一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置及其加料工艺

摘要

本发明涉及化工工程加料设备技术领域，用于提高传热效率、单炉产能、干燥质量，具体涉及一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置及其加料工艺，包括连接在支撑座上的卧式回转圆筒，卧式回转圆筒上连接传动机构和出料机构，卧式回转圆筒内连接蒸汽列管，蒸汽列管上设置凝结水出口，卧式回转圆筒的入料端连接粗粒煤炭进料管，出料端连接中粒煤炭进料管、细粒煤炭进料管，粗粒煤炭进料管、中粒煤炭进料管、细粒煤炭进料管内均连接有煤炭螺旋输料机，粗粒煤炭进料管上设置有载气入口，蒸汽列管上设置有第一低压蒸汽入口；加料工艺包括煤炭筛分、粗粒煤炭的添加、中粒煤炭和细粒煤炭的添加、干燥、出料工序；提高了煤炭回转炉的产量和质量。

说明书

技术领域

本发明涉及化工工程加料设备技术领域，用于提高煤炭在回转炉内的传热效率、提高单炉产能及煤炭干燥质量，具体涉及一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置及其加料工艺。

背景技术

煤炭的干燥过程是通过加热将煤炭中的水份蒸发并排出的过程，含湿煤炭的干燥是在煤炭受热后，水份自块状煤炭内部移向表面，由液态变为汽态，再自煤炭表面将水份移入周围的气体介质过程，煤炭的干燥过程是一个传热和传质的综合过程：

(1)煤炭干燥的传热过程：包括干燥介质以对流传热的方式将热量传递给煤炭表面，煤炭表面热量再以传导方式向煤炭内部传递；煤炭表面受热后，水份汽化蒸发，由液体水变为气态蒸汽；

(2)煤炭干燥的外扩散过程：水蒸汽通过煤炭表面边界层向干燥介质中扩散；

(3)煤炭干燥的内扩散过程：水份自煤炭内部向煤炭表面扩散。

在煤炭进行干燥时，上述三个过程是同时进行的。

在煤炭间接加热的回转式干燥炉中，煤炭与加热介质不直接接触，高温介质通过固体壁面向湿煤炭进行间接热量传递，在炉内采用负压抽吸或通入少量载气等方法将干燥过程产生的湿蒸汽排到干燥炉外。

根据回转炉内换热壁面结构形式的不同，干燥回转炉可分为外热式回转炉和列管回转炉两大类。外热式回转炉一般采用热烟气加热回转炉筒体外壁，通过筒壁对回转筒体内的物料进行加热干燥；列管式回转炉是外热式回转炉的一种结构形式，通过设置在回转炉筒体内的若干加热管对筒体内的煤炭进行加热干燥。

煤炭蒸汽干燥回转炉的主体是一个卧式回转筒体，筒体内沿炉长方向以同心圆方式排列2-5圈贯穿于整个筒体的加热管，加热管通过固定架固定在筒壁上，并随筒体一起转动，筒体按照进料端高、出料端低的倾斜方式进行安装。煤炭加入筒体内后随着筒体的旋转，煤炭不断被提升、滚落，并与加热管之间进行热量传递。蒸汽干燥回转炉利用蒸汽热量对煤炭进行间接传热，加热蒸汽从回转炉入料端经过汽室通入到列管内，煤炭从回转炉入料端加入到筒体内，在筒体内蒸汽走列管内侧煤炭走列管外侧，湿煤炭与蒸汽管壁进行接触换热。在回转炉筒体转动过程中，煤炭在向出料端方向移动过程中，煤炭中水分吸热后被气化蒸发，当煤炭流动到回转炉出料端时水份含量达到要求，干燥后的煤炭从回转炉出料端排出并进入下一工序继续进行处置。蒸汽换热后产生的冷凝液进入到水份回收系统进行循环利用，煤炭中夹带的空气以及干燥中产生的水蒸汽从回转炉出料端上部排出，再进入尾气处理系统回收水份。为提高回转炉干燥过程的干燥速率，通常在筒体内通入一股载湿气体，作为携带蒸汽的湿份载气，可将煤炭干燥过程中脱除的湿分快速排出回转炉。图2为煤炭干燥回转炉现有结构图。

在现有的煤炭干燥回转炉中存在的主要问题有：

(1)当较小粒度的煤炭在回转炉内干燥过程中，因煤层颗粒之间的空隙较小，颗粒与颗粒之间接触面积小，造成煤层内部辐射传热量较小和传导传热热阻较大，煤层表面吸收的热量较难传递到煤层中部，造成煤炭干燥过程中的质量不均；

