專利名稱：一種在單套設(shè)備內(nèi)采用固定床對(duì)褐煤進(jìn)行提質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)褐煤進(jìn)行提質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
褐煤是煤化程度較低的煤種，其含水量很高，在空氣中容易風(fēng)化，含有一定量的原 生腐殖酸，揮發(fā)份含量一般在45-55%之間。由于褐煤水份高，熱值低，易風(fēng)化自燃，單位能 量的運(yùn)輸成本高，不利于長距離輸送和儲(chǔ)存。褐煤直接燃燒熱效率也很低。褐煤作為原料 在液化、干餾和氣化過程中都需要把煤中的水份降至10%以下。故褐煤提質(zhì)加工稱為褐煤 高效開發(fā)利用的關(guān)鍵。所謂褐煤提質(zhì)是指褐煤在脫水、成型和熱分解等過程中，煤的組成和 結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)化成具有近似煙煤性質(zhì)的提質(zhì)煤?，F(xiàn)有的各種褐煤提質(zhì)技術(shù)在《褐煤提 質(zhì)技術(shù)現(xiàn)狀及我國褐煤提質(zhì)技術(shù)發(fā)展趨勢初探》(神華科技第二期作者邵俊杰-2009年4 月)一文中有了比較全面的描述。同本發(fā)明最相關(guān)的主要有D-K非蒸發(fā)脫水工藝和K-燃料技術(shù)。日本電源開發(fā)公 司(D)和川崎重工公司(K)從1976年開始研究并成功開發(fā)出了 D-K非蒸發(fā)脫水工藝。D-K 脫水工藝可實(shí)現(xiàn)褐煤水份在非蒸發(fā)條件下加熱，使水份以液體狀態(tài)從褐煤中脫出，其煤質(zhì) 變化類似天然的煤化作用。K-燃料技術(shù)，即美國KFx公司的發(fā)明專利《含碳原料熱提質(zhì)的方法和裝置》(中國 專利公開號(hào)CN 1989227A)，該技術(shù)方案中，對(duì)含碳原料在加壓蒸汽環(huán)境中進(jìn)行熱提質(zhì)，以 去除水份和其它副產(chǎn)品。加工容器中可以采用多種水/固體分離裝置，以盡量多地從被提 質(zhì)的裝料中去除水份。加熱介質(zhì)吸入噴嘴和加工室通氣口策略設(shè)計(jì)在加工容器壁上，以盡 量減少加熱介質(zhì)至容器排氣口的短路，并連續(xù)地從裝料和凝結(jié)蒸汽中去除熱水，使得從加 工容器中去除的提質(zhì)原料在排出時(shí)不攜帶游離水份。提質(zhì)后，可以對(duì)裝料進(jìn)行再水合，以提 高運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中的穩(wěn)定性。但上述技術(shù)都存在著缺點(diǎn)。專利CN1989227A公開的蒸煮裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是 其中使氣體、液體和固體彼此分離的設(shè)備要靠單獨(dú)設(shè)置的液體分離器來進(jìn)行，該液體分離 器包括位于裝置內(nèi)部的多孔旋轉(zhuǎn)臺(tái)或多孔錐體和多孔管以及位于裝置底部的分離臺(tái)，其中 僅多孔管起到了液固分離作用，而多孔旋轉(zhuǎn)臺(tái)和分離臺(tái)則嚴(yán)重占用了裝置的內(nèi)部空間，而 且該專利中要求多孔旋轉(zhuǎn)臺(tái)和分離臺(tái)可旋轉(zhuǎn)，則還需要在裝置內(nèi)配備相應(yīng)的動(dòng)力設(shè)備和傳 動(dòng)設(shè)備，且還要使這些動(dòng)力設(shè)備和傳動(dòng)設(shè)備能耐受裝置內(nèi)的高溫和高壓，進(jìn)一步使裝置復(fù) 雜化。此外，該專利中，多孔管僅起到排水作用，而蒸汽的進(jìn)出則要依靠沿裝置高度方向上 設(shè)置有多個(gè)蒸汽入口和蒸汽出口，這也使裝置復(fù)雜化。且該專利方法沒有利用蒸煮中產(chǎn)生 的閃蒸汽和熱水對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，因此，生蒸汽(熱能)消耗高(大約是本專利技術(shù)的2-3 倍)。此外，K-燃料技術(shù)蒸煮器設(shè)有上、下兩個(gè)鎖斗，連續(xù)蒸煮，間斷進(jìn)(排)料，含有褐煤 的物料在差壓下通過鎖閥，物料中的固體物質(zhì)對(duì)閥門磨損大；下鎖斗在排料前，難以做到將 游離水先排盡，對(duì)提質(zhì)效率產(chǎn)生負(fù)面影響。而D-K非蒸發(fā)脫水技術(shù)目前只能實(shí)現(xiàn)半連續(xù)操作，這影響了裝置的生產(chǎn)能力和運(yùn)行穩(wěn)定性，且其蒸煮后的褐煤水含量仍然較高，有待于進(jìn)一步降低水含量。