[发明专利]一种煤炭蒸汽干燥回转炉强化传热装置及其传热方法

说明书

本发明涉及化工工程传热设备技术领域，用于提高煤炭在回转炉内的干燥温度、提高传热效率、降低蒸汽使用量，具体涉及一种煤炭蒸汽干燥回转炉强化传热装置及其传热方法，包括连接在支撑座上的卧式回转圆筒，卧式回转圆筒上连接煤炭螺旋输料机、传动机构和出料机构，卧式回转圆筒内连接加热结构，加热结构包括连接在卧式回转圆筒内的蒸汽列管，蒸汽列管上设置第一低压蒸汽入口和凝结水出口，卧式回转圆筒内侧设置由烟气夹套圆筒形成的夹套，沿卧式回转圆筒的筒长方向设置多个低温烟气列管，低温烟气列管上设置烟气入口和烟气出口；在上述结构的基础上以对流和辐射的传热方式进行传热；提高了煤炭在回转炉内的干燥温度和传热效率、降低了蒸汽使用量。

技术领域

本发明涉及化工工程传热设备技术领域，用于提高煤炭在回转炉内的干燥温度、提高传热效率、降低蒸汽使用量，具体涉及一种煤炭蒸汽干燥回转炉强化传热装置及其传热方法。

背景技术

煤炭的干燥过程是通过加热将煤炭中水份蒸发并排出的过程，含湿煤炭的干燥是在受热情况下，煤炭内部水份向表面移动，由液态变为汽态，再自煤炭表面将水份移入周围的气体介质过程，煤炭的干燥是一个传热和传质的综合过程：

(1)煤炭干燥的传热过程：包括干燥介质以对流传热方式将热量传递给煤炭表面，再以传导传热方式向煤炭内部传递；煤炭表面受热后，煤炭中的水份汽化蒸发，由液体水变为气态蒸汽；

(2)煤炭干燥的外扩散过程：水蒸汽通过煤炭表面边界层向干燥介质的扩散；

(3)煤炭干燥的内扩散过程：水份自煤炭内部向表面的扩散。

在煤炭干燥过程中，上述三个过程是同时进行的。

在煤炭干燥的间接式回转炉中，煤炭与加热介质不直接接触，通过固体壁面实现间接热量传递，采用负压抽吸或通入少量载气等方法将煤炭干燥过程产生的湿蒸汽排出回转炉。根据固体壁面设置形式的不同，干燥炉主要分为外热式回转炉和列管式回转炉两大类。外热式回转炉大多采用热烟气加热回转筒体外壁，通过筒壁对炉内煤炭进行干燥；列管回转炉是外热式回转炉的一种形式，通过设置在回转炉筒体内若干加热管对筒体内煤炭进行干燥。

煤炭蒸汽干燥回转炉是回转炉的一种，其主体设备是一个卧式回转圆筒，圆筒内沿炉长方向以同心圆方式排列2-5圈贯穿于整个筒体的加热管，加热管通过筋板固定在筒壁上，并随筒体一起转动。筒体按照入料端高、出料端低的倾斜方式进行安装。物料进入筒体内后随着筒体的旋转，物料不断被提升、滚落，并与加热管和炉气进行热量传递。蒸汽干燥回转炉利用蒸汽热量对煤炭进行间接加热，加热蒸汽从回转炉尾部经过汽室通入到换热管内，煤炭从回转炉入料端加入到筒体内，在筒体内，蒸汽走列管内侧，煤炭走管外侧，含湿煤炭与蒸汽管壁进行接触换热。回转炉随着筒体的转动，煤炭在向出料端方向移动过程中，煤炭中水分吸热后蒸发，当煤炭到达回转炉出料端时，其水份含量达到要求，干燥后的煤炭从回转炉出料端排出并进入下一工序继续进行处置。蒸汽换热后产生的冷凝液进入到回收系统进行循环利用，煤炭中夹带的空气以及干燥产生的水蒸汽从回转炉出料端上部排出，并进入尾气处理系统回收水份。为提高回转炉干燥过程的传质速率，通常在筒体内通入一股载气，以便将煤炭干燥过程中脱除的湿汽快速排出回转炉。

在煤炭蒸汽干燥回转炉内，从炉内气体流动来看，为提高传热效率，高温炉气应充满炉膛或贴附煤炭表面流动，但对煤炭蒸汽干燥(也有少量载湿氮气)回转炉来说，煤炭干燥过程所产生的气体量较小，高温炉气不能充满炉膛空间，造成高温炉气靠近炉顶，并在高温炉气与煤炭之间形成温度较低的气层，低温气层的存在，对炉顶管壁和高温炉气对煤炭的传热起到“隔绝”作用，减小了回转炉内的传热量。

在煤炭蒸汽干燥回转炉内，加热列管的内外表面都是光滑表面，当气体介质在加热列管的内部及外部流动时，因气体与壁面之间存在相对速度，将在壁面上形成一定厚度的气体附面层。附面层的厚度与流体速度有关，附面层厚度越厚其热阻越大。气体介质在壁面流动的附面层存在，降低了加热列管内侧和外侧的传热量。