CN104180607B - 一种褐煤多段干燥提质系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种褐煤多段干燥提质系统，该发明构建了完整的褐煤提质利用装置，对褐煤进行分尺寸、分阶段的耦合干燥，同时较充分地利用了干燥提质过程中产生的物质和能量。一段干燥中褐煤通过干燥室，与高温烟气及循环利用的小颗粒干燥粉煤直接接触脱水，之后进入二段系统的气流干燥器。气流干燥器中小颗粒粉煤通过烟气的风选作用被气流携带向上、完成深度干燥，一部分作为锅炉燃料，另一部分返回一段干燥室充当固体热载体和润滑介质，降低大颗粒煤的磨损，同时强化了后者干燥效率；大颗粒褐煤则分离进入过热蒸汽干燥器中进行深度脱水、输出。烟气和过热蒸汽等干燥介质均由燃煤锅炉提供，其燃料为干燥成品的粉煤和旋风分离器中得到的固相粉煤。

Description

一种褐煤多段干燥提质系统

技术领域

本发明属于低阶煤加工技术领域，尤其涉及一种褐煤多段干燥提质系统。

背景技术

煤炭以其相对丰富的储量和较长的使用历史在我国能源结构中占有非常重要的地位，这种形势在可预见的将来不会有大的改变，因此，提高煤的利用效率对于我国节能减排工作具有突出的意义，特别是对于煤化程度低、品质较差的低阶煤如褐煤更是如此。

褐煤又称柴煤，与普通的烟煤或无烟煤相比，褐煤的水分(最大可达40～60％)及挥发分含量高、在空气中易于风化破碎、化学反应性强、易于发生自燃，这些性质决定了褐煤直接作为燃料的热效率很低，且不适宜以开采状态进行长距离运输。为解决上述问题，工业上提出了多种改善褐煤品质(即提质)的手段，包括干燥、低温干馏或部分气化等，主要目的是脱除褐煤的大部分水分和部分挥发分，提高成品煤的燃烧热值和安全性。但就目前而言，相关技术均未达到成熟和完善的水平，往往存在着这样那样的问题。特别是随着煤价回落和新的环保标准的收紧，降低提质成本和节能减排降耗成为褐煤利用的必由之路。

专利(CN103307891A)提出了一种利用闭式压缩热泵分级回收褐煤干燥尾气及灰渣等废热用于褐煤预干燥的系统，并将灰渣与干燥尾气凝水回收配液制砖，气-固分离的煤粉送入加热炉燃烧，其灰渣和烟气的热量用于褐煤的深度干燥。专利(CN102757833A)褐煤提质的主要思路是在褐煤按尺寸分级后采用不同的方式处理，将褐煤干燥与低温干馏工艺相结合，通过多种干燥方式(隧道式内热干燥、间接外热干燥、低温微波干燥等)耦合实现褐煤的分阶段脱水，并利用干馏的部分产物作为粉末褐煤的粘结剂制成粒状褐煤。专利(CN201803582U)中分级粉碎干燥器的主要特点是利用风选原理，将较小尺寸的褐煤颗粒直接通过气流干燥处理制成成品，而较大尺寸的块状褐煤则落入装置底部的粉碎设备，边粉碎、边进行缓慢干燥，待尺寸减小至一定程度后被气流吹起进一步达到深度干燥。专利(CN101818092A)中基于流化床轻度气化的褐煤提质的系统及工艺，其特点在于提质过程主要经过现有设备实现，其处理主要经过两步工艺，即预干燥和气化干馏，而这两步所需的热量本质上都主要由褐煤本身(或其产物)提供，其中预干燥是由第二步产生的燃气(补充部分固体燃料)燃烧加热空气实现；气化干馏则由过程本身产生的热量维持，同时除去褐煤的水分。专利(CN102759259A)提出了一种褐煤提质发电系统，其中褐煤原煤通过锅炉省煤器烟气和汽轮机抽汽两段干燥后成为成品，一部分送入锅炉燃烧产汽、发电、供热，另一部分作为产品输出。

上述技术尽管各有特点、在某些方面提高了褐煤利用的整体效率，但均未能完全解决下述问题：

1)在保证较高传热、传质效率的前提下，提高大颗粒成品煤的产率，减轻后续步骤(如陈化、造粒、成型等)的工作量，降低工艺的成本；

2)实现提质过程中的物质、能量的充分回收，特别是干燥尾气中的水分、凝结热以及挥发分，另外干燥后的煤往往需要冷却至常温，这部分显热经常白白散失，也是值得探索和改进的。