上述褐煤提質(zhì)方法要經(jīng)過蒸發(fā)脫水、冷卻等若干個(gè)步驟才能完成提質(zhì)過程，其中 蒸發(fā)脫水和冷卻步驟在不同的設(shè)備中進(jìn)行，為此，需要褐煤在不同的設(shè)備之間運(yùn)動(dòng)，物料過 多地處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)使得物料容易破碎，產(chǎn)生細(xì)粉塵，給后續(xù)的包裝和運(yùn)輸帶來困難。故人們希望能開發(fā)一種盡量使褐煤在單個(gè)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行完所有的提質(zhì)步驟的技術(shù)， 以克服上述缺點(diǎn)。發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種在單套設(shè)備內(nèi)采用固定床對(duì)褐煤進(jìn)行提質(zhì)的方法，包括提供一個(gè)或多個(gè)蒸煮器，其中褐煤以固定床的形式存在于所述蒸煮器中，所述蒸 煮器反復(fù)執(zhí)行按時(shí)間先后順序排列的以下步驟i、向蒸煮器內(nèi)通入熱水，以對(duì)褐煤進(jìn)行第一次加熱，并至少部分地洗掉褐煤中所 含的細(xì)粉和硫份；ii、通入第一蒸汽對(duì)褐煤進(jìn)行第二次加熱，并排出此步驟中所產(chǎn)生的冷凝水；iii、通入第二蒸汽以對(duì)褐煤進(jìn)行第三次加熱，并排出此步驟中所產(chǎn)生的冷凝水；iv、通入飽和蒸汽以對(duì)褐煤進(jìn)行第四次加熱，使褐煤達(dá)到預(yù)定加熱溫度，并排出此 步驟中所產(chǎn)生的冷凝水；V、通入過熱蒸汽對(duì)達(dá)到預(yù)定加熱溫度的褐煤進(jìn)行蒸煮，使褐煤中所含的水份蒸 發(fā)，同時(shí)所述過熱蒸汽變?yōu)轱柡驼羝?，蒸煮過程中排出該飽和蒸汽；vi、對(duì)蒸煮器進(jìn)行第一次減壓，并排出第三蒸汽；vii、對(duì)蒸煮器進(jìn)行第二次減壓，并排出第四蒸汽；viii、任選地，對(duì)蒸煮器進(jìn)行抽真空處理，以使褐煤中殘留的水份繼續(xù)蒸發(fā)，進(jìn)一 步降低褐煤中的水份含量；ix、使冷卻介質(zhì)流經(jīng)所述蒸煮器內(nèi)的褐煤固定床，以對(duì)褐煤進(jìn)行冷卻；X、使蒸煮器內(nèi)的壓力恢復(fù)至常壓，排出褐煤。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，采用多個(gè)蒸煮器，其中所述多個(gè)為兩個(gè)或更多個(gè)，且所述多 個(gè)蒸煮器就所述褐煤的上下游流向來說為并聯(lián)連接。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，其中對(duì)于至少一部分蒸煮器來說，將來自其它處于步驟 ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排出的冷凝水用作所述熱水和/或單獨(dú)由熱水器來提 供所述熱水以使該蒸煮器進(jìn)行步驟i ；和/或，將來自其它蒸煮器的所述第四蒸汽用作所述 第一蒸汽來使該蒸煮器進(jìn)行步驟ii ；和/或，將來自其它蒸煮器的所述第三蒸汽用作所述 第二蒸汽來使該蒸煮器進(jìn)行步驟iii ；和/或，將其它蒸煮器的步驟ν中排出的飽和蒸汽用 作該蒸煮器的步驟iv中的飽和蒸汽。附圖簡述

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方案的示意性工藝流程圖，其中冷卻介質(zhì)在循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用 下循環(huán)通過褐煤固定床。附圖僅為舉例說明的目的，不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。發(fā)明詳述以下詳細(xì)介紹本發(fā)明的對(duì)固體物料進(jìn)行多效蒸發(fā)脫水的方法。在本發(fā)明中，褐煤含有大量的水份，希望能去除其中的水份。所述褐煤優(yōu)選為塊狀
