專利名稱：一種褐煤提質(zhì)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種褐煤提質(zhì)的裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種潔凈煤技術(shù)，尤其涉及一種褐煤提質(zhì)的裝置及其提質(zhì)方法。[0002]背景技術(shù)[0003]褐煤是煤化程度最低的煤種，煤化程度介于泥炭和煙煤之間，含水量高，在空氣中易風(fēng)化；含一定量的原生腐殖酸，碳含量低，氧含量高，氫含量變化大；揮發(fā)分一般在 45% 55%。由于褐煤水分高、熱值低、易風(fēng)化和自燃，單位能量的運(yùn)輸成本高，不利于長距離輸送和貯存。褐煤直接燃燒的熱效率較低，且溫室氣體的排放量也很大，難以大規(guī)模開發(fā)利用。此外，褐煤作為原料轉(zhuǎn)化利用也受到限制，褐煤液化、干餾和氣化都需要把煤中水分降至10%以下。[0004]據(jù)第三次全國煤炭資源調(diào)查(1999年)，我國煤炭資源總量為5. 57萬億t，保有儲(chǔ)量10032. 6億t，已探明的褐煤保有儲(chǔ)量為1311. 42億t，約占煤炭保有儲(chǔ)量的13%，因此大量的褐煤需要進(jìn)行褐煤提質(zhì)。褐煤提質(zhì)是指褐煤在脫水、成型和熱分解等過程中，煤的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)化成具有近似煙煤性質(zhì)的提質(zhì)煤。褐煤脫水提質(zhì)加工后，水分顯著降低，發(fā)熱量大幅度提高，既可防止煤炭自燃、便于運(yùn)輸和貯存，又有利于發(fā)電、造氣、化工等使用。[0005]近年來，隨著國內(nèi)煤炭價(jià)格大幅上漲，價(jià)格相對(duì)低廉的褐煤資源又重新引起能源化工行業(yè)的重視，一批新建煤化工項(xiàng)目紛紛改用褐煤作為原料，開發(fā)出了多種褐煤提質(zhì)加工技術(shù)。國內(nèi)外褐煤提質(zhì)加工技術(shù)歸納起來大體可分為非蒸發(fā)脫水提質(zhì)技術(shù)、蒸發(fā)脫水提質(zhì)技術(shù)、熱解提質(zhì)技術(shù)三大類。[0006]以高溫高壓蒸汽(或高溫?zé)嵊?干燥技術(shù)為代表的褐煤非蒸發(fā)脫水提質(zhì)技術(shù)，是一種通過高溫高壓等條件來改變褐煤的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)，將之轉(zhuǎn)變成為潔凈、高效的煙煤燃料的提質(zhì)方法。這種新型提質(zhì)技術(shù)是將褐煤與高溫高壓蒸汽(或高溫?zé)嵊?直接接觸， 使水分脫出，從而使褐煤收縮變得更加致密，疏水性增強(qiáng)。該方法熱效率及其安全性都比較尚ο[0007]美國KFx公司在上世紀(jì)80年代中期開發(fā)了 K燃料工藝(K-Fuel Process)技術(shù)， 經(jīng)過20年的完善已進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段。其提質(zhì)過程是煤經(jīng)過粉碎之后，通過傳送裝置送入高壓釜。高壓釜內(nèi)壓力和溫度分別維持在3. 和238°C。在高壓釜中，煤塊發(fā)生破裂， 將硫化物從煤中分離出來，煤中的水分也隨之蒸發(fā)掉。