低阶煤脱水和除灰一体化系统及其工作方法与流程

本发明属于煤炭加工技术领域，具体涉及一种低阶煤脱水和除灰一体化系统及其工作方法。

背景技术：

我国的煤炭储量丰富，品种齐全，包括了从泥煤到无烟煤的各种煤炭类型，但煤炭资源的储量和分布各不相同。在诸多煤炭资源中，低品质烟煤（长焰煤、弱粘煤、不粘煤等）储量最丰富，占全国已探明储量的42.46%。低阶煤含水量高、灰分大，作为燃料直接燃烧将导致燃烧效率低、造成运输压力等问题；此外,我国的低阶煤灰分含量大，在制作活性炭等工艺时不能达标。因此，为降低低阶煤使用过程中带来的有害影响，必须对低阶煤进行干燥、去灰分。传统的低阶煤干燥方法有火力干燥和风干法等。火力干燥过程中容易产生粉尘，在烟囱中易产生爆炸性混合物。由于低阶煤的水分高，风干法并不能对低阶煤彻底的干燥。微波干燥是一种新型的热能技术，利用微波辐射干燥低阶煤时，低阶煤的水吸收微波的能力很强。因此，利用微波辐射干燥低阶煤不仅能脱水，还不会引起煤基体的过热分解，避免低阶煤特性变异。与传统低阶煤干燥技术相比，微波干燥低阶煤技术具有整体性、选择性、高效性，以及安全、卫生、无污染的优点。

目前去除灰分的方法不是很成熟，大多采取物理方法利用粒径差别来去除灰分，但这种方法的去除率低，不能达到优质煤的要求。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种低阶煤脱水和除灰一体化系统及其工作方法，其结构更简单、更加安全可靠、节能环保，能够实现低阶煤的干燥、脱灰一体化处理，从而有效提高低阶煤的提质质量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：低阶煤脱水和除灰一体化系统，包括原料仓、破碎研磨机、高频筛、反应装置、水浴加热装置、一号砂芯漏斗、蒸馏釜、废物处理装置、微波干燥器、布袋过滤器和煤粉贮仓，

原料仓的出料口与破碎研磨机的进料口连接，破碎研磨机的出料口与高频筛的进料口连接，高频筛筛分后合格物料的出料口与反应装置的进料口连接，反应装置设置在水浴加热装置内部，反应装置的出料口与一号砂芯漏斗的进料口连接，一号砂芯漏斗的固体出料口与微波干燥器的进料口连接，微波干燥器的出料口与煤粉贮仓的进料口连接，微波干燥器的灰尘出口与布袋过滤器的进料口连接，一号砂芯漏斗的液体出料口与蒸馏釜的进料口连接，蒸馏釜的废料出口与废物处理装置的进料口连接。

还包括冷凝器和二号砂芯漏斗，布袋过滤器的出气口、蒸馏釜的气体出口均与冷凝器的进口连连接，冷凝器的液体出口与二号砂芯漏斗的进料口连接，二号砂芯漏斗的出料口与反应装置的进料口连接。

高频筛筛分后不合格物料的出料口通过回料管与破碎研磨机的进料口连接。

反应装置包括容器、盖体和搅拌器。

低阶煤脱水和除灰一体化系统的工作方法，包括以下步骤，

（1）贮存在原料仓内的低阶煤原料卸料进入到破碎研磨机内，破碎研磨机将低阶煤原料研磨成煤粉，研磨好的煤粉被送入高频筛内，通过高频筛的筛网筛分出粒度大于150目的煤颗粒及在0-150目内的煤粉；粒度大于150目的煤颗粒再由回料管返回到破碎研磨机内再次研磨，煤颗粒的粒度变小后再次通过高频筛筛选，直至煤颗粒均小于150目后成为煤粉；

（2）将高频筛筛分出粒度小于150目的煤粉输送到反应装置内，在反应装置内加入盐酸直至完全淹没煤粉，然后合上盖体，密封容器，启动搅拌器，同时启动水浴加热装置对容器进行加热，保持水温在55℃，持续30min，使容器内的煤粉与盐酸反应完全；

（3）将经过反应装置内反应后的物质再经过一号砂芯漏斗过滤，过滤后的固体放入微波干燥器进行干燥处理，从而得到水分在10%以下和灰分小于5%的合格产品送入到煤粉贮仓内保存；

（4）一号砂芯漏斗过滤的液体送入到蒸馏釜内进行蒸馏处理，蒸馏釜蒸馏后余下的固体送入到废物处理装置内处理并存贮，蒸馏釜蒸馏出的气体经冷凝器进行冷凝，冷凝后送回反应装置，从而为反应装置提供盐酸；

（5）微波干燥器排出的烟气经过布袋过滤器处理，布袋过滤器处理后的气体送至冷凝器进行冷凝，再通过二号砂芯漏斗过滤，液体送入到反应装置，从而为反应装置提供盐酸，布袋过滤器过滤出来的固体再放入微波干燥器内。

蒸馏釜的蒸馏温度为110-120℃，微波干燥器的干燥温度为115-120℃。

采用上述技术方案，从微波干燥器排出的烟气经过过滤，气体送到冷凝器冷凝，循环使用盐酸，固体则送回微波干燥器实现了盐酸的循环利用，达到节能环保的目的。一号砂芯漏斗过滤后的液体，先蒸馏再冷凝送入反应装置，不仅降低了危险，还实现了盐酸的循环利用。