4或顆粒狀。本發(fā)明中所述的蒸汽是指水蒸氣。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法，要求提供一個(gè)或多個(gè)蒸煮器，其中褐煤以固定床形式存 在于所述蒸煮器中。若不考慮效率因素的話，本發(fā)明的最簡單的實(shí)施方案是在一個(gè)蒸煮器 中進(jìn)行如上所述的步驟i至步驟X。但若考慮效率因素的話，優(yōu)選采用多個(gè)蒸煮器，其中所 述多個(gè)為兩個(gè)或更多個(gè)，且所述多個(gè)蒸煮器就所述褐煤的上下游流向來說為并聯(lián)連接，即， 使來自共同的上游工序的褐煤并聯(lián)進(jìn)入各個(gè)蒸煮器，進(jìn)入時(shí)機(jī)可同時(shí)進(jìn)入或者彼此錯(cuò)開一 段時(shí)間，優(yōu)選彼此錯(cuò)開一段時(shí)間。褐煤分別在各個(gè)蒸煮器內(nèi)進(jìn)行處理，處理完畢后的褐煤則 從各個(gè)蒸煮器中排出，排出時(shí)機(jī)可同時(shí)排出，或者排出時(shí)機(jī)也要彼此錯(cuò)開一段時(shí)間，優(yōu)選彼 此錯(cuò)開一段時(shí)間。所排出的褐煤進(jìn)入共同的下游工序。所述一段時(shí)間可以根據(jù)下文所述的 每個(gè)蒸煮器依次執(zhí)行的各個(gè)步驟所耗費(fèi)的時(shí)間由本領(lǐng)域技術(shù)人員具體確定。本發(fā)明中的每個(gè)蒸煮器上包含褐煤入口、褐煤出口、蒸汽入口、蒸汽出口、熱水入 口、冷凝水出口。其中，褐煤入口設(shè)置在蒸煮器頂部附近，褐煤出口和冷凝水出口設(shè)置在蒸 煮器的底部附近，而蒸汽入口和蒸汽出口可以設(shè)置在蒸煮器上的任何合適的位置，例如設(shè) 置在蒸煮器的上部。熱水入口也可以設(shè)置在蒸煮器上的任何合適的位置，例如設(shè)置在蒸煮 器的上部、中部或下部，優(yōu)選設(shè)置在上部。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，其中冷凝水出口和蒸汽出 口可以合并成一個(gè)出口，且優(yōu)選設(shè)置在蒸煮器的底部附近。蒸煮器內(nèi)設(shè)置與蒸汽入口連通 的氣體分布器和與蒸汽出口連通的氣體收集器。蒸煮器底部還設(shè)有多孔擋板，其與蒸煮器 底部凸形封頭及蒸煮器罐體之間構(gòu)成存水空間。蒸煮過程中產(chǎn)生的冷凝水匯集在該存水空 間并從冷凝水出口排出蒸煮器。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該蒸煮器內(nèi)部還包含氣體分布器和 氣體收集器，用于使通入的蒸汽高效率地分布在褐煤固定床中并使產(chǎn)生的蒸汽高效率地離 開蒸煮器，以維持穩(wěn)定操作。關(guān)于該蒸煮器內(nèi)部的更詳細(xì)構(gòu)造，可參見同一申請人申請的另 一專利《一種對(duì)褐煤進(jìn)行蒸煮的蒸煮器》，通過引用將該專利的全文并入本文。有很多輔助設(shè)備與本發(fā)明的蒸煮器相連。例如，該蒸煮器的褐煤入口處有上鎖閥 與之連接，而上鎖閥又與三通球閥和下料斗連接，褐煤依次經(jīng)由下料斗、三通球閥和上鎖閥 從褐煤入口進(jìn)入蒸煮器中，如圖1所示。蒸煮器的褐煤出口處有下鎖閥與之連接，下鎖閥又 依次與下料斗和布料器連接。其余各個(gè)出口或入口與相應(yīng)的排放管線例如排水管線和排汽 管線或供料管線例如供水管線和供汽管線連接。所有這些輔助設(shè)備和相應(yīng)管線以能夠?qū)崿F(xiàn) 本發(fā)明目的的方式進(jìn)行布置，這些具體布置方式不是本發(fā)明的內(nèi)容，且也并不限于圖1中 所示的具體方式。其中每個(gè)蒸煮器反復(fù)執(zhí)行按時(shí)間先后順序排列的以下步驟i、向蒸煮器內(nèi)通入熱水，以對(duì)褐煤進(jìn)行第一次加熱，并至少部分地洗掉褐煤中所 含的細(xì)粉和硫份。其中所述褐煤從所述褐煤入口裝入所述蒸煮器，裝填到一定料位后停止 裝料并關(guān)閉所述褐煤入口，褐煤裝料完成后即在蒸煮器內(nèi)構(gòu)成褐煤固定床。裝料之前、過程 中或之后，通過熱水入口向所述蒸煮器中通入熱水，所述熱水是溫度高于所述褐煤溫度的 水，例如，所述熱水是溫度為30-100°C的水。所述熱水可以是單獨(dú)由熱水器提供的熱水或 者可以是來自其它處于步驟ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排放的冷凝水。優(yōu)選使用 來自其它處于步驟ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排放冷凝水。待所述熱水達(dá)到期望 的液位后，停止供入熱水，并關(guān)閉所述熱水入口。在所述熱水充分加熱所述褐煤后，可優(yōu)選地經(jīng)由所述冷凝水出口將用畢的熱水排出蒸煮器。此步驟i的作用除了對(duì)褐煤進(jìn)行第一次 加熱外，還可以至少部分地洗掉褐煤中所含的細(xì)粉和硫份?；蛘?，該用畢的熱水可以在該步 驟i中暫不排出，而待進(jìn)行以下步驟ii或iii時(shí)，在通入的第一蒸汽或第二蒸汽的壓力的 作用下與步驟ii或iii中產(chǎn)生的冷凝水一起排出。ii、通入第一蒸汽對(duì)褐煤進(jìn)行第二次加熱，并排出此步驟中所產(chǎn)生的冷凝水。其中 所述第一蒸汽從所述蒸汽入口通入。所述第一蒸汽具有第一焓值，下文將對(duì)本發(fā)明中所使 用的各個(gè)蒸汽的焓值順序進(jìn)行比較。