經(jīng)過高溫高壓處理的煤粉和蒸發(fā)出來的水蒸汽可以直接送入鍋爐進(jìn)行發(fā)電或供熱。[0008]類似的技術(shù)還有烏克蘭的熱壓處理工藝將粒度為13 IOOmm的褐煤，在壓力為2MPa的飽和蒸汽下處理2 3h，使煤收縮而脫除其中水分。最終將其水分由33%降至 15% 18%，熱值則由 15. 7MJ/kg 提高到 20. 7MJ/kg。[0009]日本電源開發(fā)公司(D)和川崎重工公司(K)從1976年開始研究并成功開發(fā)出了 D-K非蒸發(fā)脫水工藝。D-K脫水工藝可實(shí)現(xiàn)褐煤水分在非蒸發(fā)條件下加熱，使水分以液體狀態(tài)從褐煤中脫出，其煤質(zhì)變化類似天然的煤化作用。裝置內(nèi)有4臺(tái)壓力釜，可實(shí)現(xiàn)半連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，壓力釜之間可實(shí)現(xiàn)排出蒸汽和熱水的回收。[0010]日本神戶制鋼所(Kobe Steel Group)于 1993 年開始研究 UBC (Upgrading Brown Coal)褐煤提質(zhì)技術(shù)，其特點(diǎn)是用輕油去除褐煤中的水分。具體工藝是將褐煤研磨成粉狀后，與再生油(通常是石油裂解產(chǎn)生的輕油)和重油混合，形成煤漿，然后在一個(gè)蒸發(fā)器中加熱煤漿，水分被蒸發(fā)，再用細(xì)頸盛水瓶從脫水的煤漿中回收油，得到提質(zhì)粉煤，最后將提質(zhì)的煤壓制成型。[0011]長期以來，歐洲許多盛產(chǎn)褐煤的國家除將褐煤用于發(fā)電和大型鍋爐外，其余都是將其加工成型煤后用于工業(yè)和民用，澳大利亞亦不例外。褐煤在成型過程中，經(jīng)過高壓或剪切等物理作用，使其凝膠結(jié)構(gòu)及孔隙系統(tǒng)受到了不可逆的破壞，因而從本質(zhì)上改變了煤樣的煤階，煤化度也隨之提高。[0012]上述褐煤提質(zhì)工藝，所需設(shè)備復(fù)雜，工藝流程較多，投資大，熱效率低，不利于在中國的大規(guī)模推廣應(yīng)用。實(shí)用新型內(nèi)容[0013]為解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種褐煤提質(zhì)的裝置及其提質(zhì)方法，裝置包括煤漿制備裝置、泵，管道干燥器、多個(gè)自蒸發(fā)器、加熱裝置和液固分離器，所述泵一端連接煤漿制備裝置，另一端連接所述管道干燥器的入口端；所述管道干燥器為套管形式，其外部設(shè)置有煤漿預(yù)熱夾套和多個(gè)二次蒸汽預(yù)熱夾套，所述自蒸發(fā)器具有煤漿管和蒸汽管，多個(gè)自蒸發(fā)器的煤漿管串聯(lián)連接，其一端連接所述管道干燥器的出口端，另一端連接所述煤漿預(yù)熱夾套，所述煤漿預(yù)熱夾套的另一端連接所述液固分離器；所述二次蒸汽預(yù)熱夾套的一端分別連接所述自蒸發(fā)器的蒸汽出口，另一端連接冷凝水槽；所述加熱裝置采用熔鹽或?qū)嵊烷g接加熱。[0014]其中所述泵為高壓柱塞泵或隔膜泵。[0015]其中所述自蒸發(fā)器的數(shù)量與所述二次蒸汽預(yù)熱夾套的數(shù)量相同，每個(gè)二次蒸汽預(yù)熱夾套分別連接一個(gè)自蒸發(fā)器。[0016]其中所述二次蒸汽預(yù)熱夾套為管殼式換熱器，數(shù)量為3 20節(jié)，每節(jié)長度6 12 米，節(jié)與節(jié)之間采用法蘭連接。