[发明专利]颗粒状物料的回热式固定床干燥工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种颗粒状物料的回热式固定床干燥工艺，以及实施该工艺所使用的回热式固定床干燥装置，主要用于褐煤等颗粒状物料的干燥。 

背景技术

褐煤是一种高水分、高灰分、高挥发分、低热值、低灰熔点、污染重且利用率相对较低的资源，褐煤含水30%-50%，造成褐煤热值低、燃点低和二氧化碳排放量大，直接燃烧未提质的褐煤原煤，会产生严重的环境污染问题，增加电厂和煤化工项目的建设和运行的成本；同时，较高的含水量导致褐煤运输费用增加。 

褐煤含水分为外在水、毛细水、吸附水和结晶水，在100℃-110℃条件下，可以脱除褐煤的外在水、毛细水以及部分吸附水，褐煤热值提高约40%以上，这个过程为干燥过程；再升高到150℃以上，可以脱除结晶水，并引起褐煤结构改变，这个过程为褐煤提质；对于褐煤来说，干燥是一切利用的基础。 

褐煤脱除水分的方法有：蒸发干燥和非蒸发干燥；非蒸发干燥包括热--压脱水和溶剂置换脱水，非蒸发脱水的操作条件要求高和脱水费效比较差，设备复杂昂贵；非蒸发脱水方法同时还有提质功能，对于仅需要干燥即可的场合过于浪费，并且脱水效果不佳，市场应用不好。 

褐煤蒸发干燥方法有：热烟气直接干燥和间接干燥、蒸汽干燥、热泵干燥。 

燃煤烟气直接接触干燥：有链板式、移动床式、转筒式干燥机，其缺点为单机处理量小、占地面积大、投资高、排放大、污染大，温度控制难，因高挥发分易挥发可燃气体，易自燃爆炸发生事故；燃煤烟气间接干燥的设备体积大、传热效果差、效率极低而少有采用。 

蒸汽干燥包括回转管式干燥技术和蒸汽流化床干燥技术，回转管式和流化床的作用主要是均匀化物料，两种技术都以压力为0.15MPa--0.8MPa饱和蒸汽为加热介质的间接加热干燥器，将煤加热使水分蒸发，并利用和煤一起进入干燥器的空气或蒸汽作为脱水介质，通过除尘器将煤粉分离，排入大气，缺点是蒸发褐煤中水分的热量来自于蒸汽潜热，蒸汽耗量大于需脱水量，能耗高，尾气排放量大，流化床技术维持流化状态时电力消耗大。 

为了降低蒸汽或能量消耗，并回收物料脱水蒸发的蒸汽潜热，降低能耗，专利申请号为201210241064.1的《一种褐煤干燥提质系统》专利申请提出，将压缩式热泵应用到蒸发脱水干燥工艺中，以电能驱动热泵加热物料，热源为褐煤脱水蒸发的混合蒸汽，其他设备同现有设备；同发明人提出的另一专利申请号为201210241188.X的《一种集成吸收式热泵的褐煤干燥发电系统》专利申请提出，将吸收式热泵应用到蒸发脱水干燥工艺中，以更高品质、更高温度的热源驱动热泵加热物料，低温热源为褐煤脱水蒸发的混合蒸汽，其他设备同现有设备；以上两项专利可以降低总能耗，但是都以消耗了更高品位能源为代价，从能源价值方面来讲并不理想，并且热泵系统的加入使得设备造价大幅提高、复杂程度和故障率升高，经济性和实用性不好。 

综上所述，已有的干燥工艺均存在能量消耗大、排放大、设备复杂、设备昂贵等缺点。 

 发明内容 

本发明目的是提供一种回热式固定床干燥工艺及装置，以解决现有技术干燥工艺及装置均存在的能量消耗大、排放大、设备复杂、设备昂贵等的问题。

本发明的技术方案是：一种颗粒状物料的回热式固定床干燥工艺，其特征是：包括以下步骤： 

（1）预热：将待干燥颗粒物料置于封闭的固定床内，用外界热源预热待干燥颗粒物料到需要温度，将待干燥颗粒物料的待脱除组分蒸发为蒸汽；

（2）蒸气的利用：抽取所述的蒸气加压到对应干燥颗粒物料需要温度的饱和蒸汽压力，送入固定床内的间壁冷凝器冷凝间接加热干燥颗粒物料，维持物料干燥所需温度和热消耗，脱除组分蒸汽冷凝为液体后排出；

（3）热源补充：因热散失和物料干燥脱除组分蒸发与冷凝潜热不对等而引起热量不足时，用所述的外界热源进程补充。

    所述的步骤（2）采用风机或压缩机加压设备从固定床上部的抽汽口抽出脱除组分蒸汽；步骤（3）中的外界热源通过控制热源控制阀门向所述的间壁冷凝器补充热源。 

    自动控制设备的控制方法为：以固定床内干燥颗粒物料脱除组分的蒸汽压力为控制目标；在压力低于设定值时，减小抽汽口抽出脱除组分蒸汽速率或补充热消耗；在压力高于设定值时，增大抽汽口抽出脱除组分蒸汽速率。