專利名稱：顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に嚰把b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に?，以及實施該工藝所使用的回?zé)崾焦潭ù哺稍镅b置，主要用于褐煤等顆粒狀物料的干燥。
背景技術(shù)：
褐煤是一種高水分、高灰分、高揮發(fā)分、低熱值、低灰熔點、污染重且利用率相對較低的資源，褐煤含水30%-50%，造成褐煤熱值低、燃點低和二氧化碳排放量大，直接燃燒未提質(zhì)的褐煤原煤，會產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染問題，增加電廠和煤化工項目的建設(shè)和運行的成本；同時，較高的含水量導(dǎo)致褐煤運輸費用增加。褐煤含水分為外在水、毛細水、吸附水和結(jié)晶水，在100°C -110°C條件下，可以脫除褐煤的外在水、毛細水以及部分吸附水，褐煤熱值提高約40%以上，這個過程為干燥過程；再升高到150°C以上，可以脫除結(jié)晶水，并引起褐煤結(jié)構(gòu)改變，這個過程為褐煤提質(zhì)；對于褐煤來說，干燥是一切利用的基礎(chǔ)。褐煤脫除水分的方法有:蒸發(fā)干燥和非蒸發(fā)干燥；非蒸發(fā)干燥包括熱一壓脫水和溶劑置換脫水，非蒸發(fā)脫水的操作條件要求高和脫水費效比較差，設(shè)備復(fù)雜昂貴；非蒸發(fā)脫水方法同時還有提質(zhì)功能，對于僅需要干燥即可的場合過于浪費，并且脫水效果不佳，市場應(yīng)用不好。褐煤蒸發(fā)干燥方法有:熱煙氣直接干燥和間接干燥、蒸汽干燥、熱泵干燥。燃煤煙氣直接接觸干燥:有鏈板式、移動床式、轉(zhuǎn)筒式干燥機，其缺點為單機處理量小、占地面積大、投資高、排放大、污染大，溫度控制難，因高揮發(fā)分易揮發(fā)可燃氣體，易自燃爆炸發(fā)生事故；燃煤煙氣間接干燥的設(shè)備體積大、傳熱效果差、效率極低而少有采用。

蒸汽干燥包括回轉(zhuǎn)管式干燥技術(shù)和蒸汽流化床干燥技術(shù)，回轉(zhuǎn)管式和流化床的作用主要是均勻化物料，兩種技術(shù)都以壓力為0.15MPa—0.8MPa飽和蒸汽為加熱介質(zhì)的間接加熱干燥器，將煤加熱使水分蒸發(fā)，并利用和煤一起進入干燥器的空氣或蒸汽作為脫水介質(zhì)，通過除塵器將煤粉分離，排入大氣，缺點是蒸發(fā)褐煤中水分的熱量來自于蒸汽潛熱，蒸汽耗量大于需脫水量，能耗高，尾氣排放量大，流化床技術(shù)維持流化狀態(tài)時電力消耗大。為了降低蒸汽或能量消耗，并回收物料脫水蒸發(fā)的蒸汽潛熱，降低能耗，專利申請?zhí)枮?01210241064.1的《一種褐煤干燥提質(zhì)系統(tǒng)》專利申請?zhí)岢觯瑢嚎s式熱泵應(yīng)用到蒸發(fā)脫水干燥工藝中，以電能驅(qū)動熱泵加熱物料，熱源為褐煤脫水蒸發(fā)的混合蒸汽，其他設(shè)備同現(xiàn)有設(shè)備；同發(fā)明人提出的另一專利申請?zhí)枮?01210241188.X的《一種集成吸收式熱泵的褐煤干燥發(fā)電系統(tǒng)》專利申請?zhí)岢?，將吸收式熱泵?yīng)用到蒸發(fā)脫水干燥工藝中，以更高品質(zhì)、更高溫度的熱源驅(qū)動熱泵加熱物料，低溫?zé)嵩礊楹置好撍舭l(fā)的混合蒸汽，其他設(shè)備同現(xiàn)有設(shè)備；以上兩項專利可以降低總能耗，但是都以消耗了更高品位能源為代價，從能源價值方面來講并不理想，并且熱泵系統(tǒng)的加入使得設(shè)備造價大幅提高、復(fù)雜程度和故障率升高，經(jīng)濟性和實用性不好。綜上所述，已有的干燥工藝均存在能量消耗大、排放大、設(shè)備復(fù)雜、設(shè)備昂貴等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に嚰把b置，以解決現(xiàn)有技術(shù)干燥工藝及裝置均存在的能量消耗大、排放大、設(shè)備復(fù)雜、設(shè)備昂貴等的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に?，其特征?包括以下步驟:
(1)預(yù)熱:將待干燥顆粒物料置于封閉的固定床內(nèi)，用外界熱源預(yù)熱待干燥顆粒物料到需要溫度，將待干燥顆粒物料的待脫除組分蒸發(fā)為蒸汽；