[0017]其中所述加熱裝置由3 6節(jié)套管換熱器組成。[0018]其中所述加熱裝置設(shè)置為靠近管道干燥器的出口端。[0019]其中所述液固分離器為旋液分離器和離心機(jī)。[0020]其中所述煤漿制備裝置包括順次相連的輸煤機(jī)、磨煤機(jī)和煤漿槽。[0021]上述褐煤提質(zhì)裝置的提質(zhì)方法包括以下步驟[0022]煤漿通過煤漿制備裝置進(jìn)入泵，由泵將煤漿泵入管道干燥器中；[0023]煤漿在管道干燥器中流動(dòng)，由煤漿預(yù)熱夾套中的熱煤漿和二次蒸汽預(yù)熱夾套中的蒸汽預(yù)熱至100 200°c ；[0024]預(yù)熱后的煤漿進(jìn)入管道干燥器設(shè)置的加熱裝置的區(qū)段，與加熱裝置中的熔鹽或過熱蒸汽或?qū)嵊烷g接熱交換，加熱到250 300°C，并調(diào)節(jié)煤漿的停留時(shí)間確保水分脫除；[0025]加熱干燥后的煤漿進(jìn)入自蒸發(fā)器，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入二次蒸汽預(yù)熱夾套，用于預(yù)熱新泵入的煤漿；[0026]從多個(gè)自蒸發(fā)器中流出的煤漿進(jìn)入煤漿預(yù)熱夾套，用于預(yù)熱新泵入的煤漿；[0027]煤漿自煤漿預(yù)熱夾套中流出，進(jìn)入液固分離器進(jìn)行液固分離，得到提質(zhì)后的煤粉， 煤粉可進(jìn)一步壓塊，或煤漿不經(jīng)液固分離直接制取水煤漿。[0028]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于[0029]1、褐煤蒸發(fā)脫水存在能耗較大。非蒸發(fā)脫水工藝是將煤中水以液態(tài)脫除，因此節(jié)省了水的蒸發(fā)潛熱，并減少了溫室氣體的排放約25% ；[0030]2、剛采出的褐煤直接粉碎制漿，減少了褐煤氧化；[0031]3、經(jīng)該連續(xù)裝置提質(zhì)后，褐煤熱值提高40 100%，褐煤的水分脫除50 70%， 氧脫除50 70%，可溶性Na、K、S、N、Fe、Ca也被部分脫除，改質(zhì)后褐煤可進(jìn)一步用于水煤漿生產(chǎn)或壓塊后外運(yùn)；[0032]4、預(yù)熱段采用多管換熱，充分利用熱煤漿顯熱和自蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽的顯熱預(yù)熱煤漿，熱效率高；[0033]5、加熱段采用熔鹽加熱提高傳熱效率，無需高壓蒸汽，節(jié)省投資；[0034]6、與在熱風(fēng)中或過熱蒸汽中干燥脫水相比，同樣數(shù)量的煤采用該技術(shù)僅需要40% 的能量；[0035]7、采用DCS或PLC控制技術(shù)，進(jìn)行該工藝的壓力、流量、溫度、液位等參數(shù)的多點(diǎn)循回檢測(cè)、顯示、報(bào)警、記錄等；[0036]8、為了增加停留時(shí)間可方便調(diào)節(jié)保溫段的長度，保證提質(zhì)效果；[0037]9、與國際上目前采用的多管干燥裝置相比，能耗低，無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，維修費(fèi)用低，可大規(guī)模、連續(xù)褐煤脫水、脫氧，投資??；[0038]10、煤漿水可循環(huán)利用，無廢水污染問題；[0039]11、冷凝水可集中回收，用于煤漿制備，也可進(jìn)一步閃蒸產(chǎn)生蒸汽與冷煤漿換熱；[0040]12、不存在其它干燥方法存在的加熱不均、褐煤過熱，甚至著火和爆炸問題。