因此，开发兼顾干燥效率和大颗粒成品煤产率的新型节能环保褐煤提质工艺，对于推动我国褐煤产业化进程具有重要意义。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种褐煤多段干燥提质系统，能够使得中大颗粒成品煤的收率提高。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

包括：褐煤输送与预处理系统、一段干燥系统、二段干燥系统、烟气干燥尾气利用系统、锅炉燃烧系统以及成品煤收集系统；

褐煤输送与预处理系统包括送料机以及破碎机，送料机的输出口与破碎机的入口相连接；

一段干燥系统包括干燥机，干燥机的固体入口与破碎机的出口连接；

二段干燥系统包括气流干燥器和过热蒸汽干燥器，气流干燥器的固体入口与干燥机的固体出口连接，气流干燥器的底部大颗粒出口与过热蒸汽干燥器的固体入口连接，气流干燥器的顶部小颗粒出口与干燥机入口连接；

烟气干燥尾气利用系统包括旋风分离器以及尾气回收装置，旋风分离器进行气固分离，旋风分离器的入口分别与干燥机的气体出口以及气流干燥器的气体出口连接，旋风分离器的气体出口与尾气回收装置连接；

锅炉燃烧系统包括锅炉，锅炉的高温烟气出口与干燥机的气体入口以及气流干燥器的气体入口连接，锅炉的粉煤入口与旋风分离器的固体出口以及气流干燥器的顶部小颗粒出口连接；

成品煤收集系统包括用于收集过热蒸汽干燥器中完成干燥提质的大颗粒成品煤的成品煤料仓。

所述尾气回收装置为压缩式热泵系统，压缩式热泵系统包括：蒸发器、热泵压缩机以及冷凝器，其中，蒸发器的换热介质入口与旋风分离器的气体出口连接，蒸发器的换热介质出口连接有污染物分离处理装置，旋风分离器脱除固体颗粒粉煤的烟气干燥尾气作为换热介质,流经热泵系统的蒸发器释放出热量，其中的水分凝结后被分离回收，脱水的尾气在污染物分离处理装置中脱除污染成分后排空；蒸发器中的工质流经热泵压缩机加压后，经过冷凝器放热，对锅炉助燃空气加热后回到蒸发器，形成闭合回路。

所述蒸发器与冷凝器之间安装有节流装置。

所述尾气回收装置包括：第二蒸发器、吸收器、第二节流装置、溶液换热器、溶液泵、发生器、第二冷凝器、水泵，其中，第二蒸发器的换热介质入口与旋风分离器的气体出口连接，第二蒸发器的换热介质出口连接有第二污染物分离处理装置，第二蒸发器的工质出口与吸收器的工质入口连接，吸收器的溶液出口通过第二节流装置与溶液换热器的高温溶液入口连接，溶液换热器的高温溶液出口与发生器的溶液入口连接，发生器的浓溶液出口与溶液换热器的低温溶液入口连接，溶液换热器的低温溶液出口通过溶液泵与吸收器的溶液入口连接；旋风分离器脱除颗粒粉煤的烟气干燥尾气流经第二蒸发器释放出热量，其中的水分因此凝结而被分离回收，脱水的尾气在第二污染物处理装置中脱除污染成分后排空；发生器中充注有溴化锂稀溶液，第二蒸发器中液态水的汽化过程和发生器中溴化锂稀溶液的蒸发过程吸收来自外界的热量，而在第二冷凝器中的水蒸汽凝结和吸收器中溴化锂浓溶液吸收水蒸汽的过程向外界放出热量，其中吸收器放热供干燥工艺或生活供热使用。

所述尾气回收装置包括：第一反应器，第二反应器、第三反应器以及第四反应器，其中，第一反应器和第二反应器中装填有第一氢化物材料，第三反应器和第四反应器中装填有第二氢化物材料；第一反应器、第三反应器和第二反应器、第四反应器分别组成两对耦合反应器；第一反应器中的第一氢化物材料从废热源吸收热量发生脱氢反应，释放氢气，氢气经耦合反应器之间的阀门进入第三反应器，与其中的第二氢化物材料结合发生氢化反应，在一个高于废热源的温度放出有用热量供利用，即工作子过程；与此同时，第四反应器中的第二氢化物材料从废热源吸收热量发生脱氢反应，释放出的氢气经阀门进入第二反应器，与其中的第一氢化物材料结合发生氢化反应，在接近环境温度向外界放出热量由冷却水吸收，即再生子过程；当两对耦合反应器的反应进行至接近平衡状态时，分别经过预冷和预热后切换到彼此的上一个工作模式，进行下一个半循环，第二反应器、第四反应器进行工作子过程，第一反应器、第三反应器进行再生子过程，达到反应平衡后再切换，如此重复进行。

