兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，包括空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)和微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)，空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)處理后的褐煤通過輸送帶送入微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)中進(jìn)行微波輻照處理；空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)包括空氣流化床，空氣流化床的循環(huán)風(fēng)道上設(shè)有加熱器，還包括依次連接的空氣壓縮機(jī)、定壓風(fēng)包、閥門、流量計(jì)，流量計(jì)的出口通過所述加熱器與空氣流化床的循環(huán)風(fēng)道連接；微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)包括隧道式微波提質(zhì)器，隧道式微波提質(zhì)器的箱體進(jìn)口和出口處設(shè)置能量抑制器。采用一段空氣流化床預(yù)干燥+二段微波強(qiáng)化提質(zhì)的聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)對褐煤的干燥提質(zhì)，具有成本低、耗能少、干燥褐煤效率高和生產(chǎn)連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，尤其涉及一種兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]褐煤為廣泛應(yīng)用的固體原燃料，在供熱、發(fā)電和化工等行業(yè)被大量應(yīng)用。但是，由于其水和灰含量高，致使收到基低位發(fā)熱量較低，而且長時(shí)間暴露于空氣中容易風(fēng)化變質(zhì)和自燃造成產(chǎn)品煤的損失，這些不利因素共同作用縮小了其利用空間，提高了其利用成本。因此，探索褐煤提質(zhì)方法能夠擴(kuò)大褐煤的利用空間，減少其在利用過程中的損失，提高其利用效率，對其應(yīng)用具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003]近年來，已經(jīng)形成了諸如熱處理改性、水熱改性(HTD)、機(jī)械熱壓改性(MTE)和脫水熱壓提質(zhì)(HPU)等一些褐煤提質(zhì)的方法，但是由于能耗較大且容易溫度過高，使得煤中焦油等小分子析出，降低了其熱值，而且造成污染，大面積推廣于工業(yè)應(yīng)用仍然困難重重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種低能耗、高效率的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，包括空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)和微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)，所述空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)處理后的褐煤通過輸送帶送入所述微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)中進(jìn)行微波輻照處理；
[0007]所述空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)包括空氣流化床，所述空氣流化床的循環(huán)風(fēng)道上設(shè)有加熱器，還包括依次連接的空氣壓縮機(jī)、定壓風(fēng)包、閥門、流量計(jì)，所述流量計(jì)的出口通過所述加熱器與所述空氣流化床的循環(huán)風(fēng)道連接；
[0008]所述微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)包括隧道式微波提質(zhì)器，所述隧道式微波提質(zhì)器的箱體進(jìn)口和出口處設(shè)置能量抑制器。
[0009]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，由于采用一段空氣流化床預(yù)干燥+ 二段微波強(qiáng)化提質(zhì)的聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)對褐煤的干燥提質(zhì)，同時(shí)以運(yùn)輸帶實(shí)現(xiàn)兩段連接，從而達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的，具有成本低、耗能少、干燥褐煤效率高和生產(chǎn)連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一段空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)圖；