(2)当回转炉干燥的煤炭粒度偏细时，煤炭颗粒之间的空隙度较小，煤层内部粉煤干燥排出的水蒸汽较难从料层内部排出，对煤炭的干燥质量影响很大；

(3)在煤炭回转炉干燥过程中，粒度较大的煤炭在一定干燥温度下需较长的干燥时间，而粒度较小的煤炭则需要较短的干燥时间，当干燥的煤炭粒度范围较大时，容易出现煤炭干燥质量不均、单炉产量较低的现象发生。

发明内容

针对现有的煤炭回转炉在干燥煤炭时存在的煤炭换热效率低、干燥时间长、单炉产量低、大颗粒煤炭干燥不彻底的问题，本申请提出了一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置及其加料工艺，该加料装置根据不同粒度的煤炭在回转炉内干燥需要不同的干燥时间，将不同粒度范围的煤炭从回转炉不同部位加入，通过对不同粒度的煤炭控制不同的干燥时间，可提高煤炭回转炉的产量和质量。

为了实现上述目的，本发明提供一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置，煤炭回转炉包括连接在支撑座上的卧式回转圆筒，所述卧式回转圆筒上连接有传动机构和出料机构，所述卧式回转圆筒内连接有蒸汽列管，所述蒸汽列管上设置有凝结水出口，所述卧式回转圆筒的入料端连接有粗粒煤炭进料管，出料端连接有中粒煤炭进料管、细粒煤炭进料管，所述粗粒煤炭进料管、中粒煤炭进料管、细粒煤炭进料管内均连接有煤炭螺旋输料机，所述粗粒煤炭进料管上设置有载气入口，所述蒸汽列管上设置有第一低压蒸汽入口。

其中粗粒煤炭进料管、中粒煤炭进料管、细粒煤炭进料管上均设置有煤炭入口。

进一步的，所述传动机构包括连接在卧式回转圆筒上的传动轮，所述支撑座上连接有电机，所述电机的输出轴上也连接有传动轮，两个所述传动轮之间连接有传动带。通过电机的输出轴的旋转使连接在电机输出轴上的传动轮转动，从而通过传动带将动力传递到卧式回转圆筒上的传动轮，进而使卧式回转圆筒转动。

进一步的，所述出料机构包括集料箱，所述集料箱内连接有螺旋形蒸汽管，所述螺旋形蒸汽管一端设置第二低压蒸汽入口，另一端设置有饱和水出口，所述集料箱顶部设置有含湿载气出口，底部设置有干燥粉煤出口。在卧式回转圆筒内干燥完毕的煤炭进入到集料箱内，然后通过集料箱底部的干燥粉煤出口排出即可。

进一步的，所述中粒煤炭进料管延伸至所述卧式回转圆筒的中部位置，所述细粒煤炭进料管延伸至所述卧式回转圆筒的后部位置。

为了实现上述目的，本申请还提出了一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置的加料工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：煤炭筛分：将煤炭在加入卧式回转圆筒干燥前，采用振动筛，将煤炭分为细粒煤炭、中粒煤炭和粗粒煤炭；

步骤2：粗粒煤炭的添加：将粗粒煤炭加入到连接在卧式回转圆筒的入料端的粗粒煤炭进料管内，粗粒煤炭在卧式回转圆筒旋转过程中从入料端逐渐向出料端方向移动，并与卧式回转圆筒内的蒸汽列管和炉气进行换热，煤炭温度逐渐升高同时将水份排出；

步骤3：中粒煤炭和细粒煤炭的添加：分别向通过连接在卧式回转圆筒出料端的中粒煤炭进料管、细粒煤炭进料管中加入中粒煤炭和细粒煤炭，将中粒煤炭加入到炉内中部位置，细粒煤炭加入到炉内后部位置；