相同温度下所述第一氢化物材料反应平衡压力高于第二氢化物材料。

所述锅炉高温烟气出口连接有烟气风机，空气预热器和省煤器，省煤器气体出口分为两支路：第一支路与气流干燥器的气体入口连接，第二支路与干燥机的气体入口连接；空气预热器的常温空气入口还连接有与空气的进气风机。

还包括依次连接的净化装置、给水泵，给水泵的出口与省煤器的给水入口连接，省煤器的给水出口与锅炉的给水入口连接。

所述过热蒸汽干燥器的气体出口依次连接有汽轮机、冷凝器以及分离器。

与现有技术比较，本发明的有益效果为:

1、本发明的部分经过气流深度干燥的小颗粒煤粉返回一段干燥室充当固体热载体，这种布置不仅借助小颗粒的润滑和缓冲作用减少了大颗粒褐煤的磨损、提高了成品的产率，而且通过小颗粒的接触换热和吸附湿气的传质过程强化了大颗粒褐煤的干燥效果，可望达到兼顾成品煤收率和干燥效率的目的。

2、本发明的大、小颗粒的深度干燥，通过不同的工艺实现，小颗粒煤粉的深度脱水由气流干燥瞬间完成，同时利用风选原理实现了初步干燥后的大小颗粒的分离，省却了筛分设备；而分离出的大颗粒褐煤则由过热蒸汽进行体积干燥，具有扩散阻力小、干燥速度快、产物能量易回收的优点，这种多段、大小颗粒区别对待的干燥方式有利于实现较高的干燥效率。

3、本发明的褐煤的物质和能量利用较为充分，由工艺过程不难看出，干燥后的过热蒸汽尾气的能量通过汽轮机发电得以回收；而锅炉烟气的热量则历经空气预热器、省煤器等多个环节的梯级利用，最后作为气流干燥的介质使用，且出口尾气中水分凝结热通过热泵提升利用，效果达到了最大化；另外本发明中充分干燥的小颗粒煤粉一股返回一段干燥机作为干燥介质，一股进入锅炉作为燃料，其显热均得到有效的利用。

附图说明

图1是本发明的褐煤干燥提质系统整体工艺流程图。

图2是利用压缩式热泵回收烟气干燥尾气水分凝结热的流程图。

图3是利用水-溴化锂吸收式热泵回收烟气干燥尾气水分凝结热的流程图。

图4是利用金属氢化物化学热泵回收烟气干燥尾气水分凝结热的流程图。

图5是金属氢化物化学热泵的工作热力循环图。

图中，1为送料机，2为破碎机，3为干燥机，4为气流干燥器，过热蒸汽干燥器，6为成品煤料仓，7为旋风分离器，8为锅炉，9为进气风机，10为空气预热器，11为烟气风机，12为省煤器，13为汽轮机，14为冷凝器，15为分离器，16为净化装置，17为给水泵，18为蒸发器，19为热泵压缩机，20为冷凝器，21为节流装置，22为污染物分离处理装置，23为发生器，24为第二冷凝器，25为水泵，26为第二污染物分离处理装置，1-1为第一反应器，1-2为第二反应器，2-1为第三反应器，2-2为第四反应器，18-1为第二蒸发器，19-1为吸收器，20-1为第二节流装置，21-1为溶液换热器，22-1为溶液泵，22-2第三污染物处理装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

本发明提供了一种褐煤多段干燥提质系统，包括：褐煤输送与预处理系统、一段干燥系统、二段干燥系统、烟气干燥尾气利用系统、锅炉燃烧系统以及成品煤收集系统；

褐煤输送与预处理系统包括送料机1以及破碎机2，送料机1的输出口与破碎机2的入口相连接；

一段干燥系统包括干燥机3，干燥机的固体入口与破碎机2的出口连接；

二段干燥系统包括气流干燥器4和过热蒸汽干燥器5，气流干燥器4的固体入口与干燥机3的固体出口连接，气流干燥器4的底部大颗粒出口与过热蒸汽干燥器5的固体入口连接，气流干燥器4的顶部小颗粒出口与干燥机3及锅炉8的固体入口连接；所述过热蒸汽干燥器5的气体出口依次连接有汽轮机13、冷凝器14以及分离器15。

烟气干燥尾气利用系统包括旋风分离器7以及尾气回收装置，旋风分离器7进行气-固分离，旋风分离器7的入口分别与干燥机3的气体出口以及气流干燥器4的气体出口连接，旋风分离器7的气体出口与尾气回收装置连接；

