一種安全高效的煤粉制備系統及方法
【專利摘要】本發明提供一種安全高效的煤粉制備系統及方法，該系統包括選煤系統、磨煤系統、分離系統和過熱蒸汽產生系統；磨煤系統設有原料入口、過熱蒸汽入口、煤粉出口和粉塵熱蒸汽出口，選煤系統出口與磨煤系統原料入口連通，過熱蒸汽產生系統出口與磨煤系統過熱蒸汽入口連通，磨煤系統粉塵熱蒸汽出口與分離系統入口連通，分離系統設有煤粉出口和熱蒸汽出口，分離系統熱蒸汽出口與過熱蒸汽產生系統循環蒸汽入口連通；以過熱蒸汽作為保護氣體，解決了煤粉制備中的安全問題；過熱蒸汽保護介質基本可實現全循環利用，解決了污染物排放和熱量浪費問題；過熱蒸汽在磨煤機中對煤粉進行了干燥，省去了干燥工序，簡化了工藝流程，降低了原料加工成本。
【專利說明】ー種安全高效的煤粉制備系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煤炭加工領域，涉及以原料煤、半焦或石油焦為原料的煤粉制備技木，尤其涉及ー種安全高效的煤粉制備系統及方法。
【背景技術】
[0002]我國是世界第一產煤大國，也是煤炭消費的大國。中國煤炭探明可采儲量居世界前列，全行業年煤炭開采量達到近10億噸。我國以煤炭為主的格局決定了必須采用清潔、高效的煤炭加工利用方式來解決能源問題。
[0003]煤粉制備是電力、化工、冶金等行業常采用的煤炭加工方式，煤粉制備一般分為濕法制備エ藝和干法制備エ藝。其中濕法制備安全性好，被廣泛用于水煤漿制備エ藝中，但存在磨礦效率低、應用范圍窄、運輸成本高等問題；干法制粉可廣泛用于各種行業，具有磨礦效率高、運輸成本低的優點，但存在粉塵污染嚴重、煤粉易自燃爆炸。
[0004]為了防止干法煤粉制備中的安全隱患問題，通常采取惰性氣體如氮氣或煙道氣進行保護，其エ藝流程見圖1。具體エ藝為原料煤經破碎后利用高溫煙氣或預熱氮氣進行干燥，干燥后的煤粒進入磨煤機中磨制，氣體攜帯部分粉塵直接排放，磨煤機中煤粒磨制成煤粉進入分離裝置，煤粉作為產品輸出，氣體直接外排或經冷凝器除去水后繼續加熱循環使用。此エ藝存在的主要問題是:(1)尾氣排放量大，造成了環境污染和能源浪費；(2)エ序復雜，設備投資成本較高；(3)磨煤機出ロ保護氣體循環利用，均需要進行冷凝除去水分重新加熱升溫，運行成本較高，且保護氣體的循環量在80%以下，造成大量的能量損失。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于解決現有技術缺陷提供ー種安全高效的煤粉制備系統及方法，解決了現有干法制備煤粉過程中氣體排放造成熱量損失嚴重和環境污染嚴重的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0007]—種安全高效的煤粉制備系統，包括選煤系統、磨煤系統、分離系統和過熱蒸汽產生系統；選煤系統包括給料機，磨煤系統包括設有原料入ロ、氣體入ロ、煤粉出口和氣體出ロ的磨煤機，分離系統包括分離裝置，過熱蒸汽產生系統包括設有水蒸氣補充入ロ、水蒸氣循環入ロ和水蒸氣循環出ロ的加熱器，所述給料機出ロ與磨煤機原料入ロ連通，加熱器的水蒸氣循環出ロ與磨煤機氣體入ロ連通，磨煤機氣體出ロ與分離裝置入ロ連通，分離裝置氣體出口與加熱器的水蒸氣循環入口相連。
[0008]所述選煤系統包括依次與給料機出ロ相連的破碎機和分選機，分選機出ロ分為粗顆粒原料出口和細顆粒原料出ロ ；所述磨煤機包括粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機；分選機粗顆粒原料出ロ與粗顆粒磨煤機原料入口連通，分選機細顆粒原料出ロ與細顆粒磨煤機原料入口連通，粗顆粒磨煤機氣體入ロ與加熱器的水蒸氣循環出ロ連通，粗顆粒磨煤機氣體出口與細顆粒磨煤機氣體入口連通，細顆粒磨煤機氣體出口與分離裝置入口連通。
[0009]所述選煤系統包括依次與給料機出ロ相連的破碎機和分選機，分選機出ロ分為粗顆粒原料出口和細顆粒原料出ロ ；所述磨煤機包括粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機；分選機粗顆粒原料出ロ與粗顆粒磨煤機原料入口連通，分選機細顆粒原料出ロ與細顆粒磨煤機原料入口連通，粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機氣體入口分別與加熱器的水蒸氣循環出口連通，粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機氣體出口與分離裝置入口連通。