步骤4：干燥：在卧式回转圆筒内，当各粒级煤炭在炉内随炉体转动并逐步向出料端流动过程中，通过控制不同粒级煤炭在炉内的不同焙烧时间，可使不同粒度的煤炭得到均匀干燥；

步骤5：出料：当煤炭流动到卧式回转圆筒的出料端时，符合干燥质量要求的煤炭从回转炉出料端排出，排出的物料即为干燥煤炭。

进一步的，所述煤炭的粒度范围包括0-30mm，所述细粒煤炭的粒度为0～3mm，所述中粒煤炭的粒度为3～10mm，所述粗粒煤炭的粒度为10～30mm。

进一步的，所述振动筛包括3mm振动筛、10mm振动筛。

进一步的，所述煤炭的粒度范围还包括0～100mm，相应的煤炭粒度根据煤炭干燥特性分级为3-5个不同粒级范围。

本申请的技术方案的加入回转炉前粒度分级原理如下：在煤炭的干燥中，一般30mm以下粉状煤炭采用回转炉进行干燥，在0-30mm煤炭中，一般0-3mm粒级范围煤炭占比较高，因小粒度煤炭的比表面大，其传热效率和干燥热阻较小，干燥过程中传热速度快、颗粒中水份容易排出，所需的干燥温度低和干燥时间较短；而大粒度煤炭的比表面小，其传热效率低和干燥阻力较大，干燥过程中热量从颗粒表面传递到中心部位及中心部位的水份传递到颗粒表面并排出的距离较长，煤炭所需的干燥温度高和干燥时间较长；同时，在0-30mm煤炭中，小颗粒煤炭挤占了大颗粒煤炭之间的空隙，影响煤炭料层内部的传热和传质过程。

本申请的技术方案提高粉状煤炭回转炉干燥质量采用的分级加料工艺为：在0～30mm粒级范围煤炭在加入回转炉干燥前，采用3mm振动筛、10mm振动筛将煤炭粒度分别为0～3mm细粒煤炭、3～10mm中粒煤炭和10～30mm粗粒煤炭，然后再采用煤炭螺旋输料机将粗粒煤炭加入到回转炉入料端，粗粒煤炭在回转炉旋转过程中从入料端逐渐向出料端方向移动，并与炉内列管和炉气进行换热，煤炭温度逐渐升高同时排出水份；在回转炉出料端，采用长行程螺旋输料机将中粒煤炭输送到炉内中部位置，采用短行程螺旋输料机将细粒煤炭输送到炉内后部位置；当各粒级煤炭在炉内随炉体转动并逐步向出料端移动过程中，通过控制不同粒级煤炭在炉内不同的焙烧时间，可使不同粒度的煤炭得到均匀干燥。当煤炭在回转炉内流动到出料端时，符合干燥质量的煤炭从出料端排出。

综上所述，本发明相较于现有技术的有益效果是：

(1)本申请根据不同粒度的煤炭在回转炉内干燥需要不同的干燥时间，将不同粒度范围的煤炭从回转炉不同部位加入，通过对不同粒度的煤炭控制不同的干燥时间，可提高煤炭回转炉的产量和质量；

(2)本申请将10～30mm粗粒煤炭从回转炉入料端加入，因10～30mm煤炭粒度较大、煤炭之间有一定的空隙，可在提高煤炭内部传导传热量的同时提高煤炭内部的辐射传热量，有利于10～30mm粗粒煤炭的干燥；

(3)本申请将粗粒煤炭从回转炉入料端加入后，煤炭在回转炉前半段干燥过程中因水份的排出，颗粒表面会出现较多空隙，然后再将中粒煤炭、细粒煤炭加入回转炉后，可提高煤层内部的透气性，从而提高煤炭的干燥效率。

附图说明

图1是本发明中一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置的结构示意图；

图2是现有的煤炭干燥回转炉的结构示意图；

图3是本发明一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置的分级加料工艺流程图。

图中标记为：1-煤炭入口，2-粗粒煤炭进料管，3-传动带，4-中部位置，5-后部位置，6-第二低压蒸汽入口，7-含湿载气出口，8-第一低压蒸汽入口，9-中粒煤炭进料管，10-细粒煤炭进料管，11-凝结水出口，12-饱和水出口，13-干燥粉煤出口，14-集料箱，15-卧式回转圆筒，16-蒸汽列管，17-电机，18-传动轮，19-支撑座，20-载气入口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合图1-3和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

参照图1-3，本发明提供的一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置，包括连接在支撑座19上的卧式回转圆筒15，卧式回转圆筒15上连接有传动机构和出料机构，卧式回转圆筒15内连接有蒸汽列管16，蒸汽列管16上设置有凝结水出口11，卧式回转圆筒15的入料端连接有粗粒煤炭进料管2，出料端连接有中粒煤炭进料管9、细粒煤炭进料管10，粗粒煤炭进料管2、中粒煤炭进料管9、细粒煤炭进料管10内均连接有煤炭螺旋输料机，粗粒煤炭进料管2上设置有载气入口20，蒸汽列管16上设置有第一低压蒸汽入口8。

其中粗粒煤炭进料管2、中粒煤炭进料管9、细粒煤炭进料管10上均设置有煤炭入口1。

实施例2

基于实施例1，参照图1-3，该实施例的传动机构包括连接在卧式回转圆筒15上的传动轮18，支撑座19上连接有电机17，电机17的输出轴上也连接有传动轮18，两个传动轮18之间连接有传动带3。