锅炉燃烧系统包括锅炉8，锅炉8的高温烟气出口与干燥机3的气体入口以及气流干燥器4的气体入口连接，锅炉8的粉煤入口与旋风分离器7的固体出口以及气流干燥器4的顶部小颗粒出口连接；

成品煤收集系统包括用于收集过热蒸汽干燥器5中完成干燥提质的大颗粒成品煤的成品煤料仓6。

本发明还包括依次连接的净化装置16、给水泵17，给水泵17的出口与省煤器12的给水入口连接，省煤器12的给水出口与锅炉8的给水入口连接。

本发明中尾气的回收装置主要包括3种方式：

第一种：参见图2所示，所述尾气回收装置为压缩式热泵系统，压缩式热泵系统包括：蒸发器18、热泵压缩机19、冷凝器20以及节流装置21，其中，蒸发器18的换热介质入口与旋风分离器7的气体出口连接，蒸发器18的换热介质出口连接有污染物分离处理装置22，蒸发器18与冷凝器20之间安装有节流装置21，旋风分离器7脱除固体颗粒粉煤的烟气干燥尾气流经热泵系统的蒸发器18释放出热量，其中的水分凝结后被分离回收，脱水的尾气在污染物分离处理装置22中脱除污染成分后排空；蒸发器18中的工质流经热泵压缩机19加压后，经过冷凝器20放出热量，对锅炉助燃空气加热后回到蒸发器18，形成闭合回路；热泵工质，即工作介质，在装置中沿逆时针方向流动。工质在蒸发器内由液相转变为气相、在较低的温度吸收外界热量，而在冷凝器内再由气相转变为液相、在较高的温度向外界放出热量。在本发明的褐煤提质系统中，经过旋风分离器7脱除固体颗粒粉煤的烟气干燥尾气流经热泵的蒸发器18释放出热量，其中的水分因此凝结而被分离回收，脱水的尾气进一步在污染物处理装置22中脱除污染成分后排空；与此同时，褐煤干燥提质工艺中一股需要加热的流股，如助燃空气，流经热泵的冷凝器20被加热，从而实现了烟气尾气凝水热量的回收。

第二种：参见图3所示，以水-溴化锂为工质对的第二类吸收式热泵系统，所述尾气回收装置包括：第二蒸发器18-1、吸收器19-1、第二节流装置20-1、溶液换热器21-1、溶液泵22-1、发生器23、第二冷凝器24、水泵25，其中，第二蒸发器18-1的入口与旋风分离器7的气体出口连接，第二蒸发器18-1的出口连接有第二污染物分离处理装置26，第二蒸发器18-1的工质出口与吸收器19-1的工质入口连接，其中，第二蒸发器18-1的工质为水，吸收器19-1的溶液出口通过第二节流装置20-1与溶液换热器21-1的高温溶液入口连接，溶液换热器21-1的高温溶液出口与发生器23的溶液入口连接，发生器23的浓溶液出口与溶液换热器21-1的低温溶液入口连接，溶液换热器21-1的低温溶液出口通过溶液泵22-1与吸收器19-1的溶液入口连接；旋风分离器7脱除颗粒粉煤的烟气干燥尾气流经第二蒸发器18-1释放出热量，其中的水分因此凝结而被分离回收，脱水的尾气在第二污染物处理装置26中脱除污染成分后排空；发生器23中充注有溴化锂稀溶液，第二蒸发器18-1中液态水的汽化过程和发生器23中溴化锂稀溶液的蒸发过程吸收来自外界的热量，而在第二冷凝器24中的水蒸汽凝结和吸收器19-1中溴化锂浓溶液吸收水蒸汽的过程向外界放出热量，其中吸收器19-1放热的温度较高(循环称为第二类吸收式热泵)后供干燥工艺或生活供热使用。第二蒸发器18-1中液态水的汽化过程和发生器23中溴化锂稀溶液的蒸发过程吸收来自外界的热量，而在第二冷凝器24中的水蒸汽凝结和吸收器19-1中溴化锂浓溶液吸收水蒸汽的过程则向外界放出热量，其中吸收器放热温度较高，可供干燥工艺或生活供热使用。在本发明的褐煤提质系统中，经过旋风分离器7脱除颗粒粉煤的烟气干燥尾气流经第二类吸收式热泵的第二蒸发器18-1和发生器23释放出热量，其中的水分因此凝结而被分离回收，脱水的尾气进一步在第二污染物处理装置26中脱除污染成分后排空；与此同时，褐煤干燥提质工艺中一股需要加热的流股，如助燃空气，流经热泵的吸收器19-1被加热，从而实现了烟气尾气凝水热量的回收。