(2)蒸氣的利用:抽取所述的蒸氣加壓到對應(yīng)干燥顆粒物料需要溫度的飽和蒸汽壓力，送入固定床內(nèi)的間壁冷凝器冷凝間接加熱干燥顆粒物料，維持物料干燥所需溫度和熱消耗，脫除組分蒸汽冷凝為液體后排出；
(3)熱源補充:因熱散失和物料干燥脫除組分蒸發(fā)與冷凝潛熱不對等而引起熱量不足時，用所述的外界熱源進程補充。所述的步驟(2)采用風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備從固定床上部的抽汽口抽出脫除組分蒸汽；步驟(3)中的外界熱源通過控制熱源控制閥門向所述的間壁冷凝器補充熱源。自動控制設(shè)備的控制方法為:以固定床內(nèi)干燥顆粒物料脫除組分的蒸汽壓力為控制目標(biāo)；在壓力低于設(shè)定值時，減小抽汽口抽出脫除組分蒸汽速率或補充熱消耗；在壓力高于設(shè)定值時，增大抽汽口抽出脫除組分蒸汽速率。在加熱待干燥顆粒物料待脫除組分蒸發(fā)時，在蒸汽流動推動下，不凝氣體會積聚在間壁冷凝器的排液口的不凝氣體抽氣管內(nèi)，采用溫度動力單元自動開啟自力式控制閥，抽出不凝氣體；抽出不凝氣體后，不凝氣體抽氣管內(nèi)充入蒸汽，蒸汽冷凝放熱，不凝氣體抽氣管的溫度升高，自力式控制閥的溫度動力單元動作，關(guān)閉自力式控制閥，完成不凝氣體抽出。一種實現(xiàn)所述的顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に嚨母稍镅b置，包括預(yù)熱和補充熱源、風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備、管路、以及自動控制輔助設(shè)備，其特征是:帶有進料口和卸料口的封閉的固定床，固定床封閉外壁上開抽汽口，進料口和卸料口帶有封閉蓋；固定床內(nèi)置間壁式冷凝器，間壁式冷凝器設(shè)進汽口和排液口，間壁式冷凝器進汽口和排液口通過管道引出固定床；管道連接固定床抽汽口、風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備、間壁式冷凝器進汽口 ；預(yù)熱和補充熱源通過管道連接到間壁式冷凝器進氣口 ；間壁式冷凝器排液口管道設(shè)有排液控制裝置。兩個干燥裝置串聯(lián)使用，一個干燥裝置工作溫度處于低位，另一個干燥裝置工作溫度處于高位，管道連接低位干燥裝置固定床抽汽口、風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備、高位干燥裝置間壁式冷凝器進汽口，高位干燥裝置抽汽口管道連接低位干燥裝置間壁式冷凝器進汽口，組成雙效裝置。所述的間壁式冷凝器排液口管道排液的液位之上引出不凝氣體抽氣管，不凝氣體抽氣管管端設(shè)有自力式控制閥，自力式控制閥的啟閉控制為溫度動力單元。預(yù)熱和補充熱源為蒸汽，蒸汽工質(zhì)與物料待脫除組分相同。在所述的固定床的外壁設(shè)有保溫層。本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明的褐煤等物料的干燥是封閉的，脫水蒸發(fā)的蒸汽同時也是干燥裝置工作介質(zhì)，相對已有技術(shù)，排放極少，預(yù)熱能耗和加壓設(shè)備能耗或者總能耗也低于已有技術(shù)，運轉(zhuǎn)機械也遠少于現(xiàn)有技術(shù)，可靠性更高，更為簡單，并且封閉低溫干燥，褐煤不接觸空氣，溫度低揮發(fā)少，不會出現(xiàn)燃燒爆炸情況，更為安全。


圖1是本發(fā)明單套裝置實施例的總體結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明雙套裝置實施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明的回?zé)崾焦潭ù哺稍镅b置的基本組成包括:顆粒狀物料1，固定床2，封閉外壁上開的抽汽口 21，間壁式冷凝器3，間壁式冷凝器3的進氣口 31，間壁式冷凝器3的排液口 32，風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備4，預(yù)熱和補充熱源5，熱源控制閥門51，22為進料口，221為進料口封閉蓋，23為卸料口，231為卸料口封閉蓋，321為排液控制裝置，322為不凝氣體抽氣管，3221為自力式控制閥，4為風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備，6為自動控制設(shè)備，61為控制信號采集裝置，62為加壓設(shè)備4的控制裝置，63為熱源控制閥門51的控制裝置，7為各連接管道，8為供料裝置，9為卸料運輸裝置。