专利名称：一种原煤处理方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及原煤干燥技术领域，具体涉及一种原煤处理方法以及原煤处理设备。
背景技术：
我国是以煤炭为主导一次能源资源的国家，已经成为世界第一产煤大国。据资料显示，我国煤炭资源可开采储量位居世界第三，约占世界总储量的11.5%。其中褐煤处理约占世界褐煤总储量的16%。目前我国的煤炭资源的开采和利用以烟煤和无烟煤为主，褐煤的开采和利用水平很低。随着我国对能源需求的不断增加和对烟煤、无烟煤资源的过量开采，对褐煤的开发和利用将越来越重要。与烟煤、无烟煤相比，褐煤的优势是价格低、反应活性高，但是褐煤是煤化程度最低的煤，其孔隙发达、水分高、挥发分高、热稳定性差、发热量低，一直以来，仅作为配煤供热电厂使用，很少用于发电用煤。随着近几年煤价高企，很多发电厂开始转用价格更为低廉的褐煤，但褐煤高达40%的水分对电厂的输煤制粉系统及锅炉燃烧效率影响很大，比如不脱水褐煤单独制粉会黏住制粉系统的球磨机内壁和钢球，直至停机。目前，各类型的褐煤干燥提质技术应运而生，比如:震动混流干燥、带式炉干燥、滚筒干燥等等，其工作原理基本相同，都是使用热风干燥。然而，褐煤原煤中的水分包括内在水分(内水)和外在水分(外水)，原煤的内水中的化合水是原煤在原煤碳化过程中形成的，水分子与有机物之间的凝聚力极强，不易被破坏。采用单一的热风干燥技术在生产实践中存在以下问题:不易脱去原煤中的内水，脱水率较低，仅为20.00% ;干燥后的褐煤复吸水分能力强，不利于存储；容易丢失挥发份，不仅造成热值损耗，还产生环保等问题；加工效率低，难以形成较大的产能；能耗高、工艺时间长、设备相对较大。
发明内容
针对目前褐煤干燥提质技术中褐煤脱水率低、复吸水份能力强等问题，本发明提供了一种原煤处理方法以及原煤处理设备，原煤脱水率高。本发明所提供的技术方案如下:一种原煤处理方法，所述的方法包括:步骤一、将原煤进行破碎；步骤二、将破碎后的煤颗粒直接输送至微波装置，进行微波处理，使得煤颗粒的化合水向游离水转化以及破坏原煤内部毛细结构，并达到预定温度；步骤三、将经微波处理后的煤颗粒输送至烘干装置，进行烘干除水处理，以进一步脱去煤颗粒的水份。优选的，所述步骤一中，将原煤进行破碎后的煤颗粒的粒度小于等于13mm。优选的，所述步骤二中，经微波处理后，煤颗粒达到的预定温度为60 65°C。优选的，在所述步骤三之后，所述的方法还包括:步骤四、将烘干除水处理后的煤颗粒进行成型处理。
优选的，在所述步骤三中，所述烘干装置的热源来自于煤燃烧发电过程中产生的热量。优选的，在所述步骤三中，将烘干除水处理后的煤颗粒输送至锅炉内进行燃烧；将煤颗粒在锅炉内燃烧后产生的高温蒸汽输送至汽轮机中，所述汽轮机为背压式汽轮机、抽汽式汽轮机、凝汽气式汽轮机中至少一个；将煤颗粒在锅炉内燃烧后产生的高温烟气和/或所述背压式汽轮机的排汽和/或由所述抽汽式汽轮机抽出的蒸汽和/或凝汽式汽轮机排出的乏汽输送至所述烘干装置，为所述烘干装置提供热源。优选的，所述步骤二中，破碎后的煤颗粒通过输送带输送至微波装置，其中，在输送带上输送的煤颗粒的总厚度不超过5cm。一种原煤处理设备，包括: 破碎装置，用于对原煤进行破碎；传输装置，用于输送煤颗粒；以及，沿所述输送装置的输送方向依次设置的微波装置和烘干装置，其中，所述微波装置用 于对破碎后的煤颗粒直接进行微波处理，以使得煤颗粒的化合水向游离水转化以及破坏原煤内部毛细结构，并达到预定温度；所述烘干装置用于对经微波处理后的煤颗粒进行烘干除水处理，以进一步脱去煤颗粒的水份。优选的，所述的设备还包括:用于对所述烘干装置所输出的煤颗粒进行成型处理的成型装置。