[0012]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中二段微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)圖；
[0013]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中干燥曲線圖。
[0014]圖中:
[0015]空氣流化床1，加熱器2，流量計(jì)3，閥門4，定壓風(fēng)包5，空氣壓縮機(jī)6，隧道式微波提質(zhì)器7，能量抑制器8，蒸汽排出口 9，波導(dǎo)能量輸送器10，磁控管振蕩器11，磁控管電源12，冷卻風(fēng)機(jī)13，水泵14，傳輸機(jī)構(gòu)15，循環(huán)風(fēng)道16，微波提質(zhì)器箱體17，可動平煤器18，蒸汽通道19，攪拌器20。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]本發(fā)明的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0018]包括空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)和微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)，所述空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)處理后的褐煤通過輸送帶送入所述微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)中進(jìn)行微波輻照處理；
[0019]所述空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)包括空氣流化床，所述空氣流化床的循環(huán)風(fēng)道上設(shè)有加熱器，還包括依次連接的空氣壓縮機(jī)、定壓風(fēng)包、閥門、流量計(jì)，所述流量計(jì)的出口通過所述加熱器與所述空氣流化床的循環(huán)風(fēng)道連接；
[0020]所述微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)包括隧道式微波提質(zhì)器，所述隧道式微波提質(zhì)器的箱體進(jìn)口和出口處設(shè)置能量抑制器。
[0021]所述輸送帶的進(jìn)口和出口處設(shè)有在線水分儀。
[0022]所述輸送帶設(shè)有帶速調(diào)節(jié)裝置。
[0023]所述隧道式微波提質(zhì)器的箱體進(jìn)口處設(shè)有可動平煤器。
[0024]所述可動平煤器連接有液壓推桿。
[0025]流態(tài)化現(xiàn)象是指固體顆粒在流體(氣體或液體)的作用下的流動現(xiàn)象。流態(tài)化可以由氣體和固體顆粒、液體和固體顆粒以及氣體與液體和固體顆粒形成，即所謂的氣-固流態(tài)化、液-固流態(tài)化和氣-液-固三相流態(tài)化。其中以氣-固流態(tài)化在工業(yè)中的應(yīng)用最多。
[0026]熱空氣流化床干燥是蒸發(fā)脫水技術(shù)的一種，其原理是利用熱空氣流從底部噴吹，使固態(tài)堆積物料發(fā)生流態(tài)化，由于熱空氣與煤樣顆粒直接接觸，且接觸面積遠(yuǎn)比堆積條件下要大的多，因而可以快速導(dǎo)熱，并及時(shí)將水分帶出，實(shí)現(xiàn)褐煤的快速干燥。但是，單純的熱力干燥由于傳熱傳質(zhì)方向相反，達(dá)到一定干燥程度其干燥速率極具下降，且會造成褐煤孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含氧官能團(tuán)變多，使得干燥后褐煤的界面穩(wěn)定性較差，因此在一段空氣流化床預(yù)干燥的基礎(chǔ)上通過二段的微波強(qiáng)化提質(zhì)，可以有效降低褐煤的孔容和比表面積，減少褐煤表面含氧官能團(tuán)含量，有效提高褐煤的界面穩(wěn)定性。
[0027]本發(fā)明利用一段空氣流化床干燥+脫水二段微波強(qiáng)化提質(zhì)的聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)對褐煤的干燥提質(zhì)，通過運(yùn)輸帶的連接，達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的，具有成本低、耗能少、干燥褐煤效率高和生產(chǎn)連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0028]如圖4所示的固態(tài)物料干燥曲線，當(dāng)物料到達(dá)臨界含水量Me之前，由于固態(tài)物料的表面溫度幾乎不發(fā)生變化，所以干燥速率也保持恒定；但當(dāng)?shù)陀谂R界含水量Me時(shí)，物料的表面溫度會迅速上升，而干燥速率會大幅下降。該圖中虛線顯示了達(dá)到臨界含水量Me之后微波干燥的效果，這是因?yàn)槲⒉ň哂懈哌x擇性，僅與水分子發(fā)生能量交換。因而微波的應(yīng)用大大提高了干燥的效率，同時(shí)降低了表面的溫度，對于防止褐煤表面活性基團(tuán)的氧化意義重大。