干燥器选择微波干燥器，在微波场中，水分吸收的微波能量是煤的100倍，利用微波辐射加热低阶煤时，水分吸收了大部分微波辐射能量，温度迅速上升，从而蒸发出去。微波的选择性使加热低阶煤可有效地除去煤炭中的水分，而不影响煤中的有机组成部分。另外，微波干燥安全性较好，干燥温度会被控制在120℃左右，不会发生燃烧或爆炸事故，干燥效率高微波能对水的加热效率高，粒度一范围内都能均匀干燥，技术成熟，工艺控制简单，可实现自动化生产，产能设计灵活单条生产线吨小时，干燥出的水可回收，对缺水地区较为有利。

本发明中采用了化学方法，盐酸和煤粉颗粒进行反应，充分反应后，去除煤中的灰分，将过滤后的液体先经过蒸馏再冷凝实现了盐酸的循环利用；提质处理后得到的低阶煤产品发热量可以达到非常好的效果。

综上所述，本发明相对于传统的技术工艺，具有以下优势：

1、通过破碎研磨和筛分处理，尽可能地减小了低阶煤颗粒的粒度，使煤颗粒在与盐酸反应的过程能够较大程度地脱出灰分，同时增大了干燥过程中煤颗粒与热烟气的接触面积，保证了低阶煤颗粒的脱灰及脱水质量；

2、反应装置内液体的温度采用了水浴加热装置，能有效地控制温度，且可以保持温度没有大的变化，保证了反应地进行；选取了微波干燥器，微波干燥低阶煤技术具有整体性、选择性、高效性，以及安全、卫生、无污染的优点；

3、系统中低阶煤干燥所利用的烟气和与煤粉颗粒反应的盐酸均为闭路循环利用，具有节能、高效、环保的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

附图标记分别为：1-原料仓、2-破碎研磨机、3-高频筛、4-反应装置、5-水浴加热装置、6-一号砂芯漏斗、7-蒸馏釜、8-废物处理装置、9-冷凝器、10-二号砂芯漏斗、11-微波干燥器、12-布袋过滤器、13-煤粉贮仓。

具体实施方式

如图1所示，本发明的低阶煤脱水和除灰一体化系统，包括原料仓1、破碎研磨机2、高频筛3、反应装置4、水浴加热装置5、一号砂芯漏6斗、蒸馏釜7、废物处理装置8、冷凝器9、二号砂芯漏斗10、微波干燥器11、布袋过滤器12和煤粉贮仓13，这些设备均为现有常规技术，具体构造不再赘述。

原料仓1的出料口与破碎研磨机2的进料口连接，破碎研磨机2的出料口与高频筛3的进料口连接，高频筛3筛分后合格物料的出料口与反应装置4的进料口连接，反应装置4设置在水浴加热装置5内部，反应装置4的出料口与一号砂芯漏6斗的进料口连接，一号砂芯漏6斗的固体出料口与微波干燥器11的进料口连接，微波干燥器11的出料口与煤粉贮仓13的进料口连接，微波干燥器11的灰尘出口与布袋过滤器12的进料口连接，一号砂芯漏6斗的液体出料口与蒸馏釜7的进料口连接，蒸馏釜7的废料出口与废物处理装置8的进料口连接。

布袋过滤器12的出气口、蒸馏釜7的气体出口均与冷凝器9的进口连连接，冷凝器9的液体出口与二号砂芯漏斗10的进料口连接，二号砂芯漏斗10的出料口与反应装置4的进料口连接。

高频筛3筛分后不合格物料的出料口通过回料管与破碎研磨机2的进料口连接。

反应装置4包括容器、盖体和搅拌器。

低阶煤脱水和除灰一体化系统的工作方法，包括以下步骤，

（1）贮存在原料仓1内的低阶煤原料卸料进入到破碎研磨机2内，破碎研磨机2将低阶煤原料研磨成煤粉，研磨好的煤粉被送入高频筛3内，通过高频筛3的筛网筛分出粒度大于150目的煤颗粒及在0-150目内的煤粉；粒度大于150目的煤颗粒再由回料管返回到破碎研磨机2内再次研磨，煤颗粒的粒度变小后再次通过高频筛3筛选，直至煤颗粒均小于150目后成为煤粉；

（2）将高频筛3筛分出粒度小于150目的煤粉输送到反应装置4内，在反应装置4内加入盐酸直至完全淹没煤粉，然后合上盖体，密封容器，启动搅拌器，同时启动水浴加热装置5对容器进行加热，保持水温在55℃，持续30min，使容器内的煤粉与盐酸反应完全；

（3）将经过反应装置4内反应后的物质再经过一号砂芯漏6斗过滤，过滤后的固体放入微波干燥器11进行干燥处理，从而得到水分在10%以下和灰分小于5%的合格产品送入到煤粉贮仓13内保存；

（4）一号砂芯漏6斗过滤的液体送入到蒸馏釜7内进行蒸馏处理，蒸馏釜7蒸馏后余下的固体送入到废物处理装置8内处理并存贮，蒸馏釜7蒸馏出的气体经冷凝器9进行冷凝，冷凝后送回反应装置4，从而为反应装置4提供盐酸；

（5）微波干燥器11排出的烟气经过布袋过滤器12处理，布袋过滤器12处理后的气体送至冷凝器9进行冷凝，再通过二号砂芯漏斗10过滤，液体送入到反应装置4，从而为反应装置4提供盐酸，布袋过滤器12过滤出来的固体再放入微波干燥器11内。

蒸馏釜7的蒸馏温度为110-120℃，微波干燥器11的干燥温度为115-120℃。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。