优选的，所述的设备还包括:用于利用所述烘干装置所输出的煤颗粒进行燃烧发电的发电设备组，所述发电设备组与所述烘干装置连接，用于将燃烧发电过程中产生的热量输送至所述烘干装置，为所述烘干装置提供热源。优选的，所述发电设备组包括:用于利用所述烘干装置所输出的煤颗粒燃烧的锅炉；以及，能够利用所述锅炉产生的高温蒸汽的汽轮机，所述汽轮机为背压式汽轮机、抽汽式汽轮机、凝汽气式汽轮机中至少一个；其中，所述锅炉的高温烟气排放口和/或所述背压式汽轮机的排汽口和/或所述抽汽式汽轮机的抽汽口和/或所述凝汽式汽轮机的乏汽排出口与所述烘干装置的热源入口连接，用于为所述烘干装置提供热源。优选的，所述的设备还包括一控制机构，所述控制机构包括:用于控制所述输送装置的输送速率的第一控制装置；用于控制所述输送装置的输送带上的煤颗粒的厚度的第二控制装置；用于控制所述微波装置的工艺参数的第三控制装置；用于控制所述烘干装置的工艺参数的第四控制装置。本发明所带来的有益效果如下:上述方案，首先通过对原煤的煤颗粒进行微波处理改性，在微波的作用下提高水分子的活性，使原煤中原来比较稳定的内水析出成为外水，再通过热风干燥，加快了水份向外挥发的速率，进一步提高脱水率，脱水率可高达45.00% 74.00% ;同时，因为受热膨胀等原因破坏原煤内原有的孔隙结构，避免了样品干燥后返潮吸水，因此，采用本发明的原煤处理方法进行原煤干燥提质，尤其是褐煤的干燥提质，能够提高脱水效果，干燥后原煤热值至少可提高lOOOkcal/kg以上，热值得到大幅度提升，使低热值褐煤成为高热值动力燃料，减少投资。此外，在本发明的进一步技术方案中，对原煤进行热风、蒸汽等烘干处理的热源取自煤燃烧发电过程中产生的没有被利用的低品位热量，基于一次能源阶梯利用原理，由此可以降低能耗，达到提升电厂全厂一次能源综合利用率、节能、减排、降耗目的。
图1表示本发明提供的原煤处理方法的流程示意图；图2表示本发明提供的原煤处理设备的结构示意图。
具体实施例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本发明，并非用于限定本发明的范围。针对目前所采用的褐煤干燥提质技术中所存在的褐煤脱水率低、复吸水能力强等问题，本发明提供了一种原煤处理方法，其首先将原煤通过微波改性后，再利用烘干装置达到干燥脱水的效果，脱水率高，且长时间存储不会返潮吸水，对于褐煤处理来说，干燥后原煤热值至少可提高lOOOkcal/kg以上，热值得到大幅度提升，使低热值褐煤成为高热值动力燃料。本发明所提供的方法尤其适用于褐煤的干燥提质，当然，也可以适用对其他原煤的处理。具体地，以下以褐煤原煤干燥提质为例，来说明本发明的原煤处理方法。如图1所示，本发明所提供的原煤处理方法，包括:步骤一、将原煤进行破碎；步骤二、将破碎后的煤颗粒直接输送至微波装置，进行微波处理，使得煤颗粒的化合水向游离水转化以及破坏原煤内部毛细结构，并达到预定温度；步骤三、将经微波处理后的煤颗粒输送至烘干装置，进行烘干除水处理，以进一步脱去煤颗粒的水份。上述方案，首先通过对褐煤原煤的煤颗粒直接进行微波处理改性，在微波的作用下提高水分子的活性，由于原煤中内水的水分子之间凝聚力极强，不易被破坏，在微波的作用下，原煤内水吸收微波的能量，水分子之间的平衡被打破，水分子之间的聚集力减弱，且在微波作用消失后，水分子之间的聚集力不会被复原，因此，通过微波处理，可以使得煤颗粒达到预定温度，使褐煤原煤中原来比较稳定的内水析出成为外水，同时还可以除去煤颗粒的间隙的外水；此外，由于微波处理还可以提高原煤的初始温度，有利于烘干处理的脱水效率，温度越高， 水的挥发、蒸发速率越快，水分子在烘干装置内可以迅速逸出。由此，采用上述方案进行褐煤原煤干燥提质时，与现有技术中褐煤干燥提质方法相比，可以提高脱水率，脱水率可高达45.00% 75.00%，干燥后原煤热值至少可提高lOOOkcal/kg以上，热值得到大幅度提升，使低热值褐煤成为高热值动力燃料。