[发明专利]一种回收褐煤水分的低能耗褐煤干燥工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及褐煤干燥及其综合高效利用技术领域，特别是高含水量褐煤的干燥工艺及其设备。

背景技术

褐煤是一种高挥发分含量（50%左右）、高水分含量（30%以上）、低热值（14MJ/kg左右）的煤种。因其热值低、容易自燃、不宜长途运输，褐煤长期被视作一种劣质煤炭资源。在世界范围内，褐煤的开发利用程度不高。在中国，褐煤目前主要用做坑口电厂燃料、坑口气化原料。

中国褐煤资源丰富，己探明的保有储量达1303亿吨，占全国煤炭储量的13%左右，主要集中于内蒙古、黑龙江和云南等省区，其中内蒙古的褐煤储量最大，占全国褐煤储量的77%。因此，合理开发和充分利用缺水地区的褐煤资源，提高褐煤综合利用价值是实现国家能源安全战略目标的一个重要领域。

预干燥和干燥是褐煤作为锅炉燃料或气化原料或其他深加工原料的第一步。为满足工艺要求，褐煤的气力输送需要脱除表面水，因此作为大型锅炉燃料和流化床、气流床原料等伴随有流化和气力输送过程的褐煤转化过程，褐煤需要脱水。

褐煤脱水后转化，不仅是工艺要求，还可以大幅度提高能源利用效率和环保效益。以作锅炉燃料为例：当含水量35wt％、发热量12MJ／kg的褐煤，通过干燥，将褐煤中水分含量降到9wt％～12wt％后，其发热量可增至16～18MJ／kg，相当于褐煤热值提高了45％～55％，此时用作燃料，锅炉净效率提高了2％～2.8％，燃料量减少8％～11％，烟气量降低3％～4％，褐煤干燥后再用作锅炉燃料能大幅度提高能源利用效率和环保效益。

当褐煤作为气化原料时，降低含水量，可以大幅度降低氧气的消耗，同时也可以降低煤耗。例如褐煤采用气流床气化，当气化原料中水含量每降低一个百分点，单位有效气的氧气消耗会降低0.65个百分点左右，降低气化原料的水分含量对于降低氧气消耗和空分装置的规模，效果是显著的。降低原料含水量，同时能有效提高气化产物中有效气含量，这意味着投资强度大的气化装置的资产利用效率的提高。因此，对于褐煤综合利用的转化项目，褐煤的预干燥和干燥是很重要的一步。

褐煤干燥的能量消耗很大，是褐煤综合利用项目全部过程中能量消耗最大的过程，以脱除外表水为目的预干燥过程，每脱除1吨水分需要消耗1.42～1.8吨低压蒸汽，相当于原料褐煤的10％以上是用于自身的水分脱除。褐煤深加工转化项目也是水资源消耗强度大的项目，一个处理褐煤能力1000万吨/年的煤基烯烃项目，水资源消耗约2000万吨/年。在缺水地区建设褐煤转化项目，水资源匮乏，成为褐煤综合利用的一个重要制约因素。

目前所有的干燥和预干燥方法包括管式干燥机干燥，转筒干燥，和蒸汽流化床干燥，均不能有效利用干燥副产的二次蒸汽的能量，因此干燥过程能量利用效率低；目前所有的干燥和预干燥方法，除蒸汽流化床干燥外，均不能有效回收干燥过程从褐煤中脱除的水分。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的旨在提供一种回收褐煤水分的低能耗褐煤干燥工艺及其设备。本发明能回收干燥过程中从褐煤中脱除的水分，同时降低干燥过程中的能量消耗，从而提高褐煤综合利用项目的能量利用效率，资源利用效率和环保效益。

一种回收褐煤水分的低能耗褐煤干燥设备，包括利用蒸汽间接加热的干燥器，所述干燥器包括干燥器壁、外套管、及内套管式蒸汽冷凝加热元件，所述外套管全部或部分由多孔气固分离材料制成，所述干燥器壁上设有蒸汽进口、蒸汽出口、及水出口，蒸汽在内套管中流动，与内套管外的褐煤热交换后，被冷却成液体，经干燥器壁上的水出口排出，所述褐煤在内套管与外套管之间自上向下流动，褐煤被加热、及干燥后产生二次蒸汽，二次蒸汽通过所述外套管进行气固分离，再经干燥器壁上的蒸汽出口排出，回收待利用。

上述方案中，所述干燥器为单层干燥器或多层干燥器。

上述方案中，所述多孔气固分离材料为烧结金属材料、陶瓷材料、烧结金属和陶瓷的复合材料、或聚四氟乙烯材料。

上述方案中，所述内套管式蒸汽冷凝加热元件为上端封闭的内套管式蒸汽冷凝加热元件，蒸汽在内管自下向上流动，至内管上部末端折返再由内套管环隙自上向下流动。

上述方案中，所述内套管式蒸汽冷凝加热元件的外壁可以设计成各种形式的外翅片管，翅片的角度要保证褐煤粒料向下流动。

上述方案中，所述干燥器顶部设置有褐煤加料装置和均布装置，下部设置有褐煤均匀排料装置。