[0010]所述磨煤系統包括添加劑加入裝置，粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機均設有添加劑入ロ，添加劑加入裝置分別與粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機添加劑入口相連。
[0011]所述分離裝置包括旋風分離器和布袋除塵器，旋風分離器入口與磨煤機氣體出口連通，旋風分離器粉塵氣體出ロ與布袋除塵器入口連通，布袋除塵器氣體出ロ與加熱器的水蒸氣循環入口相連。
[0012]所述過熱蒸汽產生系統包括燃煤鍋爐，燃煤鍋爐過熱蒸汽出口與加熱器水蒸氣循環入口連通，分離裝置的煤粉出口與燃煤鍋爐燃料入口相連通。
[0013]ー種安全高效的煤粉制備方法，包括以下步驟:
[0014](I)將煤、半焦或石油焦經給料機輸送至破碎機中破碎成小顆粒煤粒，然后送入分選機中將不同粒徑的煤粒分開，其中粒徑大于3mm的煤粒送往粗顆粒磨煤機中，粒徑小于等于3_的煤粒送往細顆粒磨煤機中；
[0015](2)粒徑大于3mm的煤粒在粗顆粒磨煤機中進行磨制,粒徑小于等于3mm的煤粒在細顆粒磨煤機中進行磨制，同時，分別向粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機通入過熱蒸汽作為磨煤保護氣體，并對煤粒進行干燥，磨制成的煤粉排出，經過粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機的熱蒸汽送入旋風分離器和布袋除塵器進行氣固分離，分離出的煤粉排出，熱蒸汽加熱后再次送入粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機中循環使用。
[0016]所述步驟(2)磨煤過程中在粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機中分別加入占磨煤質量0-5%的添加剤，所述添加劑以干粉或霧狀形式加入磨煤機中。
[0017]所述步驟(2)中通入粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機中的過熱蒸汽由燃煤鍋爐產生、并循環使用，同時，由燃煤鍋爐不斷補充過熱蒸汽，旋風分離器和布袋除塵器分離出的煤粉作為燃料送入燃煤鍋爐中。
[0018]所述燃煤鍋爐產生的過熱蒸汽壓カ為0.1-0.5Mpa，溫度為150_390°C。
[0019]本發明具有以下有益效果:
[0020]本發明磨煤機與過熱蒸氣產生系統連接，過熱蒸汽作為保護氣體通入磨煤機中，并對原料進行加熱，不僅解決了煤粉制備中的安全問題，而且過熱蒸汽作為保護介質可實現全循環利用，氣體不用外排和冷凝處理徹底解決了污染物排放和熱量浪費問題；同時，過熱蒸汽在磨煤機中對煤粉進行了干燥，省去了現有技術的干燥エ序，不僅簡化了エ藝流程，而且降低了原料加工成本。
[0021]進ー步，還具有以下優點；
[0022](I)不同煤粒進入不同的磨煤機中磨制，提高了磨煤機生產能力；
[0023](2)制成的煤粉、煤塵等不同粒徑的煤粉作為產品或產生過熱蒸汽的鍋爐原料，實現了煤炭資源的清潔高效利用；
[0024](3)不同粒徑的煤粉產品可単獨利用，也可以混合利用，易實現煤粉粒度級配；
[0025](4)在煤粉中加入添加劑對原料煤有一定潤濕作用，可緩減磨煤機磨損、揚塵大的問題。【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為現有技術氮氣或煙道氣保護的煤粉制備エ藝流程示意圖。
[0027]圖2為本發明煤粉制備系統的示意圖。
