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1、型煤干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 型煤干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 2019/05/28 摘要:針對型煤干燥過程能源利用效率低、粉塵污染嚴(yán)重等問題,設(shè)計(jì)開發(fā)了一套通過在煤層下方鋪設(shè)導(dǎo)熱油管提供熱量,并利用余熱回收裝置提高能源利用效率的型煤干燥裝置。介紹了型煤干燥設(shè)備的總體結(jié)構(gòu),并對該裝置的導(dǎo)熱油爐、干燥室、余熱利用裝置3部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,其中干燥室內(nèi)鋪設(shè)多層導(dǎo)熱油管以逐步加熱煤層和空氣,從而能夠在較小的風(fēng)速條件下實(shí)現(xiàn)型煤的高效率干燥。通過結(jié)構(gòu)分析和企業(yè)應(yīng)用情況反饋表明,在保持相同

2、干燥效率條件下,與不采用換熱排管的裝置相比,本裝置在干燥過程中型煤幾乎沒有破損,干燥風(fēng)速降低30%以上,單產(chǎn)能量消耗降低超過10%。因此,所設(shè)計(jì)的裝置可以顯著提高型煤成品率,降低粉塵污染,提高能量利用效率,降低企業(yè)生產(chǎn)成本,有助于型煤的推廣利用。 關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)其他學(xué)科;型煤干燥;鏈板輸送;導(dǎo)熱油;余熱利用 中國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國,每年要燃燒幾十億噸的煤炭,其中一半左右為散煤直接燃燒,能源利用效率低,造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題[1-4]。試驗(yàn)研究表明,與散煤相比,型煤燃燒可以提高能源利用效率20%以上,煙塵排放量可減少超過89%,氮氧化物減少60%,SO2減少50

3、%,是節(jié)約能源、提高能源利用率、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑[5-7]。工業(yè)爐窯使用型煤代替散煤,節(jié)煤和環(huán)保效果更加顯著[8]。型煤生產(chǎn)工藝簡單,成本低廉,管理方便,應(yīng)用前景廣闊。然而,在型煤干燥方面,目前國內(nèi)型煤干燥設(shè)備主要有隧道式干燥器、鏈?zhǔn)礁稍锲骱椭绷⑹礁稍锲?種干燥裝置,干燥介質(zhì)多為熱空氣和煙氣,效率低且溫度不易控制,型煤易自燃[9-13];為了提高干燥效率,需要使用大功率風(fēng)機(jī),產(chǎn)生大量粉塵,既耗能又污染環(huán)境[14-16]。為降低型煤干燥過程中耗能和污染的問題,設(shè)計(jì)了一種節(jié)能新型型煤干燥設(shè)備,利用加熱的導(dǎo)熱油對型煤進(jìn)行干燥,通過導(dǎo)熱油爐控制導(dǎo)熱油溫,實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確控制,防止型煤自燃。該設(shè)備能

4、夠有效提高型煤成型率,降低熱量消耗和環(huán)境污染,對于型煤的推廣利用具有明顯的促進(jìn)意義。 1型煤干燥設(shè)備的總體結(jié)構(gòu) 新型型煤干燥設(shè)備及整體干燥工藝流程如圖1所示。型煤干燥設(shè)備主要包括3部分:導(dǎo)熱油爐,干燥室和余熱利用裝置。導(dǎo)熱油爐主要加熱導(dǎo)熱油,為干燥型煤提供熱源;干燥室內(nèi)布置雙鏈板式型煤輸送裝置,導(dǎo)熱油排管置于鏈板輸送裝置之下;余熱利用裝置利用從干燥室排出的廢氣,對新空氣進(jìn)行加熱。導(dǎo)熱油爐加熱后的導(dǎo)熱油,經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入干燥室內(nèi)的導(dǎo)熱油排管,使其與廢氣進(jìn)行換熱,同時(shí),在兩者共同作用下對輸送裝置上的型煤進(jìn)行干燥。干燥結(jié)束后的導(dǎo)熱油回流至導(dǎo)熱油爐中,如此反復(fù)循環(huán)持續(xù)對型煤

5、進(jìn)行干燥。從干燥室排出的廢氣由引風(fēng)機(jī)引入余熱利用裝置,與新空氣換熱后最終由排出口排出。加熱后的新鮮空氣以較小的流速引入干燥室內(nèi),帶走干燥室產(chǎn)生的水蒸氣,提高型煤的成型質(zhì)量。 2干燥室結(jié)構(gòu)分析 干燥室是整個(gè)工藝流程的關(guān)鍵裝置,如圖1所示。型煤通過進(jìn)料口1落在鏈板式輸送裝置的承載鏈板4上,承載鏈板4借助軸8的轉(zhuǎn)動在起支撐作用的水平導(dǎo)軌上運(yùn)動,當(dāng)承載鏈板運(yùn)動到V形落料區(qū)域時(shí),型煤滾落至下一層的承載鏈板上。V形落料結(jié)構(gòu)能保證型煤持續(xù)落下,最終從出料口離開。輸送裝置主要包括軸、鏈輪、承載鏈板和導(dǎo)向滑軌。承載區(qū)、翻轉(zhuǎn)區(qū)和V形落料區(qū)組成物料輸送區(qū),如圖2所示,本設(shè)備設(shè)計(jì)的V形