在所述的固定床2的外壁設(shè)有保溫層(未圖示)。在固定床2的人上端和下端分別設(shè)有進料口 22和卸料口 23，在進料口 22和卸料口 23分別裝有可以自動控制開關(guān)的封閉蓋221和封閉蓋231。固定床2的上部的封閉外壁上開有抽汽口 21，固定床2內(nèi)置間壁式冷凝器3，間壁式冷凝器3的上下端分別設(shè)有進汽口31和排液口 32，進汽口 31和排液口 32通過管道7引出固定床2 ;管道7連接固定床抽汽口 21、風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備4(其出口設(shè)有向外導(dǎo)通的單向閥)、間壁式冷凝器進汽口 31、預(yù)熱和補充熱源5通過管道連接到間壁式冷凝器3的進氣口 31 ;間壁式冷凝器3排液口 32管道設(shè)有排液控制裝置321。排液控制裝置321為現(xiàn)有技術(shù)，其作用一是控制排液和液位，在排液端口形成液體水封，不使間壁式冷凝器3直通外部大氣環(huán)境；二是間歇排空，為提升間壁式冷凝器3的性能或在初始工作時，排出混有不凝氣體的蒸汽或污物。所述的兩個干燥裝置串聯(lián)使用，一個干燥裝置LS工作溫度處于低位，另一個干燥裝置HS工作溫度處于高位，管道7連接低位干燥裝置LS固定床抽汽口 21、風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備4、高位干燥裝置HS間壁式冷凝器進汽口 H31，高位干燥裝置HS抽汽口 21由管道7連接低位干燥裝置LS間壁式冷凝器3進汽口 L31，組成雙效裝置。LS為低位干燥裝置，HS為高位干燥裝置，I是顆粒狀物料，2是固定床，21為封閉外壁上開的抽汽口，22為進料口，221為進料口封閉蓋，23為卸料口，231為卸料口封閉蓋，3為間壁式冷凝器，L31為低位干燥裝置LS的間壁式冷凝器的進氣口，H31為低位干燥裝置HS的間壁式冷凝器的進氣口，32為間壁式冷凝器的排液口，321為排液控制裝置，322為不凝氣體抽氣管，3221為自力式控制閥，4為風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備，5為預(yù)熱和補充熱源，51為熱源控制閥門，6為自動控制設(shè)備，61為控制信號采集裝置，62為加壓設(shè)備4的控制裝置，63為熱源控制閥門L51和H51的控制裝置。自動控制設(shè)備6的控制方法為:以固定床2內(nèi)干燥顆粒物料I脫除組分的蒸汽壓力為控制目標(biāo)；在壓力低于設(shè)定值時，減小抽汽口 21抽出脫除組分蒸汽速率或以熱源5補充熱消耗；在壓力高于設(shè)定值時，增大抽汽口 21抽出脫除組分蒸汽速率。所述的回?zé)崾焦潭ù哺稍镅b置，間壁式冷凝器3排液口 32管道排液的液位之上引出不凝氣體抽氣管322，不凝氣體抽氣管322管端設(shè)有自力式控制閥3221，自力式控制閥的啟閉控制為溫度動力單兀。溫度動力單元為現(xiàn)有技術(shù)，溫度動力單元也稱溫包，是感溫元件，是感溫自力式控制閥的自動執(zhí)行元件，溫度變化引起溫度動力單元內(nèi)材料的收縮和膨脹，產(chǎn)生位移變化，從而推動閥門的開啟和關(guān)閉。所述的回?zé)崾焦潭ù哺稍镅b置，預(yù)熱和補充熱源5為蒸汽，蒸汽工質(zhì)與物料I待脫除組分相同。本發(fā)明的工作過程:
參見圖1，供料裝置8把原料處理成合適顆粒度的待干燥顆粒物料1，固定床2卸料口23的卸料口封閉蓋231關(guān)閉，待干燥顆粒物料I通過固定床2的進料口 22裝入固定床2內(nèi)，關(guān)閉進料口封閉蓋221，開啟預(yù)熱和補充熱源5的熱源控制閥門51，熱源蒸汽通過進氣口 31送入固定床2內(nèi)間壁式冷凝器3，預(yù)熱待干燥顆粒物料1，在待干燥顆粒物料I達到需要溫度，待干燥顆粒物料I待脫除組分蒸發(fā)，關(guān)閉或調(diào)整熱源控制閥門51，開啟風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備4，通過抽汽口 