[0028]1-給料機 2-破碎機 3-分選機 4-添加劑加入裝置 5-1-粗顆粒磨煤機5-2-細顆粒磨煤機6-旋風分離器7-布袋除塵器8-燃煤鍋爐9-加熱器10-原料11-計量后的原料12-破碎煤13-大于3mm的煤粒14-小于3mm的煤粒15-添加劑16-混合過熱蒸汽17-粗煤粉18-—級過熱蒸汽19-細煤粉20-ニ級過熱蒸汽21-旋粉分離器后的煤粉22-旋風分離后的水蒸氣23-布袋除塵后的煤粉24-循環水蒸氣25-煤塵顆粒26-過熱蒸汽27-補充過熱蒸汽28-產品過熱蒸汽29-水A-選煤系統B-磨煤系統C-分離系統D-過熱蒸汽產生系統。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明進行詳細描述:
[0030]如圖1所不，本發明包括4個系統，A為選煤系統，B為磨煤系統，C為分尚系統，D為過熱蒸汽產生系統。選煤系統A中包括給料機1、破碎機2和分選機3 ;磨煤系統B中包括添加劑加入裝置4、粗顆粒磨煤機5-1和細顆粒磨煤機5-2 ;分離系統C中包括旋風分離器6和布袋除塵器7 ;過熱蒸汽產生系統D中包括燃煤鍋爐8和加熱器9。
[0031 ] 選煤系統A中，給料機I出ロ與破碎機2入口相連接，破碎機2出口與分選機3入ロ連接。磨煤系統B中添加劑加入裝置4出ロ分別與粗顆粒磨煤機5-1和細顆粒磨煤機5-2的添加劑入口相連接，粗顆粒磨煤機5-1有兩個出口，其中ー級過熱蒸汽18出口與細顆粒磨煤機5-2入口相連接，粗顆粒磨煤機5-1底部出ロ直接排出粗煤粉17 ;細顆粒磨煤機5-2設有兩個出口，其中底部出口直接排出細煤粉19，另ー個出口為ニ級過熱蒸汽20。分離系統C中，旋風分離器6底部出口為旋粉分離后煤粉21，頂部出口與布袋除塵器7入口相連接，布袋除塵器7的頂部出口為循環水蒸氣24，底部出口為布袋除塵后的煤粉23。過熱蒸汽產生系統D中，燃煤鍋爐8出口為過熱蒸汽26，過熱蒸汽26中抽取部分補充過熱蒸汽27作為保護介質，其余作為產品過熱蒸汽28直接輸出，加熱器9入口與補充過熱蒸汽27管線相連接。
[0032]選煤系統A中的分選機3有兩個出ロ，其中分選機3大于3mm煤粒13的出口與磨煤系統B中粗顆粒磨煤機5-1原料入口相連接；小于等于3_的煤粒14出口與磨煤系統B中細顆粒磨煤機5-2原料入口相連接。磨煤系統B中粗顆粒磨煤機5-1的混合過熱蒸汽16入口與過熱蒸汽產生系統D中加熱器9出口相連接；磨煤系統B中細顆粒磨煤機5-2 ニ級過熱蒸汽20出口與分離系統C中旋風分離器6入口相連接。分離系統C中旋風分離后的煤粉21和布袋除塵后的煤粉23合并后的煤塵顆粒25與過熱蒸汽產生系統D中的燃煤鍋爐8燃料入ロ相連接；分離系統C中的循環水蒸氣24與過熱蒸汽產生系統D中加熱器9入ロ相連接。
[0033]本發明煤粉制備方法具體如下:
[0034]原料10首先進入給料機I中，原料可以是煤或半焦或石油焦，經給料機I輸送至破碎機2，原料在破碎機2中破碎成小顆粒后送往分選機3 ;分選機3將不同粒徑的煤粒分開，其中大于3mm的煤粒13送往粗顆粒磨煤機5-1中，小于等于3mm的煤粒14送往細顆粒磨煤機5-2中；
[0035]粗顆粒磨煤機5-1中通過添加劑加料裝置4加入質量比0-5%的添加劑15，并通入混合過熱蒸汽16，過熱蒸汽不僅可干燥原煤，而且可保護粗顆粒磨煤機的磨煤安全性，經粗顆粒磨煤機5-1磨制后的煤粉顆粒粒徑為20-300 u m,粗顆粒磨煤機5_1有兩個出ロ，其中底部出ロ直接輸出產品粗煤粉17，另ー個出口的ー級過熱蒸汽18送入細顆粒磨煤機5-2中，用于干燥煤粉和保護細顆粒磨煤機磨煤的安全性；細顆粒磨煤機5-2中通過添加劑加料裝置4加入質量比0-5%的添加劑15，細顆粒磨煤機5-2有兩個出口，其中底部出ロ直接生產產品細煤粉，另ー個出口的ニ級過熱蒸汽20送入旋風分離器6中；經旋風分離器6將煤粉與氣體進行初步分離，分離后的底部出口的旋風分離后的煤粉21，頂部出口為旋風分離后的水蒸氣22 ；
[0036]旋風分離后的水蒸氣22送入布袋除塵器7中將細煤塵與氣體進一步分離，經布袋除塵器7分離后的頂部出ロ為循環水蒸氣24，底部出口的布袋除塵后的煤粉23與旋風分離后的煤粉21合并為煤塵顆粒25送入燃煤鍋爐8中，作為鍋爐的原料；燃煤鍋爐8生產出過熱蒸汽26，其中部分為補充過熱蒸汽27作為磨煤機的保護介質，其余部分作為產品過熱蒸汽28直接輸出；循環水蒸氣24、補充過熱蒸汽27送入加熱器9中，經加熱升溫后轉化為過熱蒸汽后繼續輸入粗顆粒磨煤機5-1中，完成過熱蒸汽的循環利用。本發明中的保護介質是由煤塵顆粒25燃燒后，加熱燃煤鍋爐8中的水，水吸熱升溫轉化成飽和蒸汽后，繼續升溫后得到的過熱蒸汽，其壓カ是0.1-0.5Mpa，溫度是150-390°C。