第三种：参见图4、图5所示，所述尾气回收装置包括：第一反应器1-1，第二反应器1-2、第三反应器2-1以及第四反应器2-2，其中，第一反应器1-1和第二反应器1-2中装填有第一氢化物材料，第三反应器2-1和第四反应器2-2中装填有第二氢化物材料，并且第一反应器1-1、第三反应器2-1和第二反应器1-2、第四反应器2-2分别组成两对耦合反应器；第一反应器1-1中的第一氢化物材料从外界(废热源)吸收热量发生脱氢反应，释放氢气，氢气经耦合反应器之间的阀门进入第三反应器2-1，与其中的第二氢化物材料结合发生氢化反应，向外界放出温度较高的热量供利用；第四反应器2-2中的第二氢化物材料从外界(废热源)吸收热量发生脱氢反应，释放出的氢气经阀门进入第二反应器1-2，与其中的第一氢化物材料结合发生氢化反应，向外界放出热量由冷却水吸收；当两对耦合反应器的反应进行至接近平衡状态时，分别经过预冷和预热后切换到彼此上一个工作模式，进行下一个半循环，第二反应器1-2、第四反应器2-2进行工作子过程，第一反应器1-1、第三反应器2-1进行再生子过程，达到反应平衡后再切换，如此重复进行。具体的，以金属氢化物-氢气为工质对的化学热泵系统主要由4个反应器构成，其中实线表示当前半循环的流体流向，虚线表示下一半循环的流体流向。其中第一反应器1-1和第二反应器1-2中装填第一氢化物材料，第三反应器2-1和第四反应器2-2中装填第二氢化物材料。相同温度下所述第一氢化物材料反应平衡压力高于第二氢化物材料，例如：所述第一氢化物材料为LaNi₅；第二氢化物材料为LaNi_4.7Al_0.3，在实际应用时，针对同一个工作条件,金属氢化物热泵的配对材料也可以有很多种方式,因此具体列出材料可根据实际工作条件进行选取。

以当前半循环为例，在工作子过程中，第一反应器1-1中的第一氢化物材料，图5中的状态3从外界吸收温度为TM的热量发生脱氢反应，释放出的氢气经耦合反应器之间的阀门进入第三反应器2-1，与其中的第二氢化物材料，图5中的状态4，结合发生氢化反应，向外界放出温度为TH的热量可供利用；与此同时另一对反应器发生再生子过程，第四反应器2-2中的第二氢化物材料，图5中的状态1，从外界吸收温度为TM的热量发生脱氢反应，释放出的氢气经阀门进入第二反应器1-2，与其中的第一氢化物材料，图5中的状态2，结合发生氢化反应，向外界放出温度为TL的热量由冷却水吸收。当两对耦合反应器的反应进行至接近平衡状态时，分别经过预冷和预热，1～4、2～3状态变换，如图5所示，后切换到彼此上一个工作模式，进行下一个半循环，即1～2、2～2进行工作子过程，1～1、2～1进行再生子过程，达到反应平衡后再切换，如此重复进行，不断进行能量的转化过程。在本发明的褐煤提质系统中，经过旋风分离器7脱除颗粒粉煤的烟气干燥尾气流经化学热泵处于状态1和3的两个中温反应器，释放出热量，其中的水分因此凝结而被分离回收，第一反应器1-1，第二反应器1-2、第三反应器2-1以及第四反应器2-2的脱水的尾气进一步在第三污染物处理装置22-2中脱除污染成分后排空；与此同时，褐煤干燥提质工艺中一股需要加热的流股，如助燃空气，流经化学热泵处于状态4的高温反应器被加热，从而实现了烟气尾气凝水热量的回收；另外一股冷却水需要对化学热泵处于状态2的反应器进行冷却。

所述锅炉8高温烟气出口连接有烟气风机11，空气预热器10和省煤器12，省煤器12气体出口分为两支路：第一支路与气流干燥器4的气体入口连接，第二支路与干燥机3的气体入口连接；空气预热器10的常温空气入口还连接有与空气的进气风机9。

