新型煤干燥裝置
——雙板式流化干燥裝置

翟子瑋 石鵬遠 盧長潔(山東科技大學，山東 青島 266590)

新型煤干燥裝置
——雙板式流化干燥裝置

翟子瑋 石鵬遠 盧長潔(山東科技大學，山東 青島 266590)

“富煤，貧油，少氣”是我國能源資源的鮮明特點。我國是煤炭儲量和產量大國，低階煤在我國煤炭儲量產量中占比很高。這些煤具有水分大、揮發分高、化學反應性好等特點。但由于低階煤全水和內水含量高，如果大規模開發利用，必須進行干燥預處理。本團隊設計了一種雙板式流化干燥裝置，充分利用高溫煙道氣體熱量對低階煤干燥，有效避免顆粒飛灰，降低旋風分離裝置的負荷，為低階煤進行提質的干燥過程提供了合理的解決辦法。

煤炭；流態化；干燥

1 設計背景

中國煤炭資源儲量相對豐富,查明煤炭資源儲量為1892億t,其中褐煤、長焰煤等低階煤約占全國煤炭儲量的30%，低階煤屬于一種煤化程度低的煤種，其水分含量大多為20%-50%。有發達的孔隙和表面，故活性高，吸水性強，因其熱值低而難直接用于電廠發電。同時高水分含量也使得其不適于遠距離運輸，這也是長期制約低階煤資源利用的瓶頸之一[1]。而通過干燥處理降低煤的水分，一方面可以提高熱值和能量密度，降低運輸成本，另一方面還能提高下游裝置的利用效率，降低設備規模[2]。目前國外發達國家開發出了多種低階煤干燥提質加工技術和工藝，主要包括回轉管式干燥工藝、流化床干燥技術、床混式干燥工藝、熱壓脫水工藝和氣流干燥工藝等，而國內的低階煤干燥處理行業也在不斷發展。

2 設計內容

傳統式均為一組布風板，而本裝置在此基礎上改為雙板式，有利于提高低階煤中的水分吸收率以及與高溫煙道氣的熱交換速率。裝置在出風管處設有旋風分離器，可以使在干燥系統中未進入到料倉的細小顆粒在此處分離下來，從而避免了其隨氣體排入到大氣中去，因此可避免粉塵排放，減少對大氣的污染。同時裝置設有密閉的料倉，當低階煤干燥過后可直接進入料倉，由于密閉的環境，可有效避免提質后的產品與空氣中的水蒸氣接觸，防止二次吸收。裝置外設有多個觀察孔，有利于工作人員隨時觀察干燥器工作情況，把握過程進行程度。該裝置外表面設置有石棉保溫層，可保證殼內有持續較高的溫度，有利于提高干燥提質效率。

3 核心技術與結構說明

本裝置干燥方式主要采用對流干燥，高溫煙道氣掠過物料表面，向物料供熱，使其中的濕分汽化，核心技術為流態化干燥技術，此技術中，低階煤顆粒類似液體流動，高溫煙道氣與低階煤顆粒之間的傳熱、傳質速率高，有利于低階煤的干燥提質。

裝置包括進料系統、鼓風系統、干燥系統、分離系統和料倉五個部分。進料系統和鼓風系統通過干燥系統連接分離系統和料倉。干燥系統2為主體部分，包括流化床6（殼體、進料管、進風管、出風管、高溫氣管）和干燥機構，殼體上部連接進料管和出風管，殼體左側連接高溫氣管，殼體下側連接進風管8，干燥機構包括布風板3、風帽和下料斗，布風板與殼體內壁固接，風帽連在布風板上端，下料斗穿過布風板中部并與布風板連接。布風板上開有多個風孔，風帽設有多個。殼體外設有石棉保溫層，殼體外壁上開有多個觀察孔，觀察孔內裝有透明板。進料系統5包括進料倉、控制閥和螺旋給料機，進料倉通過控制閥連接螺旋給料器，螺旋給料器的下端連接進料管。鼓風系統7包括高溫氣管、控制閥。分離系統1包括旋風分離器，出風管的出口端連接旋風分離器，旋風分離器通過管道連接料倉

圖1 雙板式流化干燥裝置結構原理圖

4 工藝流程

本裝置設有兩組干燥機構，廢棄的高溫煙道氣連續通過控制閥進入高溫氣管從而進入流化床內，與此同時風連續從進風管進入流化床內；進料倉中的物料連續通過控制閥進入螺旋給料器，從而進入流化床。在流化床中的殼體內，風通過風孔穿過風帽對物料吹拂；高溫煙道氣流過固體顆粒層，當流速增加到一定程度時，高溫煙道氣對固體顆粒產生的作用與固體顆粒所受的其他外力相平衡，固體顆粒懸浮運動，呈現類似流體狀態。固體顆粒通過兩組干燥機構，完成傳質過程和傳熱過程，從下料斗排出殼體外，進入料倉，同時高溫煙道氣和風攜帶細小顆粒從出風管進入旋風分離器進行分離回收，從而完成物料干燥。

5 創新點

該裝置利用高溫煙道氣對物料進行加熱干燥，有利于提高低品位熱源的回收利用率。裝置內部設有兩組干燥機構，有利于提高低階煤中水分的吸收率以及與高溫煙道氣的熱交換效率，從而使得干燥效果更好。旋風分離器可以使在干燥系統中未進入到料倉的細小顆粒在此處分離下來，進入料倉，從而避免了其隨氣體排入到大氣中去，因此可避免粉塵排放，減少對大氣的污染。當低階煤干燥過后可直接進入料倉，由于其設計為密閉的環境，因此可有效避免提質后的產品與空氣中的水蒸氣再一次接觸，防止二次吸收。殼體的外表面設置有石棉保溫層，可保證殼體內具有持續較高的溫度，對物料的干燥效果更好。殼體外壁上開有多個觀察孔，有利于隨時觀察情況。

6 結語

本團隊設計的雙板式流化干燥裝置，充分利用高溫煙道氣熱量，可以有效避免細顆粒夾帶，降低旋風分離裝置的負荷，為低階煤進行提質的干燥過程提供了合理的解決辦法。本裝置應用領域廣泛，除了煤炭領域以外，還能應用于飼料工業、油砂、油頁巖處理等領域，若能得到大規模應用，對于進入新常態的中國經濟將會有積極的作用。

[1]趙鵬.李文博.梁江朋.谷小會.低階煤提質技術現狀及發展建議[J].潔凈煤技術.2015(01).

[2]朱川.楊曉毓.邵徇.低階煤干燥脫水技術的研究[J].潔凈煤技術.2013(01).