加熱過程中，一部分第一蒸汽會(huì)發(fā)生相變而變成冷凝 水，該冷凝水在該步驟ii過程中從所述冷凝水出口排出。在本發(fā)明的方法中，對(duì)第一蒸汽 的來源不做任何限制，只要它具有第一焓值即可。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，將來自其它 蒸煮器的下文所述的第四蒸汽用作所述第一蒸汽。iii、通入第二蒸汽以對(duì)褐煤進(jìn)行第三次加熱，并排出此步驟中所產(chǎn)生的冷凝水； 其中所述第二蒸汽也由所述蒸汽入口通入。所述第二蒸汽具有第二焓值，下文將對(duì)本發(fā)明 中所使用的各個(gè)蒸汽的焓值順序進(jìn)行比較。加熱過程中，一部分第二蒸汽會(huì)發(fā)生相變而變 成冷凝水，該冷凝水在該步驟iii過程中從所述冷凝水出口排出。在本發(fā)明的方法中，對(duì)第 二蒸汽的來源不做任何限制，只要它具有第二焓值即可。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，將來 自其它蒸煮器的下文所述的第三蒸汽用作所述第二蒸汽。iv、通入飽和蒸汽以對(duì)褐煤進(jìn)行第四次加熱，使褐煤達(dá)到預(yù)定加熱溫度，并排出此 步驟中所產(chǎn)生的冷凝水。其中所述飽和蒸汽是指在某溫度下處于該溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣 壓下的水蒸氣。其中所述預(yù)定加熱溫度可以是任何想要的溫度，該溫度要大于100°c，其具 體值可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定。其中所述飽和蒸汽也從所述蒸汽入口通入蒸煮器中。在本發(fā) 明的方法中，對(duì)飽和蒸汽的來源不做任何限制，只要它是飽和蒸汽且其焓值高于所述第二 焓值即可。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，將其它蒸煮器的步驟V中排出的飽和蒸汽用作該 蒸煮器的步驟iv中的飽和蒸汽。V、通入過熱蒸汽對(duì)達(dá)到預(yù)定加熱溫度的褐煤進(jìn)行蒸煮，使褐煤中所含的水份蒸 發(fā)，同時(shí)所述過熱蒸汽變?yōu)轱柡驼羝?，蒸煮過程中排出該飽和蒸汽。所述過熱蒸汽是指在飽 和蒸汽基礎(chǔ)上繼續(xù)升高溫度所獲得的蒸汽，其焓值比飽和蒸汽高。在通入過熱蒸汽后，過熱 蒸汽可加熱褐煤使褐煤中的水份蒸發(fā)，同時(shí)過熱蒸汽溫度降低而變成飽和蒸汽，所蒸發(fā)的 水份也變成飽和蒸汽，這些飽和蒸汽在蒸煮過程中通過所述飽和蒸汽出口排出蒸煮器，所 排出的飽和蒸汽可通入其它處于步驟iv的蒸煮器中使用，這樣可以充分利用這部分飽和 蒸汽的熱能。所述過熱蒸汽可由上文所述的蒸汽入口通入，或者由另設(shè)的過熱蒸汽入口通 入。理論上此步驟ν中不再產(chǎn)生新的冷凝水，但實(shí)際生產(chǎn)中由于煤灰堵塞導(dǎo)致排水不暢，還 可能存在一些以前的步驟中所未排盡的冷凝水，故在這個(gè)步驟中繼續(xù)通過冷凝水出口排出 冷凝水。步驟V進(jìn)行預(yù)定的時(shí)間，該預(yù)定的時(shí)間可根據(jù)過熱蒸汽焓值、期望的褐煤的水含 量、待提質(zhì)的褐煤量以及蒸煮器內(nèi)壓力等諸多具體因素而具體確定。vi、對(duì)蒸煮器進(jìn)行第一次減壓，并排出第三蒸汽。所述減壓通過打開所述蒸汽出口 向外排放蒸煮器內(nèi)的蒸汽來進(jìn)行，本文中將減壓過程中所排出的蒸汽稱為第三蒸汽，該第 三蒸汽在減壓排出過程中從蒸煮器內(nèi)的溫度條件下的飽和態(tài)變?yōu)椴伙柡蛻B(tài)。隨著減壓的進(jìn) 行，褐煤中的水份還會(huì)發(fā)生閃蒸作用，又產(chǎn)生一部分蒸汽，進(jìn)一步降低了這些褐煤中的水份 含量，減壓閃蒸所產(chǎn)生的蒸汽也包含在所述第三蒸汽中并隨之排出蒸煮器。該第三蒸汽可通入處于步驟iii的其它蒸煮器中以充當(dāng)該其它蒸煮器中的所述第二蒸汽，這同時(shí)使處于 步驟Vi的蒸煮器與處于步驟iii的蒸煮器二者之間進(jìn)行均壓，待此兩個(gè)蒸煮器壓力達(dá)到一 致后，所述第一次減壓完成。vii、對(duì)蒸煮器進(jìn)行第二次減壓，并排出第四蒸汽。第一次減壓完成后，蒸煮器內(nèi)還 存在一定的壓力，此時(shí)，通過打開所述蒸汽出口向外排放蒸煮器內(nèi)的蒸汽來進(jìn)行第二次減 壓，該減壓過程中所排出的蒸汽稱為第四蒸汽。隨著減壓的進(jìn)行，褐煤中的水份繼續(xù)發(fā)生閃 蒸作用，產(chǎn)生一部分蒸汽，再進(jìn)一步降低了這些褐煤中的水份含量，這次減壓閃蒸所產(chǎn)生的 蒸汽也包含在所述第四蒸汽中并隨之排出蒸煮器。