实施例1：一种褐煤多段干燥提质系统，其处理步骤如下：

1)褐煤通过送料机被输送进入干燥提质系统，首先经过破碎机进行初步粉碎，得到尺寸大小不同的褐煤颗粒；

2)在一段干燥系统的传送带干燥室内，大小不同的含水褐煤颗粒在平稳运动的过程中，与经过二段气流干燥器深度脱水的小颗粒煤粉和来自锅炉的高温烟气接触发生部分脱水，除去褐煤的表面水分，一段干燥的固体产物进入二段干燥系统的气流干燥器，烟气干燥尾气进入旋风分离器；

3)经过一段部分脱水的褐煤进入二段干燥系统的气流干燥器，其中小颗粒褐煤被来自锅炉的自下向上运动的烟气携带上行发生瞬间干燥，在顶部得到深度干燥的小颗粒煤粉成品，干燥尾气进入旋风分离器，而大颗粒褐煤则在重力作用下堆积在底部，收集后进入二段干燥系统的过热蒸汽干燥器；

4)气流干燥器顶部小颗粒干燥煤粉成品分为两股，一股送到锅炉作为燃料，另一股返回一段干燥系统的传送带干燥室，既作为干燥的固体热载体也作为降低大颗粒褐煤磨损的润滑剂；

5)部分脱水的大颗粒褐煤在过热蒸汽干燥器中与来自锅炉的过热蒸汽直接接触发生深度脱水，固体产物进入成品煤料仓自然冷却后作为改质的成品褐煤输出，干燥尾气(主要为水分和挥发分)经过汽轮机回收动力、冷凝器降温凝结后，分离出水分和挥发分分别进行利用；

6)旋风分离器内固相煤粉被分离出来送入锅炉作为燃料，除尘后的尾气流经压缩热泵系统的蒸发器放热、其中的大部分水分凝结回收，脱水后的尾气去除污染物成分后排空，压缩式热泵系统的冷凝器在较高的温度放出热量，可供工艺(如助燃空气或锅炉给水预热)和生活使用；

7)提质系统的锅炉主要用于提供烟气和过热蒸汽作为干燥介质，其燃料包括气流干燥器顶部得到的小颗粒干燥煤粉成品、旋风分离器中分离出的固体煤粉颗粒，燃烧过程中产生的高温烟气在进入干燥器之前可与过热蒸汽、锅炉给水或助燃空气进行换热，以提高系统的热效率，其中与后两者的换热应以不影响干燥操作为前提。

实施例2：一种褐煤多段干燥提质系统，其处理步骤如下：

1)褐煤通过送料机被输送进入干燥提质系统，首先经过破碎机进行初步粉碎，得到尺寸大小不同的褐煤颗粒；

2)在一段干燥系统的转鼓干燥室内，大小不同的含水褐煤颗粒在平稳运动的过程中，与经过二段气流干燥器深度脱水的小颗粒煤粉和来自锅炉的高温烟气接触发生部分脱水，除去褐煤的表面水分，固体产物进入二段干燥系统的气流干燥器，烟气干燥尾气进入旋风分离器；

3)经过一段部分脱水的褐煤进入二段干燥系统的气流干燥器，其中小颗粒褐煤被来自锅炉的自下向上运动的烟气携带上行发生瞬间干燥，在顶部得到深度干燥的小颗粒煤粉成品，干燥尾气进入旋风分离器，而大颗粒褐煤则在重力作用下堆积在底部，收集后进入二段干燥系统的过热蒸汽干燥器；

4)气流干燥器顶部小颗粒干燥煤粉成品分为两股，一股送到锅炉作为燃料，另一股返回一段干燥系统的传送带干燥室，既作为干燥的固体热载体也作为降低大颗粒褐煤磨损的润滑剂；

5)部分脱水的大颗粒褐煤在过热蒸汽干燥器中与来自锅炉的过热蒸汽直接接触发生深度脱水，固体产物进入成品煤料仓自然冷却后作为改质的成品褐煤输出，干燥尾气(主要为水分和挥发分)经过汽轮机回收动力、冷凝器降温凝结后，分离出水分和挥发分分别进行利用；

6)旋风分离器内固相煤粉被分离出来送入锅炉作为燃料，除尘后的尾气流经第二类吸收式热泵系统的蒸发器和发生器放热、其中的大部分水分凝结回收，同时第二类吸收式热泵系统的吸收器在较高的温度放出热量，可供工艺(如助燃空气或锅炉给水预热)和生活使用；

7)提质系统的锅炉主要用于提供烟气和过热蒸汽作为干燥介质，其燃料包括气流干燥器顶部得到的小颗粒干燥煤粉成品、旋风分离器中分离出的固体煤粉颗粒，燃烧过程中产生的高温烟气在进入干燥器之前可与过热蒸汽、锅炉给水或助燃空气进行换热，以提高系统的热效率，其中与后两者的换热应以不影响干燥效果为前提。

