褐煤干燥系统及其干燥方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及褐煤的干燥提质领域，特别是涉及褐煤干燥系统及其干燥方法。
【背景技术】
[0002]能源与环境是国民经济和社会可持续发展的重要保证。2020年，煤炭在国家能源构成中仍将在60%左右。2050年，煤炭在我国一次能源中的比例仍将占到50%左右。在中国目前已探明的褐煤保有储量中，以内蒙古东北地区最多，约占全国褐煤保有储量的3/4;以云南省为主的西南地区的褐煤储量约占全国的1/5，都被用来直接燃烧发电。褐煤是煤化程度最低的煤种，其主要特点是水分含量高达30?50%，氧含量高达15%?30%，高挥发份含量约50%，热值低(约为14MJ/kg)，低灰熔点、孔隙度大、含有不同数量的腐植酸，化学反应性强，热稳定性差等特点，限制了褐煤的有效利用。高含水的褐煤直接参与燃烧，使得燃烧排烟热损失严重，电厂效率低。由于煤炭价格大部分在于运费，高水分限制了将褐煤向远距离电厂运输。此外，在北方寒冷季节，高水分褐煤在搬运处理各方面都十分困难，怎样提高褐煤在燃烧发电中的竞争力，是广大褐煤发电企业面临的一项技术难题。褐煤发电主要缺点在于其较高的水分含量，因此在电厂已有技术和设备条件下，如何将褐煤脱水与发电高效结合是解决此难题的重要途径之一。
[0003]而通过干燥处理降低煤的水分，一方面可以提高热值和能量密度，降低运输成本，另一方面还可以提高下游装置的利用效率，降低设备规模。现阶段国内国外已开发了多种脱水提质工艺，主要分蒸发脱水和非蒸发脱水两类。非蒸发脱水技术将褐煤中水分以液态形式移除，通过高温高压蒸汽(或热油)改变褐煤的物理和化学结构，使之转变成为类似烟煤的脱水提质方法。蒸发脱水技术一般利用高温烟道气或其它余热气体为干燥介质，与褐煤直接接触对其加热，使煤中水分蒸发干燥。目前，主要的褐煤脱水技术有:热干脱水技术，高温高压脱水技术，冷干脱水技术以及真空膨胀脱水技术等。这些褐煤干燥脱水技术由于耗能较大，设备复杂，多处于规模示范阶段，而且运行的复杂和稳定问题阻碍了这些工艺规模化应用。随着褐煤含水量增加，采用常规的干燥技术所需的能耗也相应增加。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种褐煤干燥系统及其干燥方法，以解决褐煤提质过程中能耗高，易粉化，褐煤脱水不充分的问题。
[0005]基于上述目的，本发明提供的褐煤干燥系统包括:
[0006]粗破装置，用于将褐煤粗破碎至5?50mm ；
[0007]与所述粗破装置相连的预干燥装置，用于预干燥所述粗破碎后的褐煤，使褐煤的含水量降为15?30% ;
[0008]与所述预干燥装置相连的干燥破磨一体化装置，用于对所述预干燥后的褐煤同时进行干燥和破磨处理，使褐煤的含水量降为10?25%、粒度降为10?90 μπι ;
[0009]与所述干燥破磨一体化装置相连的燃烧锅炉，用于燃烧所述干燥破磨后的褐煤；
[0010]与所述燃烧锅炉的热烟气出口相连的除尘装置，用于对热烟气进行除尘处理；
[0011]换热装置，所述换热装置的热烟气入口与除尘装置的热烟气出口相连，热烟气出口与干燥破磨一体化装置相连，所述换热装置的冷流体入口与鼓风机相连，冷流体出口燃烧锅炉相连；
[0012]粉煤成型装置，所述粉煤成型装置的入口与干燥破磨一体化装置的出口相连，出口与预干燥装置的入口相连。
[0013]在本发明的一些实施例中，所述鼓风机还与干燥破磨一体化装置相连，经过所述换热装置的热烟气与空气混合后进入干燥破磨一体化装置。
[0014]在本发明的一些实施例中，所述换热装置为管式换热器，热烟气进入管外，空气进入管内，所述换热装置的热烟气入口温度为900?1200 °C，热烟气出口温度600?800 °C。
[0015]在本发明的一些实施例中，所述预干燥装置的预干燥温度为100?150°C。
[0016]在本发明的一些实施例中，所述干燥破磨一体化装置的干燥温度为300?400°C，装置中的含氧量为1?8%。
[0017]在本发明的一些实施例中，在所述换热装置中，热烟气与冷流体的流速之比是2 ?3:1。
[0018]本发明还提供一种褐煤干燥方法，所述褐煤干燥方法根据上述褐煤干燥系统进行干燥，包括:
[0019]褐煤进入粗破装置，褐煤粗破碎至5?50_，然后进入预干燥装置，与干燥介质进行热交换，使褐煤的含水量降为15?30% ；
[0020]预干燥后的褐煤进入干燥破磨一体化装置，与干燥介质进行热交换，使褐煤的含水量降为10?25%，同时对褐煤进行破磨处理，使褐煤的粒度降为10?90 μπι;
[0021]干燥破磨后的褐煤进入燃烧锅炉，燃烧褐煤产生的热烟气进入除尘装置，除尘后的热烟气进入换热装置，与冷空气进行热交换；
[0022]经过热交换的烟气作为干燥介质分别进入预干燥装置、干燥破磨一体化装置，用于对褐煤进行干燥。