通过电机17的输出轴的旋转使连接在电机17输出轴上的传动轮18转动，从而通过传动带3将动力传递到卧式回转圆筒15上的传动轮18，进而使卧式回转圆筒15转动。

实施例3

基于实施例1，参照图1-3，该实施例的出料机构包括集料箱14，集料箱14内连接有螺旋形蒸汽管，螺旋形蒸汽管一端设置第二低压蒸汽入口6，另一端设置有饱和水出口12，集料箱14顶部设置有含湿载气出口7，底部设置有干燥粉煤出口13。

在卧式回转圆筒15内干燥完毕的煤炭进入到集料箱14内，然后通过集料箱14底部的干燥粉煤出口13排出即可。

实施例4

基于实施例1，参照图1-3，该实施例的中粒煤炭进料管9延伸至卧式回转圆筒15的中部位置4，细粒煤炭进料管10延伸至卧式回转圆筒15的后部位置5。

实施例5

一种提高粉状煤炭回转炉干燥质量的分级加料装置的加料工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：煤炭筛分：将煤炭在加入卧式回转圆筒15干燥前，采用振动筛，将煤炭分为细粒煤炭、中粒煤炭和粗粒煤炭；

步骤2：粗粒煤炭的添加：将粗粒煤炭加入到连接在卧式回转圆筒15的入料端的粗粒煤炭进料管2内，粗粒煤炭在卧式回转圆筒15旋转过程中从入料端逐渐向出料端方向移动，并与卧式回转圆筒15内的蒸汽列管16和炉气进行换热，煤炭温度逐渐升高同时将水份排出；

步骤3：中粒煤炭和细粒煤炭的添加：分别向通过连接在卧式回转圆筒15出料端的中粒煤炭进料管9、细粒煤炭进料管10中加入中粒煤炭和细粒煤炭，将中粒煤炭加入到炉内中部位置4，细粒煤炭加入到炉内后部位置5；

步骤4：干燥：在卧式回转圆筒15内，当各粒级煤炭在炉内随炉体转动并逐步向出料端流动过程中，通过控制不同粒级煤炭在炉内的不同焙烧时间，可使不同粒度的煤炭得到均匀干燥；

步骤5：出料：当煤炭流动到卧式回转圆筒15的出料端时，符合干燥质量要求的煤炭从回转炉出料端排出，排出的物料即为干燥煤炭。

其中，煤炭的粒度范围包括0-30mm，细粒煤炭的粒度为0～3mm，中粒煤炭的粒度为3～10mm，所述粗粒煤炭的粒度为10～30mm；振动筛包括3mm振动筛、10mm振动筛；煤炭的粒度范围还包括0～100mm，相应的煤炭粒度根据煤炭干燥特性分级为3-5个不同粒级范围。

本申请的技术方案的加入回转炉前粒度分级原理如下：在煤炭的干燥中，一般30mm以下粉状煤炭采用回转炉进行干燥，在0-30mm煤炭中，一般0-3mm粒级范围煤炭占比较高，因小粒度煤炭的比表面大，其传热效率和干燥热阻较小，干燥过程中传热速度快、颗粒中水份容易排出，所需的干燥温度低和干燥时间较短；而大粒度煤炭的比表面小，其传热效率低和干燥阻力较大，干燥过程中热量从颗粒表面传递到中心部位及中心部位的水份传递到颗粒表面并排出的距离较长，煤炭所需的干燥温度高和干燥时间较长；同时，在0-30mm煤炭中，小颗粒煤炭挤占了大颗粒煤炭之间的空隙，影响煤炭料层内部的传热和传质过程。

本申请的技术方案提高粉状煤炭回转炉干燥质量采用的分级加料工艺为：在0～30mm粒级范围煤炭在加入回转炉干燥前，采用3mm振动筛、10mm振动筛将煤炭粒度分别为0～3mm细粒煤炭、3～10mm中粒煤炭和10～30mm粗粒煤炭，然后再采用煤炭螺旋输料机将粗粒煤炭加入到回转炉入料端，粗粒煤炭在回转炉旋转过程中从入料端逐渐向出料端方向移动，并与炉内列管和炉气进行换热，煤炭温度逐渐升高同时排出水份；在回转炉出料端，采用长行程螺旋输料机将中粒煤炭输送到炉内中部位置4，采用短行程螺旋输料机将细粒煤炭输送到炉内后部位置5；当各粒级煤炭在炉内随炉体转动并逐步向出料端移动过程中，通过控制不同粒级煤炭在炉内不同的焙烧时间，可使不同粒度的煤炭得到均匀干燥。当煤炭在回转炉内流动到出料端时，符合干燥质量的煤炭从出料端排出。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。