实施例3：一种褐煤多段干燥提质系统，其处理步骤如下：

1)褐煤通过送料机被输送进入干燥提质系统，首先经过破碎机进行初步粉碎，得到尺寸大小不同的褐煤颗粒；

2)在一段干燥系统的螺杆干燥室内，大小不同的含水褐煤颗粒在平稳运动的过程中，与经过二段气流干燥器深度脱水的小颗粒煤粉和来自锅炉的高温烟气接触发生部分脱水，除去褐煤的表面水分，固体产物进入二段干燥系统的气流干燥器，烟气干燥尾气进入旋风分离器；

3)经过一段部分脱水的褐煤进入二段干燥系统的气流干燥器，其中小颗粒褐煤被来自锅炉的自下向上运动的烟气携带上行发生瞬间干燥，在顶部得到深度干燥的小颗粒煤粉成品，干燥尾气进入旋风分离器，而大颗粒褐煤则在重力作用下堆积在底部，收集后进入二段干燥系统的过热蒸汽干燥器；

4)气流干燥器顶部小颗粒干燥煤粉成品分为两股，一股送到锅炉作为燃料，另一股返回一段干燥系统的传送带干燥室，既作为干燥的固体热载体也作为降低大颗粒褐煤磨损的润滑剂；

5)部分脱水的大颗粒褐煤在过热蒸汽干燥器中与来自锅炉的过热蒸汽直接接触发生深度脱水，固体产物进入成品煤料仓自然冷却后作为改质的成品褐煤输出，干燥尾气，主要为水分和挥发分，经过汽轮机回收动力、冷凝器降温凝结后，分离出水分和挥发分分别进行利用；

6)旋风分离器内固相煤粉被分离出来送入锅炉作为燃料，除尘后的尾气流经金属氢化物化学热泵系统的两个中温反应器放热、其中的大部分水分凝结回收，同时金属氢化物热泵系统的高温反应器放出的热量可供工艺(如助燃空气或锅炉给水预热)和生活使用；

7)提质系统的锅炉主要用于提供烟气和过热蒸汽作为干燥介质，其燃料包括气流干燥器顶部得到的小颗粒干燥煤粉成品、旋风分离器中分离出的固体煤粉颗粒，燃烧过程中产生的高温烟气在进入干燥器之前可与过热蒸汽、锅炉给水或助燃空气进行换热，以提高系统的热效率，其中与后两者的换热应以不影响干燥效果为前提。

Claims (9)

1.一种褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，包括：褐煤输送与预处理系统、一段干燥系统、二段干燥系统、烟气干燥尾气利用系统、锅炉燃烧系统以及成品煤收集系统；

褐煤输送与预处理系统包括送料机(1)以及破碎机(2)，送料机(1)的输出口与破碎机(2)的入口相连接；

一段干燥系统包括干燥机(3)，干燥机(3)的固体入口与破碎机(2)的出口连接；

二段干燥系统包括气流干燥器(4)和过热蒸汽干燥器(5)，气流干燥器(4)的固体入口与干燥机(3)的固体出口连接，气流干燥器(4)的底部大颗粒出口与过热蒸汽干燥器(5)的固体入口连接，气流干燥器(4)的顶部小颗粒出口与干燥机(3)入口连接；

烟气干燥尾气利用系统包括旋风分离器(7)以及尾气回收装置，旋风分离器(7)进行气-固分离，旋风分离器(7)的入口分别与干燥机(3)的气体出口以及气流干燥器(4)的气体出口连接，旋风分离器(7)的气体出口与尾气回收装置连接；

锅炉燃烧系统包括锅炉(8)，锅炉(8)的高温烟气出口与干燥机(3)的气体入口以及气流干燥器(4)的气体入口连接，锅炉(8)的粉煤入口与旋风分离器(7)的固体出口以及气流干燥器(4)的顶部小颗粒出口连接；

成品煤收集系统包括用于收集过热蒸汽干燥器(5)中完成干燥提质的大颗粒成品煤的成品煤料仓(6)。

2.根据权利要求1所述的褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，所述尾气回收装置为压缩式热泵系统，压缩式热泵系统包括：蒸发器(18)、热泵压缩机(19)以及冷凝器(20)，其中，蒸发器(18)的换热介质入口与旋风分离器(7)的气体出口连接，蒸发器(18)的换热介质出口连接有污染物分离处理装置(22)，旋风分离器(7)脱除固体颗粒粉煤的烟气干燥尾气作为换热介质流经热泵系统的蒸发器(18)释放出热量，其中的水分凝结后被分离回收，脱水的尾气在污染物分离处理装置(22)中脱除污染成分后排空；蒸发器(18)中的工质流经热泵压缩机(19)加压后，经过冷凝器(20)冷凝放热，对锅炉助燃空气加热后回到蒸发器(18)，形成闭合回路。

