布风板，在耐闻温抗堵布风板左端的设备内有左辅助布风室，在在耐高温抗堵布风板右端的设备内有右辅助布风室；在耐高温抗堵布风板的底部的中间位置有热风布风室，在热风布风室的两侧有左布风室和右布风室；热风布风室的底部连接有热风管，左布风室和右布风室的底部均与冷风管连接。
【文档编号】B03B4/04GK103773544SQ201410024794
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】段晨龙, 赵跃民, 董良, 骆振福, 赵杰, 吕科技 申请人:中国矿业大学