21抽取該組分蒸汽，并加壓到對應(yīng)干燥顆粒物料I需要溫度的飽和蒸汽壓力，組分蒸汽通過進氣口 31送入固定床2內(nèi)間壁冷凝器3，冷凝加熱干燥顆粒物料I保持待脫除組分蒸發(fā)，冷凝為液體的脫除組分從排液口 32排出，形成自持性循環(huán)；控制設(shè)備6通過控制信號采集裝置61監(jiān)測固定床2內(nèi)的壓力變化，在壓力低于設(shè)定值時，控制風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備4減小從抽汽口 21抽出脫除組分蒸汽速率，或控制熱源控制閥門51以熱源5補充熱消耗，在壓力高于設(shè)定值時，控制風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備4增大抽汽口 21抽出脫除組分蒸汽速率；在加熱待干燥顆粒物料I待脫除組分蒸發(fā)時，不可避免會產(chǎn)生不凝氣體，不凝氣體會影響間壁式冷凝器3工作，隨著蒸汽冷凝，不凝氣體析出分離，在蒸汽流動推動下，不凝氣體會積聚在排液口 32的不凝氣體抽氣管322內(nèi)，沒有蒸汽的冷凝放熱，不凝氣體抽氣管322溫度下降，自力式控制閥3221的溫度動力單元動作，開啟自力式控制閥3221，抽出不凝氣體，抽出不凝氣體后，不凝氣體抽氣管322內(nèi)充入蒸汽，蒸汽冷凝放熱，不凝氣體抽氣管322的溫度升高，自力式控制閥3221的溫度動力單元動作，關(guān)閉自力式控制閥3221，完成不凝氣體抽出；待干燥顆粒物料I達到干燥指標(biāo)時，停下各設(shè)備，打開固定床2卸料口 23的卸料口封閉蓋231，卸除物料后關(guān)閉封閉蓋231，裝入新物料，開始下一個干燥循環(huán)。圖2所示的雙效裝置的運行步驟同以上步驟，控制設(shè)備6通過控制信號采集裝置61監(jiān)測干燥裝置LS固定床2內(nèi)的壓力變化，對雙效裝置風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備4的抽汽速率和熱源5補充進行控制，兩套干燥裝置內(nèi)的溫度可自適應(yīng)和自平衡。本發(fā)明和已有技術(shù)的明顯區(qū)別是:已有技術(shù)對褐煤等物料干燥是開放或半開放的，脫水蒸發(fā)的蒸汽被干燥介質(zhì)或中間介質(zhì)帶走；本發(fā)明的褐煤等物料干燥是封閉的，脫水蒸發(fā)的蒸汽同時也是干燥裝置工作介質(zhì)，相對已有技術(shù)，排放極少，預(yù)熱能耗和加壓設(shè)備能耗或者總能耗也低于已有技術(shù)，運轉(zhuǎn)機械也遠少于現(xiàn)有技術(shù)，可靠性更高，更為簡單，并且封閉低溫干燥，褐煤不接觸空氣，溫度低揮發(fā)少，不會出現(xiàn)燃燒爆炸情況，更為安全。
本發(fā)明在對顆粒狀物料如褐煤進行脫水時，圖1的實施例中的固定床內(nèi)壓力控制目標(biāo)可設(shè)置在比大氣壓稍高，避免漏入大氣以增加能耗和降低傳熱，比如設(shè)置絕對壓力為102kPa，此時褐煤蒸發(fā)脫水溫度在iorc -110°C之間，加壓設(shè)備將脫水蒸汽升壓到170kPa—230kPa,對應(yīng)蒸汽冷凝溫度115°C _125°C，維持冷凝器對物料溫差和傳熱效率，這樣的設(shè)計，一是可以使固定床造價低、密封簡單，二是操作溫度低、安全，三是排放低，比現(xiàn)有技術(shù)有更佳的經(jīng)濟性。在一般情況下，采用圖1的實施例結(jié)構(gòu)更簡單，操作更為靈活，是較佳的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に嚕涮卣魇?包括以下步驟: (1)預(yù)熱:將待干燥顆粒物料置于封閉的固定床內(nèi)，用外界熱源預(yù)熱待干燥顆粒物料到需要溫度，將待干燥顆粒物料的待脫除組分蒸發(fā)為蒸汽； (2)蒸氣的利用:抽取所述的蒸氣加壓到對應(yīng)干燥顆粒物料需要溫度的飽和蒸汽壓力，送入固定床內(nèi)的間壁冷凝器冷凝間接加熱干燥顆粒物料，維持物料干燥所需溫度和熱消耗，脫除組分蒸汽冷凝為液體后排出； (3)熱源補充:因熱散失和物料干燥脫除組分蒸發(fā)與冷凝潛熱不對等而引起熱量不足時，用所述的外界熱源進程補充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に嚕涮卣魇? 