該第四蒸汽可通入處于步驟ii的其它 蒸煮器中以充當(dāng)該其它蒸煮器中的所述第一蒸汽，這同時(shí)使處于步驟vii的蒸煮器與處于 步驟ii的蒸煮器二者之間進(jìn)行均壓，待此兩個(gè)蒸煮器壓力達(dá)到一致后，所述第二次減壓完 成，此時(shí)蒸煮器內(nèi)的壓力已經(jīng)接近于常壓。viii、任選地，對(duì)蒸煮器進(jìn)行抽真空處理，以使褐煤中殘留的水份繼續(xù)蒸發(fā)，進(jìn)一 步降低褐煤中的水份含量。所述抽真空通過設(shè)在蒸煮器上的抽真空口來進(jìn)行。該抽真空 口可以是一個(gè)單獨(dú)設(shè)置的抽真空口，也可以利用已有的各出口或入口來兼作抽真空口。優(yōu) 選用所述褐煤入口、蒸汽出口、熱水入口、冷凝水出口中的任何一個(gè)口兼作抽真空口，更優(yōu) 選用所述褐煤出口和所述冷凝水出口來兼作抽真空口，最優(yōu)選用所述冷凝水出口兼作抽 真空口，這樣做的好處是在抽真空作用下，能夠?qū)⒃诜浅檎婵諚l件下難以排盡的冷凝水盡 可能多地排出，甚至排盡。通過抽真空使蒸煮器內(nèi)達(dá)到一定程度的負(fù)壓，例如表壓為-80 至_90kPa，這可促使褐煤中的水份進(jìn)一步蒸發(fā)，進(jìn)一步降低褐煤中的水份含量。該抽真空處 理進(jìn)行預(yù)定的時(shí)間。ix、使冷卻介質(zhì)流經(jīng)所述蒸煮器內(nèi)的褐煤固定床，以對(duì)褐煤進(jìn)行冷卻。優(yōu)選進(jìn)行步 驟ix直至將褐煤溫度冷卻至低于其自燃溫度。其中所述冷卻介質(zhì)是氮?dú)?、二氧化碳、稀?氣體、烴、煙道氣或空氣。當(dāng)對(duì)提質(zhì)后的褐煤的水份含量要求較高(例如低于15%)時(shí)，使用 氮?dú)?、二氧化碳、稀有氣體或烴作為冷卻介質(zhì)。當(dāng)對(duì)提質(zhì)后的褐煤的水份含量要求不高(例 如15%以上)時(shí)，也可以采用空氣或煙道氣作為冷卻介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述冷卻介 質(zhì)可以從所述固體物料入口或蒸汽入口進(jìn)入蒸煮器內(nèi)，然后流經(jīng)褐煤固定床，然后從冷凝 水出口排出蒸煮器。所述冷卻介質(zhì)可以僅流經(jīng)褐煤固定床一次，但在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所 述冷卻介質(zhì)可以循環(huán)通過褐煤固定床，例如如圖1所示。通過設(shè)置在蒸煮器外部且位于蒸 煮器的冷卻介質(zhì)進(jìn)出口之間的循環(huán)風(fēng)機(jī)以及相應(yīng)的管路來實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的這種循環(huán)。在進(jìn) 行循環(huán)冷卻的技術(shù)方案中，可先用冷卻介質(zhì)充滿蒸煮器至一定的壓力，然后開啟循環(huán)風(fēng)機(jī)， 使冷卻介質(zhì)循環(huán)流動(dòng)。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，在冷卻介質(zhì)的循環(huán)回路上還設(shè)置有至少一 個(gè)冷卻器，通過該冷卻器使處于循環(huán)中冷卻介質(zhì)得到冷卻，這樣可確保該冷卻介質(zhì)的溫度 始終能低于褐煤的溫度，并可使隨冷卻介質(zhì)帶出的蒸汽冷凝成水而從循環(huán)回路中排出，不 致于使這些水進(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)中影響風(fēng)機(jī)正常工作。待褐煤溫度被降低至其在相應(yīng)的水含量 下的自燃溫度以下時(shí)，可停止該冷卻步驟。χ、使蒸煮器恢復(fù)至常壓，排出褐煤。其中恢復(fù)常壓的操作可通過打開任何一個(gè)口 使蒸煮器與外界大氣相通來進(jìn)行。待蒸煮器內(nèi)壓力恢復(fù)至常壓后，打開褐煤出口，排出經(jīng)過 充分脫水的褐煤。由于該排料操作在常壓下進(jìn)行，故可減輕褐煤對(duì)出料閥門的磨損。所排 出的褐煤即為成品，可直接進(jìn)入包裝或運(yùn)輸工序進(jìn)行包裝或運(yùn)輸。