3.根据权利要求2所述的褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，所述蒸发器(18)与冷凝器(20)之间安装有节流装置(21)。

4.根据权利要求1所述的褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，所述尾气回收装置包括：第二蒸发器(18-1)、吸收器(19-1)、第二节流装置(20-1)、溶液换热器(21-1)、溶液泵(22-1)、发生器(23)、第二冷凝器(24)、水泵(25)，其中，第二蒸发器(18-1)的换热介质入口与旋风分离器(7)的气体出口连接，第二蒸发器(18-1)的换热介质出口连接有第二污染物分离处理装置(26)，第二蒸发器(18-1)的工质出口与吸收器(19-1)的工质入口连接，吸收器(19-1)的溶液出口通过第二节流装置(20-1)与溶液换热器(21-1)的高温溶液入口连接，溶液换热器(21-1)的高温溶液出口与发生器(23)的溶液入口连接，发生器(23)的浓溶液出口与溶液换热器(21-1)的低温溶液入口连接，溶液换热器(21-1)的低温溶液出口通过溶液泵(22-1)与吸收器(19-1)的溶液入口连接；旋风分离器(7)脱除颗粒粉煤的烟气干燥尾气流经第二蒸发器(18-1)释放出热量，其中的水分因此凝结而被分离回收，脱水的尾气在第二污染物处理装置(26)中脱除污染成分后排空；发生器(23)中充注有溴化锂稀溶液，第二蒸发器(18-1)中液态水的汽化过程和发生器(23)中溴化锂稀溶液的蒸发过程吸收来自外界的热量，而在第二冷凝器(24)中的水蒸汽凝结和吸收器(19-1)中溴化锂浓溶液吸收水蒸汽的过程向外界放出热量，其中吸收器(19-1)放热供干燥工艺或生活供热使用。

5.根据权利要求1所述的褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，所述尾气回收装置包括：第一反应器(1-1)，第二反应器(1-2)、第三反应器(2-1)以及第四反应器(2-2)，其中，第一反应器(1-1)和第二反应器(1-2)中装填有第一氢化物材料，第三反应器(2-1)和第四反应器(2-2)中装填有第二氢化物材料；第一反应器(1-1)、第三反应器(2-1)和第二反应器(1-2)、第四反应器(2-2)分别组成两对耦合反应器；第一反应器(1-1)中的第一氢化物材料从废热源吸收热量发生脱氢反应，释放氢气，氢气经耦合反应器之间的阀门进入第三反应器(2-1)，与其中的第二氢化物材料结合发生氢化反应，在一个高于废热源的温度放出有用热量供利用，即工作子过程；与此同时，第四反应器(2-2)中的第二氢化物材料从废热源吸收热量发生脱氢反应，释放出的氢气经阀门进入第二反应器(1-2)，与其中的第一氢化物材料结合发生氢化反应，在接近环境温度向外界放出热量由冷却水吸收，即再生子过程；当两对耦合反应器的反应进行至接近平衡状态时，分别经过预冷和预热后切换到彼此的上一个工作模式，进行下一个半循环，第二反应器(1-2)、第四反应器(2-2)进行工作子过程，第一反应器(1-1)、第三反应器(2-1)进行再生子过程，达到反应平衡后再切换，如此重复进行。

6.根据权利要求5所述的褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，相同温度下所述第一氢化物材料反应平衡压力高于第二氢化物材料。

7.根据权利要求1所述的褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，所述锅炉(8)高温烟气出口连接有烟气风机(11)，空气预热器(10)和省煤器(12)，省煤器(12)气体出口分为两支路：第一支路与气流干燥器(4)的气体入口连接，第二支路与干燥机(3)的气体入口连接；空气预热器(10)的常温空气入口还连接有与空气的进气风机(9)。

8.根据权利要求7所述的褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，还包括依次连接的净化装置(16)、给水泵(17)，给水泵(17)的出口与省煤器(12)的给水入口连接，省煤器(12)的给水出口与锅炉(8)的给水入口连接。

9.根据权利要求1所述的褐煤多段干燥提质系统，其特征在于，所述过热蒸汽干燥器(5)的气体出口依次连接有汽轮机(13)、冷凝器(14)以及分离器(15)。