[0029]從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)，若使用傳統(tǒng)的熱風(fēng)對流干燥法，其干燥時(shí)間將會很長，若將熱風(fēng)對流干燥和微波干燥相結(jié)合，設(shè)計(jì)適合長度的傳送帶，使得物料由熱風(fēng)對流干燥區(qū)進(jìn)入微波干燥區(qū)時(shí)恰好達(dá)到臨界含水量Mc，則整個(gè)干燥時(shí)間將被大幅縮短。
[0030]同時(shí)，由于微波兼具熱效應(yīng)和非熱效應(yīng):褐煤表面上的含氧官能團(tuán)表現(xiàn)出較高的極性，對于微波能量的吸收較為強(qiáng)烈，微波場下高頻振蕩的電磁波有利于這些極性基團(tuán)的脫除；褐煤在微波場下水分脫除的過程中，一些高溫高壓蒸汽的破壞改造作用，使孔隙出現(xiàn)收縮、坍塌現(xiàn)象并發(fā)生膠聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)冷卻回流的膠凝物質(zhì)也封堵了部分內(nèi)部孔隙，造成了褐煤孔容和比表面積的降低。
[0031]在褐煤微波提質(zhì)前通過空氣流化床預(yù)干燥，能夠產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。由于微波干燥能耗較大，而褐煤本身的產(chǎn)品附加值并非特別高，因而通過以空氣流化床進(jìn)行預(yù)干燥，能夠減少大量的電耗，環(huán)境效益也十分突出。
[0032]本發(fā)明包括空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)和微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)以及承載運(yùn)輸物料的輸送帶。
[0033]空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)包括如下裝置:
[0034]空氣流化床，使得褐煤在床層上形成流態(tài)化，以高效快速干燥褐煤，降低褐煤的含水量;
[0035]加熱器，加熱鼓入流化床的空氣，使其變?yōu)闊峥諝?，提供褐煤干燥的熱動力?br> [0036]流量計(jì),顯示進(jìn)入流化床的風(fēng)量；
[0037]閥門，配合流量計(jì)控制進(jìn)入流化床的風(fēng)量；
[0038]定壓風(fēng)包，獲得固定壓力的空氣流；
[0039]空氣壓縮機(jī)，鼓入新鮮空氣，提供褐煤干燥的干燥介質(zhì)。
[0040]微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)包括如下裝置:
[0041]磁控管振蕩器及其附屬裝置，為磁控管振蕩器供能，產(chǎn)生微波，并且對振蕩器進(jìn)行冷卻；
[0042]波導(dǎo)能量輸送器，將磁控管振蕩器產(chǎn)生的微波輸送到微波干燥器中；
[0043]隧道式干燥器，使得預(yù)干燥后的褐煤在其中接受微波輻射的強(qiáng)化提質(zhì)，進(jìn)一步脫除水分，改變孔隙結(jié)構(gòu)；
[0044]能量抑制器，防止微波輻射能量的外泄，危害人體健康；
[0045]蒸汽排出裝置，將微波干燥產(chǎn)生的水蒸汽匯聚到蒸汽通道中。
[0046]本發(fā)明的有益效果在于:
[0047]I)成本低:采用空氣流化床進(jìn)行預(yù)干燥，相比于單純的微波干燥，大大降低電耗；
[0048]2)效率高:根據(jù)干燥曲線反應(yīng)的干燥過程特性，二段采用具有強(qiáng)選擇性和能量的高效利用性的微波輻射進(jìn)行強(qiáng)化干燥提質(zhì)，相較于傳統(tǒng)的對流干燥方法，時(shí)間大大縮短；
[0049]3)排放污染小:有水蒸氣回收管道，干燥提質(zhì)過程析出的物質(zhì)不直接向外界排放；
[0050]4)能量利用率高，一段采用空氣流化床預(yù)干燥是單純干燥技術(shù)中能量利用率較高的手段，二段采用微波強(qiáng)化提質(zhì)，熱質(zhì)遷移方向一致，是強(qiáng)化段能量利用率較高的技術(shù)手段。
[0051]相比于傳統(tǒng)的褐煤提質(zhì)方法，本發(fā)明根據(jù)固態(tài)物料干燥曲線所顯示的干燥特性和褐煤提質(zhì)中脫水和界面穩(wěn)定雙重需求，創(chuàng)造性地提出了采取一段空氣流化床預(yù)干燥+ 二段微波強(qiáng)化提質(zhì)的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，既保證的提質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也具有高效快速的特點(diǎn)，還能有效調(diào)控褐煤的界面穩(wěn)定性。