事實(shí)上，僅需一個(gè)蒸煮器就能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的操作，盡管其間歇操作，效率較差。如 上文所述，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中使用多個(gè)蒸煮器，以實(shí)現(xiàn)基本上連續(xù)的操作。本領(lǐng)域技 術(shù)人員會(huì)根據(jù)各個(gè)步驟所需要的具體時(shí)間來計(jì)算具體采用多少個(gè)蒸煮器才能最有效率地 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。在本發(fā)明的使用多個(gè)蒸煮器的優(yōu)選實(shí)施方案中，對(duì)于至少一部分蒸煮器來說，將 來自其它處于步驟ii和/或iii和/或iv的蒸煮器所排出的冷凝水用作所述熱水和/或 單獨(dú)由熱水器來提供所述熱水以使該蒸煮器進(jìn)行步驟i ；和/或，將來自其它蒸煮器的所述 第四蒸汽用作所述第一蒸汽來使該蒸煮器進(jìn)行步驟ii ；和/或，將來自其它蒸煮器的所述 第三蒸汽用作所述第二蒸汽來使該蒸煮器進(jìn)行步驟iii ；和/或，將其它蒸煮器的步驟ν中 排出的飽和蒸汽用作該蒸煮器的步驟iv中的飽和蒸汽。這樣做的好處是充分利用了冷凝 水以及各種蒸汽的熱能，實(shí)現(xiàn)了熱效率的最大化。本發(fā)明中，各種蒸汽的焓值順序如下過熱蒸汽>飽和蒸汽>第三蒸汽>第四蒸 汽；或者，過熱蒸汽>飽和蒸汽>第二蒸汽>第一蒸汽。在本發(fā)明的使用多個(gè)蒸煮器的優(yōu)選實(shí)施方案中，對(duì)多個(gè)蒸煮器的數(shù)目和各個(gè)蒸煮 器所處的步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)每一時(shí)刻總有至少一個(gè)蒸煮器在進(jìn)行步驟i，至少一個(gè)蒸煮 器在進(jìn)行步驟ii，...，以此類推，...至少一個(gè)蒸煮器正在任選地進(jìn)行步驟viii，至少一個(gè) 蒸煮器在進(jìn)行步驟ix，至少一個(gè)蒸煮器在進(jìn)行步驟χ。并在進(jìn)行各步驟時(shí)對(duì)各蒸煮器上的 各個(gè)出口和入口進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得其開啟或關(guān)閉的狀態(tài)能夠滿足實(shí)現(xiàn)各步驟時(shí)的要求。且 對(duì)各蒸煮器之間的蒸汽管路、水管路和閥門進(jìn)行布置和調(diào)節(jié)，以使得各蒸煮器之間能夠在 需要時(shí)進(jìn)行所要求的蒸汽的流動(dòng)、冷卻介質(zhì)的流動(dòng)和冷凝水的流動(dòng)。這樣的出口、入口、管 路和閥門的布置和調(diào)節(jié)是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，在此不再贅述。如此可以實(shí)現(xiàn)在整體上 基本連續(xù)的蒸煮操作。在本發(fā)明的使用多個(gè)蒸煮器的優(yōu)選實(shí)施方案中，管路和閥門布置方 式以能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的為要求進(jìn)行布置，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)具體情況的需要來 實(shí)現(xiàn)這種布置。本發(fā)明中所述的“單套設(shè)備”是指單臺(tái)設(shè)備或多個(gè)并聯(lián)工作的執(zhí)行同一功能的設(shè) 備。該單套設(shè)備是相對(duì)于多套設(shè)備而言的，所述多套設(shè)備是指多個(gè)設(shè)備且各個(gè)設(shè)備執(zhí)行不 同的功能，例如，在傳統(tǒng)的褐煤提質(zhì)方法中，需要執(zhí)行蒸發(fā)脫水功能的蒸煮器和執(zhí)行冷卻功 能的冷卻器等多個(gè)各自執(zhí)行不同功能的設(shè)備。即便在本申請人早先提交的另一篇題為《一 種對(duì)褐煤進(jìn)行提質(zhì)的方法》專利中，也需要浸泡洗滌器、蒸煮器和冷卻器三套設(shè)備串聯(lián)使 用。本發(fā)明與它們的區(qū)別之一在于所有的步驟都集成在單套設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。本領(lǐng)域技術(shù)人員 會(huì)理解，當(dāng)提及“單套設(shè)備”或“多套設(shè)備”時(shí)，是就主設(shè)備(即完成預(yù)定功能的設(shè)備)而言 的，不考慮配套的輔助設(shè)備例如泵、閥門、管線等。配套的輔助設(shè)備可以根據(jù)具體實(shí)踐情況 的需要而具體配置。