[0037]以下為本發明煤粉制備方法的具體實施例:
[0038]將粒度為0_200mm原料經給料機并計量后送入破碎機中破碎，原料可以是煙煤或半焦或石油焦，破碎后的煤粒經分選機進行分選，其中大于3mm的煤粒送入棒磨機中，小于等于3_的煤粒送入球磨機中，棒磨機中通入過熱蒸汽保護系統安全，過熱蒸汽溫度240-350°C，壓カ0.1-0.3MPa，l% (wt%)的添加劑以干粉或霧狀形式加入球磨機中，添加劑可以是烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽和木質素磺酸鹽中的ー種或幾種，經棒磨機磨制后的粗煤粉直接排出作為產品，粗顆粒的粒度分布范圍是30-300 ii m，其中〈75 ii m的顆粒占50%以上,棒磨機的ー級過熱蒸汽出口直接與球磨機入口相連接,起到保護系統安全的作用，1% (wt%)的添加劑以干粉或霧狀形式加入球磨機中，添加劑可以是烷基苯磺酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽和木質素磺酸鹽中的ー種或幾種，球磨機底部直接排出產品細煤粉，細煤粉粒度〈45 ii m，其中〈20 ii m的顆粒占40%以上，球磨機的ニ級過熱蒸汽依次經旋風分離器、布袋除塵器將煤粉與過熱蒸汽分離，旋風分離后的煤粉和布袋除塵后的煤粉作為鍋爐原料生產過熱蒸汽，其中的部分過熱蒸汽作為補充過熱蒸汽，其余作為產品直接輸出，布袋除塵后的循環水蒸氣與補充過熱蒸汽在加熱器中混合升溫轉化為合格的過熱蒸汽繼續循環利用，エ藝中的粗煤粉和細煤粉產品可直接用于制水煤漿或燃燒或氣化或煉鐵エ藝或材料加工中，也可以包裝運輸，過熱蒸汽產品可作為換熱介質、加熱源或用于汽輪機發電。
[0039]將實施例1中的粗煤粉和細煤粉按質量比9:1-1:9的比例，通過粒度級配制備高濃度水煤漿，首先稱取實施例1中的粗煤粉緩慢加入水并攪拌混合均勻得到濃度為50%-65%的初級水煤漿，其次稱取實施例1中的細煤粉加入上述初級水煤漿中，經高速攪拌混合均勻，得到60%-85%的高濃度水煤漿產品。
[0040]本發明中對于高灰分和/高硫份的原料，在分選機可適當加入一定脫灰劑或脫硫劑進行脫灰和脫硫處理。本發明中根據需要可在磨煤系統B中設置ー個或多個磨煤機，粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機可并聯或串聯操作；本發明中粗顆粒磨煤機和細顆粒磨煤機中加入的添加劑可以相同也可以不同。
[0041]本發明磨煤系統B中的磨煤機中通入過熱蒸汽和添加劑可改善煤粉表面性能，減少磨煤機磨損與揚塵的擴散，對于可磨指數較高的原煤在磨煤機系統中也可以不加添加齊U。
【權利要求】
1.ー種安全高效的煤粉制備系統，其特征在于:包括選煤系統(A)、磨煤系統(B)、分離系統(C)和過熱蒸汽產生系統(D);選煤系統(A)包括給料機(1)，磨煤系統(B)包括設有原料入ロ、氣體入ロ、煤粉出口和氣體出ロ的磨煤機，分離系統(C)包括分離裝置，過熱蒸汽產生系統(D)包括設有水蒸氣補充入口、水蒸氣循環入口和水蒸氣循環出口的加熱器(9)，所述給料機(I)出口與磨煤機原料入口連通，加熱器(9)的水蒸氣循環出口與磨煤機氣體入ロ連通，磨煤機氣體出口與分離裝置入口連通，分離裝置氣體出口與加熱器(9)的水蒸氣循環入口相連。
2.根據權利要求1所述的安全高效的煤粉制備系統，其特征在于:所述選煤系統(A)包括依次與給料機(I)出ロ相連的破碎機(2)和分選機(3)，分選機(3)出ロ分為粗顆粒原料出口和細顆粒原料出ロ ；所述磨煤機包括粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2);分選機(3)粗顆粒原料出ロ與粗顆粒磨煤機(5-1)原料入ロ連通，分選機(3)細顆粒原料出ロ與細顆粒磨煤機(5-2)原料入ロ連通，粗顆粒磨煤機(5-1)氣體入口與加熱器(9)的水蒸氣循環出ロ連通，粗顆粒磨煤機(5-1)氣體出口與細顆粒磨煤機(5-2)氣體入口連通，細顆粒磨煤機(5-2)氣體出口與分離裝置入口連通。