[0041]附圖1為是褐煤非蒸發(fā)脫水裝置示意圖。[0042]附圖標(biāo)記如下1、輸煤機(jī)，2、磨煤機(jī)，3、煤漿槽，4、隔膜泵，5、管道干燥器，6、煤漿預(yù)熱夾套，7、二次蒸汽預(yù)熱夾套，8、自蒸發(fā)器，9加熱裝置，10、旋液分離器和離心機(jī)，11、冷凝水槽。
具體實(shí)施方式
[0043]參見附圖1，其描述了根據(jù)本實(shí)用新型所述的褐煤提質(zhì)裝置的一個(gè)具體實(shí)施例。包括煤漿制備裝置、泵，管道干燥器、多個(gè)自蒸發(fā)器、加熱裝置和液固分離器，煤漿制備裝置優(yōu)選煤漿制備裝置包括順次相連的輸煤機(jī)、磨煤機(jī)和煤漿槽，泵優(yōu)選高壓柱塞泵或隔膜泵，其一端連接煤漿制備裝置中的煤漿槽，另一端連接所述管道干燥器的入口端，用于向管道干燥器內(nèi)輸送煤漿；管道干燥器的外部設(shè)置有煤漿預(yù)熱夾套和多個(gè)二次蒸汽預(yù)熱夾套，用于預(yù)熱泵入的煤漿，自蒸發(fā)器具有煤漿管和蒸汽管，多個(gè)自蒸發(fā)器串聯(lián)連接，煤漿管的一端連接管道干燥器的出口端，另一端連接煤漿預(yù)熱夾套，煤漿預(yù)熱夾套的另一端連接液固分離器，優(yōu)選旋液分離器串聯(lián)離心分離器，用于進(jìn)行液固分離，得到提質(zhì)后的煤粉；自蒸發(fā)器的數(shù)量與優(yōu)選與二次蒸汽預(yù)熱夾套的數(shù)量相同，每個(gè)二次蒸汽預(yù)熱夾套的一端分別連接一個(gè)自蒸發(fā)器，二次蒸汽預(yù)熱夾套另一端連接冷凝水槽；加熱裝置設(shè)置在管道干燥器的出口端附件，圍繞管道干燥器設(shè)置，優(yōu)選由3 6節(jié)套管換熱器組成。[0044]二次蒸汽預(yù)熱夾套優(yōu)選為管殼式換熱器，數(shù)量為3 20節(jié)，即自蒸發(fā)器的數(shù)量也為3 20個(gè)，每節(jié)長度6 12米，節(jié)與節(jié)之間采用法蘭連接。[0045]上述褐煤提質(zhì)裝置的提質(zhì)方法包括以下步驟[0046]煤通過煤漿制備裝置進(jìn)入泵，由泵將煤漿泵入管道干燥器中；[0047]煤漿在管道干燥器中流動(dòng)，由煤漿預(yù)熱夾套中的熱煤漿和二次蒸汽預(yù)熱夾套中的蒸汽預(yù)熱至100 200°c ；[0048]預(yù)熱后的煤漿進(jìn)入管道干燥器設(shè)置加熱裝置的區(qū)段，與加熱裝置中的熔鹽或過熱蒸汽或?qū)嵊烷g接熱交換，加熱到270 300°C，為確保煤漿中的水分含量達(dá)到要求，需要使煤漿在加熱裝置區(qū)段停留一段時(shí)間，停留的時(shí)間可根據(jù)煤漿的具體含水情況自由設(shè)定， 通常5 60分鐘即可確保水分脫除；[0049]加熱干燥后的煤漿進(jìn)入自蒸發(fā)器，在其中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入預(yù)熱夾套，用于預(yù)熱新泵入的煤漿；[0050]從多個(gè)自蒸發(fā)器中流出的煤漿溫度仍然比較高，因此使其進(jìn)入煤漿預(yù)熱夾套，與管道干燥器中的新泵入的煤漿進(jìn)行熱交換，預(yù)熱新泵入的煤漿；[0051]煤漿自煤漿預(yù)熱夾套中流出，進(jìn)入液固分離器進(jìn)行液固分離，得到煤粉，煤粉可進(jìn)一步壓塊或制備水煤漿，實(shí)現(xiàn)褐煤的提質(zhì)。