本发明中还提供了对此褐煤处理过程中获得最佳脱水效果的以下优选工艺条件。在步骤一中，优选的，将褐煤原煤进行破碎后的煤颗粒的粒度小于等于13_。原煤颗粒过大，会影响煤颗粒中水分析出的物理通道，因此，本实施例中，将煤粒度控制在13_以下。优选的，所述步骤二中，经微波处理后，煤颗粒的预定温度为60 65°C。该预定温度60 65°C为煤颗粒开始析出水分的节点，将微波处理后的煤颗粒温度控制在该节点，褐煤原煤中的化合水转化几乎在微波处理步骤开始后的瞬间就完成了，从而便于下一步热风干燥脱水，提高脱水效果，现有技术中未采用微波处理使得原煤达到该预定温度，而是在烘干设备中将煤颗粒整体升温到快速挥发析出水分，这样容易造成后续烘干设备体积过大，设备过长；此外，还有更重要一点，达到这个预定温度后，水分吸热的同时，开始大量挥发、蒸发，而微波处理后煤颗粒刚好达到该预定温度，可以节省大量微波功率成本，用低成本的烘干工艺接续脱水(也就是说，微波处理做到煤刚要开始脱水时最好、最节省)；另外微波处理后煤颗粒达到该预定温度，足够破坏内部毛细结构，有效防止复吸水。需要说明的是，在实际应用中，对应于不同煤种，该预定温度即为该煤种的开始析出水分的温度节点，可能略有不同，本发明中仅提供一预定温度的优选范围值，并不对该预定温度进行限定。此外，还需要说明的是，在原煤脱水处理中可以通过以下方法来控制原煤处理过程中的工艺条件:采用本发明所提供的方法对褐煤原煤进行处理，并对经烘干除水处理过程中的煤颗粒进行检测，当检测到煤颗粒的脱水率达到预定值时，获取微波装置的微波功率等工艺参数，将获取的工艺参数输入到DSC (在线监控全水自动化系统)中，DSC对整个处理工艺过程进行控制。此外，所述步骤二中，破碎后的煤颗粒通过输送带输送至微波装置内，其中，在输送带上输送的煤颗粒的总厚度不超过5cm。通过控制输送带上的原煤的总厚度，控制进入微波装置内的原煤重量，当输送带上的原煤的总厚度不超过5cm时，脱水效果最好。此外，现有技术中，褐煤干燥处理后，以煤颗粒的形式存储和运输时，一方面复吸水份能力强，易返潮吸水，另一方面，粉尘会对环境造成影响。由此，本发明中，在对褐煤的煤颗粒进行烘干除水处理之后，还可以将煤颗粒进行成型处理。通过将煤颗粒成型处理，可以减少返潮吸水现象，并可以避免粉尘污染，方便运输和存储。此外，本发明所提供的原煤处理方法中，烘干处理后的干燥的煤颗粒的含水率低，可以直接作为发电用煤使用。现有技术中，在发电过程中，煤在锅炉内燃烧会产生高温烟气和高温蒸汽，其中高温烟气通过锅炉的脱硫除尘经过脱硫脱销后排放，而高温蒸汽进入汽轮机中其中，汽轮机可以分为背压式汽轮机、抽汽式汽轮机、凝汽气式汽轮机等，其中凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力，较难利用，并产生乏汽排出；背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机；抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机，背压式汽轮机和抽汽式汽轮机既可以为工业提供动力驱动发电机或其他机械，又提供生产或生活用热。通常，由锅炉排放的高温烟气在 脱销脱硫前温度可高达200 350°C这部分余热的浪费，不利于节能减排。因此，本发明中，可以将发电过程中产生的热量直接输送至烘干装置，作为所述烘干装置的热源使用。其中，可以将锅炉产生的高温烟气作为烘干装置的热源，从而达到节能减排效果。此外，也可以将凝汽式汽轮机排出的乏汽作为烘干装置的热源，或者，将由抽凝式汽轮机抽出蒸汽的一部分蒸汽作为烘干装置的热源，或者，还可以将背压式汽轮机的排汽的一部分蒸汽作为烘干装置的热源。