實(shí)施例以下實(shí)施例僅用于對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行舉例說明，不打算以任何方式限制本 發(fā)明的范圍。例如，雖然以下實(shí)施例中以含水的褐煤作為所述褐煤進(jìn)行蒸發(fā)脫水，但本領(lǐng)域 技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明的方法不僅僅限于對(duì)含水的褐煤進(jìn)行蒸發(fā)脫水，而是適用于任何 含水的褐煤。又例如，實(shí)施例中列舉的具體數(shù)字僅僅是為了提供實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的目的，并不意圖何限制。再例如，雖然在實(shí)施例中列出的是本發(fā)明的優(yōu)選方案，但并不意味 著本發(fā)明的保護(hù)范圍就僅限于該優(yōu)選方案。本專利的保護(hù)范圍僅由權(quán)利要求確定。實(shí)施例1-3實(shí)施例中使用10個(gè)并聯(lián)的容積為0. 45立方米的蒸煮器對(duì)顆粒尺寸< 30mm的褐 煤進(jìn)行提質(zhì)。其中每個(gè)蒸煮器均配有循環(huán)冷卻管線。如圖1中所示，蒸汽，例如第一蒸汽、 第二蒸汽、飽和蒸汽或過熱蒸汽，依次在該蒸煮器進(jìn)行步驟ii、iii、iv和ν時(shí)經(jīng)由打開的閥 門Vl從蒸汽入口通入蒸煮器，此后閥門Vl關(guān)閉。而在進(jìn)行步驟ν、vi和vii時(shí)，打開此前 一直關(guān)閉的閥門V7，以經(jīng)過蒸汽出口向外排出蒸汽，然后關(guān)閉V7。進(jìn)行步驟viii時(shí)，以冷 凝水出口作為抽真空口。而在進(jìn)行步驟ix時(shí)，首先打開閥門V5、V2并關(guān)閉閥門V6或V3，使 冷卻介質(zhì)由打開的閥門V2從蒸汽入口進(jìn)入蒸煮器并充滿蒸煮器至一定的壓力，然后關(guān)閉 閥門V5，并打開閥門V6、V3和V4，啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，使冷卻介質(zhì)經(jīng)V2、蒸汽入口流經(jīng)褐煤固定 床后從冷凝水出口流出蒸煮器，再依次經(jīng)過排水罐、閥V3、V4和冷卻器再循環(huán)至循環(huán)風(fēng)機(jī)， 以對(duì)褐煤固定床進(jìn)行循環(huán)冷卻。進(jìn)行步驟χ時(shí)，打開任何一個(gè)口使蒸煮器與外界連通，從 而使蒸煮器內(nèi)恢復(fù)至常壓，然后提質(zhì)后的褐煤從各蒸煮器的固體物料出口。各蒸煮器編號(hào) 分別為1-10，含水的褐煤依次經(jīng)過從每個(gè)蒸煮器頂部的下料斗、三通球閥和上鎖閥分別進(jìn) 入各個(gè)蒸煮器，并在蒸煮器內(nèi)形成褐煤固定床。每個(gè)蒸煮器均按照時(shí)間先后的順序在反復(fù) 執(zhí)行本文所述的步驟i_x，且在任意的某一時(shí)刻，各蒸煮器執(zhí)行的操作如下蒸煮器1進(jìn)行 步驟i，蒸煮器2進(jìn)行步驟ii，...依次類推...，蒸煮器8進(jìn)行步驟viii，蒸煮器9進(jìn)行步 驟ix。各蒸煮器均進(jìn)行抽真空處理。其中，將蒸煮器5排出的飽和蒸汽用作蒸煮器4的飽 和蒸汽，將蒸煮器6排出的第三蒸汽用作蒸煮器3中的第二蒸汽直至兩個(gè)蒸煮器之間達(dá)到 均壓，將蒸煮器7排出的第四蒸汽用作蒸煮器2中的第一蒸汽直至兩個(gè)蒸煮器之間達(dá)到均 壓。其中步驟vi進(jìn)行15分鐘，通入各蒸煮器內(nèi)的飽和蒸汽的壓力維持在4. OMPa(表壓，本 文中所有的壓力均為表壓)，溫度為230 252°C，對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽(100%水蒸汽)壓力為 2. 7-4. OMPa ；步驟ν進(jìn)行15分鐘，通入的過熱蒸汽溫度為400°C，壓力為4MPa。步驟viii 中相對(duì)真空度為-0. 08MPa，抽真空處理30分鐘。其中步驟ix的具體條件如下冷卻介質(zhì) 為氮?dú)?，采用循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行循環(huán)冷卻，系統(tǒng)中氮?dú)鈮毫?. 1-0. 12MPa(絕壓)，循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)量 10立方米/分鐘，風(fēng)壓0. 05MPa ；使氮?dú)饬鹘?jīng)板式冷卻器進(jìn)行冷卻，該板式冷卻器的冷卻面 積為5平方米，以溫度為M_26°C的冷卻水在該板式冷卻器中對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行冷卻。其中實(shí)施 例1-3中僅冷卻時(shí)間不同，分別為1小時(shí)、1. 5小時(shí)和2小時(shí)。提質(zhì)后的褐煤從各蒸煮器的 固體物料出口排出并經(jīng)下鎖閥、下料斗、布料器到達(dá)圖中未示出的皮帶輸送機(jī)，即可直接作 為提質(zhì)后的褐煤成品送往包裝或運(yùn)輸工序。褐煤原煤和提質(zhì)后的成品褐煤的性質(zhì)如下表1 所示表 1實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)結(jié)果(冷卻時(shí)間1小時(shí))