[0052]以上所述，僅為本實(shí)用新型專利較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種褐煤提質(zhì)裝置，其特征在于，包括煤漿制備裝置、泵、管道干燥器、加熱裝置、多個(gè)自蒸發(fā)器和液固分離器，所述泵一端連接煤漿制備裝置，另一端連接所述管道干燥器的入口端；所述管道干燥器為套管形式，其外部設(shè)置有煤漿預(yù)熱夾套和多個(gè)二次蒸汽預(yù)熱夾套，所述自蒸發(fā)器具有煤漿管和蒸汽管，多個(gè)自蒸發(fā)器的煤漿管串聯(lián)連接，串聯(lián)后的煤漿管一端連接所述加熱裝置的出口端，另一端連接所述煤漿預(yù)熱夾套，所述煤漿預(yù)熱夾套的另一端連接所述液固分離器；所述二次蒸汽預(yù)熱夾套的一端分別連接所述自蒸發(fā)器的蒸汽管出口，另一端連接冷凝水槽；所述加熱裝置采用熔鹽或?qū)嵊图訜帷?br> 2.如權(quán)利要求1所述的褐煤提質(zhì)裝置，其特征在于，其中所述泵為高壓柱塞泵或隔膜泵。
3.如權(quán)利要求1或2所述的褐煤提質(zhì)裝置，其特征在于，其中所述自蒸發(fā)器的數(shù)量與所述二次蒸汽預(yù)熱夾套的數(shù)量相同，每個(gè)二次蒸汽預(yù)熱夾套分別連接一個(gè)自蒸發(fā)器。
4.如權(quán)利要求3所述的褐煤提質(zhì)裝置，其特征在于，其中所述二次蒸汽預(yù)熱夾套為管殼式換熱器，數(shù)量為3 20節(jié)，每節(jié)長度6 12米，節(jié)與節(jié)之間采用法蘭連接。
5.如權(quán)利要求1或4所述的褐煤提質(zhì)裝置，其特征在于，其中所述加熱裝置由3 6 節(jié)套管換熱器組成。
6.如權(quán)利要求5所述的褐煤提質(zhì)裝置，其特征在于，其中所述加熱裝置設(shè)置為靠近管道干燥器的出口端。
7.如權(quán)利要求1所述的褐煤提質(zhì)裝置，其特征在于，其中所述液固分離器為旋液分離器和離心機(jī)。
8.如權(quán)利要求1所述的褐煤提質(zhì)裝置，其特征在于，其中所述煤漿制備裝置包括順次相連的輸煤機(jī)、磨煤機(jī)和煤漿槽。
專利摘要一種褐煤提質(zhì)裝置，包括煤漿制備裝置、泵，管道干燥器、加熱裝置、多個(gè)自蒸發(fā)器、和液固分離器，所述泵一端連接煤漿制備裝置，另一端連接所述管道干燥器的入口端；所述管道干燥器為套管形式，其外部設(shè)置有煤漿預(yù)熱夾套和二次蒸汽預(yù)熱夾套，所述自蒸發(fā)器具有煤漿管和蒸汽管，多個(gè)自蒸發(fā)器煤漿管串聯(lián)連接，煤漿管一端連接所述加熱裝置的出口端，另一端連接所述煤漿預(yù)熱夾套，所述煤漿預(yù)熱夾套的另一端連接所述液固分離器；所述二次蒸汽預(yù)熱夾套的一端分別連接所述自蒸發(fā)器的蒸汽管出口，另一端連接冷凝水槽；所述加熱裝置采用熔鹽或?qū)嵊图訜帷?br> 文檔編號(hào)C10L5/00GK202246606SQ201120276559
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者馮立君, 崔廣文, 鞏志堅(jiān), 張華偉, 梁鵬, 續(xù)文振, 蔡濤 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)