采用上述方案，可以将现有技术中作为其它热源用途的汽轮机中的热源作为烘干装置的热源使用，比如:采用上述方案，在夏季等无需生活供热的季节，则可以将原来用于生活供热的蒸汽作为烘干装置的热源，实现节能目的；此外，采用上述方案，虽然会占用到目前各汽轮机中的热源，比如，将原来用于供电的部分蒸汽输送至烘干装置，作为烘干装置提供热源使用，会一定程度减少供电用汽，但是，对于发电厂来说，将这部分蒸汽用于为烘干装置提供热源，与现有技术中单独为烘干装置配置热源相比，可以提高全厂一次能源综合利用效率。本实施例中，优选的，将锅炉的高温烟气和汽轮机的热源同时作为烘干装置的热源使用。在本实施例中，优选的，将锅炉排放的高温烟气通向烘干装置的内部，作为热风介质，而将汽轮机的热源通向烘干装置的外部，起到加热器的作用。通过上述方案，本发明所提供的原煤处理方法中， 一方面采用微波处理，并对微波处理工艺条件进行控制，另一方面，可以利用发电产生余热作为烘干热源，相比较传统工艺，能耗可以降低35%以上。当然可以理解的是，烘干装置的热源也可以并非来自于煤燃烧发电所产生的热量，而是采用单独设置的热源。此外，还需说明的是，煤燃烧发电过程中所采用的原煤也可以是其他煤种，并不局限于采用本发明所得到的干燥褐煤。综合上述可知，采用本发明所提供的方法，可以提升目前火电厂的全厂综合能源利用效率，市场条件许可的情况下，可生产除自用外数量的脱水煤给其他用户使用，烘干装置的热源即使采用单独设置的热源，脱水后得到的褐煤，与现有技术中脱水得到褐煤，扣除整个脱水工艺成本差价仍然有180元/吨的差价。由此可见，采用本发明所提供的方法符合国家节能、减排、降耗、低阶煤利用、一次能源阶梯利用等鼓励方向。此外，在烘干装置中烘干介质经烘干后形成乏汽，可以通过旋风分离器及布袋除尘器将乏汽同原煤分离，原煤进入输送带送入锅炉原煤斗或送入煤场，乏汽进入原有的脱硫、脱销系统，然后由烟囱达标排放。以下采用本发明的方法通过先微波改性再热风烘干来干燥褐煤原煤，以及传统的单一采用热风干燥提质技术干燥褐煤，进行对比实验。实验1、(一)实验仪器及设备主要有:模拟烘干机，干燥筒筒体实际尺寸为外筒直径为640mm，内筒直径为420mm，筒体长度2080mm ;电子天平；微波炉，微波标称功率为800W ;赛多利斯红外线快速水分仪。(二)实验过程:取褐煤原煤进行破碎，破碎后煤颗粒的粒度不超过13mm，并将煤颗粒分为5份，每份12kg ;再取褐煤原煤12kg，不进行破碎，煤颗粒粒度不超过50mm ;将其中5份经破碎后粒度为13mm的原煤采用本发明所提供的原煤处理方法分别进行第一、第二、第四、第五和第六组实验，其中，微波炉每次处理的原煤重量是lKg，微波时间是150秒钟，第一、四组实验中干燥筒的热风机入口挡板全开，最大风量5m3/min,最大风压IlOOPa (铭牌数据),第二、五、六组实验中干燥筒的热风机入口挡板开度为1/3 ;实验过程中热风未停，干燥筒处于通风状态；将其中未经破碎的原煤采用传统的干燥提质技术作为第三组对比实验，其中，实验风机入口挡板开度为1/3 ;得到的实验数据如表1.1-1.2所示。表1.权利要求
1.一种原煤处理方法，其特征在于，所述的方法包括: 步骤一、将原煤进行破碎； 步骤二、将破碎后的煤颗粒直接输送至微波装置，进行微波处理，使得煤颗粒的化合水向游离水转化以及破坏原煤内部毛细结构，并达到预定温度； 步骤三、将经微波处理后的煤颗粒输送至烘干装置，进行烘干除水处理，以进一步脱去煤颗粒的水份。
2.根据权利要求1所述的原煤处理方法，其特征在于，所述步骤一中，将原煤进行破碎后的煤颗粒的粒度小于等于13_。