[0052]具體實(shí)施例:
[0053]參見附圖1-3，本方法包括空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)和微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)以及承載運(yùn)輸物料的輸送帶15。
[0054]上述方法具體實(shí)施過程如下:
[0055]空氣壓縮機(jī)6鼓入新鮮空氣進(jìn)入定壓風(fēng)包5中，通過閥門4控制合適的空氣流量，其大小通過流量計(jì)3監(jiān)測?？諝饨?jīng)加熱器2加熱后進(jìn)入流化床1中，使得1中的褐煤形成流態(tài)化，實(shí)現(xiàn)褐煤的快速高效預(yù)干燥。
[0056]褐煤在一段得到預(yù)干燥后，達(dá)到臨界含水量的狀態(tài)，隨輸送帶進(jìn)入隧道式提質(zhì)器7中進(jìn)行二段微波強(qiáng)化提質(zhì)。進(jìn)入微波提質(zhì)器平煤器18結(jié)構(gòu)如圖1所示:將一塊鋼板彎成鈍角形，并在與物料接觸的表面鑲有耐磨材料，通過液壓推桿帶動上下運(yùn)動，通過和給煤機(jī)的配合，能夠根據(jù)煤質(zhì)及其他條件靈活調(diào)整進(jìn)入干燥器的煤層厚度。
[0057]隧道式干燥器7的微波入口處，設(shè)置有模式攪拌器20，對輸入的微波進(jìn)行攪拌，形成需要的諧振模式，并且使得加熱更加均勻。其上端有蒸汽排出口 9，微波干燥后產(chǎn)生的水蒸汽由此排出，進(jìn)入蒸汽通道19的傳輸段。
[0058]隧道式干燥器7的進(jìn)出口端均安裝有能量抑制器8，防止微波輻射的外泄而危害人體健康。
[0059]磁控管振蕩器11由磁控管電源12供電，產(chǎn)生的微波由波導(dǎo)能量輸送器10輸送到隧道式干燥器7。由于振蕩器工作中產(chǎn)生大量熱量，故配置了冷卻風(fēng)機(jī)13進(jìn)行風(fēng)冷以及水泵進(jìn)行水冷。
[0060]褐煤經(jīng)過一段溫室-熱風(fēng)預(yù)干燥+ 二段微波強(qiáng)化提質(zhì)后，水分大大降低，孔隙結(jié)構(gòu)被破壞，含氧官能團(tuán)得到部分脫除，界面穩(wěn)定性提高。
[0061]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，其特征在于，包括空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)和微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)，所述空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)處理后的褐煤通過輸送帶送入所述微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)中進(jìn)行微波輻照處理； 所述空氣流化床預(yù)干燥系統(tǒng)包括空氣流化床，所述空氣流化床的循環(huán)風(fēng)道上設(shè)有加熱器，還包括依次連接的空氣壓縮機(jī)、定壓風(fēng)包、閥門、流量計(jì)，所述流量計(jì)的出口通過所述加熱器與所述空氣流化床的循環(huán)風(fēng)道連接； 所述微波強(qiáng)化提質(zhì)系統(tǒng)包括隧道式微波提質(zhì)器，所述隧道式微波提質(zhì)器的箱體進(jìn)口和出口處設(shè)置能量抑制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸送帶的進(jìn)口和出口處設(shè)有在線水分儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸送帶設(shè)有帶速調(diào)節(jié)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，其特征在于，所述隧道式微波提質(zhì)器的箱體進(jìn)口處設(shè)有可動平煤器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩段連續(xù)式褐煤提質(zhì)系統(tǒng)，其特征在于，所述可動平煤器連接有液壓推桿。
【文檔編號】C10L9/08GK104388143SQ201410648199
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】徐志強(qiáng), 楊虓, 王衛(wèi)東, 王楠 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)