[发明专利]热动力流态化蒸发分离装置及工艺

说明书

热动力流态化蒸发分离装置及工艺，包括蒸发器、设置在所述蒸发器上的换热器和与所述换热器相连接的热源，其特征在于：符合一定粒度要求的固体湿物料进入所述蒸发器内，通过与所述换热器内换热介质间接换热，湿物料中的湿分被蒸发，以气态的形式从固体湿物料中分离，生成二次蒸气，生成的二次蒸气从所述蒸发器内部自下而上溢出，到达某一临界床层高度h_mf时，二次蒸气在该临界床层高度h_mf处达到使上部床层湿物料流态化的最小流化速度u_mf,以此临界床层高度h_mf为分界点，上部床层为流化床段，湿物料呈流化状态，下部床层为移动床段，床层湿物料呈移动床状态。本发明在整个蒸发分离过程中，系统不需要外部动力输入，就能实现床层湿物料的流态化，过程节能、高效。

技术领域

本发明涉及一种将湿物料中的湿分分离的热动力流态化蒸发分离装置，同时涉及到一种热动力流态化蒸发分离工艺。

背景技术

工业生产中，有很多种类高湿物料所含湿分需要降低至较低湿分含量，以褐煤为例，无论是燃烧、运输或者是为满足煤化工工艺要求，都经常需要将初水分为30％－60％的褐煤干燥至终水分为3％－5％的褐煤产品。

常规的干燥高湿物料的设备和方法是采用：A)热烟气作为热源直接加热物料，或B)热蒸汽作为热源间接加热物料。前者由于受物料挥发份高，或受进风温度的影响，对于燃点低的物料(例如褐煤)容易起火燃烧，存在安全隐患；后者采用间接加热，蒸汽的热值高，工艺安全可靠。

但是，由于大多数湿物料，如褐煤等，其干燥过程分为两个阶段，即恒速干燥阶段和降速干燥阶段。湿物料在恒速干燥阶段采用CN101581533A的技术方案时干燥效率较高；但在降速干燥阶段，由于干燥速率主要取决于水分在物料内部的迁移速率，如果继续CN101581533A的技术方案，由于湿物料的运动状态对其脱水速率影响不大，同时还要将褐煤这类待干燥的物料通过较高能耗维持在“流态化”的状态之下，造成生产单位产品能耗较高的问题。

因此，从干燥方法的安全性、经济性和高效性角度来看，实有必要针对如褐煤这类湿物料的干燥特性规律设计一种新的湿分分离设备和分离方法，实现湿物料在恒速干燥阶段的高效快速除湿，和在降速干燥阶段的低能耗深度脱湿，来降低生产单位产品的能量消耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供的一种节能、高效热动力流态化蒸发分离装置及工艺。

按照本发明提供的一种热动力流态化蒸发分离装置，包括蒸发器、设置在所述蒸发器上的换热器和与所述换热器相连接的热源，符合一定粒度要求的固体湿物料进入所述蒸发器内，通过与所述换热器内换热介质间接换热，湿物料中的湿分被蒸发，以气态的形式从固体湿物料中分离，生成二次蒸气，生成的二次蒸气从所述蒸发器内部自下而上溢出，到达某一临界床层高度h_mf时，二次蒸气在该临界床层高度h_mf处达到使上部床层湿物料流态化的最小流化速度u_mf,以此临界床层高度h_mf为分界点，上部床层为流化床段，湿物料呈流化状态，下部床层为移动床段，床层湿物料呈移动床状态。

按照本发明提供的一种热动力流态化蒸发分离装置还具有如下附属技术特征：

优选包括蒸发器移动床段床层高度，也即临界床层高度h_mf：

其中，

m′_湿分＝ρ_气V_气＝ρ_气u_操A_截

式中m_移—蒸发器移动床段内物料处理量，单位为kg/h

τ—湿物料在蒸发器移动床段内的停留时间，单位为h