3.根据权利要求1所述的原煤处理方法，其特征在于，所述步骤二中，经微波处理后，煤颗粒达到的预定温度为60 65°C。
4.根据权利要求 1所述的原煤处理方法，其特征在于，在所述步骤三之后，所述的方法还包括: 步骤四、将烘干除水处理后的煤颗粒进行成型处理。
5.根据权利要求1所述的原煤处理方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述烘干装置的热源来自于煤燃烧发电过程中产生的热量。
6.根据权利要求5所述的原煤处理方法，其特征在于，在所述步骤三中， 将烘干除水处理后的煤颗粒输送至锅炉内进行燃烧； 将煤颗粒在锅炉内燃烧后产生的高温蒸汽输送至汽轮机中，所述汽轮机为背压式汽轮机、抽汽式汽轮机、凝汽气式汽轮机中至少一个； 将煤颗粒在锅炉内燃烧后产生的高温烟气和/或所述背压式汽轮机的排汽和/或由所述抽汽式汽轮机抽出的蒸汽和/或凝汽式汽轮机排出的乏汽输送至所述烘干装置，为所述烘干装置提供热源。
7.根据权利要求1所述的原煤处理方法，其特征在于，所述步骤二中，破碎后的煤颗粒通过输送带输送至微波装置，其中，在输送带上输送的煤颗粒的总厚度不超过5cm。
8.—种原煤处理设备，其特征在于，包括: 破碎装置，用于对原煤进行破碎； 传输装置，用于输送煤颗粒；以及， 沿所述输送装置的输送方向依次设置的微波装置和烘干装置，其中， 所述微波装置用于对破碎后的煤颗粒直接进行微波处理，以使得煤颗粒的化合水向游离水转化以及破坏原煤内部毛细结构，并达到预定温度； 所述烘干装置用于对经微波处理后的煤颗粒进行烘干除水处理，以进一步脱去煤颗粒的水份。
9.根据权利要求8所述的原煤处理设备，其特征在于，所述的设备还包括:用于对所述烘干装置所输出的煤颗粒进行成型处理的成型装置。
10.根据权利要求9所述的原煤处理设备，其特征在于，所述的设备还包括:用于利用所述烘干装置所输出的煤颗粒进行燃烧发电的发电设备组，所述发电设备组与所述烘干装置连接，用于将燃烧发电过程中产生的热量输送至所述烘干装置，为所述烘干装置提供热源。
11.根据权利要求10所述的原煤处理设备，其特征在于，所述发电设备组包括:用于利用所述烘干装置所输出的煤颗粒燃烧的锅炉； 以及，能够利用所述锅炉产生的高温蒸汽的汽轮机，所述汽轮机为背压式汽轮机、抽汽式汽轮机、凝汽气式汽轮机中至少一个； 其中，所述锅炉的高温烟气排放口和/或所述背压式汽轮机的排汽口和/或所述抽汽式汽轮机的抽汽口和/或所述凝汽式汽轮机的乏汽排出口与所述烘干装置的热源入口连接，用于为所述烘干装置提供热源。
12.根据权利要求11所述的原煤处理设备，其特征在于，所述的设备还包括一控制机构，所述控制机构包括: 用于控制所述输送装置的输送速率的第一控制装置； 用于控制所述输送装置的输送带上的煤颗粒的厚度的第二控制装置； 用于控制所述微波装置的工艺参数的第三控制装置； 用于控制所述烘干装置的工 艺参数的第四控制装置。
全文摘要
本发明提供了一种原煤处理方法及原煤处理设备，所述的原煤处理方法包括步骤一、将原煤进行破碎；步骤二、将破碎后的煤颗粒输送至微波装置，进行微波处理，使得煤颗粒的化合水向游离水转化以及破坏原煤内部毛细结构，并达到预定温度；步骤三、将经微波处理后的煤颗粒输送至烘干装置，进行烘干除水处理，以进一步脱去煤颗粒的水份。上述方案，首先通过对原煤的煤颗粒进行微波处理改性，在微波的作用下提高水分子的活性，使原煤中原来比较稳定的内水析出成为外水，再通过热风等方式烘干干燥，加快了水份向外挥发、蒸发的速率，进一步提高脱水率。
文档编号C10L9/00GK103242930SQ20131014291
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者王龙飞, 姚小波 申请人:王龙飞, 姚小波