6、落料結(jié)構(gòu)可防止型煤在下落時(shí)由于速度過快而碎裂,提高型煤成品合格率。設(shè)計(jì)的圓弧滑軌可保證承載鏈板平穩(wěn)翻轉(zhuǎn),降低磨損,提高承載鏈板的使用壽命。承載鏈板結(jié)構(gòu)由柵條、邊框、支撐鏈板輪和鏈條軸組成,如圖3所示。柵條在邊框內(nèi)自支撐鏈板輪端由高到低均勻間隔焊接,減緩落料時(shí)型煤的下落速度,防止成型型煤破碎。導(dǎo)熱油排管結(jié)構(gòu)包括進(jìn)油口、出油口、兩端封閉的橫管和換熱排管,如圖4所示。傾斜布置的導(dǎo)熱油排管進(jìn)油口低于出油口,當(dāng)循環(huán)泵停止工作時(shí),導(dǎo)熱油可自動從導(dǎo)熱油排管中回流至導(dǎo)熱油爐繼續(xù)加熱,降低運(yùn)行成本。通過在型煤干燥企業(yè)試驗(yàn)測試本裝置的性能,發(fā)現(xiàn)在保持相同干燥效率的條件下,本裝置比不采用換熱排管的裝置可以降低干燥風(fēng)

7、速30%;由于引入了V形落料結(jié)構(gòu),型煤在下落過程中幾乎沒有損壞,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。 3導(dǎo)熱油爐結(jié)構(gòu)分析 導(dǎo)熱油爐又稱有機(jī)熱載體爐。一般以煤、油、汽為燃料,可以通過熱載體將熱送給用熱設(shè)備,冷卻后的熱載體重新進(jìn)入爐內(nèi)加熱。導(dǎo)熱油爐可在低壓條件下獲得較高的工作溫度,也可以精確控制熱載體的運(yùn)行[17-18]。本設(shè)計(jì)選用臥式鏈條爐排導(dǎo)熱油爐。導(dǎo)熱油爐主體使用管架式結(jié)構(gòu),內(nèi)部安裝蛇形管和門型管;采用鏈條爐排結(jié)構(gòu),自動添加燃料;設(shè)有除渣裝置,保證燃料充分燃燒[19]。 4余熱利用裝置結(jié)構(gòu)分析 傳統(tǒng)干燥設(shè)備并沒有設(shè)置余熱利用裝置,直接將

8、從干燥室排出的含蒸汽氣體排放到大氣,浪費(fèi)大量熱能,造成損失。該設(shè)備設(shè)有余熱利用裝置,如圖5所示?？衫脧母稍锸遗懦龅恼羝麩崃繉M(jìn)入干燥室的新空氣預(yù)熱,減少熱量的損失,提高能量利用率。通過引入余熱利用裝置,單位產(chǎn)量的能量消耗降低了10%,降低了生產(chǎn)成本,提高了企業(yè)的市場競爭力。 5結(jié)語 針對型煤干燥中存在的主要問題,開發(fā)了一套由導(dǎo)熱油爐、干燥室、余熱利用裝置3個(gè)主要部分組成的型煤干燥裝置。該裝置采用了V型落料結(jié)構(gòu),并在型煤層下方鋪設(shè)了導(dǎo)熱油管對干燥用空氣進(jìn)行再加熱,設(shè)置了能量回收裝置預(yù)熱進(jìn)入干燥室的新鮮空氣,大大提高了型煤的產(chǎn)品質(zhì)量,降低了成本,對于型煤干燥工藝改

9、進(jìn)和技術(shù)推廣具有明顯的意義。通過對裝置的結(jié)構(gòu)分析和技術(shù)測試,得出主要結(jié)論如下。1)型煤干燥設(shè)備采用雙鏈板式輸送結(jié)構(gòu)及V型落料結(jié)構(gòu),避免了型煤下落過程中的損壞。裝置的生產(chǎn)實(shí)踐檢測表明,采用該裝置后,型煤在下落過程中幾乎沒有損壞,大大提高了型煤成品的合格率。2)在型煤層下方設(shè)置了導(dǎo)熱油管,對空氣進(jìn)行再加熱,從而降低了型煤干燥過程中所需的風(fēng)速;測試表明,在相同干燥效率條件下,該裝置能夠降低干燥風(fēng)速30%以上,明顯降低了粉塵污染,減少了型煤損壞。3)通過設(shè)置余熱回收裝置,提高了能源利用效率,單位產(chǎn)量的能量消耗降低了10%以上,提高了企業(yè)的產(chǎn)品競爭力。本文設(shè)計(jì)的導(dǎo)熱油管在除垢、清灰方面不夠方便,部分部件維修、更換困難,這需要在未來的研究中進(jìn)一步優(yōu)化。