3.根據權利要求1所述的安全高效的煤粉制備系統，其特征在于:所述選煤系統(A)包括依次與給料機(I)出ロ相連的破碎機(2)和分選機(3)，分選機(3)出ロ分為粗顆粒原料出口和細顆粒原料出ロ ；所述磨煤機包括粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2);分選機(3)粗顆粒原料出ロ與粗顆粒磨煤機(5-1)原料入ロ連通，分選機(3)細顆粒原料出ロ與細顆粒磨煤機 (5-2 )原料入ロ連通，粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2 )氣體入口分別與加熱器(9)的水蒸氣循環出口連通，粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2)氣體出ロ與分離裝置入口連通。
4.根據權利要求2或3所述的安全高效的煤粉制備系統，其特征在于:所述磨煤系統包括添加劑加入裝置(4)，粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2)均設有添加劑入口，添加劑加入裝置(4)分別與粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2)添加劑入口相連。
5.根據權利要求1-4任一項所述的安全高效的煤粉制備系統，其特征在于:所述分離裝置包括旋風分離器(6)和布袋除塵器(7)，旋風分離器(6)入口與磨煤機氣體出口連通，旋風分離器(6)粉塵氣體出口與布袋除塵器(7)入口連通，布袋除塵器(7)氣體出口與加熱器(9)的水蒸氣循環入口相連。
6.根據權利要求1-4任一項所述的安全高效的煤粉制備系統，其特征在于:所述過熱蒸汽產生系統包括燃煤鍋爐(8 )，燃煤鍋爐(8 )過熱蒸汽出口與加熱器(9 )水蒸氣循環入口連通，分離裝置的煤粉出口與燃煤鍋爐(8)燃料入口相連通。
7.ー種安全高效的煤粉制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將煤、半焦或石油焦經給料機(I)輸送至破碎機(2)中破碎成小顆粒煤粒，然后送入分選機(3)中將不同粒徑的煤粒分開，其中粒徑大于3_的煤粒送往粗顆粒磨煤機(5-1)中，粒徑小于等于3_的煤粒送往細顆粒磨煤機(5-2)中； (2)粒徑大于3mm的煤粒在粗顆粒磨煤機(5-1)中進行磨制,粒徑小于等于3mm的煤粒在細顆粒磨煤機(5-2)中進行磨制，同時，分別向粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2)通入過熱蒸汽作為磨煤保護氣體，并對煤粒進行干燥，磨制成的煤粉排出，經過粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2)的熱蒸汽送入旋風分離器(6)和布袋除塵器(7)進行氣固分離，分離出的煤粉排出，熱蒸汽加熱后再次送入粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2)中循環使用。
8.根據權利要求7所述的安全高效的煤粉制備方法，其特征在于:所述步驟(2)磨煤過程中在粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2)中分別加入占磨煤質量0-5%的添加剤，所述添加劑以干粉或霧狀形式加入磨煤機中。
9.根據權利要求7所述的安全高效的煤粉制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中通入粗顆粒磨煤機(5-1)和細顆粒磨煤機(5-2)中的過熱蒸汽由燃煤鍋爐產生、并循環使用，同時，由燃煤鍋爐不斷補充過熱蒸汽，旋風分離器(6)和布袋除塵器(7)分離出的煤粉作為燃料送入燃煤鍋爐中。
10.根據權利要 求9所述的安全高效的煤粉制備方法，其特征在于:所述燃煤鍋爐產生的過熱蒸汽壓カ為0.1-0.5Mpa，溫度為150-390°c。
【文檔編號】B02C23/20GK103447137SQ201310346719
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2013年8月9日
【發明者】鄭化安, 方剛, 楊小彥, 張生軍, 徐婕, 張建安, 趙奕程, 巨鵬, 李鑫 申請人:陜西煤業化工技術研究院有限責任公司