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權(quán)利要求
1. 一種在單套設(shè)備內(nèi)采用固定床對(duì)褐煤進(jìn)行提質(zhì)的方法，包括提供一個(gè)或多個(gè)蒸煮器，其中褐煤以固定床的形式存在于所述蒸煮器中，所述蒸煮器 反復(fù)執(zhí)行按時(shí)間先后順序排列的以下步驟1.向蒸煮器內(nèi)通入熱水，以對(duì)褐煤進(jìn)行第一次加熱，并至少部分地洗掉褐煤中所含的 細(xì)粉和硫份；ii、通入第一蒸汽對(duì)褐煤進(jìn)行第二次加熱，并排出此步驟中所產(chǎn)生的冷凝水；iii、通入第二蒸汽以對(duì)褐煤進(jìn)行第三次加熱，并排出此步驟中所產(chǎn)生的冷凝水；iv、通入飽和蒸汽以對(duì)褐煤進(jìn)行第四次加熱，使褐煤達(dá)到預(yù)定加熱溫度，并排出此步驟 中所產(chǎn)生的冷凝水；V、通入過熱蒸汽對(duì)達(dá)到預(yù)定加熱溫度的褐煤進(jìn)行蒸煮，使褐煤中所含的水份蒸發(fā)，同 時(shí)所述過熱蒸汽變?yōu)轱柡驼羝糁筮^程中排出該飽和蒸汽；vi、對(duì)蒸煮器進(jìn)行第一次減壓，并排出第三蒸汽；vii、對(duì)蒸煮器進(jìn)行第二次減壓，并排出第四蒸汽；viii、任選地，對(duì)蒸煮器進(jìn)行抽真空處理，以使褐煤中殘留的水份繼續(xù)蒸發(fā)，進(jìn)一步降 低褐煤中的水份含量；ix、使冷卻介質(zhì)流經(jīng)所述蒸煮器內(nèi)的褐煤固定床，以對(duì)褐煤進(jìn)行冷卻；X、使蒸煮器內(nèi)的壓力恢復(fù)至常壓，排出褐煤。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)為兩個(gè)或更多個(gè)，且所述多個(gè)蒸煮器就所述褐煤 的上下游流向來說為并聯(lián)連接。
3.權(quán)利要求2的方法，其中對(duì)于至少一部分蒸煮器來說，將來自其它處于步驟ii和/ 或iii和/或iv的蒸煮器所排出的冷凝水用作所述熱水和/或單獨(dú)由熱水器來提供所述 熱水以使該蒸煮器進(jìn)行步驟i ；和/或，將來自其它蒸煮器的所述第四蒸汽用作所述第一蒸 汽來使該蒸煮器進(jìn)行步驟ii ；和/或，將來自其它蒸煮器的所述第三蒸汽用作所述第二蒸 汽來使該蒸煮器進(jìn)行步驟iii ；和/或，將其它蒸煮器的步驟ν中排出的飽和蒸汽用作該蒸 煮器的步驟iv中的飽和蒸汽。
4.權(quán)利要求1的方法，其中每個(gè)蒸煮器上包含褐煤入口、褐煤出口、蒸汽入口、蒸汽出 口、熱水入口和冷凝水出口。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述褐煤入口、蒸汽出口或冷凝水出口在進(jìn)行任選的步驟 viii時(shí)兼作抽真空口。
6.權(quán)利要求4的方法，其中所述蒸汽出口與所述冷凝水出口是同一個(gè)口。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述冷卻介質(zhì)是氮?dú)狻⒍趸?、稀有氣體、烴、煙道氣或空氣。
8.權(quán)利要求1的方法，其中使所述冷卻介質(zhì)循環(huán)通過褐煤固定床。
9.權(quán)利要求1的方法，其中進(jìn)行步驟ix直至將褐煤溫度冷卻至低于其自燃溫度。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述單套設(shè)備是指單臺(tái)設(shè)備或多臺(tái)并聯(lián)工作的執(zhí)行同一 功能的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在單套設(shè)備內(nèi)對(duì)褐煤進(jìn)行多效蒸發(fā)脫水的方法，包括提供一個(gè)或多個(gè)蒸煮器，其中褐煤以固定床形式存在于所述蒸煮器中，其中每個(gè)蒸煮器反復(fù)執(zhí)行按時(shí)間先后順序排列的對(duì)褐煤按照從低溫到高溫的順序進(jìn)行逐級(jí)加熱并蒸發(fā)脫水然后通入冷卻介質(zhì)冷卻的步驟。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在通入冷卻介質(zhì)冷卻褐煤之前還對(duì)至少一部分蒸煮器進(jìn)行抽真空處理。
文檔編號(hào)C10L9/08GK102134520SQ20111003070
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者徐斌, 王宗華, 褚臘林, 馬紅松 申請人:徐斌