[0023]在本发明的一些实施例中，所述干燥破磨后的褐煤一部分进入燃烧锅炉，另一部分进入粉煤成型装置，两者的质量之比为1:4?5。
[0024]在本发明的一些实施例中，所述预干燥装置中的预干燥介质的温度为100?150°C，所述干燥破磨一体化装置中的干燥介质的温度为300?400°C的。
[0025]所述干燥破磨一体化装置中的含氧量为1?8%，C02含量小于等于3%。
[0026]从上面所述可以看出，本发明提供的褐煤干燥系统及其干燥方法高效快捷，工艺简单，坑口发电中实现褐煤的高效提质利用。该干燥系统和方法不仅提高了资源和能源的利用率，而且减少环境污染，且此褐煤干燥系统较为简单，干燥条件容易实现，生产过程安全，具有良好的工业化应用前景。
【附图说明】
[0027]图1为本发明一个实施例的褐煤干燥系统的结构示意图；
[0028]图2为本发明另一个实施例的褐煤干燥系统的结构示意图。
[0029]其中:1、粗破装置，2、预干燥装置，3、干燥破磨一体化装置，4、燃烧锅炉，5、粉煤成型机，6、除尘装置，7、换热装置，8、鼓风机，9、点火装置，10、旋风分离器。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0031]本发明提供的褐煤干燥系统，包括:
[0032]粗破装置，用于将褐煤粗破碎至5?50mm ；
[0033]与所述粗破装置相连的预干燥装置，用于预干燥所述粗破碎后的褐煤，使褐煤的含水量降为15?30% ;
[0034]与所述预干燥装置相连的干燥破磨一体化装置，用于对所述预干燥后的褐煤同时进行干燥和破磨处理，使褐煤的含水量降为10?25%、粒度降为10?90 μπι ;
[0035]与所述干燥破磨一体化装置相连的燃烧锅炉，用于燃烧所述干燥破磨后的褐煤；
[0036]与所述燃烧锅炉的热烟气出口相连的除尘装置，用于对热烟气进行除尘处理；
[0037]换热装置，所述换热装置的热烟气入口与除尘装置的热烟气出口相连，热烟气出口与干燥破磨一体化装置相连，所述换热装置的冷流体入口与鼓风机相连，冷流体出口燃烧锅炉相连；
[0038]粉煤成型装置，所述粉煤成型装置的入口与干燥破磨一体化装置的出口相连，出口与预干燥装置的入口相连。
[0039]参考图1，其为本发明一个实施例的褐煤干燥系统的结构示意图。作为本发明的一个实施例，本发明提供的褐煤干燥系统包括粗破装置1、预干燥装置2、干燥破磨一体化装置3、燃烧锅炉4、除尘装置6和换热装置7，所述粗破装置1、预干燥装置2、干燥破磨一体化装置3、燃烧锅炉4依次相连，且燃烧锅炉4的热烟气出口与除尘装置6相连，所述换热装置?的热烟气入口与除尘装置6的热烟气出口相连，换热装置7的热烟气出口与干燥破磨一体化装置3相连，换热装置7的冷流体入口与鼓风机8相连，冷流体出口与燃烧锅炉4相连。需要说明的是，所述鼓风机8用于提供冷流体，即空气。
[0040]褐煤经除杂后进入粗破装置1，褐煤粗破碎至5?50mm，然后进入预干燥装置2，与温度为100?150°C的预干燥介质进行热交换，褐煤的含水量降为15?30%。所述温度为100?150°C的预干燥介质可以通过在预干燥装置2外加保温层来维持，也可以通过向预干燥装置2通入低温热烟气来调节温度。
[0041]预干燥后的褐煤进入干燥破磨一体化装置3，在干燥破磨一体化装置3中，褐煤与温度为300?400°C的干燥介质进行热交换，褐煤的含水量降为10?25%，同时在该装置中将褐煤破磨至10?90 μ m，并保持装置中的含氧量为1?8% (体积分数)，C02含量不超过3% (体积分数)。
[0042]在本发明的又一个实施例中，可以将经过所述换热装置7的热烟气与空气混合后作为混合干燥介质，通过调节热烟气和空气(例如2.5:1)的介质比例，使该褐煤干燥系统中的C02含量不超过3%，含氧量低于8%，可降低该干燥系统的防爆系统设计参数，可以不必采用过高的抗暴设计压力和具有大量的防爆门。因此，采用热烟气和空气的混合介质作为干燥介质可保证调节灵活、运行可靠。
[0043]经干燥破磨后的褐煤进入燃烧锅炉4，燃烧褐煤产生的热烟气进入除尘装置6，除尘后的热烟气进入换热装置7，与空气进行热交换，其中所述换热装置7的热烟气入口温度为900?1200°C，热烟气出口温度600?800 °C。
[0044]在所述换热装置7中，热烟气与冷流体的流速之比可以是2?3:1，以保证高效地热交换。
[0045]较佳地，所述褐煤干燥系统还包括粉煤成型装置5，所述粉煤成型装置5的入口与干燥破磨一体化装置3的出口相连，所述粉煤成型装置5的气体出口与预干燥装置2的入口相连。粉煤成型装置5用于将干燥破磨后的褐煤成型制得型煤，型煤可以从粉煤成型装置5的固体出口排出。需要说明的是，可以通过控制烟气气流的流速控制进入粉煤成型装置5、燃烧锅炉4的烟气量。
[0046]进一步地，所述鼓风机8还与干燥破磨一体化装置3相连，经过所述换热装置7的热烟气与空气(冷流体)混合