所述的步驟(2)采用風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備從固定床上部的抽汽口抽出脫除組分蒸汽；步驟(3)中的外界熱源通過控制熱源控制閥門向所述的間壁冷凝器補充熱源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に?，其特征? 自動控制設(shè)備的控制方法為:以固定床內(nèi)干燥顆粒物料脫除組分的蒸汽壓力為控制目標(biāo)；在壓力低于設(shè)定值時，減小抽汽口抽出脫除組分蒸汽速率或補充熱消耗；在壓力高于設(shè)定值時，增大抽汽口抽出脫除組分蒸汽速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に?，其特征? 在加熱待干燥顆粒物料待脫除組分蒸發(fā)時，在蒸汽流動推動下，不凝氣體會積聚在間壁冷凝器的排液口的不凝氣體抽氣管內(nèi)，采用溫度動力單元自動開啟自力式控制閥，抽出不凝氣體；抽出不凝氣體后，不凝氣體抽氣管內(nèi)充入蒸汽，蒸汽冷凝放熱，不凝氣體抽氣管的溫度升高，自力式控制閥的溫度動力單元動作，關(guān)閉自力式控制閥，完成不凝氣體抽出。
5.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に嚨母稍镅b置，包括預(yù)熱和補充熱源、風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備、管路、以及自動控制輔助設(shè)備，其特征是:帶有進料口和卸料口的封閉的固定床，固定床封閉外壁上開抽汽口，進料口和卸料口帶有封閉蓋；固定床內(nèi)置間壁式冷凝器，間壁式冷凝器設(shè)進汽口和排液口，間壁式冷凝器進汽口和排液口通過管道引出固定床；管道連接固定床抽汽口、風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備、間壁式冷凝器進汽口 ；預(yù)熱和補充熱源通過管道連接到間壁式冷凝器進氣口 ；間壁式冷凝器排液口管道設(shè)有排液控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的干燥裝置，其特征是:兩個干燥裝置串聯(lián)使用，一個干燥裝置工作溫度處于低位，另一個干燥裝置工作溫度處于高位，管道連接低位干燥裝置固定床抽汽口、風(fēng)機或壓縮機加壓設(shè)備、高位干燥裝置間壁式冷凝器進汽口，高位干燥裝置抽汽口管道連接低位干燥裝置間壁式冷凝器進汽口，組成雙效裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回?zé)崾焦潭ù哺稍镅b置，其特征是:所述的間壁式冷凝器排液口管道排液的液位之上引出不凝氣體抽氣管，不凝氣體抽氣管管端設(shè)有自力式控制閥，自力式控制閥的啟閉控制為溫度動力單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回?zé)崾焦潭ù哺稍镅b置，其特征是:預(yù)熱和補充熱源為蒸汽，蒸汽工質(zhì)與物料待脫除組分相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回?zé)崾焦潭ù哺稍镅b置，其特征是:在所述的固定床的外壁設(shè)有保溫層。
全文摘要
一種顆粒狀物料的回?zé)崾焦潭ù哺稍锕に嚰把b置，將待干燥顆粒物料置于封閉的固定床內(nèi)，用外界熱源預(yù)熱待干燥顆粒物料到需要溫度，將待干燥顆粒物料的待脫除組分蒸發(fā)為蒸汽；抽取所述的蒸氣加壓到對應(yīng)干燥顆粒物料需要溫度的飽和蒸汽壓力，送入固定床內(nèi)的間壁冷凝器冷凝間接加熱干燥顆粒物料，維持物料干燥所需溫度和熱消耗，脫除組分蒸汽冷凝為液體后排出；因熱散失和物料干燥脫除組分蒸發(fā)與冷凝潛熱不對等而引起熱量不足時，用所述的外界熱源進程補充。本發(fā)明的優(yōu)點是排放極少，總能耗低，運轉(zhuǎn)機械少，可靠性更高，結(jié)構(gòu)簡單，封閉低溫干燥，褐煤不接觸空氣，溫度低揮發(fā)少，不會出現(xiàn)燃燒爆炸情況，更為安全。
文檔編號F26B21/00GK103090642SQ201310016860
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者聶紅軍 申請人:聶紅軍